现代设计方法与传统设计方法的区别

《机械系统设计》

课程论文—I

现代设计方法与

传统设计方法区别联系

院（系）机电学院

专业机械设计制造及其自动化

学生孟庆超

学号1090810106

班号0908101

2012年5月

现代设计方法与传统设计方法区别

摘要：本文通过现代设计方法与传统设计方法的比较阐明了现代设计方法在工程设计中的重要性，明确未来机械产品的设计思路，即继承传统，不断创新。

关键词：机械；现代；传统；设计方法

正文

传统的设计方法是一种以强度和低压控制为中心的安全系数设计、经验设计、类比设计和机电分离设计, 也称常规设计。这是一种静态的半经验半理论的实际方法，只考虑产品本身，一般着眼点放在产品的结构、部件或零件上，对它们的强度、刚度、稳定性、安全系数等方面进行计算和验算；而现代机电产品设计方法则是强调创造性, 在注重产品整体功能基础上以现代设计方法和计算机技术为工具的机电一体化系统设计。

现代设计方法是从传统设计方法中发展而来的。因此，作为一种新的设计思想，与传统设计方法比较，它有很多优势。

一、传统设计面向问题并偏重于技术；现代设计则面向功能目标，将技术、经济和社会环境等因素结合在一起统筹考虑，具有工程性，不但重视设计内容，也强调设计进程管理。

二、传统设计是朝向结构方案的“收敛性思维”；现代设计则面向产品总功能目标的“发散性思维”。

三、传统设计采用少数的炎症性分析以满足限定的约束条件；而现代设计是用多元性方法直接综合使其在各种情况下实现方案与全域优化目标。

四、传统设计是用计算器、图板、手册的个体手工作业；而现代设计则充分利用计算机进行计算、自动绘图和数据库管理，集团分工协作。

五、传统设计局限在零件和结构上；而现代设计则更注重机械系统的全局构成，包括造型艺术。

六、传统设计避开复杂问题，只按确定工况与静态考虑；现代设计则研究动态的随机工况、模糊性与其他一系列设计中复杂问题的神话细解。

七、传统设计采用单项与手册标准为准则（如强度、成本）；现代设计则采用科学的模糊综合评价。

从以上几点对比中我们可以看出：传统设计其实只是机械学，人们一心一意地研究运动学、动力学、强度、断裂、摩擦等问题，问忽略甚至忘记了“设计学”的核心是“功能”，其自身还有更重要的内容应该去研究。设计者只重视用更合理得机构、结构去完善别人已经创造过的并能实现某种功能的机器，而忽略了去研究“功能”本身。

而现代设计方法则是动态的、科学的的方法，它通过利用计算机辅助设计（CAD等）、优化设计、可靠性设计、机械动态设计、并行设计等，不但可以大大提高设计的质量、精度和效率, 而且可以将产品的适应性、经济性、可靠性统一起来, 从而高水平、高效率地设计出性能优良、市场欢迎、经济效益显著的新型产品。

如对简单受拉杆的强度设计设计强度计算式中

F : 作用在杆上的外载荷

A : 拉杆的横截面积

σlim: 拉杆材料的极限应力

S : 安全系数

可以利用上面公式直接求解杆件必须的横截面积, 也可以按其他方法先初步设计杆件的横截面尺寸, 然后用强度计算公式去校核。由于实际情况复杂多变, 若安全系数选择过大，则产品傻、大、粗；若安全系数过小，则很难保证安全性。

而对于现代设计方法，可以把引起零件失效的因素统称为“应力”, 用S 表示, 则S 可表示为各种失效因素, Si ( i = 1、2,、n) 的函数

S = f ( s 1, s2, ,, sn)

同样将零件抵抗失效的因素称为“强度”, 用r 表示, 则r 可表示为各种影响强度的因素r i ( i= 1、2、,、n) 的函数

r = g( r 1, r 2, ,, r n )

在可靠性设计中, 由于应力S 和强度r 都是随机变量, 因此, 判断一个零件是否安全可靠, 是以强度r 大于应力S 所发生的概率来表示的, 其设计准则为

式中R ( t ) 表示零件在运行中的安全概率,即可靠度。它是指零件在工作时间t 内的一种能力。[ R ]称为零件的许用可靠度, 它表示零件在规定时间内和规定的条件下实现设计要求的一种能力, 即许用安全概率。

这样就把概率论的只是运用到了设计当中。而如果把通过传统设计所得的零件图利用有限元分析的方法进行优化，可以很快确定杆件的最佳尺寸。这样既实现了功能，又收到了最好的经济效益。

随着市场竞争的加剧, 加上现代科技的日新月异使得产品的更新换代不断加快, 市场寿命周期不断缩短。在以快交货、高质量、低成本、和重环保，去争取市场份额的市场竞争中, 缩短交货期, 快速响应市场需求, 已经成为竞争的第一要素。面对瞬息万变的市场环境, 更要求企业具有高度的灵敏性, 能抓稍纵即逝的机遇, 不断地迅速开发新产品, 以吸引顾客, 变被动适应用户为主动引导市场, 这样才能保证企业在竞争中立于不败之地。在这种时代背景下, 市场竞争的焦点就转移到速度上来, 快速提高更高的性能/价格比产品的企业, 将具有更高的竞争力。因此，现代设计方法在设计实践中已经有了举足轻重的地位。

总结

综上所述，传统设计方法适于设计过程的开始阶段，而现代设计方法则是传统设计方法的优化。在以后的设计实践中，我们应该合理运用这两种设计方法，思维灵活，取长补短，不断创新。并利用好计算机等辅助设备，切实强化自我设计能力。

参考文献

[1] 侯珍秀机械系统设计哈尔滨工业大学出版社，2000

[2] 应锦春现代设计方法北京机械工业出版社，2000

[3] 吴晓路，孟朝霞现代设计方法的先进技术，TP202

[4] 王万新，王会现代设计方法和传统机械设计的比较，TH12