河南理工大学机械设计学课件(张小明)第九章优势设计原理.ppt

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第九章第九章优势设计原理优势设计原理设计的发展：

常规设计设计的发展：

常规设计创新设计创新设计优势设计优势设计“企业文化企业文化”的思想：

的思想：

在美国，提出了在美国，提出了“为竞争的优势而设计为竞争的优势而设计”的思想，明确的思想，明确地指出地指出“优势设计优势设计”（”（AdvancedDesign）AdvancedDesign）的概念的概念:

优势设计区别于优势设计区别于“常规设计常规设计”和和“创新设计创新设计”，从基本，从基本思想上看，主要强调它是一种面向市场争取竞争优势的思想上看，主要强调它是一种面向市场争取竞争优势的设计。

设计。

优势设计是以优势设计是以“常规设计常规设计”和和“创新设计创新设计”为为“基础基础”的更高一层的设计概念，它是更强调面向市场的设计技的更高一层的设计概念，它是更强调面向市场的设计技术。

术。

1图示企业在竞争中的竞争优势图。

图示企业在竞争中的竞争优势图。

决定市场竞争优势地位的两个主要指标是：

决定市场竞争优势地位的两个主要指标是：

11）相对品质差异）相对品质差异（relativedifference）relativedifference）22）相对成本相对成本（relativecost）relativecost）2第一节第一节优势设计的基本思想优势设计的基本思想优势设计，其基本思想完全不同于以个人兴趣出发的优势设计，其基本思想完全不同于以个人兴趣出发的设计，或为追求某种品味的设计，也不是单纯追求创设计，或为追求某种品味的设计，也不是单纯追求创新的设计。

优势设计的基本思想在于以下几方面：

新的设计。

优势设计的基本思想在于以下几方面：

一、是一种面向市场的设计一、是一种面向市场的设计所谓面向市场，主要应使设计者认识到市场的挑剔性，所谓面向市场，主要应使设计者认识到市场的挑剔性，市场的严酷性以及市场的多变性。

市场的严酷性以及市场的多变性。

面向市场的设计和一般设计的最大区别主要在于一般面向市场的设计和一般设计的最大区别主要在于一般性设计大多是纯技术性的设计，而面向市场的设计是性设计大多是纯技术性的设计，而面向市场的设计是要考虑多得多的因素，要意识到风险的存在。

要考虑多得多的因素，要意识到风险的存在。

3二、是一种战略性的分析、预测、判断和决策二、是一种战略性的分析、预测、判断和决策优势设计必须善于进行产品方向预测和技术方向分优势设计必须善于进行产品方向预测和技术方向分析，要能够从复杂多变的市场变化和日新月异的技析，要能够从复杂多变的市场变化和日新月异的技术进步中寻求能在当前以及以后的市场上占主导地术进步中寻求能在当前以及以后的市场上占主导地位的产品和技术方向。

位的产品和技术方向。

4三、是一种对自然法则深刻认识基础上的优势发现三、是一种对自然法则深刻认识基础上的优势发现和发展战略和发展战略自然法则有：

自然法则有：

1）1）最优秀的事物是一种随机的自然现象。

主观最优秀的事物是一种随机的自然现象。

主观选定苗子，采取特殊培养。

不一定能经受得了竞争选定苗子，采取特殊培养。

不一定能经受得了竞争的考验。

的考验。

22）一但发现优势，必要支持和培育。

对于优势）一但发现优势，必要支持和培育。

对于优势的发展是很重要的。

的发展是很重要的。

3）3）任何优势都是发展的、变化的。

要下断地改任何优势都是发展的、变化的。

要下断地改善，必要时甚至要作根本性的改革过时的，选择新善，必要时甚至要作根本性的改革过时的，选择新的优势。

的优势。

5四、是一种高层次的设计思维四、是一种高层次的设计思维比较常规设计和创造性设计，优势设计在思维方面有比较常规设计和创造性设计，优势设计在思维方面有更高、更深、更广的层次。

更高、更深、更广的层次。

11要求有更全面的思维能力要求有更全面的思维能力22要有更深入的思维要有更深入的思维6第二节优势分析第二节优势分析根据产品在市场上的表现，可以把优势的类型分根据产品在市场上的表现，可以把优势的类型分为以下一些方面：

为以下一些方面：

11、表面优势和本质优势、表面优势和本质优势一个产品的本质优势指：

它的功能原理是否新颖、一个产品的本质优势指：

它的功能原理是否新颖、技术性能指标是否先进、制造质量是否上乘等与技术性能指标是否先进、制造质量是否上乘等与实用效果有关系的技术内容，它决定着一个产品实用效果有关系的技术内容，它决定着一个产品的技术水平。

的技术水平。

表面优势则是指：

外观、色彩、附加功能以及宣表面优势则是指：

外观、色彩、附加功能以及宣传、广告等，它们是非本质的东西。

传、广告等，它们是非本质的东西。

722、局部优势和全面优势、局部优势和全面优势取取全面优势当然是最理想的目标，是每个企业领取取全面优势当然是最理想的目标，是每个企业领导梦寐以求的目标。

导梦寐以求的目标。

考虑你的产品首先取得哪几项优势，才能保证在市考虑你的产品首先取得哪几项优势，才能保证在市场上能取得一席之地。

在一些主要方面取得局部优场上能取得一席之地。

在一些主要方面取得局部优势也是一种重要的策略势也是一种重要的策略33、绝对优势和相对优势、绝对优势和相对优势在激烈的竞争面前，任何优势都是相对的，或者是在激烈的竞争面前，任何优势都是相对的，或者是应用领域方面的相对优势，或者是时间方面的相对应用领域方面的相对优势，或者是时间方面的相对优势，绝对优势的情况是很难长久存在的。

优势，绝对优势的情况是很难长久存在的。

正因为优势总是相对的因此才给一些企业以机会，正因为优势总是相对的因此才给一些企业以机会，可以说机会面前人人平等可以说机会面前人人平等844、营销优势和实质优势、营销优势和实质优势把把“相对品质差异相对品质差异”和和“相对成本差异相对成本差异”看作为实看作为实质性的优势，使它和质性的优势，使它和“营销手段营销手段”结合起来。

结合起来。

总结上述各种类型的优势，其中最根本的是总结上述各种类型的优势，其中最根本的是“实质实质优势优势”，也是本书所要讨论的主要内容。

，也是本书所要讨论的主要内容。

9第三节第三节优势设计的物理学基础优势设计的物理学基础一一个个产产品品的的技技术术性性的的“实实质质优优势势”。

必必然然以以技技术术创创新新为为基基础础，以以及及思思维维方方法法和和工工作作方方法法为为基基础础。

因因此此，我我们们从从优优势势设设计计的的物物理理学学基基础础和和优优势势设设计计的的哲哲学学基基础础两两个方面来讨论。

个方面来讨论。

产产生生动动作作功功能能和和工工艺艺功功能能，所所有有的的物物理理效效应应都都可可以以利利用用，如如：

电电、磁磁、气气、液液、波波、光光、生生物物、化化学学等等效效应。

物理效应是一种应。

物理效应是一种“广义物理效应广义物理效应”。

广义物理学思想主要体现在以下一些方面：

广义物理学思想主要体现在以下一些方面：

1、用广义物理效应实现机械动作功能、用广义物理效应实现机械动作功能在在不不同同场场合合下下利利用用不不同同的的物物理理效效应应来来驱驱动动机机械械运运动动，可能比纯机械的方式有效。

可能比纯机械的方式有效。

10常用的方法之一是电磁钩常用的方法之一是电磁钩爪式驱动机构爪式驱动机构（图图102）102）：

用两套钧爪分别交替作握用两套钧爪分别交替作握持、放开和提升持、放开和提升（或放下或放下）动作，钩爪作用于驱动杆动作，钩爪作用于驱动杆的沟槽内，可保证握持可的沟槽内，可保证握持可靠。

提升靠。

提升（或放下或放下）的动力的动力则来自密封套外的电磁线则来自密封套外的电磁线圈对磁环的吸引力。

磁环圈对磁环的吸引力。

磁环的作用是控制钩爪的开、的作用是控制钩爪的开、合和上、下运动。

合和上、下运动。

11122、用广义物理效应实现机械工艺功能、用广义物理效应实现机械工艺功能加工工艺功能比动作功能更易于采用广义物理效应。

加工工艺功能比动作功能更易于采用广义物理效应。

例如：

例如：

用各种物理效应对物体的作用来代替用机械工作用各种物理效应对物体的作用来代替用机械工作头对物体的直接作用，是工艺功能中有宽广前景的头对物体的直接作用，是工艺功能中有宽广前景的新途径，发展前景不可限量。

新途径，发展前景不可限量。

1333、用广义物理效应解决关键技术功能、用广义物理效应解决关键技术功能关键技术有关键技术有“软软”和和“硬硬”两种。

两种。

软关键技术体现在产品的总体设计思想方面，而并软关键技术体现在产品的总体设计思想方面，而并不一定在具体的技术内容上有很多尖端技术。

不一定在具体的技术内容上有很多尖端技术。

硬关键技术则要求对产品的核心技术或重点技术进硬关键技术则要求对产品的核心技术或重点技术进行研究，使之超过常规水平及同类水平。

行研究，使之超过常规水平及同类水平。

关键技术问题大多数是机器中出现的技术矛盾，例关键技术问题大多数是机器中出现的技术矛盾，例如汽车安全带控制器中就存在这样的技术矛盾如汽车安全带控制器中就存在这样的技术矛盾强度和灵敏度之间的矛盾。

强度和灵敏度之间的矛盾。

1415关键技术一般指当前传统的常规技术难以解决的技术关键技术一般指当前传统的常规技术难以解决的技术问题。

关键技术很大程度上要依靠非机械性技术来解问题。

关键技术很大程度上要依靠非机械性技术来解决。

所以要把广义物理效应和关键技术功能联系起来。

决。

所以要把广义物理效应和关键技术功能联系起来。

16电磁悬浮技术（电磁悬浮技术（electromagneticlevitation）electromagneticlevitation）简称简称EMLEML技术。

它的主要原理是利用高频电磁场在金属表技术。

它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属球的悬浮。

面产生的涡流来实现对金属球的悬浮。

将一个金属样品放置在通有高频电流的线圈上时，高将一个金属样品放置在通有高频电流的线圈上时，高频电磁场会在金属材料表面产生一高频涡流，这一高频电磁场会在金属材料表面产生一高频涡流，这一高频涡流与外磁场相互作用，使金属样品受到一个洛沦频涡流与外磁场相互作用，使金属样品受到一个洛沦兹力的作用。

在合适的空间配制下，可使洛沦兹力的兹力的作用。

在合适的空间配制下，可使洛沦兹力的方向与重力方向相反，通过改变高频源的功率使电磁方向与重力方向相反，通过改变高频源的功率使电磁力与重力相等，即可实现电磁悬浮。

一般通过线圈的力与重力相等，即可实现电磁悬浮。

一般通过线圈的交变电流频率为交变电流频率为104105104105HzHz。

17磁悬浮系统组成：

由转子、传感器、控制器和执行器磁悬浮系统组成：

由转子、传感器、控制器和执行器44部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。

部分。

假设在参考位置上，转子受到一个向下的扰动，就会假设在参考位置上，转子受到一个向下的扰动，就会偏离其参考位置，这时传感器检测出转子偏离参考点偏离其参考位置，这时传感器检测出转子偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行磁铁中产生磁力，从而驱动制电流，控制电流在执行磁铁中产生磁力，从而驱动转子返回到原来平衡位置。

因此，不论转子受到向下转子返回到原来平衡位置。

因此，不论转子受到向下或向上的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态或向上的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态原理：

磁悬浮利用磁铁的原理：

磁悬浮利用磁铁的“异极相吸，同极相斥异极相吸，同极相斥”的的原理，利用电能转化为电场，电场再产生磁场。

使磁原理，利用电能转化为电场，电场再产生磁场。

使磁铁具有抗拒地心引力和工作力的能力，即铁具有抗拒地心引力和工作力的能力，即“磁性悬浮磁性悬浮”。

18超导磁悬浮最主要特征就是其超导元件在相当低的温超导磁悬浮最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。

超导磁铁是度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。

超导磁铁是由超导材料制成的超导线圈构成，它不仅电流阻力为由超导材料制成的超导线圈构成，它不仅电流阻力为零，而且可以传