工程设计过程

　　本书是工程设计的入门教材，是原著第二版，共包含11章。主要内容包括：导论、基本通用技能、了解需求和收集信息(市场分析)、客户要求、建立功能结构、设计规格、发展概念、初步设计方案评估、具体设计、详细设计、设计项目等。

　　本书可作为机械设计制造及其自动化专业的本科生和研究生教材，也可作为高等职业学校、高等专科学校、成人院校的机电一体化、数控技术及应用、机械制造及自动化等专业的教材，还可作为广大从事现代设计方法研究的工程技术人员和管理人员的参考资料或培训教材。

第1章  导论
  实验1  伦理
  实验2  伦理与道德框架
第2章  基本通用技能
  实验3  破冰——形成团队
  实验4  团队活力
  实验5  项目管理(微软项目管理软件)
  实验6  表达方式
第3章  了解需求和收集信息(市场分析)
第4章  客户要求
  实验7  客户需求评估——Kano模型
第5章  建立功能结构
  实验8  反向设计
第6章  设计规格
第7章  发展概念
第8章  初步设计方案评估
第9章  具体设计
  实验9  人体工效学
第10章  详细设计
  实验10  材料选择指南
  实验11  几何尺寸和公差
  实验12  使用Pro／MECHANICA进行结构分析图示
第11章  设计项目

 现代社会对生产与生活、物资与精神提出了更多更高的要求，科学与技术的不断进步又为满足这些要求提供了新手段。这就需要设计人员学习和掌握现代科学设计理论和方法。本书从工程设计过程的角度，将各学科与工程设计有机融合，详细讲解工程设计过程的组成、各阶段设计人员应该掌握的方法、技术和手段，是工程人员所必须掌握的基本技能和高校机械类专业的重要课程。

   
本书是工程设计的入门教材，作为原著第二版，共包含11章。第1章导论，讲解了工程设计的定义、重要性、面临的挑战、设计过程、职业精神和伦理规范等内容；第2章基本通用技能，讲解了团队协作、时间安排、研究技巧、技术写作、表达方式等设计人员必须掌握的一些技能；第3章了解需求和收集信息(市场分析)，讲解了问题的定义、信息收集、市场分析、相关的信息资源等内容；第4章客户要求，讲解了客户要求的确定、客户要求重要性的划分、组织客户要求等内容；第5章建立功能结构，讲解了功能、功能分解与功能结构、建立功能结构的步骤、反向设计等内容；第6章设计规格，讲解了性能说明方式、质量功能配置、质量屋等内容；第7章发展概念，讲解了开发工作结构、从功能上发展概念的步骤、头脑风暴、创造性等内容；第8章初步设计方案评估，讲解了备选方案的草图设计、设计思路评价、方案评估、概念评估等内容；第9章具体设计，讲解了产品绘图、原型、面向X的设计、安全考虑、人的因素等内容；第10章详细设计，讲解了分析、材料选择、材料选择理论、材料清单、几何尺寸和公差、成本分析、成本分类、成本估算方法、劳动成本、产品定价等内容；第11章设计项目，介绍了典型的设计项目。

   
本书紧紧围绕现代设计的系统化、并行化、创新性等特点，全面讲解工程设计过程的基本概念、原理和方法，在各章中穿插典型应用实例。本书本着系统全面、实用的原则，着重培养学生分析和解决具体工程实际问题的能力。每章后的习题可供教师根据实际需要选用，进一步培养学生的团队协作和设计技能。各章后附的相关参考文献，供教师和学生进一步扩展和深化相关内容。

   
本书可作为机械设计制造及其自动化专业的本科生和研究生教材，也可作为高等职业学校、高等专科学校、成人院校的机电一体化、数控技术及应用、机械制造及自动化等专业的教材，还可作为广大从事现代设计方法研究的工程技术人员和管理人员的参考资料或培训教材。

   
全书译文由西安工业大学曹岩和西安科技大学师新民统筹审稿。本书翻译的具体分工如下：张军锋翻译前言和第1章，喻鑫翻译第2章，师新民翻译第3章，张剑锋翻译第4～6章，杨丽娜翻译第7章，张小涓翻译第8、9章，付科锋翻译第10、11章。全书图和表的翻译和整理由杨丽娜、雷蕾、李常业、闵慧完成。

   
本书得到西安工业大学专著基金的资助，译者在此表示衷心的感谢。本书的翻译是为了借鉴国外在学生设计能力培养方面的思路和教学方法，深化我国在该方面的教学改革，而进行的初步探索。由于时间及译者水平所限，不足和疏漏之处在所难免，希望读者不吝指教，译者在此表示衷心的感谢。

译者2011年8月
前言:   
设计依然是工程学科的焦点：它使工程学科区别于其他学科。从古到今，工程师们都在致力于解决棘手问题，诸如紧缺的水源、难以开采的矿物和必需的运送建筑材料等。古代的工程师们经常被召去参与设计，以便能够竖起高大的纪念碑、抵御强敌或者将人和货物运过崎岖的地面或汹涌的水体。

   
工程一词的英文“engineer”可以追溯到11世纪，来自拉丁词：“ingeniator”，原意指“有智慧的人”或者说“聪明人”。在科学革命发生之前，心灵手巧是由很多工具装置来展现的。这些工具装置的创造，依据一个简单的原则，一是作用性，二是作用原理。这一时期对自然的模仿也非常显著。例如，莱奥那多·达芬奇的很多发明中，设计飞行装置和连接欧洲与伊斯坦布尔的大桥为他赢得了“总工程师”的称号。伽利略处理问题时引入系统阐释和科学方法，被历史学家视为建立在科学价值和数学表述基础上的结构工程设计的标志。伴随着次工业革命，18世纪初，法国开始建设重点围绕土木工程的工程类大学教育，英国则率先开始了机械工程方面的努力。工业革命引发了新机器和制造工艺的激增，并在全球范围内为科学和商业的发展提供了源源不断的动力。19世纪中叶的第二次工业革命中，在多种工程学分支的推动下，大生产和自动化占据了主流。

   
我们在广阔范围内的设计中应用科学发现的能力深深地影响着现代生活方式。工程师们为了推出满足顾客需求的产品而尽其所能，对于完美的设计孜孜以求。

   
20世纪早期，美国的工业企业中有一个普遍现象：先由娴熟的机械师发明出来，再由车间实验，后由起草人抄录到纸张上。由于比在车间里一部分一部分复制节省成本，而且更加有效率，易于修正，书面综合便很快成为现实。近的趋势已经发展为，在机械设计的过程中随时应用适合的理论。需要强调的是，所有的设计元素，诸如艺术、科学、工程、实践经验和智力等诸方面，都应该整合到设计流程中去。设计的成功，在于遵循逻辑步骤满足具体要求。这个步骤，即是设计流程，其按部就班的规程，与科学上的方法相似。通常情况下，工程师仅仅按照既定的顺序做完设计步骤并不能完成设计。设计流程，在其步骤框架内是一个多次进行的过程。在这个过程中，可能会发现新的信息，或者得出新的具体目标，那么，就需要重新考虑每一个步骤。事实上，工程师用来充分考虑问题本质和需求提示的时间越多，需要重复的概率就越少。

   
本教材是设计的入门课程。学生的专业技能要求是已经修过大学物理和微积分。对于有高等技术能力的学生，可以重点讲解设计顺序中的分析部分。

   
教材共包含11章。第1章是导论，讲解设计步骤的概况。第2章是设计者在设计流程前必须掌握的一些设计工具。一些工具是学生在将来的课程作业里要碰到的，在本章也做以介绍。第3章~第9章，讲解设计流程。作者意识到这些步骤的顺序可以按照教师的喜好做以调整。教师可以在不改变讲解材料的情况下调整讲解顺序。第10章探讨与设计造价相关的内容。第11章提供了一个可作为教师布置作业指示表的工程描述清单。本书作为第二版，每一章后整合了设计实验的相关内容，其目的在于创造可以培养学生,尤其是大一、大二学生的团队协作。这些实验的前几个，是为团队建设而设计的。希望教师能够在设计课程时引入更多的活动。

    感谢帮助写成这本书的所有同事和学生们，包括为本书提供了“实验5项目管理”的 Adnan
Al?Bashir博士。学生们则给作者提交了评价和建议。还要感谢以下为本书提供了宝贵意见的评论者，他们是：密歇根理工大学的Thomas
R.Grimm，奥博姆大学的Peter Jones；多伦多大学的Peter Eliot Weiss和弗吉尼亚技术学院的Steven
C.York。
——尤塞夫·海克，塔莫·沙新简要