现代设计方法课件.ppt

现现 代代 设设 计计 方方 法法Modern Design Methodology第二章第二章 设计方法学设计方法学 现代设计方法第一章作业（P12）v1-1 v1-2 简述设计的类型简述设计的类型v1-3 现代设计方法课程考核课程考核v“N+2”考核方式：考核方式：vN指平时考核，含考勤指平时考核，含考勤5（（5次，次，10分）、分）、小论文（小论文（1篇，篇，14分）、作业（分）、作业（8次，次，16分）分）v2—1指读书笔记或心得体会（指读书笔记或心得体会（20分，第分，第14周前交），周前交），内容含：教材重点内容摘抄、疑难问题记录及课后内容含：教材重点内容摘抄、疑难问题记录及课后复习总结复习总结v2—2指期末考试（指期末考试（40分）v期末考试成绩期末考试成绩≦≦40分时，只记卷面成绩分时，只记卷面成绩v期末考试成绩期末考试成绩﹥40分时，按分时，按“N+2” 比例折算比例折算现代设计方法一、概述一、概述1. 1. 主要研究内容主要研究内容主要研究内容主要研究内容 设计方法学是用系统观点研究产品的设计方法学是用系统观点研究产品的一般设计进程、设计规律、一般设计进程、设计规律、设计思维、工作方法、设计工具设计思维、工作方法、设计工具的综合性学科。

的综合性学科 对具体的产品设计而言，对具体的产品设计而言，具有方法论的性质具有方法论的性质目的是指导设计师目的是指导设计师应用先进的设计方法开发、创新，设计出高性价比的产品应用先进的设计方法开发、创新，设计出高性价比的产品2. 2. 主要研究对象主要研究对象主要研究对象主要研究对象Ø设计对象：设计对象：能够实现一定技术过程的技术系统能够实现一定技术过程的技术系统Ø设计进程：设计进程：设定技术过程、划定技术系统边界、功能分解及求解设定技术过程、划定技术系统边界、功能分解及求解Ø设计评价：设计评价：多目标优化规划多目标优化规划——最佳设计方案的确定最佳设计方案的确定Ø设计思维：设计思维：激发、培养创新思维的能力和方法激发、培养创新思维的能力和方法Ø设计工具：设计工具：信息集约信息集约—— Database Database，调用、参考调用、参考Ø现代设计理论和方法应用：现代设计理论和方法应用：完善方法论，推广、应用完善方法论，推广、应用现代设计方法二、技术系统及其确定二、技术系统及其确定1. 1. 一般性定义一般性定义一般性定义一般性定义Ø技术系统：技术系统：针对作业对象针对作业对象, ,完成某种技术过程的支持系统。

完成某种技术过程的支持系统Ø作业对象：作业对象：物料物料( (Materiel) )、能量、能量( (Energy) )、信息、信息( (Information) )Ø举例：举例：坯料是坯料是作业对象作业对象；加工中心是；加工中心是技术系统技术系统；加工是；加工是技术过程技术过程2. 2. 技术过程的确定；技术过程的确定；技术过程的确定；技术过程的确定；5 Steps5 StepsØ分析分析作业对象及其转换要求；作业对象及其转换要求；Ø确定确定实现转换的工作原理；实现转换的工作原理；Ø明确明确实现技术过程的环境和约束条件；实现技术过程的环境和约束条件；Ø确定确定主要技术过程和其他辅助过程；主要技术过程和其他辅助过程；Ø划定划定技术系统的边界（工作范围）技术系统的边界（工作范围）现代设计方法二、技术系统及其确定二、技术系统及其确定3. 3. 技术系统的功能单元技术系统的功能单元技术系统的功能单元技术系统的功能单元技术系统所具有的功能，是完成技术过程的根本特性技术系统所具有的功能，是完成技术过程的根本特性Ø作业单元：作业单元：转换的实现；转换的实现；Ø控制单元：控制单元：采集、处理并输出控制信息；采集、处理并输出控制信息；Ø动力单元：动力单元：能量的转换、传递、分配；能量的转换、传递、分配；Ø检测单元：检测单元：反馈信息；反馈信息；Ø结构单元：结构单元：系统各部分的联接、支承。

系统各部分的联接、支承4. 4. 其他环节其他环节其他环节其他环节Ø信息集约：信息集约：产品生命周期相关环节所需信息的集成、分配、共享；产品生命周期相关环节所需信息的集成、分配、共享；Ø调研预测：调研预测：市场、技术、社会环境、企业内部；设计可行的依据；市场、技术、社会环境、企业内部；设计可行的依据；Ø可行性报告：可行性报告：系统化产品设计的初步开发依据系统化产品设计的初步开发依据现代设计方法技术系统技术系统物料物料能量能量信息信息物料物料’能量能量’信息信息’伴生输出伴生输出伴生输入伴生输入输输入入输输出出加工加工中心中心的功的功能构能构成成现代设计方法三、系统化设计：三、系统化设计：以以以以机械执行系统运动方案设计为例机械执行系统运动方案设计为例功能原理设计功能原理设计根根据据需需要要制制定定机机械械的的总总功功能能，，拟拟定定实实现现总总功功能能的的工工作作原原理理和和技技术术手手段段，，确确定定机机械械所所要要实实现现的的工工艺艺动作动作运动规律设计运动规律设计通通过过对对工工作作原原理理所所提提出出的的工工艺艺动动作作进进行行分分解解，，决决定定采采用用何何种种运运动动规规律律来来实实现现工工作作原原理理执行机构型式设计执行机构型式设计决决定定选选择择何何种种机机构构实实现现给给定定的的运运动动规律规律执行系统协调设计执行系统协调设计执行机构型式设计执行机构型式设计根根据据工工艺艺过过程程对对各各动动作作的的要要求求，，分分析析各各执执行行机机构构应应当当如如何何协协调调配配合合，，设设计计出出机机械械运运动循环图动循环图确确定定各各执执行行机机构构的的运运动动尺尺寸寸，，绘绘制制出出各各执执行行机机构构的的运运动动简简图图运动和动力分析运动和动力分析检检验验执执行行系系统统是是否否满满足足运运动动要要求求和和动动力力性性能能方方面的要求面的要求方案评价与决策方案评价与决策对对方方案案进进行行定定性性评评价价和和定定量量评评价价并并从从中中选选出出最最佳佳设计方案设计方案现代设计方法三、系统化设计三、系统化设计1. 1. 执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计Ø功能原理的选择与构思功能原理的选择与构思　　　　产品的功能产品的功能　　产品的用途、性能、使用价值等，根据生产或生活需要提出。

　　产品的用途、性能、使用价值等，根据生产或生活需要提出 　　　　确定功能指标的考虑因素确定功能指标的考虑因素　　先进性　　先进性　　可行性　　可行性　　经济性　　经济性　　　　功能原理设计的重要性功能原理设计的重要性　　　　决决定定产产品品的的技技术术水水平平、、工工作作质质量量、、传传动动方方案案、、结结构构型型式式、、制制造造成本等现代设计方法三、系统化设计三、系统化设计1. 1. 执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计Ø功能原理设计的多方案性功能原理设计的多方案性　　工作原理不同，运动方案也不同　　工作原理不同，运动方案也不同齿轮加工齿轮加工剃齿剃齿范成原理范成原理仿形原理仿形原理　　工作原理相同，运动方案不同　　工作原理相同，运动方案不同齿轮加工齿轮加工插齿插齿滚齿滚齿现代设计方法三、系统化设计三、系统化设计1. 1. 执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计Ø确定方案确定方案确定方案时应注意两点：确定方案时应注意两点：　　　　⑴⑴ 用最简单的方法实现用最简单的方法实现同一功能。

同一功能　　　　⑵⑵ 注意光、机、电、流注意光、机、电、流体等知识的综合运用体等知识的综合运用　　　　 设设计计一一台台彩彩色色电电视视机机阴阴极极盘盘用用的的金金属属片片的的冲冲裁裁机机器器，，圆圆片片直直径径 10mm，，厚厚度度0.8mm 100.8功能分解功能分解　　送料送料 冲制冲制 退回退回现代设计方法1. 1. 执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计Ø确定方案确定方案 光、机、电、流体等知识的综光、机、电、流体等知识的综合运用举例合运用举例指针指针玛瑙玛瑙支撑支撑K向向刀口刀口活动游标活动游标　　　　 图示分析天平，要求精图示分析天平，要求精度达到度达到0.01g，但靠目力读，但靠目力读指针的微小偏角已不可能指针的微小偏角已不可能活动游标活动游标光源光源透镜透镜读数窗读数窗　　　　 增加了一级光学放大增加了一级光学放大镜，将读数放大镜，将读数放大现代设计方法1. 1. 执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计Ø功能分析和功能元求解功能分析和功能元求解总功能总功能功能元解功能元解功能原理方案功能原理方案最佳功能原理方案最佳功能原理方案明确任务明确任务黑箱法黑箱法功能树功能树创造技法创造技法形态学矩阵形态学矩阵评价法评价法功能元功能元 功功能能分分析析法法将将机机械械产产品品的的总总功功能能分分解解成成若若干干功功能能元元，，求求解解功功能能元元，，将其组合，得到满足总功能要求的多种解决方案供评价选择。

将其组合，得到满足总功能要求的多种解决方案供评价选择现代设计方法2. 2. 执行系统的运动规律设计执行系统的运动规律设计执行系统的运动规律设计执行系统的运动规律设计Ø 工艺动作分解和运动方案选择工艺动作分解和运动方案选择刀具作复合运动刀具作复合运动刀具与工作台分别运动刀具与工作台分别运动　　　　 运动规律设计通常是对工艺方法和工艺动作进行分析，运动规律设计通常是对工艺方法和工艺动作进行分析，把其分解成若干个基本动作工艺动作分解的方法不同，所把其分解成若干个基本动作工艺动作分解的方法不同，所形成的运动方案也不同形成的运动方案也不同立式钻床工艺动作分解立式钻床工艺动作分解现代设计方法直线运动直线运动曲线运动曲线运动复合运动复合运动往复摆动往复摆动执执行行构构件件运运动动形形式式回转运动回转运动每分钟转数每分钟转数 rpm由两个以上单一运动合成由两个以上单一运动合成间歇转动间歇转动停歇往复直线运动停歇往复直线运动停歇单向直线运动停歇单向直线运动沿可变曲线运动沿可变曲线运动连续转动连续转动沿固定曲线运动沿固定曲线运动往复直线运动往复直线运动每分钟转位次数、转角大小、运动系数每分钟转位次数、转角大小、运动系数每分钟摆动次数、转角大小、行程速度变每分钟摆动次数、转角大小、行程速度变化系数化系数每分钟行程数、大小、行程每分钟行程数、大小、行程速度变化系数速度变化系数每次进给量的大小每次进给量的大小每循环停歇次数、位置、时每循环停歇次数、位置、时间、行程大小和工作速度间、行程大小和工作速度2. 2. 执行系统的运动规律设计执行系统的运动规律设计执行系统的运动规律设计执行系统的运动规律设计Ø 工艺动作分解和运动方案选择工艺动作分解和运动方案选择现代设计方法3. 3. 执行机构的型式设计执行机构的型式设计执行机构的型式设计执行机构的型式设计Ø 设计原则设计原则ü 满足执行构件的工艺动作和运动要求满足执行构件的工艺动作和运动要求ü 尽量简化和缩短运动链尽量简化和缩短运动链ü 尽量减小机构尺寸尽量减小机构尺寸ü 选择合适的运动副形式选择合适的运动副形式 ü 考虑动力源的形式考虑动力源的形式ü 使执行系统具有良好的传力和动力特性使执行系统具有良好的传力和动力特性 ü 使机械具有调节某些运动参数的能力使机械具有调节某些运动参数的能力 ü 保证机械的安全运转保证机械的安全运转现代设计方法3. 3. 执行机构的型式设计执行机构的型式设计执行机构的型式设计执行机构的型式设计Ø 机构选型机构选型目的：目的：选择或创造出满足执行构件运动和动力要求的机构。

选择或创造出满足执行构件运动和动力要求的机构举例：举例：传递连续转动的机构传递连续转动的机构啮合传动机构啮合传动机构 连杆机构连杆机构 传递连续传递连续转动机构转动机构摩擦传动机构摩擦传动机构 摩擦轮传动摩擦轮传动 蜗杆传动蜗杆传动 链传动链传动 齿轮传动齿轮传动 平行四边形机构平行四边形机构 双曲柄机构双曲柄机构 带传动带传动 现代设计方法4. 4. 执行系统的协调设计执行系统的协调设计执行系统的协调设计执行系统的协调设计Ø 设计原则设计原则ü 满足各执行机构动作先后的顺序性要求满足各执行机构动作先后的顺序性要求ü 满足各执行机构动作在时间上的同步性要求满足各执行机构动作在时间上的同步性要求ü 满足各执行机构在空间布置上的协调性要求满足各执行机构在空间布置上的协调性要求ü 满足各执行机构在操作上的协同性要求满足各执行机构在操作上的协同性要求ü 各执行机构的动作安排要有利于提高劳动生产率各执行机构的动作安排要有利于提高劳动生产率ü 各执行机构的布置要有利于系统的能量协调各执行机构的布置要有利于系统的能量协调ü 各执行机构的布置要有利于系统效率的提高各执行机构的布置要有利于系统效率的提高现代设计方法4. 4. 执行系统的协调设计执行系统的协调设计执行系统的协调设计执行系统的协调设计Ø 协调配合示例协调配合示例执行构件动作的协调配合执行构件动作的协调配合ü 送料机构将原料送入模孔上方后，冲头进入模孔进行冲压送料机构将原料送入模孔上方后，冲头进入模孔进行冲压ü冲头上移一段距离后，进行下次送料动作冲头上移一段距离后，进行下次送料动作折叠包装机构的两个执行构件折叠包装机构的两个执行构件 两个构件不能同时位于区两个构件不能同时位于区域域MAB中，以免干涉。

中，以免干涉饼干饼干1342饼干饼干21左折边构件左折边构件饼干饼干32包装纸包装纸4右折边构件右折边构件饼干饼干1342饼干饼干1342饼干饼干1342饼干饼干1342包装纸包装纸右折边构件右折边构件左折边构件左折边构件MBA现代设计方法5. 5. 方案评价与决策方案评价与决策方案评价与决策方案评价与决策Ø 评价指标评价指标ü系统功能系统功能 实现运动规律或运动轨迹、工艺动作的准确性实现运动规律或运动轨迹、工艺动作的准确性ü运动性能运动性能 运转速度、行程可调性、运动精度等运转速度、行程可调性、运动精度等ü动力性能动力性能 承载能力、增力特性、传力特性、振动噪音等承载能力、增力特性、传力特性、振动噪音等ü工作性能工作性能 效率高低、寿命长短、可操作性、安全性、效率高低、寿命长短、可操作性、安全性、 可靠性、适用范围等可靠性、适用范围等ü经济性经济性 加工难易、能耗大小、制造成本等加工难易、能耗大小、制造成本等ü紧凑性紧凑性 尺寸、重量、结构复杂性等尺寸、重量、结构复杂性等现代设计方法三、系统化设计三、系统化设计6. 6. 典型系统化设计的综合过程典型系统化设计的综合过程典型系统化设计的综合过程典型系统化设计的综合过程并行设计组并行设计组技术、经济技术、经济社会目标评价社会目标评价最优方案最优方案信息集约信息集约调研预测调研预测可行性报告可行性报告功能分析功能分析功能元求解功能元求解方案综合方案综合组合方案组合方案现代设计方法四四 、评价决策、评价决策1概述概述2评价目标评价目标3评价方法评价方法①①评分法评分法②②技术技术——经济评价法经济评价法③③模糊评价法模糊评价法4设计中的决策设计中的决策现代设计方法现代设计方法一一 、、 概述概述1. 工程设计的三个特点：约束性、多解性、相对性工程设计的三个特点：约束性、多解性、相对性设计结果的多方案性设计结果的多方案性对设计方案进行评价对设计方案进行评价根据评价结果进行决策根据评价结果进行决策2、评价的类型、评价的类型评价方案的完善程度评价方案的完善程度评价解答方案与所提问题的相符程度评价解答方案与所提问题的相符程度评定最优解答方案评定最优解答方案评定某项特性的最优值评定某项特性的最优值现代设计方法现代设计方法3. 评价过程中的几项主要工作评价过程中的几项主要工作选定评价准则。

如：成本低、寿命长、结构简单、选定评价准则如：成本低、寿命长、结构简单、可靠性高等等可靠性高等等为评价准则选定度量尺度即评价好坏的标准为评价准则选定度量尺度即评价好坏的标准确定评价对象有关各项准则的价值即按预定确定评价对象有关各项准则的价值即按预定度量尺度对评价对象进行评定度量尺度对评价对象进行评定对各单独评价值进行合成，以便对评价对象做对各单独评价值进行合成，以便对评价对象做出总的比较出总的比较现代设计方法现代设计方法4、评价的意义、评价的意义评价是决策的基础和依据评价是决策的基础和依据方案评价是提高产品质量的首要前提方案评价是提高产品质量的首要前提方案评价有利于提高设计人员的素质，方案评价有利于提高设计人员的素质，形成合理的知识结构形成合理的知识结构现代设计方法现代设计方法5、评价的内容、评价的内容技术评价：性能指标、可靠性、有效性、安技术评价：性能指标、可靠性、有效性、安全性、操作性、保养性、能源消耗等全性、操作性、保养性、能源消耗等经济评价：成本、利润、实施费用、经营周经济评价：成本、利润、实施费用、经营周期（方案的适用周期）、资金回收期等期（方案的适用周期）、资金回收期等社会评价：政策、环保、资源利用等等社会评价：政策、环保、资源利用等等现代设计方法现代设计方法二、二、 评价目标评价目标评价标准或评价标准或评价指标评价指标1、评价的指标体系、评价的指标体系投资费用指标投资费用指标使用费用指标使用费用指标劳动生产率提高指标劳动生产率提高指标产品成本降低指标产品成本降低指标时间因素指标时间因素指标质量、品种改善指标质量、品种改善指标劳动条件改善指标劳动条件改善指标特定效益指标特定效益指标耗费性耗费性指标指标效益性效益性指标指标指指标标体体系系定量定量指标指标定性定性指标指标经营费用指标经营费用指标投资额指标投资额指标效果系数指标效果系数指标现代设计方法现代设计方法2、评价目标树、评价目标树ZZ1Z2Z11Z12Z21Z22Z111Z112Z121Z121Z211Z212Z213总目标总目标一级子目标一级子目标二级子目标二级子目标三级子目标三级子目标现代设计方法现代设计方法目标树与加权系数目标树与加权系数现代设计方法现代设计方法3、目标重要性系数（加权系数）、目标重要性系数（加权系数）加权系数是反映评价目标重要程度的量化系数，加权系数越加权系数是反映评价目标重要程度的量化系数，加权系数越大，重要程度越高；大，重要程度越高；加权系数通常进行归一化处理。

即：加权系数通常进行归一化处理即：加权系数的确定方法：加权系数的确定方法：经验法经验法判别表计算法判别表计算法根据经验人为地确定各根据经验人为地确定各评价目标的加权系数评价目标的加权系数现代设计方法现代设计方法比较目标比较目标1比较目标比较目标2比较目标比较目标3……评价目标评价目标1 —评价目标评价目标2 —评价目标评价目标3 —…… —比较目标比较目标评价目标评价目标判别计算表判别计算表现代设计方法现代设计方法常用评价法评分法评分法技术技术—经济评价法经济评价法模糊评价法模糊评价法现代设计方法现代设计方法（一）、（一）、 评分法评分法1.具体方法：具体方法：用分值作为衡量方案优劣的尺度，对多个评价目标，用分值作为衡量方案优劣的尺度，对多个评价目标，则先分别对各目标进行评分，经过处理后再求得方案的总分则先分别对各目标进行评分，经过处理后再求得方案的总分2.分制：分制：5分制，分制，10分制，分制， （理想状态最高分，不能用（理想状态最高分，不能用0分）分）3.评分函数曲线：评分函数曲线：三点定曲线法三点定曲线法10分制分制012345678910不能不能用用缺陷缺陷多多较差较差勉强勉强可用可用可用可用基本基本满意满意良良好好很好很好超目超目标标理想理想5分制分制012345不能用不能用勉强可用勉强可用可用可用良好良好很好很好理想理想现代设计方法现代设计方法（一）、（一）、 评分法评分法4. 多评价目标方案评价方法多评价目标方案评价方法①①分值相加法分值相加法②②分值相乘法分值相乘法③③加权记分法加权记分法 电池评分表电池评分表评价目标评价目标成本成本电压电压寿命寿命总分总分加权系数加权系数0.20.30.5分值相加分值相加分值相乘分值相乘加权分值相加加权分值相加方案方案评分评分A34.5411.5543.95B3.514.5915.753.25C54211403.2现代设计方法现代设计方法课堂作业：用加权计分法对某种手表三种设计课堂作业：用加权计分法对某种手表三种设计方案进行评价方案进行评价1目标评价树如下图所示目标评价树如下图所示2评价目标评价目标Z＝＝[计时计时 防水防水 防磁防磁 防震防震 夜光夜光 外观外观 成本成本]三三、、 各评价目标加权系数各评价目标加权系数GG＝＝[0.3 0.1 0.05 0.1 0.05 0.2 0.2]现代设计方法现代设计方法现代设计方法现代设计方法计分方法和评价标准计分方法和评价标准012345…10不能用不能用缺陷缺陷较差较差勉强勉强可用可用基本满意基本满意…理想理想方案方案评价目标评价目标计时计时防水防水防磁防磁防震防震夜光夜光外观外观成本成本1988909928788777377870910手表评分结果手表评分结果现代设计方法现代设计方法对方案进行技术评价——求方案的技术分值1、技术评价确定评价目标确定评价指标技术分值总评确定各目标的技术分值理想方案技术分值=1 可选方案技术分值>=0.65 （二）技术（二）技术—经济评价法经济评价法现代设计方法现代设计方法2、经济评价对方案进行经济评价——求方案的经济价H ——实际制造成本，包括材料费、工资 费、管理费等（估算值）H2——允许制造成本（<市场最低价格）H1——理想制造成本（=0.7 H2 ）理想方案经济价=1可行方案经济价>=0.7现代设计方法现代设计方法1) 求总价值3、技术——经济综合评价直线法：抛物线法：现代设计方法现代设计方法2) 作优度图可选方案11开发线0.70.65wewt现代设计方法现代设计方法例例2－－2 高速专用磨床主轴轴承技术经济评价高速专用磨床主轴轴承技术经济评价现代设计方法现代设计方法技术评价技术评价现代设计方法现代设计方法经济法评价经济法评价现代设计方法现代设计方法技术经济总价（相对价）技术经济总价（相对价）W1 = (Wt1Ww1)0.5=0.676W2 = (Wt2Ww2)0.5=0.632W3 = (Wt3Ww3)0.5=0.605现代设计方法现代设计方法4、技术——经济综合评价步骤初选方案建立目标树，确定评价目标 确定重要性系数 ，评分 技术价 经济价 总价值 将 ， 填入优度图初步剔除 剔除 剔除分析数据，提出改进措施，消除薄弱环节 决 策 现代设计方法现代设计方法1、模糊、模糊集合、模糊隶属度、隶属函数天气冷热雨的大小风的强弱人的胖瘦年龄大小个子高低模模糊糊的的概概念念(三三) 模糊评价法模糊评价法现代设计方法现代设计方法模糊集合、隶属函数、隶属度模糊集合：如果 是对象x的集合，则 的模糊集合 ：精确集合（非此即彼）： A={X|X>6}精确集合的隶属函数：现代设计方法现代设计方法隶属度：某个对象隶属于或从属于某个集合的程度。

即隶属度：某个对象隶属于或从属于某个集合的程度即隶属函数对于某个对象的具体取值隶属函数对于某个对象的具体取值求隶求隶属度的方法属度的方法抽样调查统计抽样调查统计通过隶属函数求隶属度通过隶属函数求隶属度现代设计方法现代设计方法常用形式的隶属函数常用形式的隶属函数偏大型隶属函数（偏大型隶属函数（S函数）函数）常用于表示像年老、热、高、浓等表示偏向大的一方的模常用于表示像年老、热、高、浓等表示偏向大的一方的模糊现象如：糊现象如：“年老年老”的隶属函数可定义为：的隶属函数可定义为：现代设计方法现代设计方法偏小型隶属函数（偏小型隶属函数（Z函数）函数）常用于表示像年轻、冷、矮、淡等表示偏向小的一方的模常用于表示像年轻、冷、矮、淡等表示偏向小的一方的模糊现象现代设计方法现代设计方法中间型隶属函数（中间型隶属函数（ 函数）函数）常用于表示像中年、适中、平均等趋于中间的模糊现象常用于表示像中年、适中、平均等趋于中间的模糊现象现代设计方法现代设计方法(三三) 模糊评价法模糊评价法2. 步骤步骤①①确定评价目标集：确定评价目标集：Y＝＝{y1,y2,…,yn}②②确定评价标准集：确定评价标准集：X={x1,x2,…,xm}③③确定加权系数集合：确定加权系数集合：A＝＝{a1,a2,…,an}④④确定评模糊评价矩阵：确定评模糊评价矩阵：RRij: 第第i个指标对评价集中第个指标对评价集中第j个元素的隶属度个元素的隶属度现代设计方法现代设计方法(三三) 模糊评价法模糊评价法2. 步骤步骤⑤⑤确定综合模糊评价集：确定综合模糊评价集：⑥⑥比较决策：比较决策：I.最大隶属度原则：最大隶属度原则：按每个方案的综合评价集中的最按每个方案的综合评价集中的最高隶属度确定方案的优劣顺序；高隶属度确定方案的优劣顺序；II.排序原则：排序原则：在评价矩阵中，同级（列）中按隶属度在评价矩阵中，同级（列）中按隶属度高低排序。

在几个级中，按各级隶属度之和的大小高低排序在几个级中，按各级隶属度之和的大小排序现代设计方法现代设计方法例例2-3 计算机管理系统的模糊评价计算机管理系统的模糊评价1计算机管理系统的目标情况计算机管理系统的目标情况 评价目标集评价目标集B＝＝{投资，性能，周期性投资，性能，周期性}现代设计方法现代设计方法例例2-3 计算机管理系统的模糊评价计算机管理系统的模糊评价2计算机管理系统评价目标树计算机管理系统评价目标树 加权系数加权系数Q={0.2,0.55,0.25}现代设计方法现代设计方法例例2-3 计算机管理系统的模糊评价计算机管理系统的模糊评价3对投资的隶属度对投资的隶属度 评价集评价集P＝＝{优，中，差优，中，差}现代设计方法现代设计方法例例2-3 计算机管理系统的模糊评价计算机管理系统的模糊评价4综合模糊评价矩阵综合模糊评价矩阵五、综合模糊评价（取大取小法）五、综合模糊评价（取大取小法）Z1=QR1=(0.55,0.13,0.2)Z2=QR2=(0.2,0.55,0.2)Z3=QR3=(0.2,0.3,0.55)现代设计方法现代设计方法例例2-3 计算机管理系统的模糊评价计算机管理系统的模糊评价五、综合模糊评价（乘加运算法五、综合模糊评价（乘加运算法P23））Z1=QR1=(0.788, 0.066,0.146)Z2=QR2=(0.1375,0.73,0.1325)Z3=QR3=(0.26,0.235,0.505)现代设计方法现代设计方法模糊评价法作业题模糊评价法作业题2-7试用模糊评价法对家用洗衣机进行评价选优。

三种被评为价的洗衣机分别为滚筒式试用模糊评价法对家用洗衣机进行评价选优三种被评为价的洗衣机分别为滚筒式洗衣机（洗衣机（T），波轮式洗衣机（），波轮式洗衣机（L），搅拌式洗衣机（），搅拌式洗衣机（J））.(1)评价目标评价目标u加权系数矩阵：加权系数矩阵：A=[0.2, 0.1, 0.3, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1]现代设计方法现代设计方法模糊评价法模糊评价法(2)对三种洗衣机进行模糊评价对三种洗衣机进行模糊评价u评价目标集：评价目标集：Y＝＝{y1,y2, y3,y4, y5,y6,y7} ={洗净度，损衣度，价格，耗水量，耗电量，外观，噪声洗净度，损衣度，价格，耗水量，耗电量，外观，噪声}u加权系数矩阵：加权系数矩阵：A=[0.2, 0.1, 0.3, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1]u评价标准集：评价标准集：X＝＝{x1,x2,x3,x4}={优，良，中，差优，良，中，差}u三种洗衣机的模糊评价矩阵：三种洗衣机的模糊评价矩阵：现代设计方法现代设计方法模糊评价法例模糊评价法例现代设计方法现代设计方法四、创新思维与技法四、创新思维与技法Ø 为什么要创新？为什么要创新？ü 激烈的市场竞争；激烈的市场竞争；ü 对新市场机遇的快速反映；对新市场机遇的快速反映；ü 产品质量和性能的提高；产品质量和性能的提高；ü 设计信息的复用。

设计信息的复用Ø 创新三要素创新三要素有效的有效的 创新方法创新方法希望打破希望打破“常规常规”的人的人广博的广博的技术知识技术知识实现实现实现实现创新创新创新创新! !现代设计方法四、创新思维与技法四、创新思维与技法现代设计方法四、创新思维与技法四、创新思维与技法Ø 创造性人才必备的条件创造性人才必备的条件创造性人才创造性人才创造者个性品质创造者个性品质创创造造学学知知识识及及发发明明原原理理创创造造思思维维能能力力基基础础领领域域知知识识创创造造技技能能学学习习精精神神合合作作精精神神结结构构特特性性奉奉献献精精神神独独立立精精神神知识能力知识能力综合创造能力综合创造能力创创造造技技法法现代设计方法四、创新思维与技法四、创新思维与技法1. 1. 机械现代设计与创造性思维的特点机械现代设计与创造性思维的特点机械现代设计与创造性思维的特点机械现代设计与创造性思维的特点Ø机械现代设计的特点机械现代设计的特点ü 从经验积累上升至系统理论，更具从经验积累上升至系统理论，更具科学性科学性；；ü 从应用力学体系发展至多学科系统工程，更具从应用力学体系发展至多学科系统工程，更具综合性综合性；；ü 从指导思想、设计技法和物质手段，充分体现了最新的科学从指导思想、设计技法和物质手段，充分体现了最新的科学 技术成就，更具技术成就，更具创造性创造性；；ü “绿色机器绿色机器”是机械现代设计追求的目标。

是机械现代设计追求的目标Ø创造性思维的特点创造性思维的特点ü 独特性独特性ü 多向发散性多向发散性ü 非逻辑性非逻辑性ü 综合性综合性现代设计方法四、创新思维与技法四、创新思维与技法2. 2. 数字化创新设计简介数字化创新设计简介数字化创新设计简介数字化创新设计简介Ø数字化的表现形式数字化的表现形式l l产品数字化产品数字化产品数字化产品数字化l l设计数字化设计数字化设计数字化设计数字化l l制造数字化制造数字化制造数字化制造数字化l l消费数字化消费数字化消费数字化消费数字化l l服务数字化服务数字化服务数字化服务数字化l l信息数字化信息数字化信息数字化信息数字化l l知识数字化知识数字化知识数字化知识数字化现代设计方法四、创新思维与技法四、创新思维与技法2. 2. 数字化创新设计简介数字化创新设计简介数字化创新设计简介数字化创新设计简介Ø数字化的优势数字化的优势（（（（1 1）虚拟表示，便于模拟、再现、认识自然界的物与现象）虚拟表示，便于模拟、再现、认识自然界的物与现象）虚拟表示，便于模拟、再现、认识自然界的物与现象）虚拟表示，便于模拟、再现、认识自然界的物与现象（（（（2 2）处理快速，便于分析、处理、解决问题）处理快速，便于分析、处理、解决问题）处理快速，便于分析、处理、解决问题）处理快速，便于分析、处理、解决问题（（（（3 3）信息复用，便于积累、创新、发展）信息复用，便于积累、创新、发展）信息复用，便于积累、创新、发展）信息复用，便于积累、创新、发展（（（（4 4）资源共享，便于远程、异地、实时共享统一资源）资源共享，便于远程、异地、实时共享统一资源）资源共享，便于远程、异地、实时共享统一资源）资源共享，便于远程、异地、实时共享统一资源（（（（5 5）零距沟通，便于缩短人与人之间交流的距离）零距沟通，便于缩短人与人之间交流的距离）零距沟通，便于缩短人与人之间交流的距离）零距沟通，便于缩短人与人之间交流的距离现代设计方法四、创新思维与技法四、创新思维与技法2. 2. 数字化创新设计简介数字化创新设计简介数字化创新设计简介数字化创新设计简介Ø数字化的优势数字化的优势: : 数控技术的发展示例数控技术的发展示例随着计算机技术的发展，随着计算机技术的发展，数控技术不断采用计算数控技术不断采用计算机、控制理论等领域的机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝最新技术成就，使其朝着下述方向发展。

着下述方向发展1.1.运行高速化运行高速化运行高速化运行高速化2.2.加工高精化加工高精化加工高精化加工高精化3.3.控制智能化控制智能化控制智能化控制智能化4.4.功能复合化功能复合化功能复合化功能复合化5.5.交互网络化交互网络化交互网络化交互网络化现代设计方法四、创新思维与技法四、创新思维与技法2. 2. 数字化创新设计简介数字化创新设计简介数字化创新设计简介数字化创新设计简介Ø数字化的优势数字化的优势: : 数控技术的发展示例数控技术的发展示例Linear Motor•高效加工中心上达到高效加工中心上达到90 m/min90 m/min的快移速度和的快移速度和1g1g的加速度的加速度•直线电机作为高效驱动元件正被广为应用，尤其在激光直线电机作为高效驱动元件正被广为应用，尤其在激光切割和高速加工中切割和高速加工中现代设计方法四、创新思维与技法四、创新思维与技法2. 2. 数字化创新设计简介数字化创新设计简介数字化创新设计简介数字化创新设计简介Ø国外的发展国外的发展英国就以国家政策和财力支持发展新技术英国就以国家政策和财力支持发展新技术德国提出德国提出“设计就是科学设计就是科学”，且设计学的发展初具规模，且设计学的发展初具规模美国也迅速成立美国也迅速成立“设计委员会设计委员会”日本把设计看作是技术、日本把设计看作是技术、 经济、美学和人机学一体化整体经济、美学和人机学一体化整体自二十世纪中期自二十世纪中期 国际上每年召开一次与创新设计有关的年会国际上每年召开一次与创新设计有关的年会现代设计方法四、创新思维与技法四、创新思维与技法2. 2. 数字化创新设计简介数字化创新设计简介数字化创新设计简介数字化创新设计简介Ø国内的发展国内的发展60年代90年代至今经验设计经验设计仿生设计仿生设计实验室研究实验室研究计算机设计计算机设计80年代计算机分析计算机分析70年代现代设计方法四、创新思维与技法四、创新思维与技法2. 2. 部分创新技法简介部分创新技法简介部分创新技法简介部分创新技法简介方法名称方法名称方法的主要特点方法的主要特点方法的主要目的方法的主要目的特性列举法特性列举法将事物按名词、形容词、动词分将事物按名词、形容词、动词分解为三方面特性，将每类特性加解为三方面特性，将每类特性加以改变或延拓以改变或延拓化整为零，逐个研究改化整为零，逐个研究改进进组合创新法组合创新法按一定技术原理，将两个或多个按一定技术原理，将两个或多个功能元素合并，形成新产品、新功能元素合并，形成新产品、新工艺、新材料工艺、新材料产生新功能产生新功能缺点列举法缺点列举法挑事物的毛病，提出改进设想挑事物的毛病，提出改进设想追求完满，追求卓越追求完满，追求卓越智爆法智爆法集合集合3~5人，根据议题自由畅谈，人，根据议题自由畅谈，不准批评，寻求创意不准批评，寻求创意以量求质以量求质设问探求法设问探求法根据多项创造性的提问，进行分根据多项创造性的提问，进行分项检核，寻求创意项检核，寻求创意帮助人们广思，思考方帮助人们广思，思考方向和目标明确向和目标明确联想类比法联想类比法通过比较，借助原有知识，在异通过比较，借助原有知识，在异中求同，在同中求异中求同，在同中求异分析两事物的相同或相分析两事物的相同或相似点，由此及彼似点，由此及彼现代设计方法2. 2. 部分创新技法简介部分创新技法简介部分创新技法简介部分创新技法简介方法名称方法名称方法的主要特点方法的主要特点方法的主要目的方法的主要目的635法法6人参加，每次每人写人参加，每次每人写3个设想，个设想，5分钟一个单元，看过别人的设分钟一个单元，看过别人的设想后，再修正和补充想后，再修正和补充3个设想个设想…以笔代口，相互激励，以笔代口，相互激励，短时间内可产生较多的短时间内可产生较多的设想方案设想方案激智会法激智会法相互启发，信息直接传递，需要相互启发，信息直接传递，需要方向引导方向引导发散思维，评出最优设发散思维，评出最优设想付诸实施想付诸实施Delphi法法问卷调查方式，专家独立思考，问卷调查方式，专家独立思考，逐步激励交流逐步激励交流长时间反复评价，获取长时间反复评价，获取明确结果明确结果5W2H法法适用于任何工作，可以突出其中适用于任何工作，可以突出其中任何一问任何一问试求创新构思试求创新构思分解法分解法把事物分解或离散，使问题暴露把事物分解或离散，使问题暴露出来，改进后重组出来，改进后重组便于抓住主要矛盾，寻便于抓住主要矛盾，寻求特色创意求特色创意形态综合法形态综合法对创造对象进行因素分解，列出对创造对象进行因素分解，列出每个因素的全部形态每个因素的全部形态(手段手段)，按，按组合原理形成众多方案组合原理形成众多方案寻找尽可能多的解，从寻找尽可能多的解，从中选优中选优现代设计方法五、设计实例：五、设计实例：专门化数控磨床方案设计专门化数控磨床方案设计专门化数控磨床方案设计专门化数控磨床方案设计1. 1. 明确设计任务明确设计任务明确设计任务明确设计任务并行设计组并行设计组调研预测调研预测5W2H5W2H法法明确设计目标明确设计目标可行性报告可行性报告2. 2. 方案设计方案设计方案设计方案设计Ø功能识别：磨削经过铣削并热处理后的高硬度凸轮曲线。

功能识别：磨削经过铣削并热处理后的高硬度凸轮曲线Ø功能原理分析：分解至功能元，建立功能原理图功能原理分析：分解至功能元，建立功能原理图Ø功能元求解：列出功能载体形态矩阵，并求解功能元求解：列出功能载体形态矩阵，并求解Ø考虑最优配置，组合为若干个原理方案考虑最优配置，组合为若干个原理方案3. 3. 评价决策评价决策评价决策评价决策Ø建立评价目标树，运用评分法选择最优设计方案建立评价目标树，运用评分法选择最优设计方案现代设计方法专门化数控磨床方案设计现代设计方法现代设计方法第二章作业（P35）v2-1 v2-2v2-3 v2-5v2-6 试按试按评分法评分法示例另作一例及其解答示例另作一例及其解答v2-7现代设计方法突破思维定势突破思维定势创意创意 - 选题选题第五届全国大学生第五届全国大学生机械创新设计大赛机械创新设计大赛￿习比学重要习比学重要做比说可靠做比说可靠现代设计方法主题为主题为“幸福生活幸福生活——今天和明天今天和明天”n内容内容:n休闲娱乐机械休闲娱乐机械n家庭用机械家庭用机械n设计和制作设计和制作休闲娱乐机械；家庭用机械休闲娱乐机械；家庭用机械n根据对日常生活日常生活所观察到的n或根据对若干年以后若干年以后人们的生活环境和状态生活环境和状态的设想，n设计并制作出能够使人们的生活更加丰富、便利生活更加丰富、便利的机械装置。

休闲娱乐机械；家庭用机械休闲娱乐机械；家庭用机械n家庭用机械指家庭用机械指n“家用物件的清洁、整理、储存和维护用机械家用物件的清洁、整理、储存和维护用机械”n休闲娱乐机械指休闲娱乐机械指n“机械玩具、在家庭或校园内所用的健康益智机械玩具、在家庭或校园内所用的健康益智类娱乐机械类娱乐机械”如何选题、切题如何选题、切题n爱因斯坦说过“提出一个问题往往比解决一个问题更重要提出一个问题往往比解决一个问题更重要”n好的选题是成功的一半好的选题是成功的一半n要从“问题”中筛选“课题”；n人类的人类的“好奇心好奇心”是产生是产生“问题问题”的心理源泉的心理源泉怪异的三角形怪异的三角形好奇好奇 分析？？分析？？突破思维定势突破思维定势n思维定势思维定势（习惯性思维）（习惯性思维）n是由人们先前的活动而造成的倾向性思维，n在环境不变的条件下在环境不变的条件下，思维定势使人们能够应用已掌握的方法迅速解决问题，n在情境发生变化时在情境发生变化时，它则会妨碍人们采用新的方法进行创造性的工作；n思维：思维：是一种复杂的心理现象，是人的大脑的一种能力是一种复杂的心理现象，是人的大脑的一种能力n思维惯性：思维惯性：这次这样解决了一个问题，下次遇到类似的问题或表面看这次这样解决了一个问题，下次遇到类似的问题或表面看起来相同的问题，不由自主地还是沿着上次思考的方向或次序去解决。

起来相同的问题，不由自主地还是沿着上次思考的方向或次序去解决n思维定势：思维定势：思考同类或相似问题的惯性轨道，来自于心理定势过去思考同类或相似问题的惯性轨道，来自于心理定势过去的思维影响当前的思维，形成了固定的思维模式的思维影响当前的思维，形成了固定的思维模式n思维定势不利于创新思考，不利于创造思维惯性和思维定势合起来思维定势不利于创新思考，不利于创造思维惯性和思维定势合起来我们就称为我们就称为思维障碍思维障碍骑自行车?思考题思考题n方轮自行车能骑吗？n有两人能并排骑一辆自行车吗？n有仿骑马奔腾效果的自行车吗n有横骑自行车吗n有无把自行车吗n半轮自行车能骑吗？思维障碍的原因：n知识贫乏知识贫乏n无批判的学习无批判的学习n迷信迷信n固执与偏见固执与偏见n习惯性思维习惯性思维水上自行车水上自行车水鸟水上自行车水鸟水上自行车n它既像弹簧高跷，又像喷气式滑雪橇n骑手驾驶它时，一边手握前面的方向杆，一边用脚在其后面的一个小小平台上不停地上下跳跃，以推动水鸟前进n它没有螺旋推进器，也没有踏板，其推力整个来自此水鸟下的水翼其速度可达30公里/小时 n其机械设计是将驾驶者的跳跃动作转变成对后翼的拍打动作，以此推动此水鸟前进。

习惯性思维的原因n态度、价值观n心理、知识背景n过去经验……方轮自行车能骑吗？改变思维定势的误区创造性思维是一种天份，有些人有，有些人没有创造性思维是一种天份，有些人有，有些人没有n有仿骑马奔腾效果的自行车吗只要善于发掘只要善于发掘 ，人人都有创造性思维，，人人都有创造性思维，两人能并排骑一辆自行车仿骑马奔腾效果的自行车n其特点是车轮的圆心与轴心有一定的偏心距n从而使自行车行驶时形成车身周期性的上下波浪起伏，骑车人犹如骑坐在奔驰的马背上一样 　 改变思维定势的误区新点子策划太难，要思维敏捷，不是一般人的能力所为新点子策划太难，要思维敏捷，不是一般人的能力所为n无把自行车有意识的深思熟虑的积累才能创意无限有意识的深思熟虑的积累才能创意无限雨伞收纳式餐桌雨伞收纳式餐桌n这款餐桌的收纳方式借鉴了雨伞的结构n由于桌面由多个扇形拼接而成，n需要将其收起来时，就可以像折叠雨伞一样，将桌子聚拢成一束非常的节约空间家庭用机械家庭用机械改变思维定势的误区 “只有聪明人才有好主意 不可以忽略每一个小小的改进，小创意大发明不可以忽略每一个小小的改进，小创意大发明n不要链条传动自行车不要链条传动自行车如何突破思维定势n勇于探索n善于拓展n思维开阔n打破常规仔细观察￿善于变化n每一个具体的创新对象，其属性都是无穷多的n就像世界上没有两片完全相同的树叶一样n这使得每一个对象都有别于其他任何对象。

n选题也是这样选题也是这样n世界上所有事物都有可能成为人们创新的对象，因此我们都面临着无穷多的思维对象选题）选题）自然为师自然为师 奇思妙想奇思妙想 突破原型突破原型 异想天开异想天开 自然为师自然为师n模仿是仿生学的基础模仿是仿生学的基础n人类生活在自然界，与周围的生物为“邻居”，这些生物各种各样的奇异本领n自古以来吸引着人们去想象和模仿制造简单的生产工具仿生多用途家具仿生多用途家具家庭用机械家庭用机械拖车机器人（玩具）奇思妙想奇思妙想n思维发散思维发散n产生与众不同的观点或想法产生与众不同的观点或想法 悬挂你的椅子悬挂你的椅子感受太空漫步的感觉感受太空漫步的感觉￿可以隐藏的书桌可以隐藏的书桌n房间面积太小，需要折叠家具，在不使用的时候，就好象是一个物品柜，完全看不出上面其实是一款书桌当需要使用的时候，我们只需要将上面的挡板放平，就会出现在面前一张书桌，非常节约空间 突破原型人类的创造：人类的创造：1 原型上的除旧布新原型上的除旧布新2 突破原型的创造突破原型的创造现代设计方法可一手折叠的桌椅可一手折叠的桌椅可折叠的书架可折叠的书架n “异想天开异想天开”离不开大胆的想象、幻想与联想，离不开大胆的想象、幻想与联想，n大胆的想象、合理的幻想、它能有效地激发思考者未知领域探索的欲望。

n人类社会许许多多的发明与创造，都经历了梦想、追梦、圆梦的过程，很多伟大的创造发明都是起始于奇思异想n“异想天开异想天开”是科学创造的驱动力是科学创造的驱动力异想天开异想天开只有伞把的雨伞￿n一把雨伞只有一个伞把却还能遮雨你能相信吗？这是一把完全打破传统的雨伞，仅仅一个伞把就完成了雨伞的全部功能，n通过伞把这个装置可以在伞把的上方形成薄薄的气雾，这股气雾是源源不断的喷出，从而将雨滴阻隔创意￿￿￿￿--- 选题??n善于观察善于观察n突破定势突破定势n巧妙构思巧妙构思n方案新颖方案新颖n实用简单实用简单n功能适当功能适当n便于制作便于制作椅子？滑板车？椅子？滑板车？感受宇航乐趣感受宇航乐趣（安全性）自己站立的伞自己站立的伞整理整理￿￿￿￿压缩压缩两用家具两用家具全自动吸尘球全自动吸尘球n这个球状设计的吸尘器的重心由内部电机控制，可以随意前后左右移动n当它的电耗尽时会自动滚回底座上充电，充满电时会自动中止并发光提醒n唯一遗憾是它的体形决定了它很难清洁很多角落 脚底真空吸尘器 下面直接装上了强力吸尘器真空吸尘器真空吸尘器便于维护、擦拭和更加节能的新型窗户n便于清洗是该窗的一大优点。

n如图所示，该窗可以向内翻倒已便于擦拭外侧玻璃选题无处不在n突破思维定势突破思维定势 n打破创造发明的神秘感打破创造发明的神秘感n就一定会有收获就一定会有收获n创新之根在于实践创新之根在于实践n不仅要获得知识，不仅要获得知识，n更重要的是拓宽思维能力更重要的是拓宽思维能力 n科学就是一些有趣的探索科学就是一些有趣的探索创新并不神秘创新并不神秘敢于异想天开敢于异想天开 敢于实践敢于实践 敢于思考敢于思考 就是创新人才就是创新人才处处孕育着新生命第二章作业（P35）n2-1 n2-2n2-3 n2-5n2-6 试按试按评分法评分法示例另作一例及其解答示例另作一例及其解答n2-7。