现代机械设计理论与方法的特点及其研究进展

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1、现代设计理论与方法现代设计理论及方法摘要：产品设计是一种建立在知识和经验的基础上的创造性劳动，设计的目的就是寻求一种满足用户、企业及社会所提出的质量要求的最佳方案，这是一种复杂的思维过程。目前产品设计问题一般表述为以经验为基础的演绎、归纳的设计过程。因此，需要探求以科学原理为基础的产品设计理论和方法。产品设计理论时研究工程设计的过程、规律及设计中的思维和工作方法的一门综合性学科。一、现代设计理论与方法的发展随着科学的发展以及人们对产品质量的要求不断提高，以及各学派的深入研究，现代机械设计理论与方法形成了趋于完整的几大体系。1、发明问题解决理论（TRIZ理论）TRIZ是拉丁文中发明问题

2、解决理论的词头。该理论是前苏联G.S.Altshulder等人自1946年开始，花费1500人/年的时间，在分析研究各国250万件专利的基础上所提出的，是解决技术难题的原理和知识体系。20世纪80年代中期前，这种理论是对其他国家保密的，随着前苏联解体，一批科学家移居美国等西方国家，才逐渐把该理论介绍到世界产品开发领域，并对该领域产生了重要的影响。经过50年的研究，TRIZ已形成了一系列放大与工具，特别是提出了设计冲突理论、标准解、TRIZ算法等。尽管TRIZ方法还处于发展之中，但其成熟部分已经成功解决了设计中的很多难题，成为国际设计理论界公认的著名学派。2、普适设计理论与方法德国的普

3、适设计理论是优秀设计过程所积累的经验的总结。理论的典型代表是Pahl及Betiz的普适设计方法学（Comprehensivedesignmethodolo-gy）。该理论建立了设计人员在每一设计阶段的工作步骤计划，这些计划包括策略、规则、原理，从而形成完整的设计过程模型。一个特定产品的设计可完全按该过程模型进行，也可选择其中一部分。该方法中，概念设计阶段的核心是建立待设计产品或称技术系统的功能结构。物料、能量、信息3中流作为输入输出，将各功能有机结合在一起就形成了产品的功能结构，该理论对产品定义、技术设计和详细设计都很有效。但该理论所给出的建立功能结构的方法是一种基于经验的方法。3、

4、公理化设计理论公理化设计是美国麻省理工学院Suh教授于20世纪70年代中期提出的一种设计决策方法，其出发点是将传统的以经验为主的设计，建立以科学公理、法则为基础的体系，其目的是在缺乏知识和信息的情况下采用“公理”作为指导或决策规则，从而对制造系统各种复杂行为进行优化。设计问题被看做是用户需求域、功能域、物理域、过程域依次通过映射机制相联系的问题域概念模型。早期的设计公理有7条，推论8条，之后Suh教授将其简化为两条基本设计公理：独立公理（TheIndependenceAxiom）和信息公理（TheInformationAxiom）。公理化设计理论基本上是一种概念表达，离完善的理论体系

5、和实用尚有较大距离，但他表明了一种关于设计的“思考”。1、三次设计法Tagnchi方法是由日本学者田口建立的，其主要内容包括系统设计、参数设计和容差设计，统称为三次设计。其中参数设计和容差设计为其核心。三次设计以试验设计为基本工具，通过对零部件或元器件的参数进行优选，以减少各种内外因素对产品功能稳定性影响，从而提高产品质量。系统设计主要是指产品功能设计，他是三次设计的基础；参数设计的基本理念是合理确定系统中各参数的最佳组合，从而衰减内外噪声，使干扰变量对产品的影响达到最小；容差设计是进一步确定这些系统参数的波动范围，在保证质量的前提下，尽可能增大个参数值的公差，以降低制造成本。日本公

6、司采用Tagnchi方法来提高产品质量，并达到了国际公认的高质量水平。Tagnchi方法适用于产品的详细设计。2、QFD设计法作为一种用户驱动的产品系统设计方法与工具，QFD代表了从传统设计方式（设计—试制—调整）向现代设计方式（主动、防御）的转变，它是系统工程理念在产品设计过程中的具体运用，并正在发展成为具有方法论意义的现代设计理论，成为现代化设计方法论的应用典范。QFD设计法是由日本学者提出，而后在美国传播，如今已经在世界范围内发展、成熟。3、国内的现代机械设计理论与方法的发展及其特点我国科技工作者对产品设计理论与方法也进行过大量的深入研究，并取得了一大批研究成果，如创新设计、绿

7、色设计、概念设计、机构设计、传动设计、动态设计、强度设计、可靠性设计、摩擦学设计、优化设计、稳健设计、智能设计、虚拟设计、数字化设计等，同时还将研究结果应用与产品研究、设计和开发过程中，解决了我国诸多重大机械装备的设计问题，为我国机电产品的设计制造赶上国际先进水平作出了重要的贡献。一、现代机械设计理论与方法的特点现代设计理论与方法是指凭借计算机、网络或其他现代化设备，采用现代化设计理论或方法，例如采用创新设计、绿色设计、数字化设计、优化设计、动态设计、综合