广东工业大学年现代分析考试重点课件.ppt

1、 产品生命周期（Product Life Cycle），简称PLC，是指产品的市场寿命，即一种新产品从开始进入市场到被市场淘汰的整个过程。PLC分为介绍期（Introduc-tion）、增长期（Growth）、成熟期（Mature）、衰退期（Decline）四个阶段，如图1-2所示。第一章 绪论1.2 新产品与新产品开发新产品与新产品开发图1-2 产品生命周期与销售利润曲线 新产品与新产品开发产品生命周期 1介绍（投入）期：新产品投入市场，便进入介绍期。2成长期：这时顾客对产品已经熟悉，大量的新顾客开始购买，市场逐步扩大。3成熟期：市场需求趋向饱和，潜在的顾客已经很少，销售额增长缓慢直至转而下

2、降，标志着产品进入了成熟期。4衰退期：随着科学技术的发展，新产品或新的代用品的出现，将使顾客的消费习惯发生改变，转向其他产品，从而使原来产品的销售额和利润额迅速下降。于是，产品进入了衰退期。第一章 绪论1.2 新产品与新产品开发新产品与新产品开发新产品与新产品开发产品生命周期第一章 绪论1.3 支持产品开发的现代设计方法 目前，现代设计所指的新兴理论与方法主要如表1-1所示。1设计方法学设计方法学2优化设计优化设计3可靠性设计可靠性设计4计算机辅助设计计算机辅助设计5动态设计动态设计6有限元法有限元法7反求工程设计反求工程设计8工业艺术造型设工业艺术造型设计计9 绿色设计绿色设计10模块化设模

3、块化设计计11相似设计相似设计12虚拟设计虚拟设计13疲劳设计疲劳设计14智能工程智能工程15价值工程价值工程16并行设计并行设计17三次设计三次设计18人机工程人机工程19健壮设计健壮设计20精度设计精度设计21工程遗传算法工程遗传算法22设计专家系统设计专家系统23摩擦学设计摩擦学设计24人工精神元计算方法人工精神元计算方法表1-1 现代设计所指的理论与方法 支持产品开发的现代设计方法设计与现代设计第一章 绪论1.4 产品开发的一般流程产品开发的一般流程 产品基本开发流程的6个阶段：阶段0，计划：规划经常被作为“零阶段”是因为它先于项目的达成和实际产品开发过程的启动。阶段1，概念开发：概念

4、开发阶段的主要任务是识别目标市场的需要，产生并评估可替代的产品概念，为进一步开发选择一个概念。阶段2，系统水平设计：系统水平设计阶段包括产品结构的定义、产品子系统和部件的划分。产品开发的一般流程产品开发的一般流程第一章 绪论1.4 产品开发的一般流程产品开发的一般流程 产品基本开发流程的6个阶段：阶段3，细节设计：细节设计阶段包括产品的所有非标准部件及从供应商处购买的标准部件的尺寸、材料和公差的完整明细表，建立流程计划并为每一个即将在生产系统中制造的部件设计工具。阶段4，测试和改进：测试和改进阶段包括产品的多个生产前版本的构建和评估。阶段5，产品推出：在产品推出阶段，使用规划生产系统制造产品。

5、产品开发的一般流程产品开发的一般流程第二章 设计方法学2.2 技术系统及其确定技术系统及其确定 技术系统所具有的功能，是完成技术过程的根本特性。从功能的角度分析，技术系统应具有下列能完成不同分功能的单元：作业单元，完成转换工作；动力单元，完成能量的转换、传递与分配；控制单元，接受、处理和输出控制信息；检测单元，检测技术系统各种功能的完成情况，反馈给控制单元；结构单元，实现系统各部分的连接与支承。技术系统及其确定技术系统 为了得到某种复杂形状的金属零件，可通过编程在加工中心上对坯料进行加工，加工中心就是技术系统。（不确定）第二章 设计方法学2.4 系统化设计法系统化设计法功能分析法是系统优化设计

6、中探寻功能原理方案的主要方法。功能分析法的设计步骤及各阶段应用的主要方法如图2-4所示。图2-4 功能分析法的步骤及方法 系统化设计法功能分析法 第三章 产品开发战略与组织 产品创新活动常常是在一定的诱导机制下完成的。通常，人们把这些机制归为两类：技术推动和市场拉动。前者是先有技术突破，然后出现创新；后者是先有市场需求，进而引导人们去从事某种创新。技术推动的创新过程可用图3-1表示。产品创新 产品创新的市场拉动机制：在有些产业领域，产品创新活动常常在本产业高潮之后才出现，即产业的需求在先，发明创新在后。市场拉动机制可用图3-2来概括。第三章 产品开发战略与组织新产品开发组织新产品开发组织与一般

7、管理组织的差异 1 新产品开发工作必须和现有的程序化工作分离，即应单独组织新技术开发、新产品开发等活动，尽量使它们在组织结构上、在权责上与现有的程序化工作发生较少的联系。2从事新产品开发的组织必须具有充分的决策自主权。3新产品开发不能给企业带来眼前的利益，因此，对创造性工作的评价基准不能是直接的收益的多与少。4新产品开发的管理职权一般应赋予较高层次，甚至直接由组织的最高层级直接负责，可以不纳入一般管理组织的现有等级体系之中。第四节第四节 新产品开发组织新产品开发组织 第三章 产品开发战略与组织第五节第五节 产品开发团队的组织模式产品开发团队的组织模式 不同组织模式的特点如表3-3所示。概念设计

8、流程图 第四章 产品构思与概念设计 第四章 产品构思与概念设计概念选择的步骤概念选择的步骤12 概念选择通常经过概念选择通常经过“概念粗筛概念粗筛”和和“概念评概念评分分”两个步骤。前者采用定性评价选择，目的两个步骤。前者采用定性评价选择，目的在于迅速减少可选概念设计方案的数量，减小在于迅速减少可选概念设计方案的数量，减小可选择的范围，并改进概念设计方案；后者采可选择的范围，并改进概念设计方案；后者采用定量评价选择，目的在于比较各可选方案的用定量评价选择，目的在于比较各可选方案的优劣，改进概念设计方案，选择最优方案。优劣，改进概念设计方案，选择最优方案。第四章 产品构思与概念设计第六节 概念的

9、选择 概念选择概念选择的方法的方法 第四章 产品构思与概念设计 1njiijiSw r第五章 创造技法与创新设计创造性技法1智力激励法5系统搜索法6组合创新法提问追溯法23联想类推法反向探求法4第五章 创造技法与创新设计第一节 创造性思维与创造技法1也叫集思广益法，人的创造性思维特别是直觉思维在受激发情况下能得到较好的发挥。2有针对性地系统地提出问题，使设计所需要的信息更充分，解法更完善。这是一类引导纵向推理和扩展思维的方法。3通过由此及彼的联想和异中求同、同中求异的类比，发挥横向推理思维，寻求各种创新解法。1也叫集思广益法，人的创造性思维特别是直觉思维在受激发情况下能得到较好的发挥。创造性技

10、法第五章 创造技法与创新设计第一节 创造性思维与创造技法4 5 6 将人们通常思考问题的思路反转过来，从背逆常规的途径探寻新的解法。对于技术系统，根据其组成或影响性能的全部参量，系统地依次分析搜索，以探求更多解决问题的途径。将现有技术或产品通过功能、原理、结构等方面的组合变化形成新的技术思想或新产品。结合书中实例进一步理解各方法的应用。创造性技法第五章 创造技法与创新设计第二节 创新设计方法创新设计的基本原理 创造性技法1主动原理 5多多益善原理 6压力原理 刺激原理 23希望原理 环境原理 4第五章 创造技法与创新设计创新设计法则分析与综合法则还原法则对应法则移植法则离散法则强化法则换元法则

11、迂回法则组合法则逆反法则造型（仿形）法则群体法则第六章反求设计定义在本章，反求设计主要指物体反求设计。它是将物体转变为CAD模型相关的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称。反求设计（Reverse Design，RD），也称为逆向工程或逆向设计。它是根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的新模型，并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进，也是产品设计下游向设计上游反馈信息的过程，是对产品已有设计的再设计。反求设计物体反求 软件反求 影像反求 分类第六章反求设计物体反求设计流程图 产品结构体系两类：(a)集成化体系结构 图7-1 产品结构体系的两种类型(b)模块化体系结构纵系列

12、产品纵系列产品 功能和原理相同，结构相同或相似，但结构尺寸、性能功能和原理相同，结构相同或相似，但结构尺寸、性能规格参数不同的一系列产品称为纵系列产品。其显著特征规格参数不同的一系列产品称为纵系列产品。其显著特征是由小到大的尺寸变化，例如，由是由小到大的尺寸变化，例如，由14英寸、英寸、17英寸、英寸、19英英寸、寸、21英寸、英寸、25英寸、英寸、29英寸英寸构成的电视机系列产品。构成的电视机系列产品。横系列产品横系列产品 主要功能和原理相同，但具有扩展功能和性能的同类变主要功能和原理相同，但具有扩展功能和性能的同类变型产品称为横系列产品。其显著特征是主体结构相同，但型产品称为横系列产品。其

13、显著特征是主体结构相同，但功能与性能在局部有所差异。例如，同为功能与性能在局部有所差异。例如，同为29英寸的电视机英寸的电视机有普通型、带画中画功能型等；家用汽车有手动挡、自动有普通型、带画中画功能型等；家用汽车有手动挡、自动挡；自行车分为普通型、山地车、沙滩车等。挡；自行车分为普通型、山地车、沙滩车等。跨系列产品跨系列产品 采用相同或相似的主要性能参数（例如动力参数），相采用相同或相似的主要性能参数（例如动力参数），相同的主要基础件和通用零部件，但功能和用途不同，这样同的主要基础件和通用零部件，但功能和用途不同，这样形成的不同类变型产品称为跨系列产品。例如压路机，推形成的不同类变型产品称为跨

14、系列产品。例如压路机，推土机、挖掘机、装载机等都是以内燃机为动力的，当配接土机、挖掘机、装载机等都是以内燃机为动力的，当配接不同的工作机后就形成了跨系列的工程机械。救护车、消不同的工作机后就形成了跨系列的工程机械。救护车、消防车、运钞车等都属于跨系列的汽车。防车、运钞车等都属于跨系列的汽车。第一节第一节 产品结构体系产品结构体系横系列产品横系列产品 主要功能和原理相同，但具有扩展功能和性能的同类变主要功能和原理相同，但具有扩展功能和性能的同类变型产品称为横系列产品。其显著特征是主体结构相同，但型产品称为横系列产品。其显著特征是主体结构相同，但功能与性能在局部有所差异。例如，同为功能与性能在局部

15、有所差异。例如，同为29英寸的电视机英寸的电视机有普通型、带画中画功能型等；家用汽车有手动挡、自动有普通型、带画中画功能型等；家用汽车有手动挡、自动挡；自行车分为普通型、山地车、沙滩车等。挡；自行车分为普通型、山地车、沙滩车等。第一节第一节 产品结构体系产品结构体系跨系列产品跨系列产品 采用相同或相似的主要性能参数（例如动力参数），相采用相同或相似的主要性能参数（例如动力参数），相同的主要基础件和通用零部件，但功能和用途不同，这样同的主要基础件和通用零部件，但功能和用途不同，这样形成的不同类变型产品称为跨系列产品。例如压路机，推形成的不同类变型产品称为跨系列产品。例如压路机，推土机、挖掘机、装

16、载机等都是以内燃机为动力的，当配接土机、挖掘机、装载机等都是以内燃机为动力的，当配接不同的工作机后就形成了跨系列的工程机械。救护车、消不同的工作机后就形成了跨系列的工程机械。救护车、消防车、运钞车等都属于跨系列的汽车。防车、运钞车等都属于跨系列的汽车。1【例7-1】描述物体运动的物理量有力、质量、速度和时间，根据相似第二定理，可写出如下相似准则：式中，a、b、c、d为待确定未知量。代入各物理量的量纲，化为如下量纲方程：等式左边的量纲为0，根据齐次原则，有令a=1，解之得回代入方程，可得牛顿相似准则为 abc dF m v t 21 MLT M LT Tabcd 1111abcd 11FtFm

17、v tmv 002()0abacacd第二节第二节 相似设计相似设计第第7 7章章 产品结构体系与模块化设计产品结构体系与模块化设计1（2）级差公比的计算方法）级差公比的计算方法 按照等比数列计算。在确定了产品最大型号主值按照等比数列计算。在确定了产品最大型号主值 和最小型号主值和最小型号主值 后后，按照下式计算。，按照下式计算。式中，式中，为型号数量、规格种类。为型号数量、规格种类。将计算出的级差圆整后，按照优先数确定产品系列型谱。将计算出的级差圆整后，按照优先数确定产品系列型谱。maxBminBma x1mi nzBBz第第7 7章章 产品结构体系与模块化设计产品结构体系与模块化设计例如，

18、设计圆柱销时，要求长度例如，设计圆柱销时，要求长度 10125 mm，拟定，拟定12个规格，其长度个规格，其长度级差为级差为采用标准公比采用标准公比 ，R10系列，则圆柱销的长度规格为系列，则圆柱销的长度规格为10，12.5，16，20，25，31.5，40，50，63，80，100，125 mm.等比数列方法适于计算结构尺寸类参数。等比数列方法适于计算结构尺寸类参数。1 211 2 51.2 51 0L第八章 工业设计的基本内容14278色彩美色彩美 953106功能美功能美 舒适美舒适美 规格美规格美 严格精确美严格精确美 结构美结构美 材质美材质美 工艺美工艺美 形态美形态美 单纯和谐美

19、单纯和谐美 产品造型的产品造型的美学内容美学内容 第一节 工业设计概述 人机工程学简称人机学，是研究人在某种工人机工程学简称人机学，是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素；研究人、机器及环境的相互作的各种因素；研究人、机器及环境的相互作用；研究工作中、家庭生活中与闲暇时人的用；研究工作中、家庭生活中与闲暇时人的健康、安全、舒适和工作效率等问题的学科。健康、安全、舒适和工作效率等问题的学科。从以下几个方面判断产品设计是否符合人机工程学的要求：1、人体结构尺寸与造型尺度。2、视觉特征与显示器设计。3、控制器的选择与设计。4、控制台板设

20、计。第九章 优化设计 优化设计的步骤：1、建立数学模型；2、选择优化设计方法；3、程序设计；4、运行程序、计算求解，输出优化设计结果；5、结果分析，选择最优设计方案；优化设计中的迭代计算优化设计中的迭代计算 优化计算方法很多，在机械优化设计中主要采用求函数极值问题的数优化计算方法很多，在机械优化设计中主要采用求函数极值问题的数学规划法。为了适应计算机的运算，常采用数值迭代法。学规划法。为了适应计算机的运算，常采用数值迭代法。1迭代过程和格式迭代过程和格式 数值迭代法的基本思想是：在设计空间选取一个初始设计点数值迭代法的基本思想是：在设计空间选取一个初始设计点 （如图（如图9-3所所示，即选取与

21、初始设计方案对应的一组设计变量（示，即选取与初始设计方案对应的一组设计变量（）从该点出发，）从该点出发，按照选用的优化方法规定的搜索方向按照选用的优化方法规定的搜索方向 和步长和步长 搜索，求得一个目标函数搜索，求得一个目标函数 值值有所下降的新设计点有所下降的新设计点 然后以然后以 点作为新的始点，重复上述过程，又获得点作为新的始点，重复上述过程，又获得另一个目标函数值有所下降的新的设计点另一个目标函数值有所下降的新的设计点 ，如此循环往复，不断搜索，依，如此循环往复，不断搜索，依次求得一系列新设计点次求得一系列新设计点 ，最后就可求得满足设计要求的逼近理想最优点，最后就可求得满足设计要求的

22、逼近理想最优点的近似最优点的近似最优点 。(0)X(0)(0)(0)12,nxxx(0)S(0)(1)X(1)X(2)X(3)X(4)X*X第九章 优化设计迭代的每一步格式可写为：迭代的每一步格式可写为：(1)()()()kkkkXXS(9-7)式中，式中，和和 是第是第 步迭代点步迭代点 的搜索方向和步长，的搜索方向和步长，是该是该步所得的新设计点。步所得的新设计点。()kS()kk()kX(1)kX2迭代计算的终止准则迭代计算的终止准则 判断是否应终止迭代的依据有以下三种形式。判断是否应终止迭代的依据有以下三种形式。（1）点距足够小）点距足够小 即相邻迭代点即相邻迭代点 和和 的距离已达到

23、充分小时就终止迭代的距离已达到充分小时就终止迭代计算，用两相邻迭代点间矢量的长度来表示，即计算，用两相邻迭代点间矢量的长度来表示，即()kX(1)kX(1)()kkXX1(9-8)或用矢量或用矢量 、在各坐标轴上的分量表示，即在各坐标轴上的分量表示，即(1)kX()kX(1)()|kkiixxi(9-9)（2）函数值下降量足够小）函数值下降量足够小 即相邻迭代点的目标函数值的下降量即相邻迭代点的目标函数值的下降量或相对下降量达到充分小时就终止迭代，即或相对下降量达到充分小时就终止迭代，即(1)()()()kkF XF X2(9-10)(1)()()|()()|()kkkF XF XF X3(9

24、-11)（3）梯度足够小）梯度足够小 即目标函数在迭代点的梯度已达到充分小时也可终止迭代，即目标函数在迭代点的梯度已达到充分小时也可终止迭代，即即()()kF X4(9-12)上面上面 分别表示各项的迭代精度，可根据设计要求预先给定。分别表示各项的迭代精度，可根据设计要求预先给定。1234,第十章 有限元方法有限元法解题的主要步骤：1、结构的力学模型简化。2、单元划分和插值函数的确定3、单元特性分析；4、整体分析（单元组集）5、解有限元方程；6、计算应力、应变。正态分布也称高斯分布。（P192）其曲线特征是：正态分布的分布密度 是以均值 为中心的对称曲线。在x=处达到最大值，等于 ；在x=处有

25、拐点；当x 时，曲线以x轴为其渐进线。变量落入以 为中心、区间的概率为68.27%；落入 区间的概率为95.45%；落入 区间的概率为99.73%；落入 之外的概率很小，为0.27%，在一般工程计算中可忽略不计。正态分布的均值 确定了曲线的位置，标准差 确定了曲线的形状，如图所示。曲线与横坐标围成的面积恒等于1 第11章可靠性设计一个数值是“规定时间”内，它具有一定寿命的数值概念，不能认为寿命越长越好，要有一个最经济有效的使用寿命。另一个数值是“规定功能”，它说的是保持功能参数在一定界限值之内的能力，不能任意扩大界限值的范围。可靠性是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。这其中的两

26、个规定具有数值的概念。数值标准是：可靠度、累积失效概率或不可靠度、平均寿命、有效寿命、维修度、重要度、有效度。第12章 鲁棒性设计 产品质量是企业赢得用户的一个最关键的因素。众所周知，产品的性能与某些因素有关，当影响因素变化时，产品性能也随之变化。如果这种变化很小，则认为该产品的性能对影响因素的变化是不敏感的。通常把因素状况（原因）发生微小变差时，对因变量（结果）影响的不敏感性称为鲁棒性。根据这种指导思想，对产品的性能、质量和成本综合考虑作出最佳设计，既提高了产品质量，又降低了成本，这种工程设计方法就称为鲁棒性设计。鲁棒性与鲁棒性设计 质量特性分为哪几类？静态特性、动态特性、望目特性、望大特性

27、、望小特性试验设计试验设计的两个基本原则：重复和随机。要做的两件事：试验设计和数据的方差分析。在鲁棒设计中的作用：1、通过对产品特性指标试验结果的分析，确定出在不可控因素影响下的可控因素值的最佳组合或工作状态。2、筛分出各可控因素对产品质量影响的重要程度，以利于有效控制。3、可以实现原材料代用，基本设计构型的比较，设计参数的选择，以保证产品质量在较宽工作条件下具有鲁棒性。4、用于建立经验模型，确定质量特性与设计变量（或工艺参数）之间的函数关系，寻找最佳工作条件。三次设计的基本内容：1、系统设计。2、参数设计。3、容差设计。第十三章 产品评价 产品评价方法有哪些：1、名次几分法 2、评分法 3、

28、技术-经济评价法 4、模糊评价法第14章产品营销与市场推广1所谓营销信息系统，是指一个由人员、机器、程序构成的相互作用的综合体。企业借此来及时地、不断地收集、分类、分析、评价和分配准确的内外部信息。以提供营销管理当局作为决策的依据，改进其市场营销计划、执行和控制工作。市场营销信息系统是连接企业经营决策者与营销环境的桥梁。内部报告系统管理科学系统研究系统情报系统营销信息系统可分为以下四个子系统第14章产品营销与市场推广1指企业适应不同市场状况、社会状况、竞争状况指企业适应不同市场状况、社会状况、竞争状况和消费需求状况计算商品价格的具体方法。和消费需求状况计算商品价格的具体方法。（1）成本导向定价

29、法，实质上是以价值为导向。成本是价值的大部分货）成本导向定价法，实质上是以价值为导向。成本是价值的大部分货币表现形式，以成本作为价格的最低经济界限，基本体现了价值为基础。币表现形式，以成本作为价格的最低经济界限，基本体现了价值为基础。这种定价方法一般都是在成本的基础上加一定的利润或毛利。这种定价方法一般都是在成本的基础上加一定的利润或毛利。（2）需求导向定价法，是以消费者的需求变化，或对商品价值的理解程）需求导向定价法，是以消费者的需求变化，或对商品价值的理解程度和可能支付的价格水平为依据，伴随着市场营销观念更新所创造的新型度和可能支付的价格水平为依据，伴随着市场营销观念更新所创造的新型定价方

30、法。定价方法。（3）竞争导向定价法，是以市场竞争状况为依据，根据避免竞争的要求）竞争导向定价法，是以市场竞争状况为依据，根据避免竞争的要求来制订价格的方法。企业必须对市场竞争状况有充分的了解，确定本企业来制订价格的方法。企业必须对市场竞争状况有充分的了解，确定本企业在行业和市场中的位置，掌握在行业和市场中的位置，掌握竞争竞争对手的实力，做到知已知彼，根据市对手的实力，做到知已知彼，根据市场竞争状况决定新产品的价格，使企业在激烈的竞争中处于主动的地位。场竞争状况决定新产品的价格，使企业在激烈的竞争中处于主动的地位。第14章产品营销与市场推广新产品品牌设计原则新产品品牌设计原则品牌在市场营销中的作

31、用日益明显，为产品设计一个好品牌在市场营销中的作用日益明显，为产品设计一个好的品牌无疑是至关重要的。为此，新产品品牌设计应遵的品牌无疑是至关重要的。为此，新产品品牌设计应遵循以下原则：循以下原则：p简单醒目，便于记忆。商标设计者首先应遵循简单醒目，简单醒目，便于记忆。商标设计者首先应遵循简单醒目，清晰可辨，易于识别和记忆的原则。清晰可辨，易于识别和记忆的原则。p新颖别致，容易识别。力求构思新颖，造型美观，既有鲜新颖别致，容易识别。力求构思新颖，造型美观，既有鲜明的特点，又具有艺术性，力避庸俗繁复。新颖别致，就要明的特点，又具有艺术性，力避庸俗繁复。新颖别致，就要与竞争品牌有明显的差别，切实反映

32、企业或产品的特征，切与竞争品牌有明显的差别，切实反映企业或产品的特征，切忌模仿，依样画葫芦。忌模仿，依样画葫芦。p容易发音，利于通用。心理学研究表明，人们的注意力很容易发音，利于通用。心理学研究表明，人们的注意力很难同时容纳五个以上的要素。根据这一原理，品牌名称设计难同时容纳五个以上的要素。根据这一原理，品牌名称设计要力求简短，容易发音。如可口可乐（要力求简短，容易发音。如可口可乐（Coca-Cola）、百事可）、百事可乐（乐（Pepsi-Cola）均既易发音易记忆。）均既易发音易记忆。p配合民俗，易于接受。品牌设计要符合地方风俗，力避某配合民俗，易于接受。品牌设计要符合地方风俗，力避某些隐寓及不妥之处。些隐寓及不妥之处。