机械产品概念设计及其方法综述

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1、机械产品概念设计及其方法综述赵纪国郑州科技学院河南郑州450064摘要：概念设计是产品设计的重要组成部分,其作用主要体现在两个方面:第一概念设计阶段在很大程度上决定着最终产品的性能、创造性、价格、市场响应速度和效率等，第二据有关资料显示，虽然概念设计阶段实际投入的费用只占产品开发总成本的5%,却决定了产品总成本的70%,鉴于此情况，本文针对机械产品概念设计及英方法展开相关的探讨。关键词：机械产品；概念设计；方法；中图分类号：S611文献标识码：A文章标号：随着社会经济及科学技术的不断进步，必然会产生越来越多的新机械产品，及对机械产品的

2、不断优化，他们都需要对产品进行设计，而概念设计处于产品设计的早期阶段，目的是提供产品方案。设计的本质是创新，概念设计对设计人员的约束最少，具有较大的创新空间,最能体现设计者的经验、智慧和创造力。基于此情况，下文我们一起探讨机械产品概念设计及其方法。一、机械产品设计的重要性和关键步骤面对二十一世纪产品竞争日益加剧的挑战，世界各国普遍重视提高产品的设计水平，以增强产品竞争力。产品设计的根本目的就是要创新产品，满足市场需求和占领更大市场。产品设计本身是创造性的劳动，设计的本质是创新。因此，重视创新设计是增加机械产品竞争力的根本途径。1.机械

3、产品设计过程的主要步骤对于机械产品设计过程的不同理解，从本质上说是由于对设计的内涵有不同的认识和对设计的理论有不同的理解。设计过程的模型国内外已有很多的论述，归纳起来主要有三种:一是Pahl和Beitz认为:机械设计分为明确任务、概念设计、技术设计和施工设计等四个阶段。二是Koller认为:机械设计分为产品规划、功能设计、定性设计和定量设计等四个阶段。三是邹慧君教授提出：机械设计分为产品规划、方案设计、详细设计和改进设计等四个阶段。总之，产品设计过程中十分重视的步骤是功能设计、定性设计。2.概念设计在设计过程中的地位在上述产品设计过程

4、中，概括起來说，设计的主要步骤是两步:一是概念设计，另一是构型设计。前者的目的是制定出方案，后者的冃的是设计出具体构型。从己有的各种设计步骤论述屮可以看出概念设计应包活产品规划、功能设计和定性设计等内容。二、概念设计方法学概念设计的本质在于设计的人性化和创新性,概念设计方法学的研究也体现这两个本质特性。近来涌现的诸如绿色设计、定制设计、敏捷设计、并行设计、全生命周期设计、创新设计等方法，其本质也在于通过设计营造一个人性化的坏境，满足人们个性化和多样化的需求。如绿色设计所提出的4R原则:减量、重复使用、回收和再生，其着眼点在于全人类未来

5、总体的生存和发展;定制设计所提出的个性化定制服务则更加细致地体贴个人的特殊需要;创新设计的研究则主要在于创新技法的研究,如功能变换式创新、技术融合式创新、品种外拓式创新、产品剔弊式创新和设计改型式创新等。从概念设计的参与者來看，目前企业让用户参与的设计有两种方式:一是企业为用户设计产品；二是将用户需求融入产品概念设计中,然后市设计师进行设计。这两种模式都是在产品设计前端将用户需求引入设计流程,很可能会在新产品推向市场时因时滞效应就已落后于用八的需求。因而，今后概念设计方法学的研究还应关注一些新的设计模式，如用户愿望设计模式等。三、概念

6、设计的求解方法概念设计的求解是指从需求分析到方案求解的推理过程，其目的是为了产品创新。在概念设计创新技法方血，先后提出了发明创造的科学方法TRIZ、基于系统综合方法的产品创造性设计理论TTPS、组合创造方法等。在机械产品概念设计求解方法方面,Sturges等通过定义功能之间的关系，使功能图的语义更加完善来创造新思想;唐林等将机械产品方案设计分为三个层次（变异功能结构、发明新型机构解、组合机构），建立了产品概念设计过程模型;冯培恩等研究了复合功能原理方案设计特征模型及其求解过程。另外,还有许多学者尝试着以进化模型、多级菱形思维模型等获得

7、概念设计方案。上述这些方法对概念设计求解进行了一些有意义的探索工作,但是由于人脑中的求解方法具有计算机所无可比拟的广泛性、自适应性和更新速度，因此企图以通过记录人的求解方法、找出其中的规律并将它们赋了计算机的研究还远远没有达到实用阶段。四、概念设计研究的发展趋势1.设计本质认识的研究概念设计系统乃至设计自动化的实现，根本上取决于对设计过程本身的理解。尽管人们在设计方法、程式和规律等方面进行了大量的探索，但对概念设计过程的整体研究一直不够深入，没有形成统一的概念设计定义,更没有形成完整的概念设计理论来做指导。对该基础理论的研究，应立足于

8、现代产品的发展方向，从设计对象自身出发,用类似的方法和精确的方法对概念设计过程及设计方法进行研究,使得计算机辅助概念设计系统更符合设计方法。2.产品模型技术的研究目前，已经存在许多不同的模型表达方式，來描述设计的不同侧面