第三章機(jī)械設(shè)計(jì)及現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法

第3章機(jī)械設(shè)計(jì)及現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法3.1概述3.1.1工程設(shè)計(jì)的概念社會的發(fā)展離不開人類的思維活動和設(shè)計(jì)例如，人類的代步工具的發(fā)展歷程：

設(shè)計(jì)：

為了滿足社會和人們對產(chǎn)品功能的需要，運(yùn)用基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)工程等方法，將預(yù)定的目標(biāo)通過人們創(chuàng)造性思維，經(jīng)過一系列規(guī)劃、計(jì)算、分析和決策，產(chǎn)生載有相應(yīng)的文字、數(shù)據(jù)、圖形等信息的技術(shù)文件，以取得最滿意的社會與經(jīng)濟(jì)效益的全過程工作。

機(jī)械設(shè)計(jì)：

以機(jī)械作為對象所開展的設(shè)計(jì)活動，規(guī)劃和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的新機(jī)械或改進(jìn)原有機(jī)械的功能。機(jī)械設(shè)計(jì)是推動人類社會和文明發(fā)展的重要助推器

牛馬等動物→手推車、自行車→火車、汽車及電動車→飛機(jī)、航天器等3.1.2機(jī)械設(shè)計(jì)的地位和意義

設(shè)計(jì)的目的是保證系統(tǒng)的功能，建立性能優(yōu)良、成本低廉、價(jià)值最佳的產(chǎn)品。它對產(chǎn)品的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果起著決定性作用，其重要性是不言而喻的。在產(chǎn)品質(zhì)量事故中，約50%是由不良設(shè)計(jì)造成的。設(shè)計(jì)中的失誤會造成嚴(yán)重的損失，哪怕是設(shè)計(jì)中某些考慮不周的地方也可能產(chǎn)生明顯的負(fù)面效應(yīng)。意義在產(chǎn)品質(zhì)量事故中，約50%是由不良設(shè)計(jì)造成的。設(shè)計(jì)中的失誤會造成嚴(yán)重的損失，哪怕是設(shè)計(jì)中某些考慮不周的地方也可能產(chǎn)生明顯的負(fù)面效應(yīng)。埃及20世紀(jì)70年代初竣工的阿斯旺水壩就是一例，它有效地控制了尼羅河流域的水旱災(zāi)害，并能供應(yīng)電力，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起了一定的作用，但由于設(shè)計(jì)時(shí)對環(huán)境因素分析不夠，沒有考慮對自然生態(tài)平衡的影響并采取相應(yīng)的措施，從而引起一系列嚴(yán)重的問題，如大量泥沙和有機(jī)質(zhì)沉于水庫底部，致使尼羅河下游缺乏肥源，土壤變得貧瘠；尼羅河入?？谔幧扯◆~食物不足，數(shù)量急劇減少；河口三角洲的洼地退縮，影響沿河的軍事及工業(yè)建筑的安全。水庫建成后，下游一些地方的河水變?yōu)樗浪?，血吸蟲及瘧蚊大量繁殖，對居民健康造成很大威脅。由此可見避免設(shè)計(jì)失誤的必要性。3.1.3機(jī)械設(shè)計(jì)的主要類型分類原則為創(chuàng)新與創(chuàng)造在設(shè)計(jì)中所占的比例開發(fā)性設(shè)計(jì)（或稱為原創(chuàng)設(shè)計(jì)）：開發(fā)設(shè)計(jì)前并不知道機(jī)械的設(shè)計(jì)原理及方案，那么在設(shè)計(jì)中就要根據(jù)設(shè)計(jì)要求、使用要求、約束條件等創(chuàng)造出機(jī)械的原理及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。適應(yīng)性設(shè)計(jì)（或稱為再設(shè)計(jì)）：保持機(jī)械的主體原理方案及結(jié)構(gòu)不變，而對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行更新設(shè)計(jì)，以獲得比原機(jī)械更優(yōu)良的性能和結(jié)構(gòu)或一些附加功能的設(shè)計(jì)。變參數(shù)設(shè)計(jì)：保持機(jī)械的功能、原理方案不變，只對其結(jié)構(gòu)性能參數(shù)及布局進(jìn)行調(diào)整、變更設(shè)計(jì)。測繪和仿制：選定某先進(jìn)機(jī)械，通過對其實(shí)物進(jìn)行測繪，獲得相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)資料，再通過必要的技術(shù)處理（例如標(biāo)準(zhǔn)化、工藝適應(yīng)性調(diào)整等）后形成的設(shè)計(jì)；仿制是指按照原機(jī)械的技術(shù)文件（例如設(shè)計(jì)圖紙等），通過適當(dāng)?shù)墓に嚭?，直接按照原圖紙進(jìn)行生產(chǎn)。1.設(shè)計(jì)的本質(zhì)1)設(shè)計(jì)的本質(zhì)可以從下面幾方面來說明：

①從工作性質(zhì)與內(nèi)容看，設(shè)計(jì)的內(nèi)容廣泛。在傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)中，將設(shè)計(jì)過程劃分為方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)。隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的發(fā)展，工程設(shè)計(jì)的范疇從傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容已擴(kuò)展到產(chǎn)品規(guī)劃、制造、檢測、試驗(yàn)、營銷、運(yùn)行、維護(hù)、報(bào)廢、回收等全過程的全方位設(shè)計(jì)。

②從設(shè)計(jì)的過程與方法看，設(shè)計(jì)是一種活動。

2)設(shè)計(jì)的本質(zhì)是由如下設(shè)計(jì)的基本特征所決定的：

①約束性。設(shè)計(jì)是在多種因素的限制和約束下進(jìn)行的，其中包括科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等發(fā)展?fàn)顩r和水平的限制，也包括生產(chǎn)廠家提出的特定要求和條件，同時(shí)還涉及環(huán)境、法律、社會心理、地域文化等因素。這些限制和要求構(gòu)成了一組邊界條件，形成了設(shè)計(jì)人員進(jìn)行構(gòu)思或謀劃的“設(shè)計(jì)空間”。設(shè)計(jì)人員要想高水平地完成設(shè)計(jì)工作，就要善于協(xié)調(diào)各種關(guān)系，靈活處置，合理取舍，精心構(gòu)思，而這只有充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造力才能做到。3.1.4設(shè)計(jì)的本質(zhì)和過程②多解性。解決同一技術(shù)問題的辦法是多種多樣的，滿足一定目的的設(shè)計(jì)方案通常也并不是唯一的。任何設(shè)計(jì)對象本身都是包括多種要素的功能系統(tǒng)，其參數(shù)的選取、尺寸的確定、結(jié)構(gòu)形式的設(shè)想等都具有很強(qiáng)的可選擇性。因此，設(shè)計(jì)思維的活動空間是廣闊的，它為設(shè)計(jì)人員創(chuàng)造性的發(fā)揮提供了天地。

③相對性。設(shè)計(jì)結(jié)論或結(jié)果都是相對準(zhǔn)確的，而不是絕對完備的，這就使得設(shè)計(jì)人員經(jīng)常處于一種相互矛盾的情境之中。例如，既要降低成本，又要增加安全性、可靠性；既要能滿足近期需要，又要照顧到長遠(yuǎn)發(fā)展；既要功能全，又要體積小，如此等等。這種相互矛盾的要求給設(shè)計(jì)工作增加了難度，加上事先難以預(yù)料的一些不確定因素的影響，使得設(shè)計(jì)人員在對設(shè)計(jì)方案的選擇和判定時(shí)，只能做到在一定條件下的相對滿意和最佳。設(shè)計(jì)的這種相對性特征一方面要求設(shè)計(jì)人員必須學(xué)會辨證思考；另一方面也給設(shè)計(jì)人員提供了顯示和發(fā)揮自己創(chuàng)造才能的機(jī)會。機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)創(chuàng)造性的工作過程，必須有科學(xué)的設(shè)計(jì)步驟和程序從宏觀的角度看，機(jī)械設(shè)計(jì)過程可分為產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)等四個(gè)階段2.設(shè)計(jì)的過程產(chǎn)品規(guī)劃：根據(jù)生產(chǎn)或生活的需要提出所要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，在充分的調(diào)查研究和分析的基礎(chǔ)上，明確提出新產(chǎn)品的功能、重量、強(qiáng)度、成本、安全和可靠性等要求，同時(shí)要建立設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足的約束條件，最后制訂出詳細(xì)的設(shè)計(jì)任務(wù)書（或要求表）作為設(shè)計(jì)、評價(jià)和決策的依據(jù)。方案設(shè)計(jì)：方案設(shè)計(jì)也稱概念設(shè)計(jì),實(shí)質(zhì)上是產(chǎn)品功能原理設(shè)計(jì)。技術(shù)設(shè)計(jì)：根據(jù)原理方案進(jìn)行機(jī)器及零部件的具體結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，選擇材料、擬定零件的形狀和尺寸、確定具體參數(shù)等，并進(jìn)行各種必要的性能計(jì)算，校核強(qiáng)度、安全性、成本和可靠性，最后畫出部件的裝配草圖，形成完整的計(jì)算資料。施工設(shè)計(jì)：形成最終的制造信息，進(jìn)行零件工作圖和部件裝配圖的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，對每一個(gè)零件提供詳細(xì)的形狀、尺寸、公差、表面質(zhì)量、材料和熱處理、表面處理等信息，完成全部生產(chǎn)圖紙并編制設(shè)計(jì)說明書、工藝卡、使用說明書等技術(shù)文件。產(chǎn)品規(guī)劃方案設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)功能性、安全性、可靠性、成本、可制造性……迭代詳細(xì)需求詳細(xì)圖紙和材料選擇選擇最終設(shè)計(jì)探討設(shè)計(jì)選擇概念評價(jià)和選擇創(chuàng)造概念設(shè)計(jì)文件零部件購置驗(yàn)證性能最終產(chǎn)品滿足理想的性能樣機(jī)研究分析測試圖紙、計(jì)算機(jī)模型、測試報(bào)告，……提出任務(wù)典型的機(jī)械設(shè)計(jì)工作流程圖3.2.1設(shè)計(jì)理論與方法的分類3-53.2設(shè)計(jì)理論與方法3.2.2機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法的發(fā)展趨向3-6.3.3現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)(1)設(shè)計(jì)范疇擴(kuò)展化傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)只限于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，而現(xiàn)代設(shè)計(jì)則將產(chǎn)品設(shè)計(jì)向前擴(kuò)展到產(chǎn)品規(guī)劃，甚至用戶需求分析；向后擴(kuò)展到工藝設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)形成一個(gè)有機(jī)的整體。

(2)設(shè)計(jì)手段計(jì)算機(jī)化傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)正在被計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)所代替。

(3)設(shè)計(jì)過程并行化并行設(shè)計(jì)技術(shù)是目前最熱門的技術(shù)之一。

(4)設(shè)計(jì)過程智能化在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，一切創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)都需要設(shè)計(jì)人員來完成。

(5)設(shè)計(jì)手段擬實(shí)化在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，產(chǎn)品和零件的外觀形狀只有在制造后才能看到。(6)分析手段精確化傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，靠加大安全系數(shù)來提高產(chǎn)品的可靠性。

(7)多種手段綜合應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)利用高速計(jì)算機(jī)，可以將各種不同目的的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)手段綜合起來，以求得系統(tǒng)的整體最優(yōu)解。

(8)強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的邏輯性和系統(tǒng)性傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用經(jīng)驗(yàn)法和類比法，現(xiàn)代設(shè)計(jì)則強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的邏輯性和系統(tǒng)性。

(9)進(jìn)行動態(tài)多變量的優(yōu)化由于手段的限制，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程一般只能進(jìn)行靜態(tài)分析，而現(xiàn)代設(shè)計(jì)法卻可考慮負(fù)載率等隨機(jī)變量，進(jìn)行動態(tài)多變量最優(yōu)化設(shè)計(jì)。(10)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的環(huán)保性隨著人們對環(huán)境問題越來越重視，要求能設(shè)計(jì)出所謂的綠色產(chǎn)品，即要求產(chǎn)品運(yùn)行過程中的各種污染盡可能少，對人體的危害減至最低限度。(11)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的宜人性現(xiàn)代設(shè)計(jì)除強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量外，還特別強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，如美觀性、時(shí)代性和藝術(shù)性，使產(chǎn)品造型具有一定的藝術(shù)感染力，使使用者有新穎、心情舒暢、愉快、興奮等感覺，滿足使用者的審美要求。

(12)強(qiáng)調(diào)用戶參與用戶是產(chǎn)品最終消費(fèi)者，僅僅靠市場調(diào)研的結(jié)果常常并不能完全反映用戶的需求。

(13)強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)階段的質(zhì)量控制現(xiàn)代質(zhì)量控制理論認(rèn)為：產(chǎn)品的質(zhì)量首先是設(shè)計(jì)出來的，其次才是制造出來的。

(14)設(shè)計(jì)和制造一體化傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造過程是分離的。(15)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品全生命周期最優(yōu)化現(xiàn)代設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)從市場調(diào)研、用戶要求，到產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、制造過程、質(zhì)量控制、成本核算、銷售價(jià)格、包裝運(yùn)輸、售后服務(wù)、維修保養(yǎng)、報(bào)廢處理、回收再利用等產(chǎn)品全生命周期的綜合最優(yōu)化。3.4優(yōu)良性能設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技術(shù)3.4.1

可靠性設(shè)計(jì)1.可靠性概念及其發(fā)展可靠性是產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)，表示產(chǎn)品正常工作的概率可靠性也可在一般意義上表示可靠性（存活率）、可用性、可維修性和耐久性?？煽啃浴a(chǎn)品在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。維護(hù)費(fèi)用生產(chǎn)成本總成本總成本最低的可靠度值可靠度R3.機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)(1)可靠性預(yù)測可靠性預(yù)測是一種預(yù)報(bào)方法,即從所得到的失效數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)一個(gè)零部件或系統(tǒng)實(shí)際可能達(dá)到的可靠度,預(yù)報(bào)這些零部件或系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。

(2)可靠性分配可靠性分配就是將系統(tǒng)設(shè)計(jì)所要求達(dá)到的可靠性，合理地分配給各組成單元，從而求出各單元應(yīng)具有的可靠度。

(3)可靠性試驗(yàn)可靠性試驗(yàn)是為了定量評價(jià)產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)而進(jìn)行的各種試驗(yàn)的總稱。1.摩擦學(xué)的概念及其發(fā)展

摩擦學(xué)主要研究相互運(yùn)動、相互作用表面的摩擦行為對于機(jī)械及其系統(tǒng)的作用，接觸表面及潤滑介質(zhì)的變化以及失效預(yù)測及控制。它是以力學(xué)、流變學(xué)、表面物理與表面化學(xué)為主要理論基礎(chǔ)，綜合材料科學(xué)、工程熱物理學(xué)科，以數(shù)值計(jì)算和表面技術(shù)為主要手段的邊緣學(xué)科。它的基本內(nèi)容是研究工程表面的摩擦、磨損和潤滑問題。摩擦學(xué)研究的目的在于指導(dǎo)機(jī)械及其系統(tǒng)的正確設(shè)計(jì)和使用，以節(jié)約能源，減少原材料消耗，進(jìn)而達(dá)到提高機(jī)械裝備的可靠性、工作效能和使用壽命的目的。3.4.2.摩擦學(xué)設(shè)計(jì)2.摩擦學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)(1)流體動壓潤滑兩摩擦表面相對運(yùn)動時(shí)，具有一定粘度的流體將被帶進(jìn)兩表面之間，形成潤滑膜以承受載荷并將兩表面完全分隔開的潤滑方式，稱為流體動壓潤滑。

(2)彈性流體動壓潤滑彈性流體動壓潤滑簡稱彈流潤滑，是摩擦學(xué)近代發(fā)展的重要領(lǐng)域，它是點(diǎn)線接觸摩擦副的潤滑問題。

(3)流體靜壓潤滑靜壓滑動支承是靠外部的流體壓力源向摩擦表面之間供給一定壓力的流體，借助液體靜壓力來承受載荷。

(4)邊界潤滑摩擦界面如果存在著一層與介質(zhì)的性質(zhì)不同而又具有良好潤滑性能的膜，則這種潤滑狀態(tài)稱為邊界潤滑。

(5)摩擦當(dāng)兩個(gè)相互接觸的物體在外力作用下發(fā)生相對運(yùn)動或具有相對運(yùn)動的趨勢時(shí)，在接觸表面之間將產(chǎn)生阻止其相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的作用力，這種阻力稱為摩擦力，這種現(xiàn)象稱為摩擦現(xiàn)象。

(6)磨損磨損是機(jī)械零件的一種破壞形式，它破壞工作表面，影響機(jī)器的功能，消耗材料和能源，并降低機(jī)械設(shè)備的使用壽命。1.系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)內(nèi)涵(1)靜態(tài)設(shè)計(jì)認(rèn)為結(jié)構(gòu)是相對“不動的”,它承受的載荷和周圍介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)(如溫度、壓力、流速、電磁場)等也是“不變的”,只對其靜態(tài)性能進(jìn)行分析、評價(jià)和設(shè)計(jì)。

(2)動態(tài)設(shè)計(jì)動態(tài)設(shè)計(jì)是相對靜態(tài)設(shè)計(jì)而言，與靜態(tài)設(shè)計(jì)的本質(zhì)區(qū)別在于：變“不動”為“運(yùn)動”，變“不變”為“變化”，是對結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性,如固有頻率、振型、動力響應(yīng)和運(yùn)動穩(wěn)定性等進(jìn)行分析、評價(jià)與設(shè)計(jì),謀求結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在工作過程中受到各種預(yù)期可能的瞬變載荷及環(huán)境作用時(shí),仍能保持良好的動態(tài)性能與工作狀態(tài)。3.4.3系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計(jì)1.概述在現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)方案往往不是唯一的，從多個(gè)可行方案中尋找“盡可能好”的或“最優(yōu)化”方案的過程，稱為“優(yōu)化”設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程是構(gòu)思方案→評價(jià)→再構(gòu)思→再評價(jià)的過程，這也是一種尋優(yōu)化過程。但由于受到諸多客觀條件的限制，這種設(shè)計(jì)過程只可能得到“較好的可行解”，無法得到設(shè)計(jì)的最佳解。為了得到最佳解，國外從20世紀(jì)70年代，國內(nèi)從20世紀(jì)80年代初開始，利用計(jì)算機(jī)輔助尋優(yōu)，出現(xiàn)了最優(yōu)化設(shè)計(jì)這一高新技術(shù)。3.4.4優(yōu)化設(shè)計(jì)3.5.2快速響應(yīng)設(shè)計(jì)技術(shù)1、快速響應(yīng)工程內(nèi)容：建立快速捕捉市場動態(tài)需求信息的決策機(jī)制;實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速響應(yīng)設(shè)計(jì);追求新產(chǎn)品的快速試制定型;推行快速響應(yīng)制造的生產(chǎn)體系。2.實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵

實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，是有效利用各種信息資源。人類自有文明以來，任何人工制品(即產(chǎn)品)和產(chǎn)品的制造系統(tǒng)均由物質(zhì)、能量和信息三大要素組成。步入21世紀(jì)，以信息技術(shù)為中心的科技革命浪潮洶涌澎湃，知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代悄然來臨，這時(shí)，第三大要素——信息就逐漸成為主宰社會生活和生產(chǎn)活動的決定性因素。主要體現(xiàn)在：首先，在許多現(xiàn)代化產(chǎn)品(尤其是信息產(chǎn)品和機(jī)電一體化產(chǎn)品)中，凝集著信息(知識)的軟件已經(jīng)成為產(chǎn)品的重要組成部分，產(chǎn)品的智能化程度越高，這部分的比重就越大。其次，在產(chǎn)品的制造過程中，需要使用各種信息，包括產(chǎn)品信息和制造信息兩大類。產(chǎn)品信息，指的是為了正確設(shè)計(jì)產(chǎn)品和確切描述產(chǎn)品特征所需的信息，包括產(chǎn)品的幾何形狀、尺寸、精度、材質(zhì)，以及各種規(guī)范和技術(shù)知識等；制造信息，指的是為了進(jìn)行某一步制造過程，以獲得能滿足預(yù)定要求的產(chǎn)品所需要的各種信息，包括工藝信息和管理信息。第三，包含在產(chǎn)品中的間接信息。3.虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)圖3-9基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)3.6全生命周期設(shè)計(jì)技術(shù)循環(huán)型生產(chǎn)用戶為主體的生產(chǎn)新經(jīng)濟(jì)模式的創(chuàng)出產(chǎn)品計(jì)劃設(shè)計(jì)維護(hù)研究開發(fā)制造販賣使用回收再循環(huán)廢棄產(chǎn)品開發(fā)采購閉環(huán)化3.6.1概述2、并行設(shè)計(jì)的內(nèi)涵１）面向產(chǎn)品全生命周期，從設(shè)計(jì)、制造等角度綜合考慮開展產(chǎn)品設(shè)計(jì)２）設(shè)計(jì)階段就考慮產(chǎn)品制造、使用等后續(xù)階段問題要求，并以其進(jìn)行設(shè)計(jì)修改評價(jià)３）設(shè)計(jì)、工藝、制造等不同領(lǐng)域設(shè)計(jì)人員共同參與,協(xié)同工作的全新設(shè)計(jì)工作模式４）產(chǎn)品設(shè)計(jì)面向產(chǎn)品生命周期后續(xù)階段同步開展，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程與制造過程的一體化和集成3.7.1綠色產(chǎn)品的定義及內(nèi)涵定義：1)綠色產(chǎn)品是指以環(huán)境和環(huán)境資源保護(hù)為核心概念而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的可以拆卸并分解的產(chǎn)品，其零部件經(jīng)過翻新處理后，可以重新使用。

2)綠色產(chǎn)品是從生產(chǎn)到使用乃至回收的整個(gè)過程都符合特定的環(huán)境保護(hù)要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，以及利用資源再生或回收循環(huán)再用的產(chǎn)品。

內(nèi)涵：1)最大限度地保護(hù)環(huán)境。

2)最大限度地利用材料資源。

3)最大限度地節(jié)約能源。3.7綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)3.7.2綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的概念及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(1)與材料有關(guān)的準(zhǔn)則少用短缺或稀有的原材料,多用廢料、余料或回收材料作為原材料；盡量尋找短缺或稀有原材料的代用材料；減少所用材料種類,并盡量采用相容性好的材料,以利于廢棄后產(chǎn)品的分類回收；盡量少用或不用有毒有害的原材料；優(yōu)先采用可再利用或再循環(huán)的材料。

(2)與結(jié)構(gòu)有關(guān)的準(zhǔn)則在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中樹立“小而精”的設(shè)計(jì)思想,通過產(chǎn)品小型化盡量節(jié)約資源的使用量。

(3)與制造工藝有關(guān)的準(zhǔn)則改進(jìn)和優(yōu)化工藝技術(shù),提高產(chǎn)品合格率；采用合理工藝,簡化產(chǎn)品加工流程,減少加工工序,謀求生產(chǎn)過程的廢料最少化,避免不安全因素；減少生產(chǎn)過程中的污染物排放。(4)綠色設(shè)計(jì)的管理準(zhǔn)則規(guī)劃綠色產(chǎn)品的發(fā)展目標(biāo)，將產(chǎn)品的綠色屬性轉(zhuǎn)化為具體的設(shè)計(jì)目標(biāo)。1.綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的材料選擇與管理

綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員要改變傳統(tǒng)選材程序和步驟，選材時(shí)不僅要考慮產(chǎn)品的使用和性能，而且應(yīng)考慮環(huán)境約束準(zhǔn)則，同時(shí)必須了解材料對環(huán)境的影響，選用無毒、無污染材料和易回收、易降解、可再利用材料。除選材外還應(yīng)加強(qiáng)材料管理，一方面，不能把含有有害成分與無害成分的材料混放在一起；另一方面，達(dá)到生命周期的產(chǎn)品，有用部分要充分回收利用，不可用部分要采用一定的工藝方法處理、回收，使其對環(huán)境的影響降低到最低限度，降低材料成本。3.7.3綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及方法2.產(chǎn)品的可回收性設(shè)計(jì)

可回收性設(shè)計(jì)是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期充分考慮其零件材料的回收可能性、回收價(jià)值大小、回收處理方法、回收處理結(jié)構(gòu)工藝性等與回收性有關(guān)的一系列問題，達(dá)到零件材料資源、能源的最大利用，并對環(huán)境污染為最小的一種設(shè)計(jì)思想和方法。可回收性設(shè)計(jì)主要包括：①可回收材料及其標(biāo)志；②可回收工藝與方法；③可回收性經(jīng)濟(jì)評估；④可回收性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3.產(chǎn)品的可拆卸性設(shè)計(jì)可拆卸性是綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，它要求在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初級階段就將可拆卸性作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)評價(jià)準(zhǔn)則，使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)易于拆卸、維護(hù)方便，并在產(chǎn)品報(bào)廢后對可再利用部分充分有效地回收和再利用，以達(dá)到節(jié)約資源和能源、保護(hù)環(huán)境的目的?？刹鹦督Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有兩種類型：一種是基于成熟結(jié)構(gòu)的“案例”法；另一種則是基于計(jì)算機(jī)的自動設(shè)計(jì)方法。

4.綠色產(chǎn)品的成本分析

綠色產(chǎn)品的成本分析與傳統(tǒng)的成本分析截然不同。由于在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期，就必須考慮產(chǎn)品的回收、再利用等性能，因此成本分析時(shí)，就必須考慮污染物的替代、產(chǎn)品拆卸、重復(fù)利用成本、特殊產(chǎn)品相應(yīng)的環(huán)境成本等。同樣的環(huán)境項(xiàng)目，在各國或地區(qū)間的實(shí)際費(fèi)用的不同，也會形成企業(yè)間成本的差異。因此，綠色產(chǎn)品成本分析，應(yīng)在每一設(shè)計(jì)選擇時(shí)進(jìn)行，以便設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品更具綠色且成本低。5.綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫

綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫是一個(gè)龐大復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫對綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程起著舉足輕重的作用。該數(shù)據(jù)庫應(yīng)包括產(chǎn)品生命周期中環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等有關(guān)的一切數(shù)據(jù)，如材料成分，各種材料對環(huán)境的影響值，材料自然降解周期，人工降解時(shí)間及費(fèi)用，制造裝配、銷售、使用過程中所產(chǎn)生的附加物數(shù)量及對環(huán)境的影響值，環(huán)境評估準(zhǔn)則所需的各種判斷標(biāo)準(zhǔn)等。3.7.4綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)1.面向環(huán)境的設(shè)計(jì)技術(shù)

面向環(huán)境的設(shè)計(jì)DFE(DesignforEnvironment)或稱綠色設(shè)計(jì)GD(Green