研究生課程CADCAM講稿2011-ch04-產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)-S

《CAD/CAM根底理論與應(yīng)用》機(jī)械工程及其自動(dòng)化一級(jí)學(xué)科碩士生學(xué)位課第4章產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD/CAM研究室了解企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的根本流程了解和掌握計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法了解和掌握計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)的根本定義和內(nèi)容掌握計(jì)算機(jī)輔助協(xié)同設(shè)計(jì)的根本內(nèi)涵本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)類型的劃分4.1.3產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程4.1.1產(chǎn)品的生命周期4.1企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)流程由產(chǎn)品的市場(chǎng)調(diào)研、需求分析、設(shè)計(jì)、制造〔生產(chǎn)、裝配、試驗(yàn)、調(diào)試〕、包裝、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、銷售、安裝、使用〔培訓(xùn)、運(yùn)行〕、維護(hù)〔維修〕到報(bào)廢回收等組成的一系列的有序狀態(tài)指產(chǎn)品從生成到報(bào)廢一系列有序狀態(tài)的集合，這一有序狀態(tài)從設(shè)計(jì)開始，經(jīng)過生產(chǎn)、使用、維護(hù)與報(bào)廢等一系列狀態(tài)，組成了產(chǎn)品生命周期產(chǎn)品生命周期產(chǎn)品全生命周期4.1.1產(chǎn)品的生命周期4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)類型的劃分4.1.3產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程4.1.1產(chǎn)品的生命周期4.1企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)流程指針對(duì)客戶或市場(chǎng)的需求，制訂產(chǎn)品開發(fā)的目標(biāo)，運(yùn)用一定的科學(xué)技術(shù)原理，經(jīng)過一系列規(guī)劃、分析、計(jì)算和決策，產(chǎn)生滿足這種需求的文字、數(shù)據(jù)、圖形等信息的活動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)果是得到優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，通過制造生成產(chǎn)品產(chǎn)品設(shè)計(jì)的定義產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)者根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，參考已有經(jīng)驗(yàn)和資料，進(jìn)行構(gòu)思設(shè)計(jì)方案、建立設(shè)計(jì)模型、計(jì)算、分析、繪圖、反復(fù)修改等過程，最后設(shè)計(jì)出滿足設(shè)計(jì)要求的方案，并繪出圖樣和編制設(shè)計(jì)文件該方法為經(jīng)驗(yàn)、類比式的設(shè)計(jì)方法。采用封閉式的收斂設(shè)計(jì)思維，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)類比設(shè)計(jì)4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法〔續(xù)〕缺點(diǎn):

采用收斂式的類比試驗(yàn)，功能原理分析不充分，過早進(jìn)入具體方案，不易找到最優(yōu)方案

靜態(tài)分析和計(jì)算結(jié)果與實(shí)際的動(dòng)態(tài)情況不符，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的可靠性差，容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)尺寸偏大或強(qiáng)度不夠的缺陷

手工設(shè)計(jì)效率低下，精度與穩(wěn)定性差，出現(xiàn)問題時(shí)，返工量大，不便于修改設(shè)計(jì)

過分依賴主觀與經(jīng)驗(yàn)，易出現(xiàn)認(rèn)識(shí)片面的問題4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法學(xué)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、有限元法、并行工程、反求工程、相似性設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計(jì)等

設(shè)計(jì)方法學(xué)用系統(tǒng)的觀點(diǎn)，結(jié)合自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)科學(xué)等學(xué)科相關(guān)內(nèi)容，研究產(chǎn)品的一般設(shè)計(jì)進(jìn)程、設(shè)計(jì)規(guī)律、設(shè)計(jì)思維和工作方法、設(shè)計(jì)工具的綜合性學(xué)科設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是在多個(gè)滿足條件的技術(shù)系統(tǒng)中確定最優(yōu)技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)程遵循：系統(tǒng)總功能劃分、功能元求解、方案綜合、方案評(píng)價(jià)4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分產(chǎn)品特征1、復(fù)雜化、極限化、網(wǎng)絡(luò)智能化、2、個(gè)性化、組合集成化、3、生態(tài)化。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程：1、基于知識(shí)的創(chuàng)新、智能化、全球化、2、柔性化、定制化、分布協(xié)同化、3、并行化。CAD/CAE：分布式、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化。需求，目標(biāo)方法，手段滿足產(chǎn)品特征的設(shè)計(jì)方法4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分協(xié)同設(shè)計(jì)機(jī)械人人協(xié)同縱向協(xié)同設(shè)計(jì)橫向協(xié)同設(shè)計(jì)

人機(jī)協(xié)同機(jī)機(jī)協(xié)同

光電控制信息企業(yè)之間企業(yè)內(nèi)工程組內(nèi)生命周期設(shè)計(jì)專業(yè)領(lǐng)域并行設(shè)計(jì)******DFX人機(jī)關(guān)系功能領(lǐng)域空間領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)執(zhí)行協(xié)同設(shè)計(jì)4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分Q狹義質(zhì)量C價(jià)格T生產(chǎn)周期E環(huán)境S售后效勞

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)廣義質(zhì)量系統(tǒng)可靠性人機(jī)平安性環(huán)境無害性工作耐久性造型藝術(shù)性設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性結(jié)構(gòu)性能制造工藝性零件標(biāo)準(zhǔn)性生產(chǎn)的周期設(shè)備維修性廢品回收性制造經(jīng)濟(jì)性

工藝性能工效實(shí)用性工作穩(wěn)定性指標(biāo)優(yōu)越性操作宜人性故障可測(cè)性使用經(jīng)濟(jì)性

工作性能產(chǎn)品設(shè)計(jì)綜合質(zhì)量的內(nèi)涵4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分

優(yōu)化設(shè)計(jì)1〕定義以數(shù)學(xué)規(guī)劃為理論根底、以計(jì)算機(jī)為工具尋求最優(yōu)參數(shù)的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法2〕分類根據(jù)用到的數(shù)學(xué)方法的不同可將優(yōu)化設(shè)計(jì)分為：線性規(guī)劃問題、非線性規(guī)劃問題、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、0一1規(guī)劃等3〕數(shù)學(xué)模型優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型采用設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件進(jìn)行描述4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分優(yōu)化設(shè)計(jì)〔續(xù)1〕

設(shè)計(jì)變量指設(shè)計(jì)過程中需優(yōu)選的獨(dú)立參數(shù)。如零件幾何尺寸、材料性質(zhì)等為簡(jiǎn)化問題，通常將對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)影響較大的少量參數(shù)設(shè)為設(shè)計(jì)變量設(shè)包含設(shè)計(jì)變量有n個(gè)，矩陣表達(dá)形式為：3〕數(shù)學(xué)模型4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分為評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)優(yōu)劣的準(zhǔn)那么，是設(shè)計(jì)變量的數(shù)學(xué)函數(shù)，通過確定一組設(shè)計(jì)變量的參數(shù)值使得目標(biāo)函數(shù)值到達(dá)最正確值根據(jù)一項(xiàng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么建立的目標(biāo)函數(shù)稱為單目標(biāo)函數(shù)，如壽命假設(shè)某項(xiàng)工程要求兼顧多個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么，那么需構(gòu)造多目標(biāo)函數(shù)，解決多目標(biāo)函數(shù)的方法是將其轉(zhuǎn)化成單目標(biāo)函數(shù)，再對(duì)其求解。例如，將其中一個(gè)目標(biāo)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，其余的作為設(shè)計(jì)約束，該方法稱為主要目標(biāo)法；引入加權(quán)系數(shù)，給各個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)適當(dāng)?shù)臋?quán)值，將多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化成單目標(biāo)問題求解，使問題簡(jiǎn)化

目標(biāo)函數(shù)3〕數(shù)學(xué)模型4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分指必須滿足附加設(shè)計(jì)條件，是對(duì)設(shè)計(jì)變量取值的限制，即約束約束條件將n維歐氏空間的設(shè)計(jì)點(diǎn)分成兩局部：滿足約束條件的設(shè)計(jì)點(diǎn)：可行性設(shè)計(jì)點(diǎn)，其集合為可行性設(shè)計(jì)區(qū)域不滿足約束條件的設(shè)計(jì)點(diǎn)：非可行性設(shè)計(jì)點(diǎn)，其集合為不可行性區(qū)域

約束條件3〕數(shù)學(xué)模型4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分3〕數(shù)學(xué)模型在確定了目標(biāo)函數(shù)、設(shè)計(jì)變量和約束函數(shù)后，即可得到優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型設(shè)某項(xiàng)設(shè)計(jì)有n個(gè)設(shè)計(jì)變量：在滿足以下約束條件：目標(biāo)函數(shù)為：其最小值為最優(yōu)解：如果是可行設(shè)計(jì)區(qū)域內(nèi)的最小值，那么其為全局最優(yōu)解；否那么為局部最優(yōu)解

數(shù)學(xué)模型的建立4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分3〕數(shù)學(xué)模型通常采用數(shù)值迭代法，原理步驟為：

優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型的求解算法

選設(shè)計(jì)空間某一設(shè)計(jì)點(diǎn)作為初始點(diǎn)；根據(jù)給定的優(yōu)化規(guī)那么確定搜索方向和步長(zhǎng)，得到一個(gè)改進(jìn)的目標(biāo)函數(shù)值設(shè)計(jì)點(diǎn)；以為新的起點(diǎn)重復(fù)上述過程，取得進(jìn)一步改進(jìn)的目標(biāo)函數(shù)，即第二個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)；

按照上述原理，依次獲取一系列設(shè)計(jì)點(diǎn)，，…，直至得到滿足設(shè)計(jì)精度的最優(yōu)設(shè)計(jì)點(diǎn)為止4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分3〕數(shù)學(xué)模型

優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型的求解算法得到最終的迭代表達(dá)式：理論上，該迭代過程直至目標(biāo)函數(shù)無限趨近于理論最小值為止。工程上，根據(jù)工程精度要求確定迭代終止準(zhǔn)那么，只要滿足迭代終止準(zhǔn)那么，該迭代值即為所求最小值4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分

可靠性設(shè)計(jì)建立在概率統(tǒng)計(jì)理論根底上的以零件、產(chǎn)品或系統(tǒng)的失效規(guī)律為根本研究?jī)?nèi)容的一門學(xué)科影響產(chǎn)品失效壽命的因素是復(fù)雜和不可預(yù)測(cè)的，因此產(chǎn)品的壽命，即產(chǎn)品的失效時(shí)間具備隨機(jī)性1〕根本概念解決方法：根據(jù)長(zhǎng)期、大量的統(tǒng)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，找出必然規(guī)律與描述該規(guī)律的數(shù)學(xué)模型4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)1〕概率論是一門研究偶然事件中的必然規(guī)律的學(xué)科。這種規(guī)律反映在隨機(jī)變量與隨機(jī)變量發(fā)生的可能性〔概率〕之間的關(guān)系上在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，會(huì)發(fā)生各種偶然事件〔故障〕，這種偶然事件的內(nèi)在規(guī)律可用概率論的知識(shí)描述2〕概率統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)簡(jiǎn)介有多種描述隨機(jī)變量與其發(fā)生的概率的關(guān)系的數(shù)學(xué)模型：正態(tài)模型、指數(shù)模型、布爾模型等。正態(tài)模型最常用t為隨機(jī)變量；u為平均值；σ為標(biāo)準(zhǔn)差4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)2〕該數(shù)學(xué)模型稱為隨機(jī)變量t的概率密度函數(shù)。它表示變量t發(fā)生概率的密集程度的變化規(guī)律隨機(jī)變量t在某點(diǎn)以前發(fā)生的概率計(jì)算為：2〕概率統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)簡(jiǎn)介對(duì)于時(shí)間型隨機(jī)變量而言，

反映了故障發(fā)生可能的大小，它的值是在[0，1]之間的某個(gè)數(shù)。其值愈小，表示故障發(fā)生的可能性就愈小4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)3〕

互補(bǔ)定理如果某產(chǎn)品出現(xiàn)故障的概率為F(t)，正常運(yùn)行的概率(可靠度)為R(t)，那么有：3〕與可靠性設(shè)計(jì)相關(guān)的幾個(gè)數(shù)學(xué)概念說明產(chǎn)品或處于正常運(yùn)行狀態(tài)，或處于故障狀態(tài)，兩者必居其一在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量減小。采用冗余設(shè)計(jì)(或提高平安系數(shù))是減小的方法之一，但并不總是有效，因?yàn)槿哂嘣O(shè)計(jì)會(huì)造成結(jié)構(gòu)龐大或浪費(fèi)4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)4〕

加法定理產(chǎn)品在運(yùn)行過程中，可能出現(xiàn)各種各樣的故障。如果A故障出現(xiàn)的概率為P(A)，B故障出現(xiàn)的概率為P(B)，計(jì)算產(chǎn)品出現(xiàn)故障的概率要分為兩種情況進(jìn)行：3〕與可靠性設(shè)計(jì)相關(guān)的幾個(gè)數(shù)學(xué)概念A(yù)與B是互斥事件當(dāng)產(chǎn)品的故障源越多時(shí)，產(chǎn)品的故障率就越高，系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)，只要其中一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障，系統(tǒng)就不能正常運(yùn)行4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)5〕

加法定理3〕與可靠性設(shè)計(jì)相關(guān)的幾個(gè)數(shù)學(xué)概念A(yù)與B是非互斥事件4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)6〕

乘法定理3〕與可靠性設(shè)計(jì)相關(guān)的幾個(gè)數(shù)學(xué)概念用來計(jì)算產(chǎn)品在運(yùn)行過程中，同時(shí)發(fā)生故障的概率當(dāng)A事件的發(fā)生不影響B(tài)事件的發(fā)生時(shí)，稱A、B兩事件為相互獨(dú)立的事件。相互獨(dú)立事件同時(shí)發(fā)生的概率為上式說明故障同時(shí)發(fā)生的可能性總是比單獨(dú)發(fā)生的可能性小當(dāng)A、B兩事件不互為獨(dú)立時(shí)，稱A與B為相關(guān)事件。該情況下兩種事件同時(shí)發(fā)生的概率為：4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)7〕

數(shù)學(xué)期望3〕與可靠性設(shè)計(jì)相關(guān)的幾個(gè)數(shù)學(xué)概念指隨機(jī)變量取值的平均數(shù)，建立在長(zhǎng)期、大量統(tǒng)計(jì)根底上的平均數(shù)，可用下式計(jì)算4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)8〕

置信度3〕與可靠性設(shè)計(jì)相關(guān)的幾個(gè)數(shù)學(xué)概念對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)時(shí)，需對(duì)其進(jìn)行抽樣，然后對(duì)樣品進(jìn)行壽命試驗(yàn)，再以所得結(jié)果來估計(jì)母體的失效概率得到的結(jié)果總會(huì)與母體的真實(shí)情況有一定差異，度量這種差異大小的指標(biāo)叫置信度在概念上，可靠度是對(duì)產(chǎn)品本身而言的，而置信度那么是對(duì)試驗(yàn)而言的4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)9〕

可靠度3〕與可靠性設(shè)計(jì)相關(guān)的幾個(gè)數(shù)學(xué)概念零件〔系統(tǒng)〕在規(guī)定的運(yùn)行條件下和規(guī)定的工作時(shí)間內(nèi)，能正常工作的概率可靠度包含五個(gè)根本要素：

對(duì)象包括系統(tǒng)、機(jī)器、部件等。系統(tǒng)和零件是個(gè)相對(duì)概念，如果研究包括某臺(tái)機(jī)器在內(nèi)的一個(gè)大系統(tǒng)，那么這臺(tái)機(jī)器可視為零件4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)10〕

可靠度3〕與可靠性設(shè)計(jì)相關(guān)的幾個(gè)數(shù)學(xué)概念

規(guī)定工作條件包括對(duì)象所處的環(huán)境條件和維護(hù)條件，即對(duì)象預(yù)期的運(yùn)行條件。產(chǎn)品的工作條件不同，是無法比較它們的可靠度的。同一產(chǎn)品工作條件不同，設(shè)計(jì)依據(jù)也不同

規(guī)定工作時(shí)間指對(duì)象的工作期限，可用各種方式來表示：如滾動(dòng)軸承用小時(shí)數(shù)表示，齒輪的壽命采用應(yīng)力循環(huán)次數(shù)等4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)11〕

可靠度3〕與可靠性設(shè)計(jì)相關(guān)的幾個(gè)數(shù)學(xué)概念

正常工作指產(chǎn)品能到達(dá)人們對(duì)它要求的運(yùn)行效能，否那么產(chǎn)品失效

概率可靠度函數(shù)設(shè)失效時(shí)間隨機(jī)變量服從指數(shù)分布，那么其失效概率密度函數(shù)為：可靠度函數(shù)：4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分1.指數(shù)分布指數(shù)分布在可靠性領(lǐng)域里應(yīng)用最多，由于它的特殊性，以及在數(shù)學(xué)上易處理成較直觀的曲線，故在許多領(lǐng)域中首先把指數(shù)分布討論清楚。假設(shè)產(chǎn)品的壽命或某一特征值t的故障密度為(λ＞0，t≥0)那么稱t服從參數(shù)λ的指數(shù)分布?？煽啃栽O(shè)計(jì)〔續(xù)12〕

常用壽命分布函數(shù)4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分f(t)tR(t)tλ(t)t可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)13〕

常用壽命分布函數(shù)1.指數(shù)分布4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分那么有：不可靠度(t≥0)可靠度(t≥0)故障率

平均故障間隔時(shí)間可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)14〕

常用壽命分布函數(shù)指數(shù)分布4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分指數(shù)分布的一個(gè)重要性質(zhì)是無記憶性。無記憶性是產(chǎn)品在經(jīng)過一段時(shí)間t0工作之后的剩余壽命仍然具有原來工作壽命相同的分布，而與t無關(guān)(馬爾克夫性)。這個(gè)性質(zhì)說明，壽命分布為指數(shù)分布的產(chǎn)品，過去工作了多久對(duì)現(xiàn)在和將來的壽命分布不發(fā)生影響。實(shí)際意義?在“浴盆曲線〞中，它是屬于偶發(fā)期這一時(shí)段的。指數(shù)分布性質(zhì)可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)16〕

常用壽命分布函數(shù)4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分2.正態(tài)分布正態(tài)分布在機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)中大量應(yīng)用，如材料強(qiáng)度、磨損壽命、齒輪輪齒彎曲、疲勞強(qiáng)度以及難以判斷其分布的場(chǎng)合。假設(shè)產(chǎn)品壽命或某特征值有故障密度

(t≥0，μ≥0，σ≥0)那么稱t服從正態(tài)分布?？煽啃栽O(shè)計(jì)〔續(xù)17〕

常用壽命分布函數(shù)4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分那么有：不可靠度可靠度

故障率正態(tài)分布計(jì)算可用數(shù)學(xué)變換把上式變換成標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，查表簡(jiǎn)單計(jì)算,得出各參數(shù)值。可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)18〕

常用壽命分布函數(shù)正態(tài)分布4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分3.威布爾分布威布爾分布應(yīng)用比較廣泛，常用來描述材料疲勞失效、軸承失效等壽命分布的。威布爾分布是用三個(gè)參數(shù)來描述，這三個(gè)參數(shù)分別是尺度參數(shù)α，形狀參數(shù)β、位置參數(shù)γ，其概率密度函數(shù)為：

(t≥γ，α＞0，β＞0)

可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)19〕

常用壽命分布函數(shù)4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分不同α值的威布爾分布（β=2，γ=0）α=1/3α=1/2α=2α=1f(t)t可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)20〕

常用壽命分布函數(shù)威布爾分布4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分不同β值的威布爾分布〔α=1，γ=0〕tβ=3β=1/2β=2β=1f(t)可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)21〕

常用壽命分布函數(shù)威布爾分布4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分不同γ值的威布爾分布〔α=1，β=2〕γ=0γ=0.5γ=-0.5γ=1f(t)t可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)22〕

常用壽命分布函數(shù)威布爾分布4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分那么有：不可靠度

可靠度

故障率可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)23〕

常用壽命分布函數(shù)威布爾分布4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分平安系數(shù)法〔許用應(yīng)力法〕結(jié)構(gòu)承受外載荷后，由計(jì)算得到工作應(yīng)力σ應(yīng)小于該結(jié)構(gòu)件的許用應(yīng)力［σ］，即

其中σlim為材料的極限應(yīng)力；n為預(yù)定的設(shè)計(jì)平安系數(shù)?？煽啃栽O(shè)計(jì)〔續(xù)24〕

機(jī)械類產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)思想4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分根本出發(fā)點(diǎn)：認(rèn)為零件材料的強(qiáng)度c是服從于概率密度函數(shù)f(c)隨機(jī)變量，而作用于零件危險(xiǎn)截面上的工作應(yīng)力s，是服從于概率密度函數(shù)g(s)的隨機(jī)變量。g(s)f(c)f(c)c,sμc

μsg(s)可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)25〕強(qiáng)度概率計(jì)算法的根本理論4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分概率密度曲線不重疊。工作應(yīng)力大于零件強(qiáng)度的概率等于零。如用平安系數(shù)的概念來表達(dá)，那么計(jì)算平安系數(shù)小于1的概率等于零，即P(s＞c)=0P(n計(jì)＜1)=0具有這樣強(qiáng)度—應(yīng)力關(guān)系的機(jī)械零件是平安的，不會(huì)發(fā)生強(qiáng)度破壞。可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)26〕強(qiáng)度概率計(jì)算法的根本理論4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分g(s)f(c)f(c)c,sμc

μs兩概率密度曲線有相互重疊的局部。雖然工作應(yīng)力的平均值μs仍遠(yuǎn)小于極限應(yīng)力(強(qiáng)度)的平均值μc，但不能絕對(duì)保證工作應(yīng)力在任何情況下都不大于極限應(yīng)力。雖然以均值計(jì)算的平安系數(shù)是大于1的，但從上分析可見，仍不能保證100%的平安。對(duì)于機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度，零件的承載能力將隨時(shí)間而衰減可靠性設(shè)計(jì)〔續(xù)27〕4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分Relex軟件美國(guó)的Relex公司是全世界R&MA軟件界最著名的公司。經(jīng)過十幾年的開展，開發(fā)出了完全商品化的R&MA軟件Relex。由于功能強(qiáng)大、高度集成化、靈活易用，已在世界30多個(gè)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用，并已成為R&MA軟件的世界標(biāo)準(zhǔn)。Relex軟件是一個(gè)功能完善、直觀易用、高度集成的可靠性分析綜合軟件，它提供了分析產(chǎn)品潛在可靠性和維修性改進(jìn)關(guān)鍵點(diǎn)的完整軟件工具。利用它可以預(yù)計(jì)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的可靠性和維修性參數(shù)，分析潛在的故障模式及其影響，甚至可以調(diào)整其冗余結(jié)構(gòu)以優(yōu)化產(chǎn)品的可靠度和可用度。Relex軟件的主要功能包括以下幾個(gè)方面：RelexReliabilityPrediction〔可靠性預(yù)計(jì)〕、RelexRBD〔可靠性框圖〕、RelexFMECA〔故障模式影響及危害性分析〕以及RelexFTA〔故障樹分析〕、RelexETA〔事件樹分析〕、RelexMaintainability〔維修性分析〕、RelexWeibull〔威布爾數(shù)據(jù)分析〕、RelexMarkov〔復(fù)雜系統(tǒng)可用性分析〕等。4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分利用RelexRBD進(jìn)行可靠性框圖建模利用RelexRBD進(jìn)行可靠性建模時(shí)數(shù)據(jù)獲取

Relex軟件4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分利用RelexFMEA/CA進(jìn)行FMEA/CA利用RelexFMEA/CA繪制危害性矩陣

Relex軟件4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分

反求工程指以先進(jìn)產(chǎn)品的實(shí)物、軟件和影象為研究對(duì)象，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)的理論方法、生產(chǎn)工程學(xué)、材料學(xué)和有關(guān)專業(yè)知識(shí)，進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究，探索掌握其關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)而開發(fā)出同類產(chǎn)品的方法。包括設(shè)計(jì)反求、工藝反求、管理反求等根據(jù)反求對(duì)象，可分為實(shí)物反求、影象反求、軟件反求等對(duì)實(shí)物反求，采用實(shí)測(cè)的手段獲取所需的參數(shù)、性能、材料和尺寸4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分反求工程〔續(xù)〕對(duì)軟件反求，分析軟件資料，探求其工作的可靠性、原理方案的科學(xué)性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)的可行性、使用維護(hù)的方便性以及外觀造型的藝術(shù)性等對(duì)影象反求，用透視法與解析法求出主要尺寸的大小與相對(duì)位置關(guān)系，將其與參照物進(jìn)行比照，在求出假設(shè)干絕對(duì)尺寸的根底上，再推算其它尺寸對(duì)材料與工藝反求，那么需要通過試制與試驗(yàn)決定4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分模塊化設(shè)計(jì)〔產(chǎn)品族設(shè)計(jì)〕產(chǎn)品族設(shè)計(jì)的思想是利用通用的產(chǎn)品平臺(tái)〔ProductPlatform〕，通過匹配功能、色彩、性能等不同的定制模塊，以最短的開發(fā)周期、最低的本錢向市場(chǎng)提供不同系列的產(chǎn)品，以滿足不同客戶群的需求。因此，通用化、模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化是產(chǎn)品族設(shè)計(jì)的核心指將產(chǎn)品劃分成不同的功能模塊，然后建立模塊系列型譜，按照型譜的不同排列組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定設(shè)計(jì)參數(shù)，根據(jù)功能分析法建立不同性質(zhì)的功能模塊，設(shè)計(jì)根本模塊、輔助模塊、特殊模塊和調(diào)整模塊及其結(jié)合部位要素，進(jìn)行排列組合與編碼，設(shè)計(jì)基型與擴(kuò)展型產(chǎn)品1〕根本概念4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分模塊化設(shè)計(jì)〔產(chǎn)品族設(shè)計(jì)〕2〕產(chǎn)品族設(shè)計(jì)與大規(guī)模定制生產(chǎn)的關(guān)系4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分模塊化設(shè)計(jì)〔產(chǎn)品族設(shè)計(jì)〕2〕產(chǎn)品族設(shè)計(jì)與大規(guī)模定制生產(chǎn)的關(guān)系4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分模塊化設(shè)計(jì)〔產(chǎn)品族設(shè)計(jì)〕3〕產(chǎn)品族設(shè)計(jì)根本框架模塊化設(shè)計(jì)〔產(chǎn)品族設(shè)計(jì)〕4〕產(chǎn)品族設(shè)計(jì)結(jié)果例如4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分以建立產(chǎn)品零部件之間的相關(guān)性分析為根底，以產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)要求為約束建立目標(biāo)函數(shù)，然后采用定性或定量的方法對(duì)模塊劃分進(jìn)行解的尋優(yōu)產(chǎn)品模塊劃分研究方法的根本思想及步驟4.1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型劃分產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型創(chuàng)新設(shè)計(jì)指針對(duì)具有創(chuàng)新原理要求的設(shè)計(jì)需求，應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行