现代设计方法在机电产品中应用.docVIP

现代设计方法在机电产品中应用 　　【摘要】现代设计方法有：并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计，本文着重介绍了其在现代机电产品设计中的应用。希望能够为机电产品研制、设计者以及机电产品企业决策者提供一定的借鉴作用。 　　【关键词】现代设计；机电产品；优化设计 　　机电行业的产品，其技术来源是机电一体化技术，而机电一体化技术又是一门新兴的交叉学科。它所涉及的主要技术科学领域既包括有：传统的机械设计、微电子技术、经典控制理论等内容，同时包括了现代信息处理技术、现代设计方法、软件工程，以及自适应控制、模糊识别、系统仿真、人工智能等现代控制技术。而且随着现代科学技术的发展，这些学科之间以及这些学科与其他学科之间的相互渗透将会越来越多，它们之间的界限将越来越模糊。 　　一、现代机电产品的发展趋势 　　随着相关学科的发展，与传统的机电产品相比，现代机电产品发展总的趋势呈现为：1.正向着智能化方向发展。随着计算机技术的迅速发展，人工智能已在各学科广泛采用，而人工智能技术与机电一体化技术的结合，导致了智能机械（如机器人、智能仪表）的出现。不少工厂也逐步实现了工厂管理、生产的自动化和无人化；2.正向着小型化、轻量化方向发展。由于微电子技术和纳米技术的发展，加速了机电一体化技术发展的进程，机电产品也越做越小、质量也越来越轻；3.正向着综合化方向发展。由于现代机电产品涉及的领域越来越多，不仅涵盖了机、电、磁、声等领域，也实现了与信息论、控制论、系统论的集成。技术含量也越来越高，产品的结构越来越复杂、功能越来越齐全；4.正向着高可靠性方向发展。机电产品集机械产品和电子产品于一体，而且使用机电产品的场合也越来越多，环境也越来越复杂，对于现代的机电产品而言，势必要求其具有较高的可靠性和抗干扰能力。 　　传统的机电产品正日益为现代机电产品所代替，单纯的机械产品和电子产品应用的领域将会越来越少，直至退出历史的舞台。 　　二、现代设计方法与机电产品设计相结合 　　在市场发展越来越成熟的今天，现代机电产品所涉??的学科和工业门类众多，用传统的设计方法很难达到设计的要求。因此，对现代的机电产品来说，其设计思想和设计方法都将会有一些全新的内容。本文正是基于这样的出发点，用发展的眼光，把现代设计方法与机电产品的设计相结合，着重介绍了并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计在机电产品设计方面的应用。 　　1.并行设计 　　并行设计是一种对产品及其相关过程（包括设计制造过程和相关的支持过程）进行并行和集成设计的系统化工作模式。强调产品开发人员一开始就考虑产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有相关因素的影响，把一切可能产生的错误、矛盾和冲突尽可能及早地发现和解决，以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。并行设计作为现代设计理论及方法的范畴，目前已形成的并行设计方法基本上可以分为两大类： 　　（1）基于人员协同和集成的并行化。就是把组成与产品方面有关的，针对给定设计任务的专门的、综合性的设计团体（企业）协同起来。机电产品的特殊性要求是：团队成员的知识面较广是跨领域的、善于理解他人观点的能协同的人员。所有成员都能相互交流，可以通过利用日益完善的通信技术和计算机技术，建立一套完善合理的使用于机电产品的人员管理体系，加强不同设计团队（企业）工作的协调性。 　　（2）基于信息、知识协同和集成的并行化。该方法基于计算机网络来实现，各零部件的设计人员通过计算机网络对机电产品进行设计，并进行可制造性、经济性、可靠性、可装配性等内容的分析及时的反馈信息，并按要求修改各零部件的设计模型，直至整个机电产品完成为止。可以采用面向制造（DFM）和面向装配 　　（DFA）的设计方法，涉及CAX技术（即CAD/CAM/CAPP一体化技术）、产品信息集成（PDM）技术以及与人员协同集成有关的信息技术。 　　当然，这两种机电产品并行设计方法并不是相互独立的。在实际应用过程中，它们往往是紧密结合在一起的。如现代企业所实行的ERP，不仅企业人员管理机制，还集成了CAX、PDM以及其他的相关技术，通过采用这样的方式来全面实现企业及企业间的并行工程。 　　2.虚拟设计 　　在达到产品并行的目的以后，为了使产品一次设计成功，减少反复，往往会采用仿真技术，而对机电产品模型的建立和仿真又属于是虚拟设计的范畴。所谓的虚拟制造（也叫拟实制造）指的是利用仿真技术、信息技术、计算机技术和现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，发现制造过程中可能出现的问题，在真实制造以前，解决这些问题，以缩减产品上市的时间，降低产品开发、制造成本，并提高产品的市场竞争力。正是依托这样的虚拟制造技术，建立与产品设计有关的计算机虚拟设计现实系统（VRS），在这个软环境中从事产品设计的技术叫做