舞臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)工作概述

段慧文

（原國(guó)家大劇院業(yè)主委員會(huì)，北京 100031）

1 設(shè)計(jì)工作的特點(diǎn)

1.1 設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)是把計(jì)劃、規(guī)劃、設(shè)想通過視覺的形式傳達(dá)出來的活動(dòng)過程。具體地說，設(shè)計(jì)是按照任務(wù)的目的和要求，通過計(jì)算并繪制圖樣的方式，把計(jì)劃、規(guī)劃、設(shè)想傳達(dá)為視覺信息的活動(dòng)過程。

人類通過勞動(dòng)改造世界，創(chuàng)造文明，創(chuàng)造物質(zhì)財(cái)富和精神財(cái)富，而最主要的基礎(chǔ)創(chuàng)造活動(dòng)是造物。設(shè)計(jì)便是對(duì)造物活動(dòng)進(jìn)行的預(yù)先計(jì)劃，可以把任何造物活動(dòng)的計(jì)劃技術(shù)和計(jì)劃過程理解為設(shè)計(jì)。

伴隨工業(yè)革命和近代都市的出現(xiàn)，人類社會(huì)進(jìn)入了標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化的大批量生產(chǎn)時(shí)代，也使設(shè)計(jì)從制造業(yè)中分離出來，成為一種獨(dú)立的職業(yè)。

設(shè)計(jì)師首先要理解市場(chǎng)和用戶的需要和期望，并了解設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)、技術(shù)和行業(yè)上的規(guī)范和限制；然后將這些基本材料轉(zhuǎn)化為對(duì)產(chǎn)品的規(guī)劃，使得產(chǎn)品的形式、特質(zhì)變得有用、好用，并在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上可行。

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和各種創(chuàng)新形態(tài)的產(chǎn)生，設(shè)計(jì)不再是專業(yè)設(shè)計(jì)師的專利，設(shè)計(jì)方式向更廣泛的用戶參與方式轉(zhuǎn)變，以用戶為中心成為設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。

1.2 設(shè)計(jì)的演化

手工業(yè)時(shí)代的作坊主和工匠，既是設(shè)計(jì)者又是制作者，甚至還是銷售者和使用者。工業(yè)革命后，設(shè)計(jì)從制造業(yè)中獨(dú)立出來，經(jīng)過再分工，形成造型與功能設(shè)計(jì)兩部分。設(shè)計(jì)在后來的發(fā)展中逐漸成為一門專門的學(xué)科。19世紀(jì)工業(yè)化時(shí)期，外型設(shè)計(jì)與功能設(shè)計(jì)相分離；20世紀(jì)時(shí)期，隨著專業(yè)化程度的提高，外部造型設(shè)計(jì)成為一門獨(dú)立的學(xué)科，內(nèi)部功能設(shè)計(jì)方面，系統(tǒng)工學(xué)和計(jì)算工學(xué)誕生，設(shè)計(jì)方法、方法論以及理論日漸成熟；進(jìn)入21世紀(jì)，信息系統(tǒng)工程大發(fā)展，使外部造型設(shè)計(jì)與內(nèi)部功能設(shè)計(jì)相結(jié)合，設(shè)計(jì)朝多元化方向發(fā)展，同時(shí)，人性化甚至生命化的設(shè)計(jì)也普遍出現(xiàn)。

1.3 機(jī)械設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)，是根據(jù)使用要求，對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、各個(gè)零件的材料和形狀尺寸、潤(rùn)滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算，并將其轉(zhuǎn)化為具體的圖形描述，以作為制造依據(jù)的工作過程。

機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的重要組成部分，是決定機(jī)械性能的最主要的因素，是由理念到轉(zhuǎn)化成實(shí)物進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)的第一步。機(jī)械設(shè)計(jì)的目標(biāo)，是將各種限定條件（如材料、加工能力、理論知識(shí)和計(jì)算手段等）進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)出最好的機(jī)械。優(yōu)化設(shè)計(jì)需要綜合考慮許多條件，如：工作性能最好、制造成本最低、尺寸和重量最小、使用最可靠、消耗最低和環(huán)境污染最少，以使結(jié)果優(yōu)秀。這些要求的相對(duì)重要性因機(jī)械種類和用途的不同而異，而且常是互相矛盾的。設(shè)計(jì)者的任務(wù)是根據(jù)具體情況權(quán)衡輕重，統(tǒng)籌兼顧，使設(shè)計(jì)的機(jī)械具有最優(yōu)的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。過去，隨著機(jī)械工程基礎(chǔ)理論和價(jià)值工程、系統(tǒng)分析等新學(xué)科的發(fā)展，制造和使用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)資料的積累，以及計(jì)算機(jī)的推廣應(yīng)用，優(yōu)化設(shè)計(jì)逐漸由依靠設(shè)計(jì)者的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和遠(yuǎn)見等主觀判斷向依靠科學(xué)的分析、計(jì)算轉(zhuǎn)變。

服務(wù)于不同產(chǎn)業(yè)的機(jī)械，要求不同的功能和特性。各產(chǎn)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)，特別是整體和系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)，必須依附于各有關(guān)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)而難于形成獨(dú)立的學(xué)科。因此，在機(jī)械學(xué)科方面，出現(xiàn)了礦山機(jī)械、冶金機(jī)械、紡織機(jī)械、加工機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、舞臺(tái)機(jī)械等專業(yè)性的機(jī)械分支學(xué)科。但是，這許多分支機(jī)械的設(shè)計(jì)，在技術(shù)上又有許多共性，特別是基礎(chǔ)學(xué)科方面是共通的。如：理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、振動(dòng)力學(xué)、彈性力學(xué)、摩擦學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)（機(jī)構(gòu)分析和綜合）、力與能的傳遞（分析和計(jì)算）、機(jī)械零件、機(jī)械原理、工程材料學(xué)、傳動(dòng)及控制、液壓與氣動(dòng)、加工與制造、潤(rùn)滑、密封、維修，以及標(biāo)準(zhǔn)化、可靠性等。另外，設(shè)計(jì)方法學(xué)研究設(shè)計(jì)工作的內(nèi)在規(guī)律，如設(shè)計(jì)的合理步驟和方法。

機(jī)械設(shè)計(jì)所用的共性基礎(chǔ)知識(shí)、各機(jī)械分支的專業(yè)性要求與設(shè)計(jì)方法學(xué)的結(jié)合，就成為獨(dú)立的專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科。

1.4 設(shè)計(jì)工作是復(fù)雜的智力活動(dòng)

（1）設(shè)計(jì)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程

概念或方案是瞬間形成和發(fā)展的，前一瞬間的方案可能在稍后即被改變、排除或代替，即便是極簡(jiǎn)單的目標(biāo)，它的確定也是動(dòng)態(tài)的。

因此，采用鉛筆繪制草圖是最簡(jiǎn)單的方法之一。

機(jī)械設(shè)計(jì)要考慮的問題多來自功能、安全、壽命、預(yù)算、制造、安裝、使用及維修等方面，零件設(shè)計(jì)、部件設(shè)計(jì)、設(shè)備整體設(shè)計(jì)均如此。

以兩個(gè)零件連接為例：是螺栓連接還是焊接連接？如果確定了用螺栓連接，螺栓的材質(zhì)和尺寸大小？使用螺母的類型？結(jié)構(gòu)上有沒有足夠的扳手空間？裸露的螺栓頭會(huì)不會(huì)刮擦演出服裝？螺栓在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用期間會(huì)不會(huì)生銹？安裝時(shí)需不需要使用扭力扳手？安裝鉗工會(huì)不會(huì)使用扭力扳手？螺栓連接時(shí)采用何種防松措施？螺栓損壞或失效后會(huì)產(chǎn)生何種后果？……這類問題層出不窮。

再如：一個(gè)用角鋼焊接的三維結(jié)構(gòu)，究竟用何種方法拼接才是最佳方案？答案是多樣的，也需要設(shè)計(jì)者綜合各種因素、運(yùn)用自己的學(xué)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)決定做出取舍。

（2）設(shè)計(jì)是個(gè)反復(fù)的過程

沒有一條固定的道路可供設(shè)計(jì)工作自始至終地遵循。一般的情況是通過三個(gè)基本步驟，經(jīng)過曲折和反復(fù)來完成整個(gè)設(shè)計(jì)工作。

a.建立一個(gè)概念：在衡量了所需設(shè)計(jì)機(jī)械的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、完成任務(wù)和必須解決的問題后，設(shè)計(jì)師形成了一個(gè)概念，建立了一個(gè)可行的方案，策劃了一個(gè)可以解決已知的問題或要完成任務(wù)的機(jī)械部件，畫出一個(gè)簡(jiǎn)明清晰的草圖。

b.分析已經(jīng)建立的方案：分析結(jié)構(gòu)及其功能、運(yùn)用公式、草圖甚至模型，決定其尺寸、重量、造價(jià)以及其他感興趣的問題，重點(diǎn)是方案的可行性及完成確定任務(wù)的有效性。

c.評(píng)價(jià)：側(cè)重于這個(gè)設(shè)計(jì)是否滿足了需求 ？其功能是否都是必須？是否造價(jià)太高而難以實(shí)施？是否尺寸太大而運(yùn)輸困難？與其他方案相比的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？需不需要優(yōu)化，如何改進(jìn)？

這樣不斷提高、不斷重復(fù)此過程，以決定采用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)或開始新一輪的反復(fù)。

（3）設(shè)計(jì)是可變的、柔性的

數(shù)學(xué)問題往往只有一個(gè)答案是正確的（這里指精確數(shù)學(xué)，現(xiàn)代出現(xiàn)的模糊數(shù)學(xué)另論），而為解決一個(gè)具體任務(wù)、 完成某項(xiàng)功能的設(shè)計(jì)，可以有多個(gè)可供選擇的方案，有多個(gè)可以接受的結(jié)論。設(shè)計(jì)過程不會(huì)只抱著惟一的解決方案，要不斷地提出疑問和問題。對(duì)設(shè)計(jì)者來說，有時(shí)眾多的“為什么”雖然不會(huì)改變所作的結(jié)論，但至少可開拓新的視野。

（4）設(shè)計(jì)既是發(fā)散的又是匯聚的

完成一個(gè)功能、實(shí)現(xiàn)一個(gè)目的，導(dǎo)致多種解決方案的出現(xiàn)。一個(gè)問題，引出多個(gè)結(jié)論，其中至少有一個(gè)適合完成預(yù)定任務(wù)，是好的或較好的結(jié)論。

例如：一個(gè)具體側(cè)車臺(tái)的設(shè)計(jì)就其傳動(dòng)形式來說就有卷揚(yáng)、齒形帶、套筒鏈、剛性鏈、齒輪齒條、液壓、氣動(dòng)等，方案是多種多樣（發(fā)散）的；經(jīng)過分析和評(píng)價(jià)，確定采用剛性鏈條傳動(dòng)（匯聚）；經(jīng)過進(jìn)一步的探討，將鏈條的結(jié)構(gòu)、節(jié)距、材質(zhì)、鏈輪的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等進(jìn)行分析（發(fā)散），最終確定本設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)距、調(diào)質(zhì)鋼鏈條制作的Chainlift60剛性鏈條傳動(dòng)（匯聚）。

（5）設(shè)計(jì)工作是一項(xiàng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?/p>

由于舞臺(tái)機(jī)械的地位、工作環(huán)境、工作對(duì)象等條件，決定了舞臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)者必須保證機(jī)械在使用周期內(nèi)的安全，這是第一位的任務(wù)。舞臺(tái)機(jī)械的載荷較大、速度較快、演員要在機(jī)械負(fù)載運(yùn)動(dòng)或靜止的條件下，在黑暗的環(huán)境中長(zhǎng)期活動(dòng)，毋庸置疑，安全是第一要?jiǎng)?wù)。設(shè)計(jì)者必須分析每個(gè)零件、部件及其他構(gòu)件可能的失效及失效后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，設(shè)計(jì)者還必須跟蹤包括設(shè)計(jì)、加工制造、安裝調(diào)試、驗(yàn)收使用在內(nèi)的全過程，以便總結(jié)經(jīng)驗(yàn)提高水平。

設(shè)計(jì)的優(yōu)劣通常由設(shè)計(jì)者的基本素質(zhì)決定。第一是設(shè)計(jì)者的知識(shí)結(jié)構(gòu)，他所掌握的數(shù)學(xué)、物理、機(jī)電、液壓、氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、管理、繪圖、軟件等知識(shí)是進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)；第二是設(shè)計(jì)者了解到的信息，信息可以從教科書、參考書、樣本、雜志、專利、標(biāo)準(zhǔn)、已有設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等渠道獲得；第三是經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)者積累的有關(guān)材料、加工設(shè)備、加工工藝、設(shè)備的工作環(huán)境、設(shè)備的工作程序、已有設(shè)備存在的問題、使用單位提出過的改進(jìn)設(shè)想等方面的具體經(jīng)驗(yàn)，都是設(shè)計(jì)不可或缺的素材；第四是想象力，這是個(gè)非常活躍的因素，具備了上述三項(xiàng)基本素質(zhì)，想象力可能成為決定設(shè)計(jì)優(yōu)劣的關(guān)鍵因素。設(shè)計(jì)者把自己的聰明才智轉(zhuǎn)化為以“出主意”、“想點(diǎn)子”為代表的創(chuàng)造力和解決實(shí)際問題的能力。

1.5 舞臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)的種類

和其他機(jī)械設(shè)計(jì)一樣，舞臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)可分為新型設(shè)計(jì)、繼承設(shè)計(jì)和變型設(shè)計(jì)三類。

（1）新型設(shè)計(jì)：應(yīng)用成熟的技術(shù)和（或）經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明是可行的新技術(shù)，設(shè)計(jì)過去沒有的新型舞臺(tái)機(jī)械。

（2）繼承設(shè)計(jì)：以提高性能、降低制造成本或減少運(yùn)用費(fèi)用為目的，根據(jù)長(zhǎng)期使用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的發(fā)展，對(duì)已有的舞臺(tái)機(jī)械進(jìn)行整體或部分重新設(shè)計(jì)。

（3）變型設(shè)計(jì)：為滿足新的需求對(duì)已有的舞臺(tái)機(jī)械作部分修改而發(fā)展出不同于原來機(jī)械（產(chǎn)品變型）的設(shè)計(jì)。

1.6 設(shè)計(jì)的主要階段

（1）計(jì)劃階段：根據(jù)用戶要求、市場(chǎng)或科研需要制定設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)工作進(jìn)入計(jì)劃階段。此時(shí)， 應(yīng)對(duì)所設(shè)計(jì)的設(shè)備做充分的調(diào)查、分析和研究，明確設(shè)備所應(yīng)具有的功能及工作環(huán)境、加工、運(yùn)輸、安裝、經(jīng)濟(jì)、工期等各方面的約束條件，然后形成設(shè)計(jì)任務(wù)書。設(shè)計(jì)任務(wù)書應(yīng)包括：設(shè)備的功能、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、制造要求、使用要求以及完成設(shè)計(jì)任務(wù)的計(jì)劃時(shí)限等。

（2）初步設(shè)計(jì)（方案設(shè)計(jì)）：主要工作是進(jìn)行功能分析、確定功能參數(shù)和實(shí)施方案，確定機(jī)械的工作原理和基本結(jié)構(gòu)，對(duì)原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部分及執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)論證，繪制設(shè)備總體方案圖和重要部件方案圖，并提交審查。方案設(shè)計(jì)，要處理好借鑒與創(chuàng)新的關(guān)系。借鑒同類機(jī)器成功的經(jīng)驗(yàn)，薄弱環(huán)節(jié)及不符合現(xiàn)有任務(wù)要求的應(yīng)當(dāng)改進(jìn)創(chuàng)新。方案設(shè)計(jì)對(duì)整體設(shè)計(jì)的成敗起關(guān)鍵作用。其過程充分地表現(xiàn)出設(shè)計(jì)工作多方案的特點(diǎn)。要從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及環(huán)保等方面對(duì)方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

（3）技術(shù)設(shè)計(jì)：根據(jù)初步設(shè)計(jì)審查意見進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，繪制更詳細(xì)的設(shè)備總圖草圖和主要部件草圖（有時(shí)要繪制復(fù)雜的關(guān)鍵零件圖）以及修改后的計(jì)算書供審查。技術(shù)設(shè)計(jì)的主要工作有：

a.根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)方案，確定原動(dòng)件的參數(shù)（功率、轉(zhuǎn)速、線速度等）并做運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算，從而確定各運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（轉(zhuǎn)速、速度、加速度等）。

b.根據(jù)各部分的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行機(jī)器的動(dòng)力學(xué)計(jì)算，確定主要零件載荷的大小及特性。由于尚未進(jìn)行零件設(shè)計(jì)，此時(shí)的載荷只是作用于零件的公稱載荷。

c.根據(jù)零件公稱載荷的大小和特性進(jìn)行零件的工作能力設(shè)計(jì)。一般按強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、壽命等設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，通過計(jì)算或類比，決定零、部件的基本尺寸。

d.根據(jù)已定出的主要零、部件的基本尺寸，繪制部件裝配草圖及總裝配草圖。對(duì)所有零件的外形及尺寸進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，認(rèn)真地考慮零、部件的結(jié)構(gòu)工藝性，使全部零件有最合理的構(gòu)形。

e.主要零件的精確校核。對(duì)一些重要的或外形及受力情況復(fù)雜的零件進(jìn)行精確的校核計(jì)算并根據(jù)計(jì)算結(jié)果，修改零件的結(jié)構(gòu)及尺寸。

f.確定機(jī)器設(shè)備的潤(rùn)滑、備用等重要輔助系統(tǒng)具體方案。

（4）施工圖設(shè)計(jì)：根據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)審查意見繪制全部工作圖，如零件圖、部件裝配圖和總裝配圖等。零件工作圖的繪制，要充分考慮零件的加工和裝配工藝性、加工過程中和加工完成后的檢驗(yàn)要求和實(shí)施方法等。要按最終零件工作圖的結(jié)構(gòu)及尺寸，重新繪制部件裝配圖及總裝配圖。

施工圖設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容是制定技術(shù)文件，如設(shè)計(jì)說明書（應(yīng)包括方案選擇及技術(shù)設(shè)計(jì)的全部結(jié)論性的內(nèi)容）、使用和操作維修說明書（應(yīng)包括機(jī)器的性能參數(shù)、操作方法、日常保養(yǎng)及簡(jiǎn)單的維修方法、備品備件目錄等）、標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表、材料表、易損件清單等。

對(duì)于某些比較簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)計(jì)可省去初步（方案）設(shè)計(jì)階段。

1.7 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和方法

機(jī)器的成敗基本上取決于設(shè)計(jì)質(zhì)量。制造對(duì)機(jī)器的作用，本質(zhì)上在于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)所規(guī)定的質(zhì)量。因此，機(jī)器的設(shè)計(jì)階段是決定機(jī)器好壞的關(guān)鍵。遵循一定的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和方法，是保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提。

設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足的約束條件。

（1）技術(shù)性能準(zhǔn)則

技術(shù)性能準(zhǔn)則是指相關(guān)設(shè)備的技術(shù)性能必須達(dá)到規(guī)定的要求。技術(shù)性能既指靜態(tài)性能，也指動(dòng)態(tài)性能。例如，機(jī)械能傳遞的功率、效率、壽命、強(qiáng)度、剛度、抗摩擦、磨損性能、振動(dòng)穩(wěn)定性、熱特性等。

（2）標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則

標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則就是在設(shè)計(jì)的全過程中的所有行為，都要滿足上述標(biāo)準(zhǔn)化的要求。如概念標(biāo)準(zhǔn)化（名詞術(shù)語、符號(hào)、計(jì)量單位等應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)）、 實(shí)物形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化（零部件、原材料、設(shè)備及能源等）、方法標(biāo)準(zhǔn)化（操作方法、測(cè)量方法、試驗(yàn)方法等）等。執(zhí)行已發(fā)布的與機(jī)械零件設(shè)計(jì)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計(jì)者的基本義務(wù)。

當(dāng)前，有關(guān)舞臺(tái)機(jī)械的標(biāo)準(zhǔn)有：

WH/T35-2009《演出場(chǎng)館設(shè)備技術(shù)術(shù)語 舞臺(tái)機(jī)械》；

WH/T28-2007《舞臺(tái)機(jī)械 臺(tái)上設(shè)備安全》；

WH/T36-2009《舞臺(tái)機(jī)械 臺(tái)下設(shè)備安全要求》；

WH/T27-2007《舞臺(tái)機(jī)械 設(shè)備驗(yàn)收檢測(cè)程序》；

WH/T37-2009《舞臺(tái)機(jī)械 操作與維修導(dǎo)則》。

此外，還有一些單項(xiàng)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。

（3）可靠性準(zhǔn)則

可靠性準(zhǔn)則就是指設(shè)計(jì)的產(chǎn)品、部件或零件應(yīng)能滿足規(guī)定的可靠性（在規(guī)定的使用條件下，在預(yù)期的壽命內(nèi)能完成規(guī)定功能的概率）要求。

（4）安全性準(zhǔn)則

機(jī)器的安全性準(zhǔn)則是指機(jī)器保證在規(guī)定的使用條件下對(duì)人員和環(huán)境不造成危害的要求。

（5）設(shè)計(jì)方法

設(shè)計(jì)方法是將設(shè)計(jì)思維上升為理性，從而使設(shè)計(jì)工作能按一定的邏輯進(jìn)行，使設(shè)計(jì)人員做出好的設(shè)計(jì)。大致包括以下內(nèi)容：

a.將設(shè)計(jì)的階段細(xì)分，每一階段都成為有章可循和有理可據(jù)的活動(dòng)。

b.建立設(shè)計(jì)資料庫，儲(chǔ)存成功的設(shè)計(jì)以供設(shè)計(jì)參考、采用。

c.用價(jià)值工程的概念和方法，對(duì)設(shè)計(jì)中的矛盾進(jìn)行功能與成本分析，獲得好的效果。

d.將摩擦學(xué)、振動(dòng)學(xué)、斷裂力學(xué)、有限元法、可靠性設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)工程、人類工程學(xué)等新興學(xué)科知識(shí)應(yīng)用于設(shè)計(jì)工作，提高科學(xué)性，減少盲目性。

e.將用戶參與設(shè)計(jì)工作納入設(shè)計(jì)過程，從市場(chǎng)預(yù)測(cè)到售后服務(wù)都要傾聽用戶的意見。

f.應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)和各種計(jì)算軟件，提高設(shè)計(jì)速度和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2 舞臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 概述

由于舞臺(tái)機(jī)械在劇場(chǎng)演出中的特殊地位（工作場(chǎng)所是文化和社交活動(dòng)的劇場(chǎng)；工作對(duì)象是與人密切相關(guān)的景與物，或就是人本身；工作特點(diǎn)是其他機(jī)械所不具備的節(jié)奏性；工作性質(zhì)是在演出中不允許因故障而中斷運(yùn)動(dòng)，且要維持劇目的多場(chǎng)或長(zhǎng)期演出；工作環(huán)境往往非常黑暗、經(jīng)常有不熟悉舞臺(tái)機(jī)械的人員接觸等），使得在使用中發(fā)生危險(xiǎn)或存在危險(xiǎn)傾向。舞臺(tái)機(jī)械的安全必須從設(shè)計(jì)開始（并主要由設(shè)計(jì)來保證），一直貫穿到制造、安裝調(diào)試、使用和維修保養(yǎng)。在舞臺(tái)機(jī)械的整個(gè)壽命周期內(nèi)，安全始終是第一位的。

保障安全是舞臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)者的責(zé)任，設(shè)計(jì)者應(yīng)對(duì)自己的設(shè)計(jì)擔(dān)負(fù)道義和法律上的責(zé)任，必須多方努力，確保設(shè)備運(yùn)行安全，不會(huì)因機(jī)械故障對(duì)演出產(chǎn)生影響，更不會(huì)因機(jī)械失效對(duì)人員造成傷害。

在設(shè)計(jì)階段，除非設(shè)計(jì)者對(duì)設(shè)備的需求、負(fù)載、受力等要素有了充分的了解，否則不能開始實(shí)質(zhì)性的設(shè)計(jì)工作。簡(jiǎn)單地用加大設(shè)備零、部件的方法來適應(yīng)各種功能需要的辦法是不可取的，要對(duì)各種因素進(jìn)行分析，在分析的基礎(chǔ)上得出合理的結(jié)論，選擇合適的零、部件。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

從整體上說，舞臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)和其他機(jī)械設(shè)計(jì)一樣需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。由于舞臺(tái)機(jī)械行業(yè)是一個(gè)歷史悠久的行業(yè)，大多數(shù)設(shè)備都有多年使用的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)者對(duì)使用中存在的風(fēng)險(xiǎn)比較了解，因此，這一程序常常被忽略；但對(duì)于新開發(fā)的設(shè)備品種，特別是非常規(guī)劇場(chǎng)中的新、奇、特和技術(shù)參數(shù)要求特別高的設(shè)備，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容包括：風(fēng)險(xiǎn)分析（機(jī)械限制的確定即機(jī)械壽命各階段、機(jī)械的預(yù)定合理使用、可預(yù)見的使用范圍和限制、可預(yù)見的使用者預(yù)期訓(xùn)練和能力等；危險(xiǎn)識(shí)別即機(jī)械危險(xiǎn)、電氣危險(xiǎn)、熱危險(xiǎn)、輻射產(chǎn)生的危險(xiǎn)、振動(dòng)和噪聲產(chǎn)生的危險(xiǎn)、機(jī)械加工產(chǎn)生的危險(xiǎn)、設(shè)計(jì)中忽略人類工效學(xué)產(chǎn)生的危險(xiǎn)等；在此基礎(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估）和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定，以確定是否需要減小風(fēng)險(xiǎn)或是否達(dá)到了安全。有關(guān)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的具體規(guī)定應(yīng)按照GB/T16865《機(jī)械安全 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的原則》進(jìn)行。

2.3 規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的措施

（1）從設(shè)計(jì)上避免危險(xiǎn)，包括：設(shè)置必要的和一定數(shù)量的安全功能和安全設(shè)施；機(jī)械和電氣控制設(shè)置應(yīng)急和備用系統(tǒng)；控制系統(tǒng)中設(shè)人工干預(yù)、運(yùn)行程序修改、緊急停機(jī)、防止自行啟動(dòng)等子系統(tǒng)；遵循人類工效學(xué)的原則減小操作者的緊張和體力消耗等。

（2）設(shè)置必要的安全防護(hù)裝置。

（3）設(shè)置必要的使用信息，將遺留的安全問題用視覺、聽覺、標(biāo)志符號(hào)等給用戶提示和警告。