现代设计原理.doc

NANCHANG UNIVERSITY 2015—2016第一学期 课程名称：现代设计方法 教师：毛志伟副教授 学院：机电工程学院 班级：材料加工2015级 姓名：徐涛 学号：405906315025 3.局部质量原理 3.局部质量原理的基本表述如下： 1）将物体、环境或外部作用的均匀结构，变为不均匀的；（同类结构变为异类结构） 2）让物体的不同部分，各具有不同的功能； 3）让物体的各部分，均处于完成各自动作的最佳状态。 局部质量原理是技术系统不均衡进化法则的一种体现，目的是使得系统资源达到最优配置。一般情况下，如果系统的各个部分的作用是均匀的，则有如下情况： A）这种配置是合理的；B）元件之间的作用有重复，某些元件的作用可以被其它元件替代；C）有些元件的作用没有得到充分发挥；如果是第一种情况，当然不需要做更改，但这种情况一般比较少，因为一般系统的配置都是使得各元件充分发挥各自的作用，不太容易形成均匀态势；因此我们可以试着将均匀的结构变为不均匀的，以达到各部件充分发挥自身作用的目的； 如果系统有多个部分（元件），也可以尝试将这些不同部分赋予不同的功能，以实现一个系统多种用途，这是第2种情况。这种情况也比较普遍，比如瑞士军刀，带橡皮擦的铅笔等。当然这些系统不同部分具有的不同功能，应该是带有系列性质或者相反。系列性表示这些功能一种用到时，其它功能用到的可能性非常高，比如瑞士军刀的功能。而相反则是一种功能使用时如果有问题，另外一种功能可以执行回退式操作，比如带起订器的锤子，如果锤子钉钉子没钉好，起钉器就可以把钉子取出来，重新钉。 增加不对称性原理表述如下： 1）将对称物体变为不对称的； 2）增加不对称物体的不对称度。 增加不对称性原理表达的是利用对系统状态的改变来达到优化系统的目的。试着通过改变系统平衡，让系统倾斜，减少材料用量，降低总的重量，调整物质流，变换支持负载等方式来消除冗余（重量）或提高性能（如密封）。下面的情况下都可以利用这种原理： A)物体在超系统或环境中运行时各部分的作用（可能是有害的）是非对称的 最典型的就是铰链门，门的一边按铰链，承受重力，只能通过一边的铰链传递到环境中，如果我们通过把门没有铰链的一边做得轻些，不仅可以节省材料，减轻铰链应力，延长铰链寿命，还可以使得开门关门变得容易。 B）物体在使用过程中，本身就有非对称要求，为了降低使用的出错所带来的风险，可以通过增加产品的不对称性来规避这种风险 典型的如有正负极要求的插头，如果是不对称的，插反了，就插不进，就避免了插错的风险。USB接口的正反不对称； C）物体在使用过程中，可以通过增加不对称来增加产品的易用性和可识别性 典型的如将家具部件的接合件设计成不对称的，这样只有按一定的范顺才能完成家具组合，这样就可以减少组装难度，使得普通人也可以组装。宜家家具使用这个原理使用得最好。 D）系统在使用过程中，各个部分所受的作用力本身就是不均衡的，那么通过增加不对称性，可以减少材料的浪费 比如桥孔的设计可以根据水流分布来设计孔的大小，泄洪隧道可以设计成上面小孔下面大孔，这样水流不大时上面可以用作通道，水流大的时候又可以泄洪等。增强汽车轮胎一侧的强度。 E）将对物体功能需求不对称的事物引入到一起，以达到充分利用资源，降低资源消耗，节省成本的目的 这个就多了例子很多，比如云计算，分段收电费，错峰上下班等。 F）通过不对称来改变系统的参数或者属性 比如利用大小齿轮改变速度；利用对称齿轮带动不对称齿轮从而变匀速为变速等。 G）利用不对称维持某种状态 单向阀门可以保持水流只能朝一个方向流，浮球的重心不对称可以使得较轻的一部分始终朝上面等。 5. 合并原理，有的书翻译成组合原理，我觉得叫合并原理比较好，因为组合的概念过于广泛，不利于原理的引用，合并原理表述如下： 1）在空间上，将同类的物体或者预定要相邻操作的物体进行合并； 2）在时间上，将同类或相邻的操作进行合并。 在管理领域，按目标进行合并也是一种合并（比如团队的成立等） 在空间上进行合并其实是一种组件集成或者功能集成，可以提高系统的性能：整体性和便利性。提高系统的整体性可以使得产品容易管理。比如集成电路；而相关的操作进行合并，可以增加系统的易用性。当然，通过合并也可以达到节省空间和材料的目的，比如冷热水管的混合，有各自都有开关合并成一个开关就可以节省空间和材料，而且功能的使用更为容易。 在时间上将相同的或相关的操作进行合并，一可以序化操作，二可以减低操作衔接成本，从而达到增加系统的易用性和健壮性。 当然，合并原理还可以用来通过合并不同的系统来建立新的系统的目的，这种方式应用非常多，比如车载电视等。 合并原理是发明中用得最多最普遍的发明原理。 在IT