产品工程设计范文

产品工程设计范文第1篇

一般而言，产品的公差常常使用尺寸公差、形位公差的表达方式。当前，二维图样的公差分析一般是使用计算尺寸链的方法，它的缺点是不能综合考虑产品的尺寸和形位公差。随着市场需求的不断提高和计算机技术的不断发展，如今的产品设计已经从二维图样转向三维实体的设计，那么就需要研究一种能够对三维几何模型进行公差综合分析的方法。该方法可以模拟装配体的公差分布情况，并以图像方式显示产品状态及公差，从而优化产品，降低成本。虚拟技术中目前应用最广泛的就是蒙特卡洛模拟法，它的理论基础是概率论中的两个基本定理：大数定理和中心极限定理。大数定理反映了大量随机数之和的性质，它保证了在抽取足够多的随机样本后，蒙特卡洛模拟法是概率收敛的。因此，该方法的适用范围，从原则上讲几乎没有任何限制，不管公差设计函数是否为线性、零件尺寸符合何种分布，只要模拟的次数足够多，就可得到一个比较精确的装配尺寸分布。根据设计函数的性质，可将问题分解为不同的公差分析模型。数十年来，国内外多种成熟使用蒙特卡洛原理的商用公差分析软件在工业领域已得到广泛的应用，如：DCS公司开发的3DCS，UGS公司发的VisVSA，PTC公司开发的CE/TOL（集成在Pro/Engineer中）软件，下面以VisVSA作为工具进行实例介绍。VisVSA把与装配工艺设计相关的数据如公差值、位置关系和装配顺序等，保存到工艺文件中，而一个完备的工艺文件包括装配仿真和分析各种装配工艺所需要的所有信息。

2应用案例

目前，汽车上广泛使用的是推拉索软轴式换挡操纵系统，该系统是由换挡器和连接换挡器的柔性推拉索构成。柔性的推拉索式换挡器的出现给发动机舱的布局设计带来巨大的变化，而且这种新型的换挡操纵系统的韧性和减振性能都比较好，大大降低和减少了由于车辆振动给换挡手柄带来的抖动和噪声，大大提高了车辆舒适性能。拉索位置行程控制即人手控制球头的运动，通过换挡机构带动拉索，从而控制变速箱的运动。拉索的行程保证自动变速箱各种状态切换的输入条件，而拉索行程的输入就是自动换挡器行程的输出，它经过驾驶员手操作来完成，所以换挡器多采用全机械结构来保证其稳定性能。换挡器结构复杂，由多个零件组成，其中最后拉索销运动的行程就作为换挡器的行程，从而控制变速箱各挡位的切换，所以其行程的公差必须严格控制。为了保证性能，要求该行程公差范围在±0.75mm内，同时在批量生产中要满足PPK，也就是过程性能指数大于1.33，所以在设计中所涉及相关零件的尺寸公差，必须要经过严格的计算验证。以P-D的拉索行程举例，P挡运动到D挡的标准换挡行程为37.36±0.75mm,表示换挡器带动拉索运动的行程必须在该范围内。分析产品设计结构和零部件图纸得出，该运动的行程位移公差与基座、换挡杆、固定轴、换挡弹簧片这几个零件有关，相关的尺寸为换挡杆的位置度、基座孔的内径、基座的位置度、挡位销的外径、手感弹片的位置度、拉索销的外径等11个尺寸，因为尺寸繁多，构成复杂，所以通过手工的线性方式计算是不合适的，而使用计算机虚拟装配技术，是非常准确和快速的。首先将这些零件CAD导入到VSA软件，然后根据图纸将每个零件的基准以及位置度输入，并且根据关系将各个零件在软件中模拟装配后计算，最后计算其位移公差分布。由图2的计算结果表明，在±3sigma也就是3倍标准差的情况下，该位移在正态分布的情况下，公差范围满足在±0.5mm以内。贡献率表示对该行程位移影响最大的尺寸是基座的轮廓度，这表明在图纸上需要将这个尺寸列为关键特性，如果在大批量生产后发现装配后的行程尺寸有偏移，那么就要修正行程位移，这个轮廓度将是优先选择的尺寸，这样就对以后的大批量生产有指导意义。

3结束语

产品工程设计范文第2篇

关键词:全寿命期;工程设计;产品设计

前言

工程设计是工程建设的灵魂，设计方案决定着工程的功能和技术指标，影响着工程建设阶段的质量、成本和进度，也影响着工程运行阶段的能耗、效率、运行维护的难易程度以及费用高低，还关系到工程运行结束拆除回收阶段的难易程度等众多方面。根据国外数据统计，设计费用的累计费用在工程项目总投资中所占的比例不到20%，但对工程项目的影响占到75%以上［1］，因此，应对工程设计阶段予以高度的重视。将全寿命期理念引入工程设计环节，使工程从形成阶段就有系统化的思想作为指导，立足于全寿命期进行设计，避免了“短命工程”的出现，有利于提高工程的实施效率，实现工程全寿命期的价值最大化。

1全寿命期的概念

全寿命期是指产品寿命历程的所有环节，包括产品的规划、设计、生产、经销、运行、使用、维修保养，直到回收再利用处置的全寿命周期过程。［2］结合工程的具体实际，工程全寿命期可定义为工程从构思到结束(被拆除)的全部时间。在工程全寿命期中工程经历由产生到消亡的全过程。［3］

2全寿命期的设计理念

全寿命期的设计理念最早出现在发达国家的武器系统的研发过程中，后广泛用于制造业的产品设计中，将该理念引入工程建设领域，可以说是一种借鉴与创新，将有助于改善我国工程建设领域管理主体间割裂、脱节的现状。全寿命期设计，与传统设计不同，它立足于长远发展的角度，在产品设计的初期就考虑到产品的整个寿命历程，将与产品寿命历程中可能涉及到的因素在设计阶段就囊括进去，从而使产品在整个寿命历程内，具有较强的经济性、适用性和安全可靠性，能够最大限度地发挥产品的综合效益。因此，无论是产品设计还是工程设计都应该基于全寿命期理念进行设计。工程全寿命期设计就是基于全寿命期理念的工程设计方法，即由设计人员在工程的规划和设计过程中运用全寿命期的理论和方法进行整体优化，使工程在系统、物质和技术等方面达到工程全寿命期目标。［3］工程本身也是一种产品，与产品有很大程度的相似性。它们都有完整的寿命期，而且寿命期过程也比较接近，它们在设计时都要考虑全寿命期的费用、质量、方便制造、使用和维护、环保等因素，设计理念十分相近，因此，产品全寿命期设计的成功经验对于工程全寿命期设计的实践有一定的借鉴意义。

3与产品设计相比，工程全寿命期设计的特殊性

目前，我国工程全寿命期设计尚处于实践的初期阶段，未形成完整的体系，因此，可以考虑借鉴产品全寿命期设计的成功经验。但是工程又不同于普通的制造业产品，建筑生产具有单件性、系统复杂、参与者众多、外部约束多、寿命期长和订货生产等特性，是一种特殊的生产过程，因此，借鉴产品全寿命期设计理念时还必须结合工程以及建筑生产本身的特殊性。

3.1工程具有单件性

在制造工业中，由于工业产品都是批量生产的，因而产品全寿命期的设计成果可以在数万件产品中反复使用。同时，产品通过不断地经历设计、生产、使用和意见反馈的过程逐渐定型，并形成了规范化的产品设计标准和统一的实施流程。可以说产品全寿命期的设计成果有着十分广泛的适用面，通过价值工程活动，如果一件产品通过设计改进节约一元钱，那么就可以节约上千元甚至上百万元［4］，除了经济效益以外，它所产生的社会效益与环境效益也是极大的。可以说产品全寿命期设计的效益就是通过这种批量生产的累计效益实现的。而工程全寿命期设计的效益体现在单件产品上。工程具有单件性，不同类型的工程，有着不同类型的技术指标、功能目标要求，即使是同类型的工程，每个工程也有不同的外部环境、实施条件制约，技术指标也不完全相同。因而对于工程来说，全寿命期设计往往是一次性的，生产活动不重复进行。由于工程的单件性特点，导致工程无法形成规范化的设计标准和统一的实施流程，每个工程都要进行特殊设计。有些人认为工程全寿命期设计是劳民伤财的做法，耗费了大量的时间，所获得的成果却没有广泛的适用性。笔者认为这种看法是十分肤浅的，虽然工程全寿命期设计所取得的经济效益、社会效益和环境效益仅局限地反映在本次工程建设上，但由于工程体量大，耗资多，影响的长期性和广泛性，在设计环节引入全寿命期理念，所带来的效益是不可估量的。尤其是对于量大面广的一般性工程项目，它们虽然受外界环境的影响，设计要求有所不同，但其大体上还是具有同一性的，在某一个工程项目上应用全寿命期设计取得的成功，可以在同质工程中起到辐射全局的作用，并起到相应的参考、样板的作用。此外，随着科学技术和管理理念的发展，我国的工程建设领域逐渐朝着产业化的方向发展。预制装配技术的诞生为工程产业化的发展奠定了技术基础，同时也为工程全寿命期设计开拓了一个新的道路。建筑生产逐渐划分为工业化生产和工程建设两部分［5］。工业化生产主要是指预制品及半成品在工厂生产，其本质与一般制造业并无太大不同，是一个有序可预测的过程，为工程全寿命期设计的普及化和标准化提供了应用和发展的空间。

3.2工程系统复杂，参与者众多

在制造工业中，产品相对体量小而单一，设计过程简单，一般在研究所或工厂的设计科、公司的发展部门进行即可，涉及的专业工种相对较少。同时，产品各个阶段的组织相对连续，产品的目标容易得到保证。而工程系统复杂，它的设计对象包含了许多专业工程子系统，每个子系统内部又包含了众多的产品或材料，涉及的专业多，设计过程复杂，需要进行系统集成。传统的工程设计被分割为若干个独立的专业系统设计，彼此之间缺乏有机的联系，设计工作的重点在于满足建设功能和质量、工期、成本三大目标的要求，而工程全寿命期设计则要求利用全寿命期的相关理论，通过对建设功能、专业技术、各专业工程子系统的集成管理，整体优化设计，实现工程的全寿命期目标。此外，我国工程全寿命期的各阶段相对独立，工程的设计、施工、运行往往由不同的主体负责实施，这些工程实施主体在各自阶段的目标各不相同，往往会影响到工程全寿命期总目标的实现。由此可见，工程全寿命期设计是一个十分复杂的系统设计过程，既要考虑各个专业工程子系统之间的协调和统一，又要考虑各个全寿命期目标之间的协调和统一，还要考虑到各个阶段不同实施主体之间的博弈。随着我国建筑业的高度细化分工，工程的参建单位越来越多，相互间的协调越来越困难，团队工作显得尤为重要。团队工作是进行工程全寿命期设计的关键所在，包括纵向一体化和横向一体化两个方面，纵向一体化是指通过项目各阶段的整合使参与者能够紧密地共同工作，通过工程参与方的合作，实现工程项目的整体最优，可以通过合同的形式来实现，也可以通过承发包方式的创新来实现，如设计施工总承包模式等。横向一体化是指将一个阶段的各个环节工作综合起来，使各参与方能够共同工作，保证各个环节全面受控，达到工程项目的整体最优。横向一体化的实现，离不开BIM的支持［6］。具体表现为通过建立信息技术平台，可以使得在工程设计初期，各专业工程子系统的设计人员可以在这个平台上进行共同设计，效能分析和碰撞检验，避免不必要的返工，同时施工人员可以通过BIM的技术支持，较早地参与到设计过程，对设计的可施工性提出宝贵意见，进行及时的交流与意见反馈。运用这种并行设计的理念，借助BIM的技术支持，进行工程全寿命期设计，使设计更科学更高效。

3.3工程外部约束多，全寿命期长

在制造工业中，产品生产一般在车间完成，生产过程常常是连续比较平稳的，生产过程控制比较容易，而且产品的全寿命期相对较短，外部影响较小。而工程是围绕工程现场作业的，生产过程是不连续和不平衡的，而且都是露天作业，质量不容易控制，受外部环境的影响较大，同时工程的全寿命期相较于工业产品往往较长，在这个较长的时间历程，往往会出现很多的变化，在设计初期进行全面的考虑，难度与复杂性都较高，因而在工程全寿命期设计过程中，需要结合现场的实际情况，设立应急措施以及制定设计变更的标准化程序，为建设阶段的顺利实施奠定基础，同时还应根据当地的历史文化地域特色，因地制宜地进行设计，确保工程设计与外部环境的协调性。工程与环境的关系非常密切。在工程设计中不仅要考虑环境因素对工程规划和各个工程专业工程设计的影响(如抗震设计等)，还要考虑到工程的设计可能会给环境带来的影响，也就是所谓的工程的环境代价。在运用价值工程进行工程设计方案的评比决策时，需要从全寿命期的角度考虑工程的成本，尤其需要关注它的环境成本，将环境保护放在工程设计的关键位置上，全面实现工程的经济、社会和环境效益的协调统一。

3.4工程为订货生产

在制造工业中，产品一般都是批量生产，面向众多用户。在产品的设计过程中，设计人员往往具有很大的设计自，使用和维护也相对比较简单。而建筑生产的特点则是订货生产，即工程是在业主指定的地点“定制”生产的，在这个过程中业主起到了很大的作用。业主不是简单地接收工程，而是参与到工程的决策、设计、施工的全过程中，对工程进行宏观控制。工程设计作为工程建设的初始阶段，在设计过程中必须综合考虑工程建设相关方的要求。工程业主(开发商)作为工程的接收者，必然会对工程设计的目标和功能提出很多要求，工程的直接使用者(购房者)作为工程设计产品的终端用户，他们的需求一定程度上反映了市场的导向，也会影响到工程的设计方案与理念。要想在工程建设领域切实推行工程全寿命期设计的理念，必须加强工程业主(开发商)和工程的直接使用者(购房者)对全寿命期理念的认识，从而通过供需关系的影响，将全寿命期设计的理念落实到位。

4小结

全寿命期理念符合科学发展观的本质要求，将其引入工程的设计阶段，让人们从更高的角度和更长远的时间跨度去看待工程问题，有利于提高工程的实施效率，实现工程全寿命期的价值最大化。在全寿命期的理论基础上，将工程设计与产品设计进行比较，有助于在产品全寿命期设计既有实践的基础上，结合工程的实际特点，更好地在工程建设领域推行和应用工程全寿命期设计理论，实现工程全寿命期的集成目标。在我国推行工程全寿命期设计，笔者认为要从以下几个方面努力:首先是政府层面，政府应将全寿命期设计提升到一个新的高度，将其列入行业发展规划之中，制定相应的考评和奖励政策，保障和鼓励全寿命期设计的实施。其次是项目各参与方协同合作与信息共享，借助并行设计以及BIM技术工具，进行及时的互动与交流。加强行业内的宣传力度，提高项目各参与方(尤其是工程业主和工程直接使用者)对工程全寿命期的认识，切实保障工程全寿命期设计的落实。最后，通过工程技术专业和管理专业的集成创新，推动建筑业向着产业化和装配化的方向发展，为工程全寿命期设计的标准化和规范化提供可能。

参考文献:

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［4］饶聘毅．价值工程在建筑业的推广应用研究［D］．杭州:浙江大学，2003．

［5］黄如宝，杨贵．精益建设的基础理论与应用理论研究［J］．建筑管理现代化，2006，22(3):9－12．

［6］徐奇升，苏振民．IPD模式下精益建造关键技术与BIM的集成应用［J］．建筑经济，2012，33(5):90－93．

［7］陈永高，孙剑．基于工程建设总承包模式的并行设计管理研究［J］．中国港湾建设，2007，27(6):31－34．

［8］张若宜．协同系统在建设项目设计中的应用［J］．山西建筑，2010，36(7):201－202．

产品工程设计范文第3篇

本课程作为工业工程专业的一门实践性强的专业核心课程，其主要任务是学习产品功能的设定、常用材料的种类和特性以及加工工艺、产品结构设计的原则以及与产品造型有关的通用结构设计知识，使学生掌握与产品设计相关的基本知识，具有产品结构设计的基本技能，能够完成简单产品设计中从功能定义到材料选择以及最终的结构设计。

1.1本课程的知识模块包括：①产品材料与表面处理工艺常识；②塑料件结构设计的基本原则；③钣金类产品结构设计基本原则；④模具基础知识；⑤产品结构布局设计；⑥产品典型结构。其目的是使学生掌握结构设计的基础知识，培养学生的三维空间想象能力，在实际应用中培养学生的新产品开发以及应用计算机绘图的能力。

1.2课程的重点内容包括：①常用塑胶材料基本知识；②常用金属材料基本知识；③常用表面处理知识；④产品结构设计总原则；⑤产品结构关系分析与结构绘图的基本要求。

二、《产品结构设计》课程的教学思路

2.1选用教材。目前还没有适合工业工程专业使用的《产品结构设计》教材，所以国内普遍做法是选用产品结构设计方面教材，暂定的教材是黎恢来编写的《产品结构设计实例教程》。该教材将作者十几年的产品结构设计经验总结而成，系统、精细、全面地介绍了产品结构设计知识及设计全过程，明确了产品结构设计的概念和岗位职责，并通过讲解一款电子产品的全套产品结构设计的整个过程，帮助学生融会贯通，更加高效地学习和掌握实用技巧。

2.2教学内容。依据工业工程专业的整体人才培养方案和教学大纲的具体要求，将《产品结构设计》分为六大模块，每个模块里面包括若干的章节，各章节之间既自成体系，又互相有衔接，条理清晰，通俗易懂。①“产品材料与表面处理工艺常识”模块，主要介绍注塑工艺理论、常用塑胶材料和金属材料基本知识，以及注塑件、钣金件表面处理方法。塑胶的定义及分类方面，介绍ABS、PS、PP、PVC等的应用范围、注塑模工艺条件和化学和物理特性，重点是使学生了解注塑件的常见问题分析及解决，比如缩水、飞边、熔接痕、顶白、塑胶变形等。金属材料方面，介绍一些金属的特性和应用范围，比如不锈钢、铝、铜、镍和锌合金。常用表面处理知识方面，主要涉及塑料二次加工的基本知识，学生需要了解丝印、移印、烫印、超声波焊接、喷涂、电镀和模内覆膜等表面处理工艺。②“塑料件结构设计规范”模块，重点介绍塑料件在设计和修改阶段需掌握的通用设计规范，比如塑料件的料厚、脱模斜度、圆角设计，能够分析塑料件的加强筋、孔、支撑面的使用范围。在细节部分，应了解塑料件文字、图案、螺纹和嵌件设计。③“钣金件结构设计规范”模块，介绍钣金类产品设计的工艺要求，包括冲裁、折弯、拉伸、成形工艺，并且让学生了解压铸类产品结构设计的工艺要求。在此模块的教学中，应引入企业实际产品案例进行讲解，以便于学生更好地掌握钣金件的设计规范。④“塑料模和钣金模基础知识”模块，介绍塑料模和钣金模的基本类型及典型结构，包括模具概述，模具的分类、注塑机介绍等，重点讲解的是注塑模结构里面的浇注系统、顶出系统、排气系统和行位与斜顶，以及二板模和三板模之间的区别和应用，以“实用、够用”为度，学生只需了解典型的模具结构，不需要进行后期的模具设计。⑤“产品结构布局设计”模块，主要介绍壳体形状结构、密封结构、卡扣结构、螺钉柱结构、螺纹连接结构和嵌件连接结构等知识，以及各个特征的定义、作用和设计原则，特别是特征在使用时的相互配合关系。拓展知识方面，要了解塑料零件自攻螺柱及通过孔设计规则，以及模具设计与产品结构设计之间的联系。⑥“典型产品结构”模块，重点介绍目前国内普遍使用的三大产品（电子产品、家电产品和电动产品）的典型结构设计知识。每类产品选取一款经典的已批量的产品作为蓝本，深入解剖结构知识在产品设计的运用。比如电子产品选手机为代表产品，讲解手机产品各零部件的结构、前壳与底壳的止口设计、LCD屏限位结构设计和电池固定结构设计，以及内藏摄像头结构设计。家电产品则以电吹风为例，学生要掌握电吹风的功能、材料、结构工艺性等，了解CAD软件在电吹风设计中的应用，能对产品塑料件进行结构分析。在此过程中，还要掌握项目管理方面的知识。

2.3教学方法。在教学中，提倡基于工作过程为导向的项目化教学，理论教学与实践练习相结合，增加实践课时的比例，培养产品设计的实践能力。教师引导学生建立实用合理的知识结构，强化学生的自觉体验和掌握知识的迁移能力，淡化理论和实践的界限。在基础知识够用的前提下，采用任务驱动教学法、项目教学法，通过在具备多媒体教学设施的校内实训基地开展新产品和新工艺的开发工作，使学生体会具体产品的外观造型和结构设计过程，提高学生的综合应用能力和实际应用能力。

三、《产品结构设计》在工业工程专业总体实训的具体应用

产品工程设计范文第4篇

1产品造型设计的特点

产品造型设计的特点主要体现在两个方面，一方面是技术与艺术的统一，另一方面是功能与形式的统一。其一，产品外观设计是产品形态是审美的创造，结合了设计师的艺术趣味与审美理解。它与产品的价值相关联，代表了产品的“气质”。设计师运用点、线、面等不同的形态元素表达了不同的设计理念，怀旧或前卫、正统或反叛、简洁或繁琐、直接或含蓄、理性或感性。这些呈现出现的形象特点形成产品的“风格”[2]。但我们也应该很明确的认识到产品不同于艺术品，产品设计不能是简单的设计师自身的直觉经验，而是系统地将多重功能和多重限制联系起来，其中有人的因素、经济的因素、工程的因素等等，设计师需要系统地将设计、创造、工艺、生产结合成整体，才能让创意更好地融入到产品之中。其二，功能是指产品所具有的效用，并被接受的能力，产品本身所具有的特定的功能能够体现其应用价值，因此才会被生产和销售。从另一个角度来讲，产品其实是功能的载体，产品设计的根本目的是实现某种特定的功能，产品的试题结构就是功能的载体。产品形态首先是为了表达产品的功能和性能特征，显示出在技术上的合理性，使人们对其功能有形象的认知。优秀的产品形式能够将产品的用途、用法、效果及公共价值准确无误地告诉消费者[2]。在生活中，产品的功能超越了纯粹的基本能力，呈现多元化趋势，如产品在基本使用功能外，还有能带来审美、娱乐等精神功能的作用。所以，好的产品造型设计是使用功能与精神功能相融合的外在表现，是形式和功能共存的产物。

2产品造型中人机工程学的作用

从以上产品造型设计的特点中我们不难看出，优秀的设计最终是要获得一种使生产者和消费者都满意的整体，体现“以人为本”的设计价值观。这个设计价值观直接推动了人机工程学的发展。人机工程学是20世纪80年代左右开始在国内发展的一门新兴交叉学科，随着现代社会经济和科学技术的快速发展，其发展更是超出人们的预期。该学科的显著特点是研究人、机、环境三要素自身特性的基础上，不仅仅注重对单一要素的优化，而是将“人”、“机”、“环境”三要素纳入“人-机-环境”综合体中进行系统的研究，旨在充分利用这三要素之间的内在关联性探寻系统优化设计方案。人机工程学的研究对象主要是：在工业设计中与人体有关的问题[3]。例如，人体形态特征参数、人的感知特性、人的反映特性以及人在劳动中的心理活动等。基于该学科的特点，其理论和方法可为设计中考虑“人的因素”提供人体尺度数据；可为设计中“机的功能”合理性提供科学依据；可为设计中考虑“环境因素”提供设计准则；可为“人-机-环境”系统设计提供整体思路；可为贯彻“以人为本”的设计思想提供可行方法。因而工业与工程设计成为人机工程学主要应用领域。在产品造型设计中，该学科理论与方法贯穿与设计的全过程，逐步将设计水平提升到人们所最求的高度。

3产品造型中人机工程学应用的要点

在产品造型设计中考虑人机工程学也就是考虑人与产品的交互方式、交互界面的设计，运用人机工程学的基本原理分析产品中人的因素，从基本的生理要素、心理要素着手，并将人的因素的研究融入到产品造型设计的全过程中。

3.1生理要素应用

人体尺寸是产品设计的基本资料，通过人体测量可获得人体的静态尺寸和动态尺寸。人体的静态尺寸是结构尺寸，而人体的动态尺寸是功能尺寸，它包括操作者在工作姿态或某种操作状态下的测量尺寸。动态人体尺寸测量的重点是人在执行某种动作时的身体特征。动态人体尺寸测量的特点是在任何一种人体活动中，身体各部分协调而连贯的完成动作指令[3]。但是对于大小不一的人体尺寸，其指令也有差异，设计不可能全部实现。根据尺寸的性质，在同一个产品的各个部分，为了适应不同的人体尺寸，满足大部分的人体需求，必须参考不同的数据[2]。例如由PeterOpsvik设计的Balans凳，考虑到不同乘坐者年龄、坐姿。这款人体工程学椅子看上去似乎不稳想小孩玩的木马，但是坐上去却不是如此。坐上去以后椅子会子安前倾一个角度，保证你的脊柱是一条直线，脖子自然伸直，想弯都弯不了，而且肌肉完全不受力不紧绷。

3.2心理因素应用

根据用户的感觉、知觉特性、认识、学习和出错情况进行产品使用方式、操作界面的设计，以适应用户的职业需要、行动方式需要、认知需要和操作需要，以减少用户学习的时间，减少操作出错[3]。如：Nissan日产Pivo概念电动汽车设计，Pivo最特别的地方是革新式的360度车仓旋转功能及90度车轮旋转功能，当你驾驶Pivo时，从此不用再倒车入库，只要将车头做180度旋转，即可正向开车入库。这一操作方式的设计，完全从用户感知特性出发，做到轻松驾驶。

3.3产品造型设计流程中人机工程学的并行应用

传统的产品造型设计采用阶段性的流程进行，各阶段的工作按时间组织顺序进行。人机工程学被放在第一阶段的概念设计中作为基础数据使用，这容易导致在结构设计和工艺设计及后期模具设计中出现数据不足数据不符的现象，造成设计的变更和制造成本的提高。本文认为应将人机工程学的使用作为一个系统、集成的过程，在产品造型设计的各个阶段设计中同步进行，相互协同。从全局优化的角度出发，达到缩短产品开发周期、提高质量、降低成本的目的。

4结语

产品工程设计范文第5篇

关键词：逆向工程;产品设计;实施条件

前言

在市场经济条件下，企业之间的竞争越来越激烈。同时，随着时代的发展和进步，人们的产品的要求也逐渐提高。现阶段，人们在购买产品的过程中，不仅关注产品的内在功能，同时还十分关注产品的外观条件。产品在消费者市场的受欢迎程度对企业的发展具有重要影响，为了更好的促进企业的长远发展，企业目前十分关注产品设计问题。一般来讲，设计人员在开展产品设计工作时，会对产品进行三维建模处理，从而以三维模型为主要依据对其进行合理的修正，从而保证设计方案的科学性合理性。但是产品的三维模型存在一定的局限性，主要体现在两个方面：第一，建模过程十分复杂，消耗了设计人员的大量时间；第二，有时三维模型过于复杂，设计人员就无法根据三维模型顺利完成对设计方案的修正工作。逆向工程技术的出现有效的弥补了三维建模方式的不足之处，设计人员借助逆向工程技术将设计的产品进行实体化处理，从而以实体模型为依据对原来的设计方案进行有效的修正。当设计人员明确了最终的设计方案之后，他们可以借助三维扫描仪和一些软件实现对设计产品的CAD处理，得到产品的CAD模型。现阶段，逆向工程技术在产品设计中得到了广泛的应用，设计人员在逆向工程技术的协助之下可以更好的开展产品设计工作，不断拓宽自己的设计思维。同时，使用了逆向工程技术之后，产品设计的周期也得到了显著地降低，从而提高了企业的经济效益。

1逆向工程概述

逆向工程，通俗的将也叫做反求工程，或者是反求设计，具体指的就是在设计理论和技术等的支持之下，相关人员通过一定的手段对设计出的新产品进行透彻的分析和改进，就是对原始设计的一种提升，也可以成为再设计。一般来讲，人们根据研究对象的不同，将逆向工程划分成了三个不同的类型，分别是实物反求、软件反求以及影像反求。在新的时代背景下，逆向工程技术的出现极大的推动了设计制作领域的数字化发展，有效的帮助企业节约成本投入，从而提升了最终的经济效益。现阶段，逆向工程技术在多个领域得到了应用，主要包括模具领域、医学领域等等。逆向工程技术在模具领域的应用是十分广泛的，相应的技术也相对比较成熟。

2逆向工程的原理

随着时代的发展和科学技术的进步，逆向工程技术也在不断的发展和进步，目前逆向工程技术可以支持三维制造路线。具体过程如下：首先，相关人员使用高速三维激光扫描机对设计好的产品样本进行扫描处理；第二，对扫描数据进行处理，在处理过程中需要借助一些反求软件，从而实现对曲而的重新构建；第三，对得到的重构结果进行评价处理，得到IGES或STL数据；第四，将得到的IGES数据导入CAD三维处理软件，这样就得到了新产品的三维实体模型；第五，设计人员以该实体模型为主要依据对原设计进行改进。

3逆向工程技术实施的条件

逆向工程技术的顺利实现需要一定的条件支持，主要包括硬件条件和软件条件，下面分别具体介绍一下。

3.1逆向工程技术实施的硬件条件。相关人员在使用逆向工程技术时，首先需要做的工作就是对设计产品进行三维扫描处理，扫描的目的是得到产品的三维信息数据。得到三维数据的过程就需要一定的硬件支持，现阶段企业在获取产品三维数据时常用的仪器主要有两种，分别是三坐标测量和三维扫描仪，上述两种仪器的生产国基本上就是英国、意大利、德国或者是日本。一般来讲，三坐标测量和三维扫描仪的测头主要有两种类型，第一种是接触式的测头；第二种是非接触式的测头。就接触式的测头而言，顾名思义使用者需要保证测头和被测物体处于接触状态，这样测头才能正常采集数据。就非接触式的测头而言，在使用过程中，测头无需和被测物体接触到一起，该种测头的原理是光学和激光。在科学技术的推动之下，扫描仪一直处于不断发展的状态，扫描仪的准确度在不断的提升。使用者应该根据自己的实际需要选择合适的扫描仪，这样才能保证采集到的三维数据是有效的。

3.2逆向工程技术实施的软件条件。现阶段，市面上有很多可以执行逆向工程操作的软件，如Surfacer、Delcam、Cimatron、CAD以及RhinoResurf等。上述软件的存在为使用者提供了强大的软件支持，方便人们完成逆向工程操作。总的说来，在执行逆向工程操作时，比较关键的技术主要有两个，第一个是数据采集与处理；第二个是曲面构造。当然，逆向工程中还涉及了一些其他技术，在这些技术的共同支持之下，相关人员才能顺利完成逆向工程操作。

4逆向工程技术在产品设计中的应用

逆向工程在产品设计中的应用越来越广泛，逆向工程在实际应用中的作用主要体现在以下几个方面：第一，对一些相对比较复杂的产品进行三维实体模型化处理，主要借助的是CAD技术；第二，得到产品的三维CAD模型之后，设计人员可以以此为依据对产品进行局部修正处理，从而使得产品设计更加完善；第三，如果一些产品的图纸再也没有办法得到，那么相关人员可以利用逆向工程技术对其进行数字化处理；第四，在原有设计的基础之上，借助逆向工程技术对其进行改进，从而使得新产品更具市场竞争力；第五，当某些产品出现了局部损坏现象时，技术人员在逆向工程技术的协助之下可以实现对损坏产品的修复处理。比较容易出现的损伤的是一些大型设备，如航空发动机等；第六，对人体的器官进行建模处理，从而得到具体的人体器官模型。总之，逆向工程技术在新产品设计中发挥着十分重要的作用，而且随着逆向工程技术的不断成熟，它在产品设计领域中的应用也会越来越广泛。

5结语

本文围绕逆向工程和新产品设计开展了相关研究，主要介绍了逆向工程技术，并对其在产品设计中的应用进行了分析，希望可以为相关人员提供一定的参考。

参考文献

[1]田涛,陈扬,史廷春.逆向工程与新产品设计[J].河北理工学院学报,2006,04:37-41+45.

[2]王卫东.逆向工程在产品仿生设计中的应用研究[J].包装工程,2011,10:36-39.

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[4]来振华,孙守迁,熊云飞,李中扬.基于顺向工程与逆向工程结合的创新产品设计流程规划[J].包装工程,2004,02:139-140.

[5]王春艳.初探基于逆向工程的新产品开发流程[J].艺术与设计(理论),2010,08:191-193.

[6]缪晓宾,周渝庆.基于逆向工程的3C产品设计方法研究[J].科学咨询(科技•管理),2016,04:52-53.

产品工程设计范文第6篇

关键字：工业设计；产品结构设计；教学改革

1广西科技大学工业设计专业教学改革方向

进入二十一世纪以来，我国高等教育规模快速发展，高等教育的毛入学率已经由1999年的10.5%上升至2014年的37.5%。根据著名的高等教育发展三阶段理论，我国高等教育已由精英教育阶段进入大众化教育阶段。与精英教育阶段相比，大众化教育阶段的教学培养目标更加多元化：不仅需要培养高素质研究型人才，还需要培养高水平应用型人才。同时，随着我国社会经济进入快速发展和转型升级时期，社会对高水平应用型人才的需要日趋强烈，但我国高等教育大众化发展的质量与社会需求还存在较大差距，培养出的应用型人才在数量和质量上还不能满足市场需求。当前高等教育所处阶段和人才需求--供给矛盾都表明：我国需要对应用型人才高等教育进行探索和改革。2014年，广西科技大学提出建设“国内先进特色高水平应用型大学”的办学目标。新定位和新目标对我国、我校应用型人才的培养提出了新要求和新挑战。要迎接挑战，提高应用型人才的培养水平，势必需要进行人才培养的最基本环节--课程教育的改革。

2工业设计专业产品结构设计课程教学改革的必要性

工业设计专业是广西科技大学机械工程学院的一个重要专业。工业设计是为制造工业产品所进行的设计，它包含产品外部和内部设计的整个过程，对产品的外观和性能，生产技术的发挥，以及品牌建设产生最直接的影响。发达国家发展的实践表明，工业设计已成为制造业竞争的源泉和核心动力之一。尤其是在经济全球化日趋深入、国际市场竞争激烈的情况下，产品的国际竞争力将首先取决于产品的设计开发能力。工业设计是制造业发展的先导行业。首先，工业设计创造了产品品牌。其次，工业设计创造了产品的高附加值。再次,工业设计创新水平直接影响技术创新水平，好的设计创意会极大地推动企业技术创新的发展。最后，工业设计是制造业发展的龙头。由于工业设计在制造业中的核心地位和关键性作用，世界各国在发展制造业的过程中往往把它作为龙头，通过加速工业设计的发展带动整个制造业的发展。随着我国工业化步伐的推进，工业设计对经济产业发展的促进作用日益凸显出来。在高校，培养出高素质应用型工业设计人才的目标日益紧迫。《产品结构设计》是工业设计专业最重要的课程之一，教师教学与学生学习的效果好坏直接关系到工业设计专业学生基础素质和综合素质的高低、影响到整个专业学生培养质量。传统的课堂教学已经不能满足教学的需要，在面临培养高素质应用型人才的需求时，对产品结构设计课程开展教学改革的需求是有必要和迫切的。广西科技大学是一所以工科为主的综合性高等院校，位于中国西南工业重镇——柳州。因此，开展工业设计专业产品结构设计课程的教学改革研究与实践工作，有助于推进高素质应用型人才培养，提高工业设计专业教学质量，既能增强办学特色，又能服务地方经济发展，具有很强的理论及现实意义。

3工业设计专业产品结构设计课程存在的主要教学问题

原产品结构设计课程内容主要包括：壳体、箱体结构设计，连接与固定结构设计，连续运动结构设计，往复、间歇运动机构设计，密封结构设计，安全结构设计，绿色结构设计。关于以上主要内容的传统教学，通常存在以下问题：“重灌输轻探究”导致浅尝辄止。全国开设工业设计专业的院校的产品结构设计课程多数还处于起步阶段，在教学方法上主要是教师传授、学生被动接受的传统教学，这些问题在课程建立之初常常是通病。灌输式的教学形式，势必会造成学生不主动探究知识。“重知识轻能力”导致眼高手低。在教学过程中注重知识的传授，而实践内容缺失，或者实践内容陈旧，造成学生学习了知识，却不懂得如何应用，导致学生创新能力较差。考核形式“程式化”枯燥乏味。课程的考核形式传统、单一，导致考核不能全面的体现出学生的差异性、个性与创新能力。同时学生备考、复习巩固知识的过程枯燥乏味，使学生对知识不能形成深刻印象。学生学习“功利化”限制创新。在有限的课程学习时间里，快速记忆知识，应付考试，是学生在传统教学形式下常采用的方式，这往往导致学生只求分数的功利化学习，而忽略了知识运用与创新能力的培养。

4对工业设计专业产品结构设计课程教学改革的建议

4.1产品结构设计课程教学要更多体现工业设计专业学科特点。其他专业开设有结构课程（不同于产品结构设计），因此工业设计专业的产品结构设计课程要能够充分体现专业特点，既要有一定的哲学高度（用于审美），又要有扎实的应用性（实现产品功能）。

4.2产品结构设计课程教学要更好结合地方经济特色。柳州市是一座工业城市，现已形成汽车、机械、钢铁三大支柱产业，其中汽车产业有着上汽通用五菱、东风柳汽等一批大型知名企业。2015年，柳州市汽车产业总产值突破2000亿元。更好结合地方经济特色，需要在产品机构设计课程教学过程中更多联系地方支柱产业，尤其是汽车产业。例如，在产品结构分析时，需要选择汽车产品作为典型产品进行讲解。

产品工程设计范文第7篇

【关键词】工业设计 产品系统设计 课程教学法

【基金项目】华南理工大学广州学院质量工程项目――高等教育教学改革项目，项目名称：高校工业设计专业课程教学法的实践研究，项目编号：JY130341。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）10-0218-02

工业设计是实践性、应用性、创新性较强的专业，其专业性质要求属下设置的课程必须体现实践性、应用性、教学方法创新性的特点。那么，产品系统设计即是一门体现该特点的重要的强化课程。

一、产品系统设计的性质及内容

产品系统设计是工业设计专业一门重要的应用性课程，是检验学生对专业基础课程掌握程度和提升设计能力的必修课程。该课程具有理论指导和实践强化双重性质，为学生成功走向设计之路做好铺垫。

该课程设置在大学三年级下学期，是对低年级课程的承接、延伸与深化。三年级上学期以前的课程主要学习基础的设计方法与程序，设计表达与思维能力，而产品系统设计主要介绍产品设计的系统性思维过程，动态地研究产品与产品、产品与人、产品与环境之间的关系，将产品内部构成要素置于与其他要素相互影响、相互制约中，以可互换和可互补的方式实现使用功能的灵活性和样式的多变性。作为一个合格的设计师，不仅要具备基本的设计表达能力和创新思维能力，重要的还应具有系统设计能力―从产品决策、开发设计方法、生产制造方式，到企业组织、控制生产过程和进行营销管理方法等，都属于系统设计的范畴，指导我们认识产品从设计到生产，到商品化，直至消亡，每个环节要素都要在同一目的的驱使下从属产品的循环系统，而且从属于更大的社会生态系统。

产品系统设计课程的内容包括与产品有关的用户社会系统研究、产品功能系统的设计方法、产品人机系统设计方法、产品生命周期系统的设计方法、系统设计方法之整合设计研究等六大模块进行教学，每个模块都以产品为中心展开研究。

二、产品系统设计课堂教学方法

（一）教学方法实施过程

该课程以理论讲解为辅，以课题实践为主，方法在执行过程中先介绍系统设计方法，并将实际的课题内容贯穿课程教学始终，即是接收课题项目，制定进度计划―市场调研，分析总结―设计定位，方案构思―方案评价，引导建议―设计展开，深入优化―实体制作，检测评估―编制报告，提交作品―申请专利，课题总结。使学生在课题实践中加强掌握理论知识，使课程教学更具有实际意义。

（二）教学内容与项目结合

结合本校的实际情况，我校将“学生研究计划”和“大学生创新创业训练项目”作为教学研究内容，那么在产品系统设计课程教学中，组织学生以团队形式申报该两种项目，按照自己团队的优势和兴趣申报课题类别和名称，并将其纳入到系统设计教学中完成。比如学生申报的SRP项目名称――儿童用品开发设计，在实施该项目时结合系统设计方法和步骤完成产品的开发，开发过程如下：

1.研究现有儿童用品状况分析

现代社会，很多家长没有足够时间照顾孩子，儿童意外事故发生率高。除了外界的客观因素外，另一个因素是儿童自身的弱点。儿童在判断能力、应变能力及体力等方面远不及成年人，面对意外事故时，很难及时做出正确反应，容易导致意外事故的发生。在这种情况下，儿童成了意外伤害的高发人群。

儿童安全产品要符合儿童的使用习惯，心理需求。针对儿童发生几率较高的两个方面（走失、烫伤）入手，从安全的角度出发，结合调研数据、市场预测，设计出保护儿童身心健康的产品。

2.设计方案构思与分析

如图1所示亲子追踪器，此款亲子追踪器是更适用在老人单独带小孩出去户外或是外出买东西的时候，防止孩子丢失和监护孩子健康的儿童安全产品。而针对这方面设计，也为亲子追踪器附加很多相关的而且人性化和贴近生活的功能，这款产品更好地融入这个生活当中。首先亲子追踪器间有距离感应器，两追踪器之间只要超出30m的距离，都会发出报警声，而且距离相隔越远，警鸣声的频率就越高。若两者超出30m仍在可视范围内，家长可以手表发出警鸣声的时候摁下忽略键，即可取消警鸣声，但当距离超过40m警鸣声会再响起的，之后只要再超出10m，警鸣声都会响起一次，而且只要通过家长手动忽略、关闭或者直到亲子追踪器没电，警鸣声才会停止。这样就可以时刻警告、提醒家长和孩子注意做好安全防范。同时亲子追踪器是有感应温度技术，可以随时看到孩子此时此刻的体温，时刻监护着孩子的健康。

图1 亲子追踪器

（三）教学过程与赛事结合

随着工业设计行业在国内的不断发展，越来越受到政府和各行业人事的重视，各组织机构每年大量的设计赛事征集优秀的设计作品，这种平台无疑给学生提供了锻炼设计能力和施展设计才华的机会，如果将赛事项目融入到课程教学中，就激发了学生的设计动力，使他们的学习过程更加充实而又有章可寻。每年的东莞杯国际工业设计大赛是我校学生主要的参赛目标，而且组织学生参观该赛事的作品展览，让学生吸纳优秀设计精髓，提升学生整体的设计水平。

（四）设置设计专题

设计类课程讲究内容的创新性、时代性和针对性，教师只有在授课期间将内容不断地更新，并与时俱进，才能满足学生的求知欲望和求新求异的心理。在以理论讲授为辅的教学模式指导下，为学生设置针对性明确而又新奇的设计专题，才能调动学生的操作积极性。比如，以生存环境、居住空间和生活方式这三大类为主题，以每个主题为学生设置一次专题研究，每个专题研究的时间为1个月，并按照系统设计方法――从产品决策、开发设计方法、生产制造方式，到企业组织、控制生产过程和营销管理方法等对设计开发的产品进行详细的策划，编制策划书。

（五）设计作品评讲

在每个专题设计结束之前，将学生的作品收集起来，师生一起共同评价，在评价学生作品时只做引导、点评和建议，不作判断。通过讨论、评价、评估，对专题作品问题提出各自的解决方法，把所学的知识系统地融入到实际解决问题中，形成新的概念，为下一步的深入设计做出铺垫和指引。

上课时课堂的内容往往受到时间、环境的制约，学生在课堂短时间内只能接收老师的讲授信息内容，无法发挥各自的设计实践能力。而将所有学生的设计作品集中在一起共同学习，使学生能够取其之长去其之短，这种相互激励互进互补的方式能够加快学生的学习效率，激发学生的学习动力。

（六）设计作品实物转化

专题设计结束后，学生相应地将自己的设计概念方案转化为实物模型，通过实物形式检验设计方案的合理性和可行性，设计过程由浅入深，使学生养成系统性的设计习惯，尽到设计师的职责。实物模型制作是设计师必备的设计表现技能，要想成为一个合格的设计师，不但具备灵敏的思维能力，还要具备娴熟的动手实践能力。

（七）制作设计作品检测评估报告

设计的产品为人所用，设计方案必须有始有终，学生必须对自己的设计方案负责，检测评估其方案的合理性和可行性。检测评估的内容主要包括结构设计、工作原理说明、环境指标、生命周期等方面的明确性。产品不是一个空壳，内部装有零件，它们是否能有序的组合并构成一个完整的系统，而且将自己的设计意图完美体现，在该课程教学实践中要求学生必须考量。如泛用型智能搅拌机的结构及工作原理的说明如下图2-3所示：

图2泛用型智能搅拌机外观示意说明图

图3泛用型智能搅拌机结构分解图说明

任何产品都是有特定的系统组成的。在每个阶段检验各种设计构想和解答是唯一能够察觉是否已偏离设计目标正轨的方法。而这一环节正是学生检验各自设计成果的有效过程，否则，设计将无法继续下去。

（八）编写产品营销策划书

学生做完产品结构的研究之后，编写产品的营销策划书，对产品进入市场的过程做好全面的调控和营销战略，对产品生命周期的后期处理做好详细的策划安排，由于篇幅有限，笔者在这里不再附学生的策划书。整个产品的诞生到消亡的过程由学生自己把握，使学生深切认识到：产品从设计到生产，到商品化，直至消亡，每个环节要素都要在同一目的的驱使下从属产品的循环系统。

每件产品都具有一个完整的系统，作为人类智慧的产物，是由若干个相互联系的要素构成的集合体。但是，设计一件产品的过程也构成了一个大系统，产品系统设计这门课在教学过程中也要求采用系统化的教学方法，结合实际的研究课题进行系统化地贯穿所有的教学内容，才能达到明显可见的教学成效。

参考文献：

[1]吴翔.产品系统设计[M].北京：中国轻工业出版社，2009.

[2]张学东.产品系统设计[M].合肥：合肥工业大学出版社，2009.

产品工程设计范文第8篇

对包括工程机械产品在内的全部产品的设计形态进行讨论和分析时，均离不开产品所述行业的研究和调查，简单说来就是，产品的造型设计应该遵循由共性到个性逐步递进的顺序和层次。对工程机械产品进行分析可知，其隶属于装备制造工业生产领域下的一个门类，由此，机械产品所处行业的性质则决定了其最终设计形态语意的特殊性。由于工程机械产品通常具有较大的体积和重量，其不仅外部的形态较为复杂，而且机械结构也大都外露，作业环境与工况相对恶劣。因此，为了增加用户对产品的信赖度，工程机械产品的造型通常给人以坚实、稳固的感觉。

此外，由于工程机械产品的制造大都以钢铁板筋加工为主，这便对产品的集合造型产生了较大的限制。面对这一情况，可在对产品的造型进行设计时，采用较为强硬的线条构建出棱角分明的几何造型，进而将产品的机械美感淋漓尽致地体现出来。受工程机械行业自身特点的影响，机械产品的色彩也较为单一，主要包括了红色、黄色以及蓝色和白色等。其中，单一黄色系列主要被利勃海尔以及凯斯和普茨迈斯特等机械制造公司所应用，而黄色和白色则多出现在卡特彼勒以及德马格和柳工集团等公司所制造的机械产品中。

2基于美学和视觉认知语意的产品造型设计分析

基于美学和视觉认知语意的工程机械产品造型设计主要包括两方面，分别为比例与尺度，以及仿生设计。在比例和尺度方面，对工程机械进行分析可知，其造型设计的主要方向仍然在增加对象体量和减小对象体量感之间徘徊，在部分情况下，人们需要利用巧妙的造型语言将工程机械产品自身的笨重感予以削减，例如，小吨位的汽车起重机和高空作业平台与小型挖掘机等相关产品在进行造型设计时，通常借助圆润的弧线降低机械本身的危机感，从而给人以操作灵活的感觉。而对于工程机械中的大型设备，如矿山机械和煤矿机械而言，由于其超出了人们固有的人机感官的尺度，因此，对于此类产品的设计则应采用更为夸张的视觉语言将产品自身的体量感与厚重感进一步烘托出来，从而给人以较高的可靠性和安全感。从细部形态的角度进行分析，机械产品造型设计过程中，经常用到的比例关系主要包括了黄金分割比例、平方根矩形比例以及相加级数比例等。其中，黄金分割法为最常见的比例设计方法，产品的各个部分以黄金分割进行布局。

仿生设计是现代技术同艺术进行完美融合的关键措施和手段，人们从生物界与自然界当中摄取灵感，从而将生物科学同技术科学进行有机结合，通过将生物科学中的原理功能或部分生物形态应用到技术科学领域，以达到基于技术科学的工程机械产品仿生设计的目的，并解产品设计过程中的各种实际问题。几年来，随着人们对生物科学和自然科学研究力度的不断加深，仿生设计在工程机械领域中的应用也得到了普及和推广，无论是最基本的机械手原理，还是具有形态仿生视觉感官的伐木机械，均存在着人们模仿自然和生物的意识。同时，仿生设计也是通过机械设计产品体现人类对事物认知历程的主要媒介。

3基于地域和文化差异的机械产品造型设计分析

地域与文化差异在工程机械产品造型设计中主要体现在两方面，分别为造型结构本身和色彩两方面。在造型差异方面，从宏观角度分析，欧美工程机械品牌大都以相对硬朗的设计风格为主，产品造型大气磅礴，给人以使用的安全感。而日韩品牌的工程机械产品则多倾向于细节的制作，通过将直线和曲线进行协调配合，相辅相成，使所设计出的产品在硬朗之余更透漏着一种东方特有的均衡感。在产品造型的细节方面，三一重工机械制造公司根据中国的石狮设计并研发了一款车头造型，既体现了石狮的威严敦厚，又体现出了产品在设计过程中精细化的特点。在产品的色彩方面，欧美工程机械产品的色彩大都以双色为主，且产品的品牌标识大都以深灰色或是纯黑色为主，体现出产品的稳重和素雅；而以日本为首的东方工程机械产品则以丰富的色彩作为产品的主要颜色，通过运用色彩纯度相对较高、具有鲜明对比的颜色进行涂装，从而增加了机械产品外部造型的层次感，此类产品在街头的游走和施工现场的运作，无疑成为了地区的一道亮丽的风景。

4结语

产品工程设计范文第9篇

【关键词】工程机械；产品设计；节能环保

随着社会经济的发展，机械工业是国民经济发展的主要产业，为各个行业提供了发展所需要的技术装备，目前我国的基础建设力度不断加大，对工程机械产品的数量和质量都有了更高的要求，尤其是对节能环保的要求非常高，工程机械对资源的消耗及污染物的排放对环境产生着巨大的影响，如何在工程机械产品设计中高效的利用能源、资源，对环境进行保护，是我国机械工业在发展中所面临的新问题。因此，对于工程机械产品设计中的环保与节能问题，是机械工业发展中应该重视的问题。

1 工程机械产品设计中的节能环保

机械产品在设计的过程中，发动机应该选择低公害的产品，这是首先要考虑的问题。当前，世界上一些发达国家对污染物排放已经有了新的法律规范，对发动机污染物的排放主要通过新型无污染燃料的使用及新的技术手段等方式来解决。其次，降低产品整体噪声及振动。工程机械产品设计过程中的降噪与减震是难点和重点问题，在设计中如何贯穿以人为本的理念，就需要设计人员具备开阔的和创新的思维。例如，在发动机各部分构件中，噪声的主要来源是发动机进气和排气噪声，对于这两部分噪声的抑制主要通过高性能空气滤清器及排气消声器来完成，确保发动机稳定的运行。德国DEUTZ公司在发动机进、排气系统中流阻特性及消声特性较好，所以发动机的整体噪声要比国内发动机的噪声低很多。第三，液压系统防渗漏及清洁。系统中的颗粒污染物是导致液压系统故障的最主要原因，常常导致系统滞环增大、控制失灵及响应缓慢等问题，严重的可能引发灾难事故，所以，液压油的清洁工作非常重要。在设计过滤器时，应该考虑安装形式、过滤材料及过滤比几个方面，可以将液压油中的杂质去除，减少对元器件的磨损及故障的发生，延长设备的使用寿命，也有效的防止了对周围环境的破坏。第四，系统高效节能设计。国内厂家通常为了满足施工现场负载的变化，发动机一般运行设定为最大功率模式，尽管可以满足不同的工况，但是由于发动机转速一直都比较高，需要消耗大量的燃油。因此，动态节能模式的发动机运行状态，能够根据负载的不同，调节油耗，有效的节约了能源，此外在冷却系统节能、节能液压等新技术的开发及使用，都最大限度的降低了能源的消耗，节约了能源，保护了环境。

2 环保材料的应用

环保型材料在工程机械产品设计中的应用，能够达到保护环境、节约能源的目的。首先，材料及资源的选择尽量为可再生利用的，在产品加工中，对这些材料和资源尽可能进行回收利用；在结构设计时，斤两使用容易分解和装配的材料，有效的提高材料的再生利用率。其次，在环保型材料的选择时，必须要遵循低能耗、寿命长、负荷低的原则。站在环境保护的角度来考虑各产品及零部件的通用性和互换性。因此，要在确保主机性能的基础上，降低主机装置的重量与体积，提高零部件的耐久性和强度，保证液压系统的高效率。最后，选择低环境负荷材料。在工程机械零部件的设计过程中，一些含有有害物质的材料尽量不要选择，如树脂、石棉、氟利昂及含氯橡胶等材料，都含有有害物质或者对环境会带来危害。

3 工程机械产品的人性化设计

人性化设计在工程机械产品设计中所占的比重也越来越大，由于人性化设计对于产品的舒适性和安全性都有很大程度的提高，并且操作人员在操作的过程中，可以达到灵活操作和愉悦的目的，不会影响工作质量，相反还能提高工作效率，因此也是节能环保问题中应该重点考虑的内容。

近些年，工程机械人性化设计在我国有了很大的发展，首先，驾驶室设计方面取得了突破性进展，例如在座椅上设计出加热空气悬浮座椅，能够全方位进行调节，天窗设计为防紫外线辐射的透明玻璃天窗，手柄设计集成了多项功能，全自动换挡装置，可调式转向驱动器，电子装置及故障自诊断系统等，搭配美观的色彩，对司机的工作环境是极大的改善，有效的环节了司机的疲劳，使工作效率得到提高。

其次，集中系统与自动加脂装置的配置也有了更高的要求。以往的加脂方式为手动方式，耗费大量的时间和力气，如果所添加的油脂过多，就会溢出来，对周围的环境造成危害。现阶段，工程机械的环保要求及性能都有了提升，不同形式的自动定时设备也都得到使用，例如液控随动式油脂泵，不但能够定时给油，还能有效的提升的效果，在降低油脂消耗的基础上，提高了环保性能。

第三，外观设计的美学考虑。工程机械产品的外观基本上都是保持者笨重的形态，而新型环保节能产品对外观的样式则比较重视，主要是为了使机器与环境协调，在视觉上给人以美感，这样机械操作者会更愿意去操作。例如，给汽车驾驶室配备曲线玻璃罩，其几何形态与车体的几何形态相匹配，外观造型赏心悦目。

最后，系统的舒适性与可靠性设计。从工程机械技术的发展趋势来看，电子化的控制技术成为发展的必然路径，在控制方面中引入计算机控制技术能够使机械产品保持在良好的工作状态中，并且能够实现自动诊断功能，有效的降低了发动机的燃油消耗，也使得机械的可靠性和舒适性保持在较高的水平，操作方面也比较简单、方便。

4 结束语

通过上文分析可以看出，节能环保型的工程机械是发展的趋势，因此应该把握这一发展先机，从源头上开始注重节能环保设计，才能有效的推动整个工程机械产品设计行业的发展。节能环保工程机械产品的应用，不但能提高机械产品的经济效益，还能获取更多的社会效益和环境效益。

参考文献：

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[2]何万亮.环保节能工程机械产品设计与发展趋势[J].中国新技术新产品，2011（2）.

[3]陈兵.低碳时代看工程机械产品的设计与趋势[J].华章，2010（6）.

产品工程设计范文第10篇

 

一、A单位构建管理会计体系的紧迫性

 

A单位是主要从事军品项目生产，同时兼顾军民融合式发展的科研院所。“十二五”期间，A单位虽然在预算管理、核算管理、财务分析、科研经费管理、成本工程、产权管理、筹融资管理、财务人员管理等方面取得了长足进展，但管理会计体系的构建尚处于起步阶段。事实上，构建一个完善的管理会计体系直接关系到A单位会计工作转型、会计工作总结提高、科研生产发展以及产品工程建设，任务紧迫，意义重大。

 

(一)构建管理会计体系是会计工作转型的需要

 

我国以往的会计工作以财务会计为主，管理会计发展相对滞后，管理会计在为单位发展提供规划、决策、控制和评价等方面的作用未得到充分发挥。党的十八届三中全会对全面深化改革做出了总体部署，大力加强管理会计工作是会计领域全面贯彻落实深化改革要求的一项重要内容。加快构建管理会计体系对于A单位而言，不仅是顺应我国会计科学发展的必然选择，更是推动会计工作转型升级的重点所在。

 

(二)构建管理会计体系是会计工作总结提高的需要

 

近几年，A单位在管理会计应用方面不断进行探索和实践，在完善财务制度和流程、全面预算管理、建立财务分析机制、型号成本管理和财务信息化建设等方面都取得了一定成果。但是，上述领域的尝试还只是运用了管理会计的部分职能，对管理会计的认识仍停留在感性层面，缺乏系统性规划，与《指导意见》的要求相比仍存在差距。只有加快构建适应性的管理会计体系，将管理会计各个职能的应用整合起来，才能使管理会计真正在A单位发挥前瞻性的决策支撑作用。

 

(三)构建管理会计体系是科研生产发展的需要

 

目前A单位正处于统筹谋划“十三五”发展的承上启下时期，改革发展任务艰巨，型号试验任务繁重，风险程度高，挑战严峻，原有的科研生产管理模式已经不能适应新常态下的发展节奏，必须积极推进科研生产管理模式转型，推动军品产业化发展，提高效率效益。A单位的科研生产管理模式转型是系统化和综合性工程，具体对财务领域而言，通过加快构建适应性的管理会计体系，利用管理会计体系加强规则制定，实现模式重构，提高管理效能，能更好地促进A单位科研生产管理模式转型。

 

(四)构建管理会计体系是推进产品工程建设的需要

 

产品工程是A单位科研生产管理模式转型的核心工作，其关键理念是在满足市场需求的情况下，实现部组件产品化，从而实现经济规模的不断提高。推进产品工程建设对财务管理提出了更高的要求，部组件的标准成本怎么计量?质量缺陷成本如何核算?共享资源如何分摊?这些问题都是管理会计的标准命题，只有加快构建适应性的管理会计体系，通过管理会计体系优化流程、统筹资源、把控风险，才能更好地推进产品工程建设，在助力科研生产管理模式转型的同时促进A单位整体价值提升。

 

二、产品工程建设需要管理会计体系作为支撑

 

A单位的产品工程旨在建立以产品为核心的体系，推动从面向型号需求的定制式产品向面向市场需求的模块化、货架式产品转变，其核心是满足市场需求和部组件产品化。产品工程的重点是产品平台建设，通过引入共用模块设计理念，提炼产品共性平台，开发货架式产品，满足可预见的全部使用要求。产品平台的具体架构如左图所示。

 

从产品平台架构可以看出，转变了原有的“私人订制”模式，建立了标准化共享的平台，这能大大规避产品研制过程重复、资源浪费、成本偏高、周期过长的问题。因此，实施产品工程可以优化产品研制流程，提高产品成熟度，控制产品研制成本，从而提高产品的市场竞争力。

 

(一)产品工程的成本核算及结果反馈需要管理会计体系的支持

 

由于产品工程的成本核算涉及标准成本、目标成本、作业成本、质量成本等，这些成本概念在很大意义上已超越了传统财务会计的范畴，需要运用管理会计的工具与方法处理和解决;产品工程的结果反馈也无法仅仅根据财务会计提供的量化指标做出判断，需要借助管理会计的方法和工具进行综合评估。

 

(二)产品工程的流程设计及风险控制需要管理会计体系的保障

 

由于产品工程的基础是标准化共享的平台，注重技术和部组件资源的共享，原先事后式、程序化的型号管理模式已不能适用，需要建立事前策划、过程控制的体系化、专业化产品管理模式。与财务会计侧重核算历史成本的职能相区别的是，管理会计的职能是解析过去、控制现在与筹划未来的有机结合，能够对全过程的运营风险进行把控。

 

三、A单位管理会计体系构建工作探讨

 

基于《指导意见》提出的理论建设、指引体系、人才培养、信息化建设和咨询服务的管理会计体系框架，A单位管理会计体系构建工作应顺应科研生产管理模式转型方向，以助力产品工程建设为着眼点，以理论建设为指引，以典型案例为基石，以综合性管理会计师为依托，以信息化模块为支撑展开。

 

(一)加强理论建设，统驭体系构建

 

理论建设是A单位管理会计体系构建的基础，通过推进管理会计理论建设，强化理论创新，既能够有效引领和指导管理会计实践应用，又能为综合性管理会计师培养提供知识储备，为设计管理会计信息系统提供系统的理论支撑。A单位管理会计理论建设主要包括建立管理会计的制度体系和建立管理会计的工具方法库两方面内容。

 

1.建立管理会计的制度体系

 

A单位目前已建立了一套成熟的财务制度体系，A单位管理会计制度体系可以参考借鉴现有财务制度体系，并在此基础上结合目前科研生产管理模式转型的要求，做出两步调整：第一步是将相关的科研综合管理制度规范纳入进来，例如科研生产管理制度、产品工程操作指南、产品保证体系手册等;第二步是在现有的财务制度中增加管理会计元素，对现有制度进行调整修正或制定新的制度，例如对成本核算制度等进行修改，增加战略管理制度、内部控制与风险管理制度、绩效评价制度等内容。

 

2.建立管理会计的工具方法库

 

在工具方法库中主要说明各种管理会计工具方法应用的环境、具体操作及各自的优缺点、预期达到的效果等，为A单位系统应用管理会计提供资源基础;同时对各种管理会计工具方法的使用提供实例示范，作为A单位实施、应用相应工具方法的参考，有助于A单位发挥能动性，进一步开发更具适应性的管理会计工具方法。

 

(二)整理应用实例，组织应用推广

 

他山之石，可以攻玉。国内在应用管理会计方面有不少优秀典型案例，可以为A单位所用。对A单位而言，在总结学习管理会计案例时，应侧重关注产品工程领域成功的案例。例如大众、丰田等知名跨国企业的生产流水线，华为公司的集成产品开发IPD管理体系等都是可学习借鉴的范本，重点是提炼管理会计应用经验。管理会计案例库建设应当坚持标准化和特色化相结合的原则，采用螺旋式上升的方式。在统一框架结构、基本要素等案例标准，形成案例规范格式文本的基础上，结合A单位科研生产管理模式转型的不同发展阶段，逐步提炼案例，应用于产品工程实际，通过实际应用效果的反馈进一步丰富和完善案例，从而在建立成熟案例库的同时，对实际运作提供指导和帮助。

 

(三)提供发展平台，培养综合技能

 

结合A单位的产品工程，可采用每一个管理会计师负责一个系列产品的模式，以“产品CFO”作为管理会计师的职责定位，由管理会计师对产品全流程进行把控。这种模式对管理会计师提出了很高的要求，实现这种模式，需要A单位提供广阔平台，加大培养力度;需要管理会计师突破固有思维，提高综合技能。

 

1.单位要加大培训力度，创新培养模式

 

在科研生产管理模式转型的形势下，重点是使管理会计师对科研业务知识和产品工程有一个全方位的掌握，这种掌握的深度应突破科普性层面的了解，只有使管理会计师对业务流程形成系统性认知，才能对产品工程的各个环节有效把控。可采用科研部门举办专业讲座、管理会计师到科研部门交流挂职、组织管理会计师定期到产品一线调研等多种形式。

 

2.个人要转变管理理念，提高综合技能

 

管理会计师必须不断提高自身在财务计划、预算预测、财务分析、决策支持、业绩评价、绩效管理等方面的专业能力。管理会计师不仅需要掌握基本的财务知识，更要懂得如何进行职业判断和决策分析。需要指出的是，管理会计师在掌握专业技能的基础上，必须使自身知识体系与A单位的科研生产管理体系融会贯通，提升视野的全局观。主动学习科研业务知识和产品工程运作方式，学习全新产业化模式等，努力学习并研究透彻相关政策法规。

 

(四)完善信息匹配，提供决策支持

 

结合A单位的产品工程和目前的管理会计信息化发展状况，可根据产品工程的产品研发、产品成熟和产品绩效评估等阶段对管理会计信息的不同需求，增加相关模块，以信息化的手段处理数据，把“大数据”利用起来“强管理”，从源头上防止“信息孤岛”。

 

1.产品研发阶段的管理会计信息化需求

 

在产品研发阶段，产品工程的主要任务是根据市场需求，梳理核心技术和核心产品部组件，形成共享的技术平台和部组件目录，需要管理会计师提供部组件的标准成本，标准成本可以通过对历史数据的修正分析获得;管理会计师还应积极收集行业中同类企业的可比成本作为参照的目标成本;与此同时，管理会计师还应建立产品的全周期成本策划，从而为产品全周期把控奠定基础。因此，在这一阶段，A单位的管理会计信息系统中需要增加标准成本、目标成本以及全周期预算成本模块。

 

2.产品成熟阶段的管理会计信息化需求

 

在产品成熟阶段，产品工程的重点任务是依据产品的质量与可靠性以及可应用程度进行度量，度量结果将作为产品被选用的重要依据，需要管理会计师提供产品的精确成本，对于同一产品平台上不同产品系列之间，以及同一产品系列中不同产品之间共享的资源可以通过作业成本法逐步进行分解和计量。同时，产品生产、设计过程中发生的质量缺陷也应纳入总成本中，并通过统计学原理，对质量问题发生的可能性进行风险预判。因此，在这一阶段，A单位的管理会计信息系统中需要增加作业成本、质量成本以及风险分析与预警模块。

 

3.产品绩效评估阶段的管理会计信息化需求

 

在产品绩效评估阶段，产品工程的重点任务是根据产品的选用情况对产品进行绩效评估，需要管理会计师根据产品的实际成本数据、选用重复率、效能指标等综合因素进行产品的经济性分析。因此，在这一阶段，A单位的管理会计信息系统中需要增加经济性分析、预算与实际成本比对、综合绩效评估等模块。

 

通过建立与产品工程不同阶段相对应的管理会计模块，各模块通过数据采集、智能计算后，分别输出针对性的报告，为管理者提供决策支持，发挥管理会计的“价值创造”职能。

产品工程设计范文第11篇

【关键词】产品设计；价值工程；钣金件

1、绪论

在激烈的市场竞争中，产品必须不断的改进与开发，才能适应市场环境，取得好效益。以往的产品设计中，设计者或者因为片面追求技术指标或装饰效果，忽略了经济效益，或者只凭传统观念和经验进行设计，结果造成设计的产品过剩的质量、过高的成本、过低的利润及过短的产品寿命。

2、产品设计中钣金结构应用概述

钣金加工具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械、汽车、飞机、轻工、国防、电机电器、家用电器以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。据统计，汽车钣金件占整个汽车制造件的60%~70%，飞机钣金件占全机零件总数的40%以上，机电及仪器、仪表中钣金件占生产零件总数的60%~70%，电子产品中钣金件占零件总数的85%以上，日用品的钣金件也占到绝大多数。

钣金是针对金属薄板（通常在6mm以下）一种综合冷加工工艺，包括剪、冲/切/复合、折、焊接、铆接、拼接、成型（如汽车车身）等。其显著的特征就是同一零件厚度一致。

3、工业设计的价值工程理论基础

价值工程简称VE（Value Engineenring），是研究技术经济效益的一门科学。价值工程把技术、经济、管理三者有机的结合在一起，利用调查、分析、对比、计算、评价的方法，研究某一问题的技术经济效益。

产品分析定义为：价值（V）=F/C

①第一种方法是一种提高产品价值的最理想途径。即是产品的功能提高，成本下降。例如，新的生产技术的产生与应用，可以使某些产品的功能或是在结构上实现重大突破。

成本提高，功能提高，即： V=F/C；

②第二种方法是在成本不变的情况下，使产品的功能有所提高，也能使价值提高。例如，对现有产品的外观重新设计后，产品的审美功能大大提高，而生产成本却没有什么变化，但是产品价值有了很大的提高。

功能不变，成本降低，即：V=F/C；

③第三种方法是功能不变，成本降低，价值提高。例如产品的某些原材料、新工艺在技术成熟以后，生产成本降低，这就可以在保持产品功能不变的情况下使生产成本降低，使产品价值提高。

成本不变，功能提高，即：V=F/C；

④第四种方法是成本稍微有增加，而功能大幅度提高，使价值提高。例如一个产品在由单功能变成多功能后，成本虽然有所提高，但功能却成倍或几倍的增加，从而使产品的价值大大提高。

功能大幅度提高，成本略提高，即：V=F/C；

⑤第五种方法是功能稍微降低，但成本大大下降，价值提高。例如，某中产品适当地降低功能，而仍可以满足某些用户的需求，但由于实现该水平功能的技术条件比较成熟，而使成本大幅度下降，使产品价值提高。

功能稍有下降，而成本大大降低，即：V=F/C。

4、工业设计中钣金结构设计与价值工程研究

4.1 钣金产品造型设计与成本

在设计制造时除应考虑设计的独创性外，还应有计算成本、利润及产量等经济性。经济价值是产品在运用材料和加工技术中所体现的价值。

在进行产品设计时，要综合考虑产品功能特点、使用环境、产品加工工艺、表面处理工艺，产品的技术经济效益等。基于钣金件等壁厚、生产效率高、成本低、可加工复杂的形状等特性，合理的选择钣金结构，降低生产成本，提高产品的价值。一般情况下，对于电器产品形状简单的外壳、机柜、文件柜、机箱、支撑部件等宜于采用钣金件；对于一些高附加值产品或者运用特殊工艺的产品等宜于采用钣金件。

1.尽量减少冲压废料。在冲压零件成本中，材料费用占60%以上。冲压废料可分为工艺废料和结构废料。搭边和余料属于工艺废料，这是与排样形式及冲压方式有关的废料；结构废料是由工件的结构形状决定的。要提高材料的利用率，既要设法减少结构废料，又要设法减少工艺废料。

2.减少结构废料。材料利用率与冲压件的形状关系密切。

3.尽量减少工件的外形尺寸，以降低材料的消耗。这一点对采用标准宽度的型材更具有意义，有时只对设计稍加修改，就能利用这种材料。

4.零件的结构形状应由利于机械加工，减少工作量，有利于简化模具，提高寿命或利用现有工艺装备。

4.2 产品设计中的材料选择与成本

1.满足产品功能的金属板材种类和规格。在选择材料时，首先要以满足产品的功能要求为准。功能包括两个方面：产品的物质功能的实现，这是产品材料的基本作用；产品的精神功能的实现，这主要依靠材料本身的色彩、材质、肌理以及技术美的因素来体现。例如冷轧钢板与不锈钢，不锈钢增加了产品的精神功能，但是成本却是冷轧钢板的2倍多。

2.金属板材本身的成本。在生产计划上，主要是考虑金属板材自身材料成本以及加工处理的成本，材料不同，本身的价格差异就很大。在进行产品设计时，金属板材的选择以及板厚的选择是重点。

3.金属板材加工处理的成本。不同的金属板材，加工的工艺也有区别，不同的工艺又要求用不同的设备、技术和技术工人，加工过程也是不一样的，这些都是钣金件加工的成本。

所以，在选择金属板材及其板厚的同时要充分兼顾产品设计的经济性原则，充分运用价值工程原理，以最低的寿命周期成本，最经济的金属板材来实现产品价值，企业价值的最大化。

4.3 产品设计中的排样

根据材料的利用情况，排料方法可分为有废料排样，少废料排样和无废料排样三种。

有废料排样是沿工件全部外形冲裁，工件周边都留有搭边，工件精度与冲模寿命较高，但是材料利用率低；少废料排样是沿工件部分外形冲裁，只局部留有搭边；无废料排样无任何搭边。采用少、无废料排样，对节省材料具有重要意义，且有利于一次冲裁多个工件，故可以提高生产率。在无废料排样时，因为只有材料的料头和料尾损失，故材料利用率可达85%~95%。少废料排样的材料利用率也达70%~90%。同时，这两种排样形式，因其冲切周边减少，还可简化模具结构和降低冲裁力。因此,在设计冲压件时，应尽可能有利于采用少、无废料的排样方式。

4.4 产品设计中的功能结构设计与成本

结构设计时，要注意追求节约，应以不危及结构功能为前提，而满足一些特殊要求，则又应以不危及经济性为原则。用最少的费用来最大可能地满足功能要求，这是结构设计始终应遵循的基本原则。

一般来说，钣金产品设计在明确了结构的必要性和基本结构方式的基础上，可在下列方面力求降低产品成本。

1.降低设计费用。钣金产品结构设计时，应注意充分利用现有的设计；采用标准件及市场上便于购买的半成品或构件；消减品种类别；选定经济的结构尺寸和结构形状；采用对称的结构以代替特殊的偏左或者偏右的结构。

2.降低材料费用。钣金产品结构设计时，首先要注意采用最佳造型、节省材料用量，特别是节省贵重材料的用量。同时，尽量减少边角废料，提高材料的有效利用率。

3.降低加工费用。结构设计时，应选用最合理的加工方法；减少零部件种数，增加同类零部件的数目；减少机械加工面积；选择最经济合理的表面粗糙度、尺寸公差、精度等级以及形状位置公差等。同时，应注意将设计结构按加工的合理性进行分解，以节省装夹时间、加工时间、测量时间；并尽可能使用普通刀具、夹具、量具和普通机床。

4.降低其他费用。降低产品成本，除去考虑降低上述三种费用外，还应考虑降低包装费用、运输费用以及安装费用。。

4.5 钣金件的表面处理与成本

设计中，除了少数材料所固定的特征以外，大部分的材料都可以通过表面处理的方式来改变产品表面所需的色彩、光泽、肌理等需要。

1.产品的性能和使用环境。不同产品或者零部件由于使用环境和在产品系统中参与表现的物质功能或精神功能的不同，因此需要根据选择不同的材料选择适当的经济的表面处理工艺。以满足产品的性能和使用环境的要求。

2.产品档次的经济性。产品应消费层次的不同而具有高中低不同档次，产品表面处理工艺的选择应考虑产品档次的经济性，以求得产品的合理装饰，获得理想的经济效益。

3.成本。不同的表面处理工艺成本不同。随着科学技术的发展，各种表面处理工艺的相对成本与决对成本都在发生变化。另外还有考虑工艺成本与使用寿命之间和工艺成本与运行费用之间的辩证关系，保证消费者获得做好的综合经济效益。

5、金融营业场所安全装备设计研究

金融营业场所安全整体柜台是一种应用于金融行业，采用工厂化制造装配具有特定安全防护作用，结构与装饰一体化的营业柜台。

产品工程设计范文第12篇

【关键词】工业设计产品表现技法教学改革手绘激励式教学

产品表现技法是设计师与设计师之间、设计师与客户之间沟通的工具之一，可以将抽象思维转变为具象图形。贯穿工业设计师的整个设计生涯，由此可见其重要性。时代不停发展，关于产品表现技法课程也应该与时俱进，不停改革来适应时代需求。

1工业设计产品技法表现课程的现状

产品表现技法课程在国内从开创到现如今也有几十年了，初期设计师或者教师都是美术出身或绘画专业转设计，故对画面感要求高，出现盲目临摹，呆板，工具制图，一个又一个误区。因此教学效果不明显。使的教学效果十分不明确。在教学过程专业教师往往过于强调画面效果，技法表现，从而忽视了本课程真正的教学目的，草图手绘是将设计师思维可视化，是一种将思维可视化的过程，一种思考，而不是单纯的绘画。21世纪是一个课件大爆发的时代，整个社会被无数电脑制图软件，手机app占据着主流。短短数年电脑制图软件已更新数代，从数据化“呆板”的工程制图到现在“傻瓜”智能式，学生越来越依赖电脑制图，并开始质疑产品技法的训练的必要性?甚至有人认为手绘正慢慢向艺术靠近，渐渐束之高阁。从而退出设计历史舞台。设计公司研究现状分析:上述状况是人们大都只看到光鲜的结果，忽略过程造成的。当学生真正走进设计公司进行商业设计实战的时候，就会发现设计师大部分时间花在纸与笔上，而非电脑制图上。产品表现在设计过程中起着很重要的作用。将设计师早期初步存在脑海的想法，通过手绘可视化展现，将抽象概念具象化。在此期间的头脑风暴，初步探讨，推敲及深入阶段。它是设计师之间，设计师与客户之间的交流，最直接便捷的方法。

2工业设计产品技法表现课程改革思路

2．1善用交互式和鼓励式教学方法

在常规的教学过程中，教师一般亲自示范，然后给出大量图片让其按照临摹练习。学生往往局限于对产品造型的“单纯输出”，不会进行创意设计。在教学过程中教师应该让学生手脑协调统一。大量的基本练习达到的作用是手的协调性，同时在绘画过程中强调设计思维的创造达到脑的训练。在这过程教师角色需要不停转换。初期是示范、中期是引导和指挥、后期作为总设计师与学生一起探讨设计思维的开发与表达。在整个过程中让学生自己发现问题，解决问题。让学生进行设计创作，并且将其作品贴在墙上，每一位同学都要来讲解自己作品。每周不记名投票(参考我是歌手投票方式)，由同学们评选出创意、表现最好的前三位同学。同时教师要进行讲评。这样既能达到互动效果，又锻炼了学生沟通的能力，而且激发了学生的学习兴趣。

2．2注重营造教学氛围，灵活贴近时尚的教学模式

物竞天择，竞争是人类进步的推动器。教师要把竞争意识带入课程，让学生自己去看、自己去体会、自己去评判。每周评出三个周最佳，大家把自己作品贴在教室的软墙壁上。每个学生都把所有作品看一遍，按照评判要求来评审。选出最好的三个。包括创意思维、设计表达效果、表达方式等。让学生自己看到自身不足之处，看到别人的长处。通过角色互换，学生从评审的角度来思考作品，无形中发挥其积极主观能动性。而且大家互相交流沟通，又增强了学生的荣誉感。这种模式既打破了常规教学的呆板，又能活跃课堂氛围，紧跟时跟脚步，获得学生的认同感。大大激发了学生的积极性。

2．3深入研究，提高学生研究能力

有些学生对于产品的表现只是单一的临摹，没有真正的去对产品形态进行研究，导致后期3维建模制作的时候理解不了线条转变和结构转化之间的关系。掌握不了形体穿插结构。针对以上问题，教师要鼓励学生绘画之前的动手思考能力，主动表达产品。可以将现有产品给予学生拆解，了解产品的形态结构，摆脱图片的局限。达到真正理解产品形态、产品构造。改变机械的绘图方式。

2．4培养学生的设计逻辑思维能力

设计是理性思维和感性思维的结合表现。通过寻找问题，发现问题，解决问题的过程。而非简单的艺术表现，因此整体的设计思维逻辑性很重要。让学生带着问题去思考、去表现。并进行workshop主题性的工作坊。着重整个设计创作过程的思维逻辑。知道为什么而设计，设计什么，为谁而设计，如何使用，怎样使用，产品定位。让学生了解产品形态结构。

2．5实际案例研究教学

实践是检验真理的唯一标准，实战教学可以训练学生的整个设计程序过程，从二维到三维的表现。教师引导学生从构思草图开始，到对产品结构的形态与材质方面都有一定的要求。三维表现时要参考二维的尺寸和材质。能够直观交代细节。为日后专业的学习和进入设计公司打下基础。要迎合市场需求。这样的设计才不会是象牙塔里的空谈。

3结语

随着设计的飞速发展，教学需要不停的改革，以来适应当代工业设计需求。对工业设计产品技法表现的教学改革尤为重要。笔者通过以上几点进行了改革，虽有些许成果，但仍有不足之处，还需要继续研究与探索加以实践，以摸索出更好的教学方式。

参考文献:

［1］秦波．浅谈工业设计专业产品表现技法课程教学改革［J］．美术教育研究，2013(21)．

［2］张恒国．马克笔工业产品设计表现技法［M］．北京:人民邮电出版社，2013．．

［3］艾森．产品设计手绘技法［M］．北京:中国青年出版社，2009．

产品工程设计范文第13篇

【关键词】逆向工程;快速采集;曲面拟合;三维测量技术

1、引言

作为一种新产品开发以及消化、吸收先进技术的重要手段,逆向工程和快速原型技术可以胜任消化外来技术成果的要求。它们的出现改变了传统产品设计开发模式,大大缩短了产品开发的时间周期,提高产品研发的成功率。

当今，各个行业越来越注重产品的外观设计，以此来吸引顾客，最终在商业上取得成功。这点在消费产品的设计中体现的尤为突出。特别是手机、数码相机、汽车等行业。

1.1逆向工程及其应用范围

在工业领域，往往会碰到根据模型或实物来构建其三维数字模型的需求。这就用到了逆向工程技术，逆向工程(ReverseEngineering)也称反求工程，是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量即数字化采样，然后根据测量数据通过三维几何建模方法重建实物的CAD数字模型，从而实现产品设计与制造的过程。

逆向工程在工业制造领域的实际应用主要包括以下几个方面：

a)新零件的设计，主要用于产品改型或仿型设计；

b)已有零件的复制和仿制，再现原产品设计．复杂产品仿制等；

c)损坏或磨损零件的还原，以便修复或重制；

d)产品的检测，例如检测分析产品的变形，检测焊接质量等，以急对加工产品与三维数字化模型之间的误差进行分析。

在制造业中，逆向工程已成为消化吸收新技术和二次开发的重要建径之一。作为改进设计的一种重要手段，它有效地加快了新产品响应市场的速度。同时，逆向工程也为快速原型提供了很好的技术支持．成为制造业信息传递重要而简沽的途径之一。

另外．逆向工程在文化艺术、医学领域也有较好的应用，包括根据木制或泥塑模型进行艺术美学设计，数字文物和数字博物馆，虚拟手术等。

2、逆向工程的结构体系

逆向工程系统主要由三部分组成:产品实物几何外形的数字化、CAD模型重建、产品或模具制造。逆向工程中的关键技术是据采集、数据处理和模型的重建。

(1)数据采集

数据采集是逆向工程的第一步,其方法的得当直接影响到是否能准确、快速、完整地获取实物的二维、三维几何数据,影响到重构的CAD实体模型的质量,并最终影响产品的质量。

(2)数据处理

对于获取的一系列点数据在进行CAD模型重建前,必须进行格式转换、噪声滤除、平滑、对齐、归并、测头半径补偿和插值补点等处理。

(3)模型重建

将处理过的测量数据导入CAD系统,依据前面创建的曲线、曲面构建出原型的CAD模型。

3、逆向工程研究及应用现状

3.1基础研究现状

在逆向工程的基础研究方面，国内外已做了大量的工作，主要集中在CAGD领域的曲面重构和实体重构算法研究。国际市场目前已出现了不少商用的逆向工程软件系统。国内有关逆向工程的基础研究也在不少单位内展开，如浙江大学、华中理工大学、西安交通大学、西北工业大学等，并取得了一定成果。

由于曲面重构的复杂性，逆向工程领域还有很多问题值得研究，包括曲面重建和体视化技术、曲面造型方法、特征检测等。

3.2应用研究现状

作为先进制造技术的重要组成部分，逆向工程的应用研究已成为国内外关注的热点之一。

逆向工程广泛应用于产品改型或仿型设计。西门子电气的逆向工程小组通过对涡轮叶片进行逆向设计，优化设计方案，在不到12天的时间内就开发出了用于其它方面的新型涡轮，目前该套系统已开始对外提供逆向工程应用服务。采用光学扫描仪对水泵叶轮进行数据采集，通过逆向设计完成水泵叶轮的三维造型。另外，在汽车的改型设计中奇瑞和通用都无一例外的应用了逆向工程技术。

在破旧零件的复原设计方面，2000年，波音公司应用逆向工程技术对波音747的尾翼进行了复原设计，并在一个工作日内制造出了零件，为老式飞机的维修和零件更换提供了快捷途径。

逆向工程在产品检测和误差分析方面也有较好的应用。早在90年代初．NASA就应用逆向工程技术开展了一项重要研究，就是研究X-38飞行器与其CAD设计模型之间的匹配精度和误差，以分析和验证CFD(计算流体力学)模拟的准确度。最近，AMT公司借助非接触的撒光扫描仪和CAI（计算机辅助检测)技术来提高零件检验的速度。扫描数据输入CAI软件，与CAD设计模型进行比较和误差分析并自动生成检验报告。之前，AMT检验一个零件需要半天时间设置和数小时运行；现在只需半小时设置，实际检测只要几分钟即可。

在医学领域的应用中，采用CT断层扫描技术获得二维图像，通过专用软件进行图像处理和模型重建．获得人体股骨的数字模型，用于人工关节定做式置换。国内外有人把逆向工程用于矫正牙套的设计中，通过对牙齿石膏模型进行扫描测量和三维重建，获得牙齿三维数字模型．然后基于该模型进行修改和矫正，制造出一系列矫正牙套。目前，该技术在国外已投入商用．在国内上海交通大学也开发出基于逆向工程的快速牙套设计和制造系统，并开始初步应用。

总的来说，国外在逆向工程研究和应用方面起步较早：国内逆向工程应用主要集中在复杂曲面零件的开发和模具设计上。在汽车、航空、玩具等行业应用比较广泛。

4、逆向工程中的关键技术

4.1实物数字化技术

即实物扫描的区域规划及精度保证技术,研究在扫描时影响测量精度的各种因素,保证精度而采用的方法和措施,检查和验证精度的方法;在进行扫描区域划时如何综合考虑扫描精度、扫描效率和曲面拟合重构时的拟合精度、曲面拼接光顺性问题;零件基准测量的精度保证问题。德立科技有限公司新推出的基于美国星科和普赛技术的柔性三坐标测量及激光扫描检测系统FlexME代表着新一代逆向工程(ReverseEngineering,RE)和计算机辅助检测(ComputerAidedInspection,CAI)系统已经开始进入中国。与传统的三坐标测量或激光扫描系统不同,星科的柔性三坐标测量关节臂,以及基于该关节臂和普赛公司的激光扫描测头的FlexME系统不仅测量精度高、速度快、柔性好、范围大,而且轻巧易搬、对使用环境无特殊要求,可以用于机械产品的逆向工程、模具制造的计算机辅助检测、产品加工装配的在线或离线检测。

4.2测量数据的预处理

即云状数据处理技术:研究高密度、大容量的点云数据的处理技术,包括多次扫描点云的拼接问题,扫描点云的数据简化问题、云状数据的特征提取问题等。

4.3曲面重建技术

研究如何选择合适的数学表示方法、拟合修改算法、控制参数及曲面重构方法。以得到高质量、高精度的曲面模型。基于神经网络技术的研究最近报道较多,曾建江等采用了一个神经网络模型和相应的快速学习算法应用于曲面重建。该模型可以有效地逼近曲面并剔除输入数据点中的“坏”点。张伟等提出基于神经网络的三角网格方法可在有效保持原数据点集的拓扑特征的同时实现期望规模和精度的三角网格剖逆向工程的关键技术及其研究。

4.4重构曲面的评价和检验问题

研究对曲面的评价指标、检验方法以及修正工具。在SURFACER和很多CAD软件中,都采用NURBS来表示曲面。它可以表示非常复杂形状的曲面,但曲面的表示、显示、操作都不能用很直观的方式进行,很难对曲面进行评价、检验和修改。利用图形的质心和最小惯性主轴作为定位基准,可实现被测自由曲面与标准CAD模型的自动对齐,为实现已知CAD模型的自由曲面的在线检测提供了理论依据。但这种方法实现自由曲面的在线检测还需克服一些因素的影响,如CMM实际测量系统的速度、实际测量路径的转换精度以及由于工件自身高度在工件处于视场中心以外的区域时给定位及测量精度带来的影响。

5、逆向工程中相关技术的研究重点

5.1三维数字化技术

目前大多数测量系统是针对具体的应用而开发,数据处理往往针对特定的测量设备、测量对象,通用性差。需发展面向逆向工程的通用测量系统,高速、高精度地实现三维物体表面的数字化,并能根据几何外形和后续应用选择测量方式及路径,能进行路径规划和自动测量。

5.2数据预处理

研究热点还将集中于扫描点云的数据简化问题云状数据的特征提取问题。

5.3曲面重建技术

基于神经网络技术的曲面重建技术的研究将会有很大前途,研究的重点是复杂的特征约束重建以及如何快速、准确地识别和还原出点云数据中的特征及约束,并且在保证有效约束的前提下如何提高特征模型重建的速度。

5.4重构曲面的评价和检验问题

这方面的研究还较少,相信随着逆向工程在工业生产中发挥越来越大的作用,在线检测的使用和重构曲面的评价会引起大家足够的重视的.

6、结论

产品的外观设计越来越复杂化、多元化，使得逆向工程技术在产品外观设计中的地位显得尤为重要。产品实物几何外形的数字化、CAD模型重建、产品或模具制造都非常需要逆向工程技术的支持。

随着科学技术的不断进步和研究工作的不断深入，逆向工程中技术中现有的瓶颈将会被一一解除，产品外观设计也会取得长足的发展.

参考文献：

[1]《逆向工程的关键技术及其研究》孙进航空精密制造技术2007.02第43卷1期

[2]关于对工业设计专业教学中《材料与工艺》课程的思考张公明设计与艺术2007.01

产品工程设计范文第14篇

关键词：环保节能；工程机械；产品设计与趋势

为保护人类十分宝贵且有限的资源，实现全球可持续发展，提高操作人员的安全性及工作舒适性，努力达到人、机和环境的亲和，可以预见开发研制环保节能的绿色工程机械产品将是今后工程机械发展趋势的主流。目前国际上对中国工程机械出口提出更高要求，首先保证售后服务及时到位，其次就是实施再制造。严酷的国际市场逼迫我们必须对工程机械产品实施全生命周期管理，对用户实施保姆式的全程服务。因此，研制绿色工程机械产品以及实施产品再制造，是关乎企业生死存亡、稳定发展的大事。

绿色工程机械产品符合可持续发展的要求，是社会进步的标志，也是科技发展的必然趋势。实践证明，谁起步早、实施快，谁就能把握产品研发的主动权。发展绿色工程机械产品必须使工程技术人员，特别是企业决策者，应充分认识到绿色设计的必要性和紧迫性。从发展的战略角度看，绿色工程机械产品将会给企业及其产品树立良好形象，并最终带来不可估量的社会和经济效益。

1、环保型材料的利用

1）尽量采用能再生利用的材料和资源

在各系统及部件设计中所选用的材料尽量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用过程中对环境无害的材料，特别是结构件的设计应尽可能采用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料，提高工程机械材料的再生率。

2）长寿命、低能耗及减轻重量的设计原则

通常来说，延长产品寿命就等于减少了机械的生产量和降低其报废量，降低产品能耗可减少对环境的污染，而减轻产品重量即可减少材料和资源的消耗。要从减少环境负荷的角度尽可以考虑各系列产品同类零部件的互换性和通用性。为此应在保持主机各项性能参数前提下，尽量减少主机和附属作业装置或机具的体积和重量，提高动力传动系统零部件的强度和耐久性能，实现液压系统的轻量化和高效率。

3）尽量采用低环境负荷材料

工程机械零部件设计中应尽可能不使用氟利昂（空调）、含氯橡胶、树脂及石棉等有害材料。如装载机驾驶室和内饰上使用难以自然分解且对环境有害的工程塑料及其它一些非金属材料都加重了资源浪费和环境污染；在仪表、散热器及蓄能电池等采购生产中，应尽可能减少或替代铅的使用量。因此在主机设计中一些附属零部件选用新型环保型材料很重要。

4）废弃零部件处理的污染最小化及综合成本最优化

工程机械产品在设计初始阶段就要考虑报废件处理简单、费用低和污染小，零部件要解体方便、破碎容易，能焚烧处理或可作为燃料回收。

2、环保型工程机械产品设计

1）选用低公害发动机

发动机是工程机械所有系统中对环境影响最大的部件，采用低油耗、低排放、低噪声、高效率的环保型水冷增压柴油机能大大降低对环境的负荷。目前欧美发达国家正在通过采用一系列新的技术手段、措施或应用新型的环保燃料来进一步降低排放、噪声等，努力适应第三次排放法规要求。

2）降低整机振动与噪声

减振与降噪应该是产品设计中最需关注的焦点问题。例如在装载机设计中，动力装置采用双向减振悬挂系统就能克服整机动力传动系统与车架之间的共振、噪声及对动力系统的疲劳破坏；后桥设计成中心摆动结构能使后桥摆动中心与动力输入中心重合，很好地减少附加力矩对传动系统不停冲击所产生的振动与噪音，避免在崎岖不平道路上整机各部件相互冲击所产生的噪声。除选择低噪声的发动机外，主机的结构布置或系统的结构设计也可以进行某些针对性的改进。如冷却风扇可不再由发动机直接驱动，而可单独由液压马达带动，这便于将风扇与发动机隔开并将整个发动机密封起来，从而使噪声不能通过风扇出风口传到外部，降低噪声对环境的影响；通过优化液压管路排列来降低液压油泵振动、阀节流和油管振动产生的噪声；可在机罩等覆盖件处设计粘贴吸音隔音材料；可设计全密封整体式驾驶室，密封减震，隔音降噪，真正体现“以人为本”的设计宗旨。

3）液压系统的清洁和防渗漏

保持传动液压油的清洁度对工程机械的液压传动非常重要，因此精心设计工程机械液压系统（如采用高效高精度过滤装置）十分必要，这样就可去除油液中微尘垃圾、机械磨损物等杂质，减少液压元件故障与磨损、延长常用液压元件的使用寿命，降低液压油的更换频率；同时可有效避免液压油在工作中温度升得过高过快，延长换油间隔时间，减少对周边作业环境的污染。另外通过采用增压液压油箱，可改善泵的吸油效果从而延长其使用寿命，并且能很好地防止外界灰尘和水分进入油箱，提高整个液压系统的清洁度。液压系统的渗漏对周围环境的污染是目前部分工程机械产品中普遍存在的，液压管路采用耐腐蚀、防老化、具备优良密封性能的进口优质胶管很有必要；为了减少损坏软管的废弃量，设计时应在可能的条件下尽量使用硬管；对设计过程中只能采用软管并且容易破裂时油液流出而污染环境。

4）系统高效节能的设计

工程机械的高效节能也是环境保护的重要一环，减少能源消耗即意味着减少对环境的污染。故选用电控高性能长寿命节能型发动机是研制环保型机械最基本的一环；另外在设计时采用双泵分合流技术、液压负荷传感技术、静液驱动技术等都可达到节能降耗的目的。

3、工程机械产品人性化的设计

1）环保安全关怀型驾驶室的设计

如采用防紫外线辐射玻璃的全密封整体式、经减震降噪处理的“安全环保型”驾驶室，室内配置无氟环保型冷暖空调，并设计FOPS及POPS驾驶室以确保驾驶员的安全；充分运用人机工程学设计原理，如司机座椅可全方位调节、功能集成的单操纵手柄、可调式转向驱动器、全自动换挡装置、电子监控与故障自诊断系统，再辅以合理美观的颜色搭配，可大大改善司机的工作环境，缓解疲劳，提高作业效率。

2）自动加脂装置或集中系统的配置

传统的手动加注脂费时费力，而且通常有多余的油液溢出来污染周边环境。因此研制环保型工程机械就能自动定时加注脂的设备，如集中系统就能自动定时给各铰销加注黄油，其加油量经过仔细计算后设定，可很好地保证各销轴得到足够的而又没有多余的油溢出，既环保又方便。另外对于小型机械，鉴于降低设计成本，可采用密封的销轴或使用新型材料的特殊轴套、或设计二级防尘结构等防止外部异物的进入和内部油脂的排出，从而延长加注油的间隔，减少对环境的污染。

3）外观美学设计

传统的工程机械产品一直是外形粗放、笨重的形象，环保型产品更应注重外观美学和车身的流线型设计，达到机器的环境的谐和，给人以视觉上的美感。如发动机机罩就可进行造型别致美观的流线型设计，整机的标识标牌应精心布置、设计，良好地体现环保特色。

4）人性化设计

工程机械控制技术的电子化代表了当今技术的发展趋势，采用微机控制技术，实现了各种工况下自动判断、挖掘机器发动机的功率输出，达到发动机的最佳功率匹配，减少发动机的燃油消耗，并自动诊断机器状态，使机器使始终能保持良好状态，因此控制和操纵的人性化能大大提高作业的安全性和舒适性。

产品工程设计范文第15篇

关键词：桥梁工程 概念设计 产品概念化

中图分类号：U442 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（a）-0059-01

为满足人类之间的实践交流、跨越空间障碍的需求，政府部门投资建设了多数桥梁，随着社会的发展，桥梁也需要不断的地更新、改造。基于桥梁工程在社会经济发展中的重要地位，作为桥梁建造开端的桥梁设计显得尤为重要。而桥梁的概念设计是具体设计的先导，是对桥梁设计的总体把握与构思，其思想贯穿桥梁设计的全过程，并随着项目的进行而不断完善。在桥梁建造工程中，高达70%以上的生产成本取决于概念设计，做好桥梁工程的概念设计才能造出“精品”桥梁，才能从根源上节约工程的建造价值，提升美学内涵。

1 桥梁工程概念设计综述

1.1 桥梁概念设计的过程

桥梁的概念设计主要是在一定经济条件下，提出满足结构造型要求、耐久性和使用功能要求、满足形变与受力要求的合理设计方案。现行的桥梁建设主要以结构设计与桥梁施工为核心，按照时间进行相关组织与实施，设计人员的主要职责是依照必要规范产生经济安全的桥梁结构设计方案。桥梁的概念设计活动除包含上述功能外，还要综合考虑影响设计初步阶段的环境、人文、美学等要素，完善了传统设计的表现手法与设计理念。

1.2 桥梁的产品化概念设计

桥梁是一种特殊产品，它具备土木工程结构的基本特征，也具备产品的一般属性。桥梁产品的建设规模大、投资巨大；桥梁的建造一般由政府根据社会、经济、交通需求确立实施，与市场关系较小；桥梁的使用年限长，达到寿命后将成为废弃物，在其长寿命周期内需具备抵御环境侵害的能力。鉴于产品概念设计的思想和桥梁概念设计的重要指导，将现有的桥梁概念设计内容从桥梁设计各步骤里提炼归纳出来，形成如下的桥梁概念设计新思路。

（1）设计定位阶段主要包含环境总体分析、使用方式分析、用户群体分析和寿命期成本分析这四个层次[2]。只有充分分析影响桥梁设计的主客观因素，才能合理定位设计走向。环境分析主要是对拟建桥区的水文、地形、气象、地质等条件的分析，这将决定了桥梁设计的抗震、抗风设计需要；桥梁的用户群体主要是社会、业主和生态环境，设计中要注重桥梁的生态性、安全性、景观美学性、经济性等；使用方式决定了线性布置、建设规模的大小、上下部结构设计、断面布置等；寿命期成本主要包含间接成本、直接成本和灾害事故成本。桥梁概念设计的主体由设计、施工、运营、管养等多单位与部门构成，在其寿命期内的所有部门被称作利益共同体。

（2）方案初拟阶段是在对桥梁概念设计精准定位后，从结构体系、桥位、景观、桥梁造型、施工方案等方面拟定桥梁建造的初步方案。桥位选择将决定工程造价、施工和运营的安全性、施工操作的难易程度；结构体系的选择要注意结构的可达到性和可维护性，为今后的桥梁检修提供便利条件，整体节约桥梁寿命期的总成本；桥梁的造型与景观设计要以工程师为主导，同时邀请建筑师及其他专业人员加入，形成合理的设计模式；施工方案直接影响着桥梁工程的质量、安全、工期，在考虑结构、线性、桥位条件之后形成了初步的施工方案。经反复对比分析，筛选出两三个可行的推荐方案。

（3）方案比选阶段的主要工作是依据项目的相关规定和工程师的相关经验，从若干推荐方案中择优选取最终设计方案。经济指标是大多数桥梁最终方案决定的关键性要素，但在一些景区桥梁或标志性大桥的设计方案比选中，景观美学价值也是不容忽视的重要因素。

1.3 桥梁概念设计的阶段划分

桥梁的概念设计工作主要集中在工程的可行性分析、初步设计、施工图设计三个阶段。这三个阶段设计桥梁工程的技术层面的具体细部与结构设计，具体每阶段的概念设计内容如表1所示。

2 桥梁设计的前沿设计理念

这里主要介绍三类较具代表性的设计理念，即桥梁的耐久性设计理念、桥梁的生态性设计理念和桥梁的全寿命周期设计理念。

（1）耐久性设计理念是指在桥梁的设计使用期限内，保证桥梁的安全性、使用性及外观功能的设计理念。耐久性的设计需要在明确设计中可能的侵蚀类型和不同状况下的耐久性要求；评估特定条件下的侵蚀严重程度；明确桥梁的各个构件对侵蚀作用的防护水平与防护方法；提出设计、养护、维修等后续方案。

（2）桥梁的生态设计理念是充分利用生态学的设计思想，综合考虑桥梁相关的生态环境，在桥梁的设计规划中，提出满足人们需求且与生态环境和谐共存的设计方案。生态设计中要坚持生态保护的原则，尽可能选取对周围植被、水文、气候破坏程度最小的施工方法，严格控制施工范围；施工坚持使用清洁能源，选取无毒无害的装饰与建造材料，从而利于桥梁报废后的物料回收；桥梁建造需保证施工工艺先进、材料先进、设计和施工组织合理。

（3）桥梁的全寿命周期设计包含桥位的规划、方案的设计、性能的分析、详图的设计、建造的施工、管理的养护和拆除这几个阶段的全面规划和系统考虑，从而达到最优目标。桥梁的全寿命周期设计将使用、资金、文化、生态等需求细化成具体指标，并采用恰当的方式实现桥梁寿命周期的各类指标要求。

3 结语

本文介绍了桥梁概念设计的具体定义、相关特点、设计的步骤和流程，并从定性分析、经验积累、合理估算的基础上总体把握桥梁设计构思。借鉴产品设计的成熟经验，将桥梁作为产品，尝试桥梁的产品化概念设计，进而深入探讨工程的可行性研究、初步设计、施工图设计三个阶段的技术层面的桥梁概念设计。最后，介绍了现今的一些前沿桥梁概念设计理念，如生态设计理念、耐久性设计理念、全寿命周期设计理念等，对以后的桥梁概念设计发展有一定的启迪意义。

参考文献