消除不必要的成本。 n 功能分析包括功能定义、功能分类、功能整理和功能评价。 l 创造新方案 l 分析与评价方案
轿车 VE 的价值工程 分析流程 (重点)
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第 2.5 章 TRIZ 理论 2.5.1 TRIZ 理论体系 1、技术系统（八大）进化法则：预测技术系统进化模式和产品成熟度； 2、最终理想解：系统的进化总是向着更理想化的方向发展； 3、技术矛盾解决（40 个发明）原理：浓缩 250 万份专利背后所隐藏的共性发明原理； 4、物理矛盾分离方法：分离原理是针对物理矛盾的解决而提出的； 5、矛盾矩阵创新原理：为解决问题直接提供化解矛盾的发明工具； 6、物理效应和现象知识库：将物理现象和效应应用在问题解决过程中。 7、发明问题解决算法（ARIZ)：针对非标准问题而提出的一套解决算法 8、物场模型分析：用于建立与已存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型； 9、创新问题的标准解法：5 级共 76 个标准解法，可以将标准问题在一两步中快速进行解决； 2.5.2 技术系统（八大）进化法则： 1、技术系统的 S 曲线进化法则； 2、提高理想化法则； 3、子系统不均衡进化法则； 4、动态性进化法则； 5、向超系统进化法则； 6、子系统协调性法则； 7、向微观级和场的应用进化法则； 8、向自动化方向进化法则。 2.5.3 TRIZ 发明问题
(2)环境适应性。适应使用环境的湿度、温度、载荷、震动等特殊条件。
(3)人机友好性。满足使用者生理、心理等方面要求，使产品外形美观，色彩宜人，操作简单、方便、舒适。
(4)可维修性。使产品能够且易于维修，维修的停机时间、费用、复杂性、人员要求和差错尽可能最小。
(5)安全性。保证不对人的生命财产造成破坏。
这样将一个物理实体的复杂的三维加工离散成一系列层片的加工，大大降低了加工难度，且成形过程的难度与待成形的 物理实体形状和结构的复杂程度无关。快速成形过程示意图如图 5.1 所示。
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2．RPM 技术的实现流程：
图 5.1 快速成形过程示意图
图 5.2 RPM 的离散/堆积成形流程 3．RPM 技术的特点 原理 （1）高度柔性，可以制造任意复杂形状的三维实体； （2）CAD 模型直接驱动，设计制造高度一体化； （3）成形过程无需专用夹具或工具； （4）无需人员干预或较少干预，是一种自动化的成形过程； （5）成形全过程的快速性，适合现代激烈的产品市场； （6）技术的高度集成性，既是现代科学技术发展的必然产物，也是对它们的综合应用，带有鲜明的高新技术特征。
⑦组织模式的开放 网络技术的发展加快了数据通讯速度，缩短了企业之间的距离。传统的局限于企业内部的封闭设 计正在变为不受行政隶属关系约束的、多企业共同参与的异地设计。为完成一种设计任务形成的虚拟企业或动态联盟将实现 优势互补和资源共享，极大地提高设计效率和水平。
⑵ 以设计理论为指导
受科学技术发展水平的限制，传统设计是以生产经验为基础，以运用力学和数学形成的计算公式、经验公式、图表、手 册等作为依据进行的。随着理论研究的深入，许多工程现象不断升华和总结为揭示事物内在规律和本质的理论，如摩擦学理 论、模态分析理论、可靠性理论、疲劳理论、润滑理论等。现代设计方法是基于理论形成的方法，利用这种方法指导设计可 减小经验设计的盲目性和随意性，提高设计的主动性、科学性和准确性。因此，现代设计是以理论指导为主、经验为辅的一 种设计。
(6)可安装性。保证产品使用前安装容易、可靠，且安装费用最小。
(7)可拆卸性。考虑产品的材料回收和零组件的重新使用。
(8)可回收性。考虑产品报废及回收方式。
1.4 现代设计理论、方法与技术
1.4.1 技术 ：
1）现代设计方法学
(1)系统设计 (2)价值工程 (3)功能设计 (4)并行设计 (5)模块化设计 (6)质量功能配置 (7) 反求设计 (8)绿
1.4.2 设计手段的精确化、计算机化、自动化与虚拟化
(1)精确化 (2)计算机化 (3)自动化 （4）虚拟化
1.4.3 现代设计的发展趋势展望
1)设计过程的数字化。2)设计过程的自动化和智能化研究 3)动态多变量优化和工程不确定模型优化 4)网络化并行设计及协 同设计技术 5)虚拟设计和仿真虚拟试验及快速成形技术 6)大力普及、推广与发展 CAD 技术的应用研究 7) 面 向 集 成 制 造 8)微型机电系统的设计
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第 3 章 反求设计 3.1 反求工程的概念
在机械领域中，反求工程(Reverse Engineering)是在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有 CAD 模型的情况下， 按照现有零件的模型（称为零件原形），利用各种数字化技术及 CAD 技术重新构造原形 CAD 模型的过程。 3.2 反求工程的研究对象分析
反求工程的研究对象可以分为以下三大类：①实物类 ②软件类 ③影像类 （1）反求对象设计指导思想、功能原理方案分析 （2）反求对象材料的分析 （3）反求对象工艺、装配分析。 （4） 反求对象精度的分析。 （5）反求对象造型的分析。 （6）反求对象系列化、模块化分析。 3.3 反求工程的步骤
• 数据获取 Data Capture • 数据预处理 Preprocessing • 数据分块与曲面拟合 Segmentation and Surface fitting • CAD 模型生成 CAD model creation 3.4 测量机分类 接触式 三坐标测量机 机械手 非接触式 光学 磁学 声学 破坏式 自动断层扫描
(6)抗磨损性。要求零件在规定时间内材料的磨损量在规定值以内。
(7)抗腐蚀性。要求产品在恶劣环境下不被周围介质侵蚀的特征。
(8)抗蠕变性。要求高温环境工作的产品不发生蠕变或蠕变变形在规定值以内。
(9)动态特性。指在动载荷作用下产品具有良好的抗振特性，以保证产品的平稳和低噪声运行。
(10)平衡特性。指旋转产品具有良好的静平衡和动平衡特性。
现代设计理论与方法
第 1 章 现代设计技术概论
1.1 现代设计的特征
现代设计是传统设计的深入、丰富和完善，而非独立于传统设计的全新设计。虽然目前对现代设计尚无确切定义，但可 从以下特征来理解。
⑴ 以计算机技术为核心
这是现代设计的主要特征。计算机技术的飞速发展对设计产生了巨大影响，表现为以下几方面：
①设计手段的更新 计算机技术推动了设计手段从“手工”向“自动”的转变。
②产品表示的改变 计算机技术推动了产品表示从“二维”向“三维”的转变。
③设计方法的发展 促进了一些新的设计方法的出现，高性能的计算机硬件和先进的软件技术是这些方法实施的保 证。
一些先进的设计方法如有限元分析、优化、模态分析等都涉及大量复杂计算，只有计算机技术的发展才能推动这些方法 的进步和应用。新的设计方法如并行设计、虚拟设计、计算机仿真等。
快速原型制造技术是由 CAD 模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的技术总称。 1．快速成形技术的基本过程： （1）由 CAD 软件设计出所需零件的计算机三维曲面或实体模型； （2）将三维模型沿一定方向（通常为 Z 向）离散成一系列有序的二维层片（习惯称为分层）； （3）根据每层轮廓信息，进行工艺规划，选择加工参数，自动生成数控代码； （4）成形机制造一系列层片并自动将它们联接起来，得到三维物理实体。
(2)可靠性。指产品在规定的条件和规定时间内完成规定功能的能力。产品只有可靠性能才有实用价值，因此性能的发 挥依赖于可靠性。
(3)强度原则。要求产品零件具有抵抗整体断裂、塑性变形和某些表面损伤的能力。
(4)刚度原则。要求在外载作用下产品变形在规定的弹性变形之内。
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(5)稳定性。指产品在外载作用下能够恢复其平衡的特性。
(3)可测试性。指产品能够且容易通过适当方式进行有关测试，以评估设计、制造和装配。
1.3.4 经济合理原则
要求产品具有较低的开发成本和使用费用。表现行为，包括：
(1)环境友好性。保证产品产生尽可能少的废水、废气、噪声、射线等，符合环保法规，对生态环境破坏最小。
④工作方式的变化 计算机技术促进了设计方式从“串行”到“并行”的变化。
⑤设计与制造一体化 存在于计算机内的产品模型可直接进入 CAPP 系统进行工艺规划和 NC 编程，进而加工代码可直接 传入 NC 机床、加工中心进行加工。产品模型加强了设计与制造两个环节的连接，提高了产品开发的效率。
⑥管理水平的提高 产品设计是一个复杂的系统工程，设计过程中涉及大量设计数据和设计行为的管理。数据库技术 的发展改变了传统的手工管理模式，各种 MIS、PDM 系统的广泛应用大大提高了设计的管理水平，保证了设计过程的高效、 协同和安全。
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第 2 章 价值工程 2.1 价值工程的原理
价值工程是一项科学的管理方法，它用技术与经济相结合的科学方法，研究产品（系统或服务）的功能与生产成本的 关系，达到以最低成本取得必要的功能效果。
价值（Value）=功能（Function）/ 成本（Cost） 价值工程中一般将功能分为以下几类：
（1）按重要程度标志分为：基本功能和辅助功能。 （2）按满足要求性质的标志分为：使用功能和美观功能 （3）按用户用途标志分为：必要功能和不必要功能。 提高价值的 5 种基本途径：
1.2 现代设计的内涵 通过对其特征的分析，可以认为：“现代设计”就是以市场需求为驱动，以知识获取为中心，以现代设计思想、方法为
指导，以现代技术手段为工具，以产品的整个生命周期为对象，考虑人、机和环境相容性的设计。
1.3 现代设计原则
设计原则是为设计产品应满足的条件，也是对设计行为的约束。受设计水平、观念、体制等限制，传统设计所考虑的原 则着眼于产品的功能和技术范畴，而设计的影响贯穿产品整个生命周期，所以设计原则必须面向生命周期内的各个阶段。现 代设计原则是传统设计原则的扩充和完善，两者并无本质区别。可归纳为以下几类。
(11)热特性。保证产品具有要求的温度大小、温度分布和热流状态，以及热应力、热变形在规定值以内。
1.3.3 工艺优良原则