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產品結構設計原則范文1
關鍵詞：農用機械；外觀造型；設計
在以往的農用機械產品結構設計中，人們通常只是考慮產品的實際性能及結構特點。因此，對農機產品的外觀造型設計及人機交互性設計不足。傳統農機產品容易給人一種體型笨重及結構做工粗糙的感覺。隨著科學技術日益進步，現代生產中人們除了注重其實用性外，更加注重農機產品的外觀造型美。故本文將以此為契機，重點對我國現階段農用機械外觀造型結構設計的相關內容進行闡述，以此不斷提升農機產品的結構性能及設計美感。
1 農用機械外觀造型設計原則分析
通常而言，農用機械產品外觀造型設計過程遵循的基本設計原則是“經濟、實用及美觀”。[1]首先，從實用層面而言，作為農用機械產品在外觀造型設計時，首先需考慮的因素就是其實用性。只有其具備完善的使用功能，才能為用戶提供服務。而其實用的充分發揮，必須以農用機械產品的可操控性及可維護性和運行可靠性、高質量為前提，同時應保證其具有標準化結構設計的特征和系列化及通用化設計的原則。但是，對于不同類型的農用機械產品而言，其具體使用功能不同，其在外觀結構造型總體設計過程中也具有不同的原則和特點。比如，北方及南方、濕地與旱地的農用機械產品外觀結構造型設計就存在一定差異。而經濟性是指在對農用機械產品的外觀結構造型進行設計時，應該注重優化設計流程，以此降低設計成本，實現農用機械產品的批量化生產。同時，遵循經濟性原則，能夠保證對農用機械產品操作進行自動化管理。美觀性是現代農用機械產品設計時都要遵循的原則，在滿足其基本農用功能要求的基礎上，必須保證現代農用機械產品外觀造型美觀及大方，從而實現“人機合一”，以便更好地展開“人機交互”。[2]
2 農用機械外觀造型設計內容分析
2.1 農用機械外觀造型設計中基本設計元素的應用
首先，在農用機械產品外觀結構造型設計過程中，最常采用的設計元素就是“點、線、面”元素。由于單個小點容易吸引人們的眼球，因此通過應用這一最小的設計單位元素，能夠突出農機產品某個外觀部位的重要特征。在對農用機械產品外觀結構造型進行設計時，可通過“點的線化”以及“點的面化”，形成一個與農機產品結構背景相脫離的虛面。通過采用這一設計思路，在對農機產品控制面板中的開關及相關按鈕和篩孔、散熱板等相關零部件進行造型設計時，設計人員就可通過不同點之間的集合與分散變換，從而形成富有獨特造型的結構部件。
其次，在對農機產品外觀結構造型進行設計時，“線”也是非常重要的設計元素。除了“點與點”之間的變化之外，還應通過不同輪廓線及“面與面”之間的轉折關系變換，從而使農用機械產品的外觀造型結構富有線性變化特征。通常而言，“線性關系”分為直線與曲線，而直線的應用能夠使農機產品凸顯“有力、剛毅”等特征；水平及斜線的應用，會給人一種“相對穩重”及“平靜”的感覺；垂直面的應用，則會給人一種“冷酷”及“沉重”和“運動”的特征。但是，斜線還具有“柔和感”，采用這種造型設計方式進行結構設計，會使農機產品凸顯“軟弱無力”之感。因此，在一般的農用機械產品結構設計過程中，為了使其外觀造型更加“沉穩”及“堅固”，設計師應通過“曲線與直線的相互變換”，使農用機械產品整個外觀造型結構給人一種“靜中有動”及“動中有靜”和“富于協調變化”[3]的特點。
除此之外，在對農機產品的外觀結構進行造型設計時，還應注重“面的優化”設計。通過對材料紋理及厚度和透明度、光澤等處理，從而使整個農機產品的外形給人不同的觸感及質感；也可通過顏色光澤的不同變化，使農機產品外觀造型結構突顯“輕盈”以及“笨重”和“柔軟”甚至“穩固”等不同功能特征。比如，在農機產品外觀造型結構設計時，可采用聚氯乙烯及聚丙烯等，為了使農機產品外觀結構具有一定的可塑性與圓潤、細膩性及韌性，應盡量采用氧化及拋光和噴砂等技術手段進行合理處理，同時采用合金鋁材進行結構設計，會給人一種“柔和”及“高雅”和“精致”感。但是，農機產品在整體結構造型設計時，為了給人一種“大氣奔放”的感覺，所有材質必須統一，且為了突出“藝術美感”，還應采用“大平面結構”進行設計，以此突出農用機械產品的流暢及平整感。
2.2 農用機械外觀造型設計中“虛實”設計理念的應用分析
“虛實相結合”的設計方法也是農用機械產品外觀結構設計過程中，經常采用的一種設計優化方式。比如，農機產品結構通透（虛）部分，會給人一種輕巧、便捷之感，如農用機械產品帶玻璃門窗的駕駛室等；而農機產品結構厚實及封閉（實）的部分，會給人一種厚重之感。故在對農機產品進行外觀造型總體結構設計時，應通過“虛實相結合”的方式進行優化設計，以免給人一種頭重腳輕及上下無層次性的感覺；比如，下列重型農用拖拉機產品外觀造型結構設計時，設計人員通過對上部玻璃門窗的駕駛室采用“虛”的方法進行設計，而下部厚重及黑色輪胎和機械底盤采用“虛”的方法進行設計，以此使整個農機產品外觀造型錯落有致，穩重而不失靈巧。
2.3 農用機械外觀造型設計中“人機工程學原理”的應用分析
為了突出農機產品結構設計美學特征，在對其外觀造型進行設計優化時，應更加注重“形體組合與分隔”。通過將農用機械產品的不同幾何形體結構采用“拼合”或者“堆砌”的方式進行優化組合，并按照一定的設計比例，對產品結構的面積和體積進行設計優化，從而使產品總體結構與其實際功能更加協調。比如，現代農用機械產品都朝著智能化及自動化方向發展，故在造型結構設計時，應進行合理的“人機交互”，如在儀表盤設計中，通過半圓及垂直和水平、開窗形、半圓形等不同結構構造方式，適當縮小人的視野范圍；另外，在方向盤及手柄結構設計時，應注重人性化設計，以實現“人機交互”，便于用戶對農用機械產品進行良好操控；對于稻麥脫粒機及聯合收割機和拖拉機等農用機械的離合器外觀造型設計，應考慮操作的用力程度，大腿與小腿間的間距應設置為120°為宜。在外觀色彩設計時，應使農用機械產品具有良好的辨識度，通過色彩調和及色彩對比，給人呈現一種“天人合一”的設計效果。
3 結語
農用機械造型設計應朝著多樣化及特色化和美觀化方向發展。因此，在產品結構優化過程中，設計人員應嚴格遵循基本的產品設計原則，在凸顯實用性與安全性和穩定性的前提下，不斷通過多種設計優化方式，從結構外觀及顏色設計和人機交互方面，對其相關功能進行人性化設計，以此不斷提高現代農用機械產品的結構設計水平。
參考文獻：
[1] 李久熙，張建偉，王春山.農機產品造型設計研究[J].中國農機化學報，2013，34（03）：125-126+135.
[2] 《機械設計》2015年（第32卷）總目次[J].機械設計，2015，32（12）：129-134.
產品結構設計原則范文2
關鍵詞：樹脂材料；結構設計；加強筋；拔模斜度
中圖分類號：TQ325文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）12-0020-02
隨著社會的發展，不斷發展新材料、新技術以適應各種產品結構設計方面的要求，特別是樹脂材料的應用以強度好、重量輕、成型性良好而得到大范圍的應用，從汽車內飾部件到生活上的細小必需品都離不開樹脂材料，特別是在汽車上得到了廣泛的應用，目前世界上不少轎車的塑料用量已經超過120千克/輛，個別車型還要高，德國高級轎車的塑料使用量已經達到300千克/輛，國內一些轎車的塑料用量也已經達到200千克/輛，可以預見，隨著汽車輕量化進程的加速，塑料在汽車中的應用將更加廣泛。作為從事樹脂產品設計的人員來講掌握設計技巧及設計方法相當重要，尤其是結構設計方面，直接影響了產品的成本、品質等。
一、產品避厚的合理性
從產品強度來看，樹脂產品壁厚越厚產品強度越好，從產品輕量化來看產品壁厚越薄產品越輕，從成型質量的角度來看，樹脂件的壁厚過厚，在成型的過程中會出現冷卻不均，容易產生縮水，鎖孔等缺陷，壁厚太薄，又會造成素質流動狀態不好，進膠困難，從而使型腔不易充滿而造成充填不足，綜合以上幾點來看樹脂件的壁厚應盡可能均勻、合理，在需要強度的部位采取增置加強筋，在壁厚過厚處采取局部挖空的結構，不均勻處可采取緩和過渡的形式，使壁厚變得均勻，避免成型過程中產生翹曲變形等缺陷。壁厚的合理性除了影響成型和成品的強度，同時也更有利于制品能夠順利地從模具中脫離出來。
當然在實際設計的過程中，樹脂件的種類何其之多，在確定制品的厚度上也要根據不同的材質的各自屬性和特點，和此制品的大小規格，適用條件等各方面，再根據以上原則來決定。由于樹脂制品已深入生活，在設計壁厚上也有章可循，已經形成了一定的規則，設計過程中可參照這些規則。
二、應力集中問題解決辦法
樹脂件的結構設計要特別注意避免尖銳棱角的產生，樹脂材料始終比較敏感的材料，因此在應力集中的地方會產生微小的裂紋，逐步擴大以致發生斷裂，導致制品的損壞。
樹脂材料的強度通常較低，避免應力集中最好的方法是改善尖銳棱角部位的結構形式。例如。在尖角部位增加倒角，倒圓角或以平緩的方式過渡。當因結構件功能的需要而不可直接增加倒角，倒圓角時，可通過在尖角處增加局部結構強度，向內掏出圓角的辦法降低應力集中，樹脂螺紋的牙形應優先采用圓形和梯形，避免三角形、矩形，這樣可以減低缺口效應，提高螺紋的承載能力。
三、加強筋結構的設計原則
為了減小產品的平均肉厚，降低產品的重量，以及減少成型過程中的缺陷，通常在需要加強強度的位置設置加強筋的方法來提高產品的強度和剛性，同時也降低成本。在樹脂件上設置加強筋，可提高樹脂的強度，防止樹脂件的翹曲變形，選擇恰當的加強筋位置可改善樹脂溶液的流動性。
樹脂制品上的加強筋形式多種，但設計加強筋一般遵循以下原則：（1）筋的壁厚根據材料不同而不同一般為主體厚度t的0.4倍，最大不超過0.6倍，避免厚筋底冷卻時出現凹陷，影響制品的美觀；（2）筋之間的間距大于4t，筋的高度低于3t；（3）螺釘柱的加強筋至少低于柱子表面1.0mm；（4）筋的根部要以圓角過度，避免應力集中造成破壞，但謹防圓角過大出現凹陷；（5）加強筋應低于零件表面或分型面至少1.0mm。多條加強筋相交，要注意樹脂帶來的局部材料堆積問題。其改進方法是：（1）將加強筋錯位；（2）加強筋交叉部位設計成空心結構等。
細長的加長筋，如受力，應盡量使其承受拉力，避免承受過大的壓力。因為樹脂材料的彈性模量很低，容易出現失穩問題。這與我們在進行金屬鑄件設計時所遵循的優先受壓原則相反，需要特別注意。
四、拔模斜度設計
拔模斜度也叫脫模斜度，主要是為了避免樹脂件在脫模時由于冷卻收縮而對模具產生粘附，摩擦，從而導致其損傷變形，而在樹脂件的脫模方向設置的有利脫模角度。
拔模斜度的確定一般遵循以下幾個個原則：（1）制品的精度要求越高，拔模斜度越小，這樣做相當于減小公差；（2）拔模角度一般取整數；（3）樹脂件的外觀拔模角取值大于內壁的角度，這有利于成形時脫模；（4）樹脂中硬度大的，剛性大的，脫模斜度也應該相應加大；（5）在不影響外觀的前提下取較大的拔模角度；（6）制品壁厚也決定了拔模角度的設定，兩者成正比。某些材料，如PP、PE等能強行脫模，強行脫模量一般不超過型芯最大面積的5%。
五、依據模具結構考慮樹脂件的結構設計
模具在注射生產的工藝裝備中是不可代替的，模具內腔的形態是樹脂件形狀的反映。樹脂件結構的難易程度直接影響著模具結構上的復雜變化，為了能使設計的制品批量生產化，結構設計也是至關重要的，當然這也直接影響著模具的設計，從而在做樹脂件結構設計的同時，在保證外觀和功能的前提下，盡可能地考慮模具的結構，使之簡化，利于后期的加工，批量生產，從而節約時間和成本并可以提高產品質量。所以在從事結構設計的工作，還應了解模具設計的基本原理與基本原則
模具設計不合理就能造成產品成型不良，注塑工藝生產產品可能出現的缺陷主要有一下幾種：縮痕、熔接痕、氣孔、變形、拉毛、頂傷、飛邊、成型不足、燒糊等。注塑件設計一般遵循以下原則：（1）充分考慮塑料件的成型工藝性，如流動性；（2）塑料件的形狀在保證使用要求的前提下，應有利于充模、排氣、補縮；（3）塑料產品設計應充分考慮成型模具的總體結構，特別是抽芯與脫出制品的復雜程度，同時應充分考慮到模具零件的形狀及制造工藝，模具零件的強度等，以便使制品有較好的經濟性；（4）塑料制品設計主要內容是零件的形狀、尺寸、壁厚、孔、圓角、加強筋、螺紋、嵌件、表面粗糙度的設計。
六、從裝配的角度考慮樹脂件的結構
連接結構問題是產品設計中一個重要的問題。構成產品的各個功能部件需要以各種方式連接固定在一起形成整體，以完成產品的設計功能。滿足外觀造型設計的產品外殼，通常也是由底蓋，主體框架等部件組成，需要連接固定形成一個整體。因此有必要對產品設計中連接結構問題進行探討。
由于樹脂材料的彈性模量小，即材質較軟，并且成型工藝與金屬不同，樹脂件的公差精度比金屬件一般來說要低很多。因此，在進行結構設計時應注意這一特性，應避免大尺寸小公差的情況出現。尺寸越大，累積的變形越大，對公差精度的影響也越大。粘接是樹脂件常用的裝配方式之一。樹脂件粘接時應避免粘接界面切忌承受撕扯拉力，因為其抗撕扯能力差，正確的做法是使粘接界面承受剪切力。處于受正拉力狀態的粘接強度不及處于受剪力狀態的粘接強度，因為處于受正拉力狀態的粘接界面在其根部承受撕扯拉力作用；而處于受剪力狀態的粘接界面的面積一般大于受正拉力狀態的粘接界面的面積所以抗撕扯能力較強。
螺栓連接也是樹脂件常用的裝配方式之一。由于樹脂的強度很低，通常不足以咬緊螺絲，因此在受力較大的情況下，不可將自攻螺絲直接嵌入樹脂材質中。另外，平頭螺栓連接或鉚接式連接應帶面積較大的衫板，以增加受力面積。
產品結構設計原則范文3
拓撲優化 形狀優化 精密鑄造 后懸置支架 有限元分析
論文摘要: 本文主要闡述借助于Alatir公司的Hyperworks結構優化軟件，對精密鑄造產品進行結構優化設計，且以對某汽車駕駛室后懸置支架的結構優化為例，著重介紹了拓撲優化和形狀優化在精密鑄造產品結構設計上的應用方法及功能。事實表明拓撲優化和形狀優化的聯合應用，對精密鑄造產品的結構設計起到非常關鍵的幫助作用，最后通過此軟件對優化后的產品結構進行有限元分析，驗證優化后產品結構的強度和剛度。
HyperWorks在精密鑄造產品優化設計中的應用
一、引言
在當前的汽車工業中，減輕設計重量和縮短設計周期是兩個突出的問題，在傳統的設計中，由于機械產品機構的復雜性，長期以來主要應用經驗類比設計，對產品結構作定性分析和經驗類比估算，在決定實際結構時，一般都取較大的安全系數，結果使得產品都是“傻”、“大”、“粗”，使材料的潛力得不到充分發揮，產品的性能也得不到充分的把握。所以傳統的汽車設計思路已經不能滿足當前設計的需要。汽車輕量化設計開始占據了汽車發展中的主要地位，它既可以提高車輛的動力性，降低成本，減少能源消耗又能減少污染。但是，簡單的汽車輕量化設計卻是一把雙刃劍，它在減輕汽車重量的同時，也犧牲了車輛的強度和剛度，甚至對產品的結構壽命也產生影響，在此情況下，有限元分析方法在汽車設計中的合理應用就得到了充分體現，經過近幾年的實踐證明，Altair公司的有限元分析技術以及拓撲優化技術在汽車行業獲得了非常成功的應用。特別是對于一些結構復雜的汽車鑄造結構件，Hyperworks 的有限元分析技術、拓撲優化和形狀優化技術的推廣使得材料的潛能及鑄造的優勢得到了充分的發揮。
本文將詳細介紹利用Hyperworks的拓撲優化和形狀優化技術對東風商用車駕駛室后懸置支架進行減重優化設計的應用過程。以及如何應用Hyperworks驗證改進結構后的應力和應變情況，使該后懸置支架減重優化后的結構能夠滿足產品的使用性能和鑄造工藝性要求。
二、有限元法的概念和優化設計流程確立
2.1有限元法和有限單元的概念
有限元法又稱有限單元法，是結構分析的一種數值計算方法，它隨著計算機的發展而應運而生，并得到了廣泛應用，目前已成為工程數值分析的有力工具。在實際工程應用中，我們首先把CAD模型分割成有限個實體或者殼單元。一般作為實體單元所適合的結構，是具有三維形狀變化的物體，不太適合棒狀、平板狀的物體。實體單元是利用3D-CAD所作好的實體模型，能夠拿來就能作有限元模型處理，這一點非常方便。 但是用實體單元制成的模型，因為節點數往往較多在分析時務必注意計算機磁盤用量和計算時間。
另外從實體單元能夠把三維圖形原封不動地適用于結構分析的模型上這一點來說，對于結構復雜的零件，采用實體單元是很好用的單元。實體單元有六面體、五面體、四面體，在用自動生成的情況下使用四面體較多。從分析精度而言，使用六面體為好，自動生成的三維形狀也有必須限制用于六面體的等等，五面體單元在評價應力時盡量不使用此方法為好。殼單元有三角形和四邊形單元，對于板單元盡量使用四邊形單元，對于實體單元盡量使用六面體單元。使用三角形或四面體單元與使用四邊形或六面體單元時相比有使結構增加剛性的模型化傾向。在本文我們所做的駕駛室后懸置支架的優化計算中，由于結構和受力狀況的復雜性，我們采用實體單元與殼單元相結合的劃分方法。
2.2 確立優化設計流程
在利用Hyperworks軟件做優化分析時，通常的流程是首先讀入CAD模型，然后劃分網格，添加邊界條件，設置優化分析模型參數。優化分析模型一般是由目標函數、約束條件、優化設計變量三個方面組成，借助于Hyperworks軟件的OptiStruct模塊，對于后懸置支架的輕量化設計，在現有的計算機條件下可以很方便的實現。首先，在輕量化分析過程中，一般選取優化設計變量為支架的體積的減少量，然后采用傳統的拓撲優化方法，將總體的應變能作為目標函數。在本次后懸置支架的優化分析中，主要采用OptiStruct模塊的拓撲優化和形狀優化。首先，拓撲優化可以獲得一個最佳的結構布局——即最佳的材料分布；然后在這個最優結構布局的基礎上按照實際設計需求形成一個新的設計方案，并反饋到CAD軟件中，形成新的CAD模型，最后應用更仔細的形狀優化工具，同時添加適合鑄造的約束條件，得到最有效的細節設計方案。
圖(1)代表了該后懸置支架的簡單優化設計流程，從最初的模型導入，以及之后的約束條件與目標函數的設定，同時包括制造工藝參數的設定，最后通過形狀優化得到的最終設計方案。
根據優化需求，將三維模型
進行非安裝部位的材料填充
導入三維模型
圖（1）拓撲與形狀優化流程圖
三、 有限元模型建立和邊界條件確定
3.1有限元模型建立
3.1.1后懸置支架原始結構分析
由于駕駛室后懸置系統布置方式比較復雜，整個駕駛室后懸置系統由安裝于浮動橫梁上的左右各一個橡膠緩沖塊支撐，兩個懸置支架對稱的垂直立于車架大梁上，中間用一弧型橫梁連接，在懸置支架的兩側對稱的布置兩個筒式減震器，而本文所要優化分析的后懸置支架是整個系統中受力最為復雜的關鍵零件。該零件在原始設計中，由于整個機構的復雜性，對產品的性能未能充分把握，在進行設計時只能作定性分析和類比估算，確定實際結構時，選擇的安全系數過大，致使設計出來的產品結構過于笨重，粗大，缺乏美觀。另外，由于對實際的受力點未能牢牢把握，導致結構材料分布不夠均勻，鑄造工藝性較差。原始結構見圖（2）
圖（2）原始結構模型圖
3.1.2 有限元網格劃分
有限元網格劃分是進行有限元優化分析至關重要的一步，有限元分析的精度和效率與網格單元的密度和幾何形狀有著密切的關系，并且有限元網格劃分的好壞，對后續數值計算結果的精確性有著直接的影響，它不但涉及單元的形狀及其拓撲類型、單元類型還有選擇什么樣的網格生成器、網格密度的定義、單元的編號以及幾何體元素等等。所以在實際應用中，選擇合理的網格單元對整體模型的分析有重要的影響。根據上述介紹，結合后懸置支架結構的復雜程度以及優化分析的要求，對其采用實體單元網格劃分，同時，在非干涉和裝配部位進行必要的材料填充；另外，對分析過程中涉及到的弧形橫梁因結構簡單，屬于簡化梁結構，故采用殼單元的劃分方式。
具體網格劃分見圖（3）
后懸置支架
弧型橫梁
圖（3）有限元網格模型
其節點數和單元數見表（1）
表（1）后懸置支架及橫梁的節點與單元數
3.2 確定邊界條件及設置優化參數
3.2.1 確定邊界條件
由于駕駛室后懸置系統是以垂直方式布置，在車輛高速行使時，路面通過懸掛系統傳遞到駕駛室的沖擊，發動機、傳動系傳遞到駕駛室上的振動，以及側向減振器所帶來的瞬時沖擊，是我們分析時主要考慮的因素。
計算時考慮駕駛室受垂知方向4G（瞬時），側向2.5G（穩態）的沖擊，同時對支架底端與車架大梁連接處用螺栓固定，該產品受力工況及約束條件如下圖（4）所示
圖（4）后懸置支架受力工況
3.2.2材料屬性及性能參數
該后懸置支架采用ZGD410-700制成，其材料參數如表（2）所示。
表（2） 車身后懸置支架材料參數
四、拓撲優化和形狀優化
4.1車身后懸置支架的拓撲優化
拓撲優化就是在產品初時設計階段，利用優化計算得到滿足設計要求的結構外形，并且可以返回到CAD，進行詳細的結構設計，然后再利用形狀或尺寸優化調整細節，最終得到滿足要求的設計方案。對于這個后懸置支架的拓撲優化，主要問題是怎樣使支架結構合理布置，以及如何最好的模擬支架所受的垂直載荷和側向載荷。
在本次拓撲優化過程中，采用后懸置支架與橫梁整體分析，但對后懸置支架單獨優化的方式，這樣獲得的結果更趨近于真實的情況。由于拓撲優化對加強筋及凸緣剛度的敏感性較高，因此在采用傳統的拓撲優化方法，定義設計變量時，將體積和應變能作為目標響應，設計空間的體積減少量作為優化的約束條件，總體的應變能作為最終的目標函數，這里的總體應變能不僅包括設計空間的應變能，同時也包括非設計空間的應變能。 最后，根據拓撲優化結果云圖，返回CAD模型，結合精密鑄造工藝，盡可能的凸出筋骨，減少大平面，在遵循實體最小原則下重新進行三維設計造型。優化云圖及結構優化方案見圖（5）
拓撲優化云圖（一）
拓撲優化云圖（二）
結構優化方案
圖（5）拓撲優化云圖和結構優化方案
4.2 車身后懸置支架的形狀優化
根據以上拓撲優化結果，確定了一個在給定載荷條件下滿足設計要求的最佳結構布置方案，在此方案的基礎上，對后懸置支架進行細節優化——形狀優化，在形狀優化中，同時要考慮結構應力和屈曲變形。理論上為了突出筋骨，保持整個結構布置的均勻化，同時減少局部應力的集中，我們只對該有限元模型做局部形狀優化，如圖（7）所示，這樣就避免整體優化時間上的浪費。
圖（7）
為形狀優化建立了有限元模型之后，我們要將適合鑄造的工藝參數、應力標準和屈曲要求作為形狀優化的設計約束，將質量最小化設為設計目標函數，對于應力約束，設計約束不允許該處的最大應力超出材料的屈服極限，同時在實際優化過程中，該處結構的厚度只能要求向內側移動，高度只能向上移動。最終經過形狀優化后結構見圖（8）所示：
圖（8）形狀優化后最終結構圖
五、結構驗證與對比分析
經過拓撲優化和形狀優化，我們最終得到了較為理想的設計方案，為了驗證該優化方案的可靠性，特對此機構進行有限元分析計算，同時對用傳統的經驗類比方法設計的優化方案進行分析對比。用傳統經驗類比方法設計的方案如圖（9）
圖（9）傳統優化設計方案
結合實際受力情況對傳統優化設計方案和拓撲優化方案分別做有限元驗證分析，應力云圖見圖（10）
傳統優化設計方案應力云圖
拓撲優化方案應力云圖
圖（10）方案驗證應力云圖
由以上分析可知，傳統優化設計方案最大應力高達726MPa，出現在臺肩處，而拓撲優化方案的最大應力雖然達到576MPa，但是位置出現在弧型橫梁上，與傳統優化設計方案相比，相同位置的最大應力由710MPa減少到216MPa。其對比參數見表（3）：
表（3）優化前后結構性能對比
六、結束語
經過上述優化方案的對比，我們可以很清楚的看到，利用傳統的優化方式和利用Hyperworks的拓撲和形狀優化方式的差別，雖然重量相差不多，分別下降了35%和35.5%，但是在同種工況作用下，傳統方式優化的產品結構多處應力超出材質屈服極限，且最大應力達到了726MPa，遠遠超出了材料的屈服極限，在使用過程中很容易就發生斷裂；而采用Hyperworks的拓撲和形狀優化方式優化的產品結構最大應力只有230MPa，低于所使用材質的屈服極限410MPa，且同一部位由傳統優化結構的710MPa減少到218MPa，同比強度增加了2.65倍，剛度增加了1.27倍，并且優化后的產品結構更適合于鑄造工藝。
由上述可知，車身后懸置支架的優化設計驗證了HyperWorks軟件的OptiStruct模塊在精密鑄造產品的成功應用，說明了此技術在工業制造中具有非常優秀的特點，打破了生產單位不能獨立改善產品結構的歷史。隨著工業產業的發展，OptiStruct的優化概念將會被越來越多的人接受并有效運用，屆時它將真正成為產品結構設計工程師的左膀右臂。
參考文獻
1、張國瑞 有限元法 北京 機械工業出版社 1991
2、劉惟信 機械最優化設計（第二版） 北京 清華大學出版社 1994
產品結構設計原則范文4
關鍵詞：產品創新設計;概念;程序
隨著經濟的日益國際化，相同的材料、相同的加工技術、相同的產品功能要求，使工業產品越來越同質化。同質化現象的出現必定會很大程度影響整個行業的利潤空間，引發激烈的價格戰。面對產品同質化，發達國家的企業既重視吸收科學(教學案例，試卷，課件，教案)技術的最新成果，又重視本國、本民族文化藝術特色的傳承和發展。學科整合、系統集成創新，使工業產品不僅體現出相同的實用美和技術美，而且還表現出本民族或地域的文化特色。由此可見，產品創新設計是解決產品同質化問題的必要途徑，是提高制造業價值的重要手段。
一、企業產品創新設計的內涵
產品是人類維持生存的工具和用具，作為人造物，必然體現出人文價值。產品人文價值包含了產品的實用功能和精神功能。產品設計是人類為抵抗嚴酷的自然延伸自身生存與生產能力改善生活水平，而對工具與用具進行不斷地創新的過程。產品設計是人類社會賴以進步的重要文化創造，即一種物質性的文化創造。一切文化現象都是符號現象，所以，產品設計作為文化創造活動，自然是一種符號現象。產品設計作為一個完整的符號傳達系統，發信人是以設計師為代表的群體，其背后還有以委托人為代表的產品項目提供方。產品設計符號收信人是廣大的使用者群體。產品設計符號的信道是一個產品的大批量生產、銷售的渠道。產品設計的符號是由功能、結構、機構、材料、人機和數理(比例與尺度)五要素組成的。因此，產品設計是藝術設計和工程設計的綜合過程。現代制造業產品最終必須實現產品的商品化，所以，產品創新設計的根本目的就是實現產品的人文價值和經濟價值，即向消費者傳達設計師和生產商的信息，通過吸引消費者實現購買行為，達到經濟目的。根據多學科研究的成果，我們可以把企業產品創新設計的內容概括為產品技術創新設計、產品文化創新設計、產品人本創新設計和產品人機創新設計四個方面。
1產品的技術創新設計。技術是構成產品的關鍵要素，是實現產品實用功能的必要手段，是產品創新設計的核心，企業在激烈的市場競爭中，必須在產品包含的技術上不斷創新，以實現生存和發展。產品的技術創新設計常采用技術分解、改進、再重新構成這樣三步走的方法，被稱之為“技術構成”的方法。技術的發展有著時代的潮流與趨向。當通過技術構成來實現產品創新時，既需要掌握傳統優良技術成果，又需要把握產品技術發展的時代趨勢。當今，產品技術發展的潮流是數字化、智能化、網絡化，下一輪技術突破的浪潮，可能會在信息、生命和納米科學(教學案例，試卷，課件，教案)的交叉之中涌現。
2產品的文化創新設計。產品的形式是產品人文價值的綜合體現。產品形式無疑需要滿足實用功能的需求，但產品形式又不能唯實用功能而定。產品形式的精神功能(文化表述)，同樣是不可忽缺的。因此，產品形式設計(產品造型設計)必須兼顧其實用功能需求、形式之美和文化之美。產品文化設計的研究稱為文化構成設計。提高產品的文化內涵，通過在產品中巧妙地融入文化藝術元素以實現創新，已經成為一種產品設計和創新的主流思想。文化構成設計，需要深入研究與發掘中外文化的內容與特點。中華民族有5000年悠久歷史(教學案例，試卷，課件，教案)，文化沉淀深厚、內容豐富，是一座用之不竭的寶藏：有陰陽學說為主體，天人合一的道家思想;有以禮儀、中庸為主體的儒家學說;有以強調輪回、因果辯證關系的佛教思想;還有生產實踐和地域因素形成的民間文化和民俗文化。盡管這些傳統文化常常帶有封建迷信的色彩，盡管近代承受過“西方文明”百年史，但祖先創造的燦爛文化并沒有沒落，它是中華民族持續發展的潛在資源。我們應科學(教學案例，試卷，課件，教案)看待，取其精華，去其糟粕。在豐富多彩的文化表象中，含蓄大度、自然和諧、勸人為善的造物原則就是中華民族文化精神的集中體現。產品設計者首先應當努力發掘本國和民族的優秀文化傳統，并充分應用到產品的創新設計中去。同時，由于產品市場的國際化，必須了解產品面對人群所屬國家和民族的優秀傳統文化。使產品設計更有針對性和創造性。
3產品的人本創新設計。消費者需求是消費者在生理、心理各方面期望得到滿足的一種趨向。這種趨向可以引發消費動機，進而產生實際的消費行為，使產品最終實現經濟價值。產品人本創新設計，是順應時展，突出產品的個性化，滿足消費者多樣化的需求。設計者通過把用戶市場進行不同地域及不同用戶群體的細分，以及針對細分市場進行用戶需求的認真研究，充分挖掘不同用戶群體需求的個性特征，設計出滿足用戶獨特需求的新產品。這是產品實行高附加價值的重要手段?，F代高技術與電子商務技術的結合，還將為個性化新產品與網絡化營銷的結合開辟廣闊前景。
4產品的人機創新設計。產品人機創新設計有兩個目的。(1)研究人·機·環境之間的和諧關系。人機交流是產品的人機界面，充分了解人與產品進行交流互動的操作方式和認知方式，力求人操作產品的安全性和舒適性，并努力提高產品使用效率。通過綠色設計，確保產品符合可持續性發展的要求。(2)通過研究人的形態與反應特征，仿生設計，為產品技術創新設計和人本創新設計提供元素。
二、企業產品創新設計的主要過程
企業產品創新設計的主要過程可以概括產品概念設計、產品方案設計、產品結構設計、產品材料與工藝設計和產品營銷設計五大步驟。
1產品概念設計。產品概念沒計首要任務是產品調研。產品調研是收集產品創新設計元素的過程，是產品定位(產品概念形成)的必要過程。
產品調研具體內容有消費者需求、產品實用功能，結構、材料與工藝、人機關系、市場信息、藝術造型規律、運輸、維護、相關法規，行業標準等。消費者需求調研，是產品人本創新設計重要依據。消費者需求是消費者在生理、心理各方面期望得到滿足的一種趨向，是引發消費動機，進而產生實際的消費行為。產品實用功能、結構調研，是對現有產品技術的解構，是產品技術構成創新設計(實用功能設計)的必然過程。產品實用功能調研內容主要是指產品的主要功能、輔助功能，功能的識別、使用、操作難易程度等。要求設計者了解從接觸產品到使用、評價整個過程中的消費者感受，以及同類產品的優缺點，以便自己在做設計的同時避免那些已經出現的錯誤。產品內部結構雖然不能決定產品形態，但是產品內部結構能決定產品形態不能是什么樣。一方面，結構影響著產品的實用功能，即使用的舒適性和可靠性;另一方面，在很大程度上影響著生產的工藝性，這里所說的工藝性是指能否用合理的成型方法生產制作所需的形狀、尺寸、精度，即工藝的合理性。材料與工藝調研，是產品創新設計物質化的必要手段。一方面，材料是實現產品功能的物質載體，材料的選擇恰當與否直接影響產品功能實現的可能性、可靠性和經濟性;另一方面，在構成產品造型的形、色、質三大感覺要素中，色彩和質感都與材料有著直接的關系，因此，材料在賦予產品、體現產品的美學和人文價值方面起著同樣的關鍵作用。對現有的生產工藝進行充分的了解，可以為下一步設計當中充分利用生產工藝特點做準備。產品人·機·環境關系分析，是產品人機創新設計確保用戶操作安全性和舒適性，確保產品符合可持續性發展的前提。市場信息調查是運用一定的科學(教學案例，試卷，課件，教案)方法收集、整理、分析各類市場信息的過程。作為信息載體的產品。除了承載著固有的物質功能外，還承載著重要的品牌文化，對自身品牌及競爭品牌作全面細致的對比分析，對于進一步掌握市場發展變化的規律和趨勢有著重要意義，可以為企業進行市場預測和決策提供可靠的數據和資料，進而幫助企業確立正確的品牌發展戰略及產品研發計劃。藝術造型規律調研，是對產品自然發展史的文化解構，是產品文化構成創新設計(精神功能設計)的必要參考。運輸、維護、相關法規、行業標準等調研，是產品商品化的必要手段。
產品定位，即產品概念設計的定案。產品定位往往不是唯一的，但作為一項設計任務，一個最終的產品卻是唯一的。因此，產品定位的臺理化決定整個產品工程的成敗。產品定位必須遵循實用，經濟、美觀、舒適安全、綠色、文化認同等美學原則，由企業內部管理人員、設計師、用戶代表、營銷人員和有關專家組成評審組，對產品調研報告進行公正合理的評判，確保產品的科學(教學案例，試卷，課件，教案)定位;同時指導確定產品創新設計的具體任務書。這部分工作由工業設計師主持，并在產品開發設計的各類人才和消費者代表的通力合作下完成。
2產品方案設計。產品方案設計是按產品定位的既定目標，對產品進行形態設計的過程，其主要任務是產品的功能設計。產品功能包含產品的實用功能和精神功能。產品功能設計具體為產品實用功能設計和產品造型設計。產品實用功能設計是產品技術的重構和創新，主要屬于工程設計的范疇;產品造型設計是對產品所有創新元素的集成創新，主要屬于藝術設計的范疇。產品創新設計成果最終集中體現在產品的形態中，所以，產品方案設計是產品創新設計必不可少的途徑。方案設計是在產品符號科學(教學案例，試卷，課件，教案)編碼的基礎上，即滿足實用功能最基本的結構、機構、材料與工藝、人機關系、價格等因素的制約，按產品語義學和產品語構學規則，對產品最終形態進行藝術編碼。方案設計在對產品最終形態進行藝術構思過程中，一方面要正確面對實用功能;另一方面必須遵循該類產品造型規律所昭示的趨勢，正確面對特定使用群的文化背景和生活方式等人文藝術因素的制約。該過程中，必要時還需制作草模型(概念模型)，協調理性與感性、視覺與觸覺的關系。人機界面設計在不破壞整體造型風格的前提下，須充分滿足實用功能、安全、經濟、環保、人文識別、企業形象等因素的要求。針對不同產品，創新設計的側重點有較大的差異。在保證產品合適的實用功能前提下，消費品制造業更注重產品的精神功能，創新設計偏向產品的造型設計，設計追求品味和流行時尚。裝備制造業則更注重產品的實用功能，創新設計偏向產品的工程設計，其產品造型設計有別于消費品制造業，主要特征表現在：1.物質功能明確，不刻意追求藝術表現;2.受技術與成本因素制約，造型可變空間小(由于產品批量小，材料以金屬板材、型材等為主，加工工藝以鑄、鍛、焊、鉚、折、彎、剪切等冷熱工種為主，造型不像塑料制品那么自如);3.由于產品一般體積大、工作強度大，對產品操作的人·機·環境協調性要求很高(盡管我國企業對此仍不太重視)。
方案構思初步階段，工業設計師一般徒手繪制產品方案。隨著方案的深入，工業設計師會用相關CAD/CAM軟件在電腦中虛擬產品方案的三維效果，結合草模型進行理性與感性的分析。最終方案一般須制作設計評價模型。設計評價模型制作，視產品具體情況確定。體積較小的產品，采用原型制作方法。原型制作是嚴格按照既定方案的結構、機構、形態、色彩、材質和標識制作樣品的過程。裝備制造業產品一般體積較大，常常采用仿真模型制作方法。仿真模型制作是盡量按照既定方案的結構、機構、形態、色彩、材質和標識制作等比縮小樣品的過程。由企業內部管理人員、設計師、用戶代表、營銷人員和有關專家組成的評審組，面對產品最終方案的設計評價模型，圍繞產品材料與工藝、人·機·環境、生產成本、精神功能、可持續性等重要因素進行深入細致地科學(教學案例，試卷，課件，教案)評議。方案認定或修正之后，必須繪制精確的外觀三視圖，作為產品結構設計的出發點。這部分工作由工業設計師全面負責完成。
3.產品結構設計。結構設計是對最終構思方案的實用功能和形態進行技術規劃和科學(教學案例，試卷，課件，教案)驗證的過程。如果說方案設計是處理產品系統與外部要素關系的過程，那么產品結構設計就是處理產品系統內部要素關系的過程。產品實用功能和形態已經確定，結構設計須實現其實用功能，并充分體現其方案藝術設計的成果(除非方案被證實有違技術規范)。由于工程技術的可選擇性，產品內部結構、機構和用材都不是唯一的，可以通過有限元等現代機械設計原則進行規劃。該過程須繪制產品總裝圖、部件圖和零件圖設計，并對產品外觀形狀進行理性分析和微觀調整。這部分工作在工業設計師的參與下，由結構工程師全面負責完成。
產品結構設計原則范文5
關鍵詞：TRIZ理論；畢業設計；最終理想解；技術矛盾；物理矛盾
作者簡介：劉訓濤（1975-），男，山東鄄城人，黑龍江科技學院機械學院，副教授；吳衛東（1967-），男，江蘇沛縣人，黑龍江科技學院機械學院，教授。（黑龍江 哈爾濱 150027）
基金項目：本文系黑龍江省高教學會“十二五”規劃課題“TRIZ理論在本科教學中的應用與大學生創新能力培養的研究”（項目編號：HGJXHC110906）、黑龍江省新世紀教改項目“TRIZ理論在機械工程專業畢業設計中的應用與實踐”（項目編號：6621）、黑龍江科技學院青年才俊資助項目的研究成果。
中圖分類號：G642.477 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）07-0170-02
隨著高校擴招，大學招生人數逐年增加，但是教師的人數卻變化不大，指導畢業設計的師生比逐年降低，教師一般一年要指導6～8個本科生，高職稱的教師甚至要指導13～14人的畢業設計。由于機械設計的自身特點，指導教師很難每年均給出全新的課題，導致很多畢業設計題目、設計內容雷同甚至與前兩年完全一樣。同時由于傳統的畢業設計過程管理松散，學生畢業設計又與找工作時間重疊，還有些學生利用最后一學期上駕校、考駕照，學生實際投入到畢業設計的時間有限，所以學生畢業設計存在一定的突擊、抄襲、拷貝，甚至花錢請人完成的現象。雖然各高校先后開展了論文工作，但是仍然無法保證學生畢業設計的創新性、獨立性。學生畢業設計質量逐年下降，甚至有些人認為應該取消本科生畢業論文答辯。針對本科畢業設計存在的問題，嘗試將TRIZ理論引入到畢業設計中，在師資隊伍、畢業設計選題、開題答辯、結構設計與過程管理中采用TRIZ理論融入模式開展教學，經過三年多的教學試驗，取得了一些成績。
一、TRIZ理論師資隊伍建設
教師在畢業設計中與學生接觸最多，既是學生畢業設計質量的監督者，又是設計方法、繪圖技巧的直接傳授者，所以教師在本科生畢業設計中起著至關重要的作用，教師的業務能力和專業水平在很大程度上決定了學生畢業設計的質量與成敗。學校鼓勵教師逐步提高自身學術修養，在職完成博士研究生學習，積極參加省內重點高校精品課程的盯課任務，積極到工廠、實驗室掛職鍛煉，積極開展各種教研與科研活動。利用黑龍江省優越的TRIZ理論學習與推廣環境，有計劃的開展教師TRIZ理論培訓，聘請億維訊的TRIZ理論講師為教師進行軟件及理論培訓。選派多名教師參加國家科技部、黑龍江省科技廳組織的由俄羅斯、德國以及國內TRIZ理論專家講授的師資培訓班，并利用教研室活動時間，不定期的開展TRIZ理論學習與實踐情況交流，共同探討學生創新能力形成發展的規律，為創新教育提供最直接、最深刻的體驗。[1]組建起一支業務素質高、愛生、敬業，同時又了解TRIZ、喜愛TRIZ、研究TRIZ的教學團隊，為TRIZ理論在本科畢業設計中的應用奠定師資基礎。
二、TRIZ理論在畢業設計中的應用
畢業設計過程是實現本科培養目標的重要階段，是學生畢業前的最后學習階段，是對學生大學四年學習的總體檢驗與綜合運用，是學生綜合素質與工程實踐能力培養的最后一里路程，也是本科生畢業及學位資格認證的重要依據，更是衡量高等學校教育質量與辦學效益的重要評價內容。[2]畢業設計過程一般包括課題選擇、任務書下達、畢業實習、開題答辯、中期答辯、圖紙繪制與說明書撰寫、畢業答辯幾個過程。通過TRIZ理論融入式教學法的實施，將TRIZ理論融入到畢業設計的各個環節，提高了學生畢業設計的質量。
1.TRIZ理論在選題中的應用
選題是做好本科畢業設計的第一步，選題是否正確得當，將直接關系到學生畢業設計知識的學習量、實踐與創新能力的培養水平，是關系到學生畢業設計成績的重要步驟。由于教師指導的學生多，同時參與指導畢業設計的青年教師比重大，實踐經驗較欠缺，導致許多教師無奈之下選用陳舊的課題或者兄弟院校的畢業設計題目，畢業設計選題缺乏創新，有的甚至不科學，更無法發揮學生的潛能，無法開展學生實踐與創新能力的培養。為了克服以上困難，在選題時力爭密切聯系科研、生產、實驗室建設實際，力爭產、學、研結合，努力增加課題的實用性。盡量選擇教師自身熟悉的科研、學術研究課題，力求將教師承擔的國家、?。ú浚?、廳（局）級科研課題，以及企事業單位委托課題、校內基金課題和自擬課題與學生的畢業設計掛鉤，讓學生參與到教師的科學研究中，早一步體驗科研實際。[5]在課題選擇時，應用TRIZ理論進行產品S進化曲線分析，研究機械產品的發展階段，尋找機械產品現階段存在的矛盾，從而確立待選課題，并盡量使課題處于TRIZ理論1到4級發明階段，力爭做到選題科學、合理、新穎、先進。另外，要激發學生開展畢業設計的興趣，培養學生獨立自主創新的能力。通過三年的實踐，本科畢業設計題目更新率、題目可操作性、對學生自主創新能力培養均有顯著提高，如圖1所示。
黑龍江科技學院機械設計專業有學生152人，有專任教師16人。通過TRIZ理論在選題階段的應用，畢業設計題目更新率由原來的53.6%增加到了93.5%，課題和教師的科研與研究課題相銜接率逐年增加，由2009年的35.6%增加到63.4%。畢業設計知識點逐年增加，涵蓋了機械設計中的理論知識與實踐知識，設計包括機械結構設計、方案選擇、結構力學分析。使學生通過畢業設計學會了方案制定、材料選擇、結構設計、零部件強度校核、電機選擇、手冊查找、工藝及熱處理方案制定等多方面知識。畢業設計的可操作性明顯提高，教師指導難度降低，畢業設計中創新設計題目由4.35%提高到36.7%。通過科學選題增加了學生畢業設計的信心和動力，讓學生在綜合知識運用上更加自如，更能夠激發學生潛在的創造能力。
2. TRIZ理論在開題中的應用
開題報告的撰寫是學生在畢業實習后，依據教師給定的設計題目和實習階段收集的資料，對畢業設計課題國內外發展現狀的綜述、機械產品結構設計方案選擇、課題開展計劃制定、設計目標及參考文獻的撰寫。[4]鼓勵和引導學生在開題階段使用TRIZ理論。應用TRIZ理論進行九屏法分析，研究課題的系統、子系統、超系統，以及系統、子系統和超系統的過去、現在與未來系統，查找整個系統以及操作區中可利用的資源，找出要解決的問題，通過對問題的抽象，運用TRIZ理論建立矛盾。如果是技術矛盾（即一個參數改變引起另一個參數的“惡化”），依據矛盾矩陣表和40個創新原理查找解決方案；如果是物理矛盾（對一個參數提出兩種不同的要求），采用時間分離、條件分離、空間分離、整體與部分分離原理進行解決，或者通過對結構進行物-場分析，應用標準解查找解決方案，并利用PRO/Innovator的專家評價系統或者機械系統設計中學到的方案選擇原則對各個方案進行打分，選擇最優的設計方案。各年開題報告撰寫中技術創新方法的應用情況如圖2所示。隨著黑龍江科技學院TRIZ理論選修課程的開設，學生對TRIZ理論的了解逐漸增加，在開題報告中應用TRIZ理論的數量逐年增加，開題報告的質量也有明顯的提高。[2]
3.TRIZ理論在結構設計中的應用
TRIZ理論的核心思想是通過重新定義問題，建立最終理想解；通過系統思考來充分利用系統內部和外部的資源，不折中、不妥協，創造性地解決問題；通過工具和方法來尋找創新規律。[3]在結構設計階段，學生首先對設計中遇到的問題形式進行描述，并將其轉換為技術形式與發明形式；然后應用功能分析對關鍵部件結構進行分析，通過魚骨圖查找當前結構的問題節點，應用小人法、金魚法對結構進行分析，通過S進化曲線的分析，確定產品所處的技術進化階段，選擇相應的TRIZ理論工具，確定結構的最終理想解（ideal final result，IFR），明確努力方向，保證在問題解決過程中沿著此目標前進并獲得最終理想解，從而避免傳統創新設計方法中缺乏目標的弊端，提升創新設計效率。應用ARIZ（Algorithm for Inventive Problem Solving）算法、進化法則、知識庫、效應庫、結構庫、專利地圖（國內專利庫、歐美專利庫），從專利規避角度出發，開展機械運動、機械動力、機械結構及機電結合等詳細設計，[1]具體應用過程如圖3所示。
通過TRIZ理論的應用激發學生的聯想思維、想象思維、靈感思維，進而提升了本科畢業設計的質量。學生畢業設計圖紙、說明書中重復率明顯下降，創新點逐年增加，部分學生還將畢業設計成果申請了實用新型專利，通過畢業設計不僅鍛煉了學生的工程實踐能力，激發了學生的創新熱情，同時還發掘了學生自主創新的潛能。
三、TRIZ理論在畢業設計管理中的應用
傳統的畢業設計均是在設計初規定好最后答辯時間，學生只要在答辯日期前提交畢業論文和圖紙就可以，但由于現代科技的發展，以及往屆生的口口相傳，很多學生在網上購買畢業設計、或者直接拷貝工廠圖紙和往屆畢業設計。而在整個畢業設計期間，很少有學生進行認真的設計、甚至很少有人思考與畢業設計有關的內容。有的指導教師甚至在整個畢業設計周期都見不到學生，學生也都是在畢業設計的最后幾天連夜突擊，畢業設計質量可想而知。學生在畢業設計中知識的學習，創新思維能力的培養更是無從談起，畢業設計甚至成為教師和學生的共同心病。
課題組應用TRIZ理論動態化、周期化和分割原理，將畢業設計的考核分割量化，將畢業設計考核由一點單一考核變成多點分段動態考核。教研室教師集體制定各考核點，學生最后的畢業設計成績由各個考核點成績組成，改變了過去一次答辯定成績的做法，加強了過程管理。用分割法將畢業設計成績分割成畢業實習、開題答辯、中期答辯、教師定期指導、最后答辯幾部分（見表1）。在畢業設計之初就列出每一部分考核的具體時間，讓學生根據階段考核時間表自動校正自己的畢業設計進程，同時每個階段考核都由教研室組織教師進行成績評定，并將成績立即公布，任何一部分成績不合格均不允許參加畢業答辯。通過兩年的實踐，學生技術文件質量普遍提高，學生畢業設計進程普遍加快，學生參與畢業設計的熱情普遍增強，學生應用到畢業設計中的精力和時間增加，創新的結構增多，抄襲現象減少，學生集中突擊情況不復存在，學生畢業設計質量明顯提高。
四、結論
畢業設計既是對學生大學四年學習知識、實踐動手能力的檢驗，又是學生自主創新能力、工程素質的集中綜合培養。畢業設計囊括了實習、開題、產品結構設計計算、圖紙繪制、論文撰寫、論文答辯等過程。通過在本科畢業設計中引入TRIZ理論強調了學生的主體地位，激發了學生的創新熱情，培養了學生的創新能力，避免了學生畢業論文的抄襲現象，克服了畢業設計題目雷同問題，提高了學生畢業設計的效率和質量。部分學生還將畢業設計內容申請了國家實用新型專利，也提高了學生的就業率。通過畢業設計實踐，機械設計專業連續三年在學校畢業設計專項評估中名列第一，就業率連續三年名列學校前茅，2012年黑龍江科技學院亦榮膺“全國高校就業50強”，畢業生受到了用人單位的一致好評。
參考文獻：
[1]馬蘇常，王健民，王憲成.應用TRIZ理論提升職技高師學生畢業設計創新能力的探索[J].職業技術教育，2009，（32）：79-81.
[2]劉訓濤，趙存友，徐鵬.TRIZ理論與大學生創新能力的培養[J].高教論壇，2011，（3）：29-30.
[3]劉訓濤，曹賀，陳國晶.TRIZ理論及應用[M].北京：北京大學出版社，2011.
產品結構設計原則范文6
政策出臺情況
（一）資產證券化備案制落地
1月4日，銀監會批準27家商業銀行獲得開辦信貸資產證券化產品的業務資格，標志著信貸資產證券化業務備案制的實質性啟動。1月14日，自證監會企業資產證券化備案制新規頒布以來的首只產品在上交所掛牌。4月，人民銀行公告稱，符合標準的受托機構和發起機構可以向央行申請注冊發行信貸資產支持證券。備案制和注冊制的實施將推動資產證券化常態化發展。
（二）信貸資產證券化試點擴容
5月12日，國務院常務會議確定擴大信貸資產證券化試點規模，同時繼續完善制度、簡化程序，規范信息披露，支持證券化產品在交易所上市交易。在備案制和注冊制下進行試點規模的擴容，能夠提高產品發行效率與頻率，同時強調信息披露，令市場參與者能更好地識別風險，為基礎資產類型的豐富和市場的進一步發展打下基礎。
（三）資產證券化業務監管加強
伴隨著資產證券化的推進，監管部門在助力市場發展的同時，也強化業務監管。人民銀行金融市場司副司長鄒瀾在“中國財富管理50人論壇”第三屆年會上表示，央行將堅持創新和監管相協調的發展理念，按照投資者適當性原則進一步完善管理制度，加強監管協調，強化資產證券化業務各環節的監管。
市場運行情況
（一）市場規模持續增長，交易所證券化業務增長快速
2015年上半年，全國共發行資產證券化產品1685.4億元，同比增長62%，市場存量4132.2億元，同比增長194%。
圖1 圖2
信貸資產證券化產品中，公司信貸資產支持證券發行1004.52億元，個人汽車抵押貸款支持證券發行95.21億元，個人住房抵押貸款支持證券發行31.5億元，租賃資產支持證券發行20.73億元。券商資產證券化產品中，企業債權類產品發行268.63億元，基礎設施收費類產品發行124.45億元，租賃租金類產品發行108.9億元，公積金貸款類產品和債券債權類產品分別發行5億元和4億元。
圖3 圖4
（二）發行利率在波動中呈下降趨勢
2015年上半年，信貸資產證券化產品優先A檔、B檔證券平均發行利率分別為3.94%和5%，券商資產證券化產品優先A檔、優先B檔證券平均發行利率分別為5.56%和7.82%?？傮w來看，資產證券化產品的發行利率受市場利率影響較大，隨著2015年二季度市場利率的回落，各檔證券的發行利率也有所回落。
圖5 信貸資產證券化產品平均發行利率情況
圖6 券商資產證券化產品平均發行利率情況
（三）資產支持證券（ABS）產品信用質量有所提高
2015年上半年發行的信貸資產證券化產品中，按分檔情況看，信用評級為AA及以上的高等級產品占比為81%，較2014年增加5%；券商資產證券化產品中高信用等級產品占比為91%，較2014年增加2%。可見，更多的優質信貸資產被打包為ABS產品。
（四）市場流動性略有提升
以中央結算公司托管的信貸資產證券化產品為例，2015年上半年現券結算量為27.19億元，同比增長4.8倍，換手率為0.8%，與去年同期相比活躍度增加0.3%。雖然資產證券化產品活躍度同比增加，但仍大幅低于市場平均水平以及短融、中票等非金融企業債務融資產品的流動性水平。市場流動性不足將限制資產證券化結構分層、分散風險，同時降低企業融資成本的作用。（五）資產證券化基礎資產更加多元
隨著資產證券化業務發展日趨常態化，ABS產品的基礎資產類型更加豐富，綠色金融貸款、工程機械貸款、房地產貸款、公積金貸款、汽車貸款、信用卡貸款、銀團貸款、小額貸款、保理融資債權、航空票款等均被納入ABS資產包。4月，“鵬華前海萬科REITs基金”注冊成功，這是國內首支公募REITs（即房地產投資信托基金）產品。
（六）資產證券化產品結構設計不斷創新
一是交易所產品引入真實出表設計。3月4日，交易所首單真實出表的ABS項目“南方騏元-遠東宏信（天津）1號資產支持專項計劃”取得深交所掛牌無異議函。該專項計劃引入了有償流動性支持機制，以此滿足原始權益人出表要求。
二是嘗試次級檔公開發行。3月18日，由國家開發銀行發起的“2015年第一期開元信貸資產支持證券”發行，此單產品的次級檔采取認購金額的方式公開發行。
三是循環結構設計得到更廣泛應用。5月20日，“摩山保理一期資產支持專項計劃”發行，成為國內首單采用循環結構設計的保理融資債權類ABS項目，此前小貸類ABS產品多采用循環購買的動態池結構。
（七）發起機構類型不斷擴大
一是外資銀行發行首單產品。1月13日，由匯豐銀行（中國）有限公司發起的“匯元2015年第一期信貸資產支持證券”成功發行，這是首單發起機構為外資銀行的ABS產品。
二是民營融資租賃企業首次嘗試ABS項目。3月30日，融信租賃公司的“融信一期”資產支持專項計劃發行，這是首單民營融資租賃ABS項目，也是新三板公司ABS項目的首次嘗試。
政策建議
（一）完善配套的法律和監管制度安排
目前資產證券化業務所涉及的市場機構和監管主體多，在法律、會計、稅收等方面仍存在不確定性，降低了資金供需雙方參與市場的動力。建議從完善市場基礎配套建設角度，構建完整的資產證券化法律體系，進一步推進資產證券化市場的發展。合理調整現行立法中阻礙證券化發展的規定，對證券化交易中的真實出售、破產隔離等各個環節給予法律保障。應進一步完善相關信息披露、信用評級、會計稅收等方面的規定，進一步推動跨市場發行與交易，加強監管協調，統一產品標準，促進各市場信息共享，為業務發展營造良好的市場環境。
（二）擴大投資者范圍
截至2015年6月底，在中央結算公司托管的信貸資產證券化產品共計3578.34億元，其中銀行類投資者持有其中70.05%的份額，這不利于規避系統性風險及提升市場流動性。建議豐富投資者結構，鼓勵更多的非銀機構參與資產證券化產品投資，同時加強投資者教育，培育成熟投資者，推動二級市場發展。
（三）適當試點不良資產證券化
