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現(xiàn)代設(shè)計方法 機電152 張琛 150590 羅文雙 150575 學(xué)習內(nèi)容 設(shè)計的概念和內(nèi)涵 設(shè)計的發(fā)展歷程； 現(xiàn)代設(shè)計方法的主要內(nèi)容； 學(xué)習現(xiàn)代設(shè)計方法的意義與任務(wù)。 傳統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計的區(qū)別和聯(lián)系； 設(shè)計的概念 從給出的合理的目標參數(shù)出發(fā)，通過各種方法和手段創(chuàng)造出一個所需的優(yōu)化系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)的過程。 國際工業(yè)設(shè)計學(xué)會(International Council Societies of Industrial Design):設(shè)計是一種創(chuàng)造性活動，它的目的在于決定產(chǎn)品的包括性能、過程、服務(wù)及整個生命周期各個方面的品質(zhì)，以獲得一種使生產(chǎn)者和消費者都能滿意的整體 設(shè)計的內(nèi)涵 設(shè)計的的基本內(nèi)涵： (1)需求是設(shè)計的動力源泉 (2)設(shè)計的本質(zhì)是創(chuàng)造性的 (3)設(shè)計是先進生產(chǎn)力的代表 (4)設(shè)計是以技術(shù)性、經(jīng)濟性、社會性、藝術(shù)性為目標 設(shè)計的發(fā)展歷程 1、設(shè)計發(fā)展的基本階段 1)直覺設(shè)計階段 從自然現(xiàn)象中直接得到啟示，或憑人的直觀感覺來設(shè)計制作工具。 2)經(jīng)驗設(shè)計階段 有經(jīng)驗的人將自己的經(jīng)驗或構(gòu)思用圖紙表達出來，然后根據(jù)圖紙組織生產(chǎn)。 3)半理論半經(jīng)驗設(shè)計階段 以理論計算和長期設(shè)計實踐形成的經(jīng)驗、公式、圖標、設(shè)計手冊等作為設(shè)計依據(jù)，通過經(jīng)驗公式、近似系數(shù)或類比等方法進行設(shè)計。 4)現(xiàn)代設(shè)計階段 設(shè)計工作實現(xiàn)設(shè)計自動化和精密計算。同時，對產(chǎn)品的設(shè)計不僅考慮產(chǎn)品本身，還要考慮對系統(tǒng)和環(huán)境的影響；不僅考慮技術(shù)領(lǐng)域，還要考慮社會、經(jīng)濟等因素；不僅考慮當前，還要考慮長遠發(fā)展。二戰(zhàn)以后，電子計算機技術(shù)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和成熟是現(xiàn)代設(shè)計方法產(chǎn)生的前提。 1. 傳統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計比較  （1）設(shè)計方案的表達工具——手工繪圖、AutoCAD。 1. 傳統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計比較  （1）設(shè)計方案的表達工具——手工繪圖、AutoCAD。 （2）工程問題的解析求解——傳統(tǒng)設(shè)計的計算依賴工程問題的解析求解方法、現(xiàn)代設(shè)計是 CAE技術(shù)。 （3）傳統(tǒng)設(shè)計——串行設(shè)計；現(xiàn)代設(shè)計——并行設(shè)計。 現(xiàn)代設(shè)計方法的內(nèi)容 計算機輔助設(shè)計CAD 產(chǎn)品設(shè)計理論與方法——機電產(chǎn)品造型設(shè)計 計算機輔助工程CAE 優(yōu)化設(shè)計 機械可靠性設(shè)計 虛擬設(shè)計 模塊化設(shè)計 綠色設(shè)計 1、 計算機輔助設(shè)計(CAD) 計算機輔助設(shè)計是指在設(shè)計活動中，利用計算機作為工具，幫助工程技術(shù)人員進行設(shè)計的一切適用技術(shù)的總和。是人和計算機結(jié)合、各盡所長的新型設(shè)計方法。 具有提高設(shè)計質(zhì)量、節(jié)省設(shè)計時間、提高效率、降低成本等特點。 CAD集成化是當前CAD技術(shù)發(fā)展的一個重要方面，形式之一是將CAD和CAM集成為一個CAD/CAM系統(tǒng)。 2、 工業(yè)造型設(shè)計 工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計是指利用藝術(shù)手段按照美學(xué)法則對工業(yè)產(chǎn)品進行造型設(shè)計，使產(chǎn)品在保證使用功能的前提下，具有美的、富于表現(xiàn)力的審美特性。具有以下三個顯著特征： 1)實用性特征 體現(xiàn)使用功能，適合目的性，先進性和可靠性，具有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的功能美。 2)科學(xué)性特征 體現(xiàn)先進加工手段的工藝美，反應(yīng)大工業(yè)自動化生產(chǎn)和科學(xué)性的嚴格和精確美。 3)藝術(shù)性特征 應(yīng)用美學(xué)法則體現(xiàn)形體美、色彩美、材料美，體現(xiàn)人、產(chǎn)品和環(huán)境的整體和諧美。 3、 有限元法 有限元法是以計算機為工具的一種現(xiàn)代數(shù)值計算方法。不僅用于工程中復(fù)雜的非線性問題(如結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、熱傳導(dǎo)、電磁場等)的求解，而且還用于工程設(shè)計中復(fù)雜結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動力學(xué)分析，并能精確地計算形狀復(fù)雜的零件的應(yīng)力分布和變形，成為復(fù)雜零件強度和剛度計算的有力的分析工具。 國際上研制了功能完善的有限元分析軟件，如ANSYS和Abaqus等，帶有強大的前處理和后處理。 4、優(yōu)化設(shè)計 優(yōu)化設(shè)計亦稱為最優(yōu)化設(shè)計，是以數(shù)學(xué)規(guī)劃理論為基礎(chǔ)，以電子計算機為輔助工具，將設(shè)計問題按規(guī)定的格式建立數(shù)學(xué)模型，并選擇合適的優(yōu)化算法，選擇或編制計算機程序，然后通過計算機自動獲得最優(yōu)設(shè)計方案。 5、可靠性設(shè)計 可靠性(Reliability)是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標之一，是指產(chǎn)品在限定的條件下、規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。 可靠性設(shè)計是指在產(chǎn)品設(shè)計過程中，在預(yù)測與預(yù)防產(chǎn)品所有可能發(fā)生故障的基礎(chǔ)上，通過采用相應(yīng)的設(shè)計技術(shù)，使所設(shè)計的產(chǎn)品符合規(guī)定的可靠性要求。 6、 虛擬設(shè)計 虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，VR)是采用計算機技術(shù)和多媒體技術(shù)，營造一個逼真的具有視、聽、觸等多種感知的人工虛擬環(huán)境，使置身于該環(huán)境的人通過各種多媒體傳感交互設(shè)備與這一虛構(gòu)的環(huán)境進行實時交互作用，產(chǎn)生身臨其境的感覺。 虛擬設(shè)計的基本構(gòu)思是用計算機來虛擬完成整個產(chǎn)品開發(fā)過程。在計算機上建立產(chǎn)品模型，并進行各種分析，改進產(chǎn)品設(shè)計方案，用數(shù)字化形式代替?zhèn)鹘y(tǒng)實物原型試驗，在數(shù)字狀態(tài)下進行產(chǎn)品靜態(tài)和動態(tài)分析，再進行集成改進。 7、模塊化設(shè)計 模塊是一組同時具有相同功能和結(jié)合要素而具有不同性能或用途甚至不同結(jié)構(gòu)特征但能互換的單元。 產(chǎn)品模塊化的思想是將某一產(chǎn)品按一定的規(guī)則分解為不同的、有利于產(chǎn)品設(shè)計、制造及裝配的許多模塊，然后按照模塊來組織產(chǎn)品和生產(chǎn)。 模塊化設(shè)計是對產(chǎn)品進行市場預(yù)測、功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計出一系列通用的功能模塊；根據(jù)用戶的要求，對這些模塊進行選擇和組合，就可以構(gòu)成不同功能或功能相同但性能不同、規(guī)格不同的產(chǎn)品。這種設(shè)計方法稱為模塊化設(shè)計。 8、綠色設(shè)計 綠色設(shè)計(Green Design)也稱為生態(tài)設(shè)計(Ecological Design)、環(huán)境設(shè)計(Design for Environment)等。其基本思想是：在設(shè)計階段就將環(huán)境因素和預(yù)防污染的措施納入產(chǎn)品設(shè)計中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計目標和出發(fā)點，力求使產(chǎn)品對環(huán)境的影響最小。 綠色設(shè)計的核心是3R(Reduce，Reuse，Recycle)。 綠色設(shè)計的主要內(nèi)容包括：綠色產(chǎn)品設(shè)計的材料選擇與管理、產(chǎn)品的可拆卸性設(shè)計、產(chǎn)品的可回收性設(shè)計。 學(xué)習現(xiàn)代設(shè)計方法的意義與任務(wù) 1、意義 設(shè)計對產(chǎn)品的制造、上市及其整個生命周期都有重要影響；把好產(chǎn)品設(shè)計關(guān)，可以降低制造成本、保證產(chǎn)品使用性能和使用壽命、增強產(chǎn)品的市場競爭能力等等。因而學(xué)習本課程有著重要的經(jīng)濟和現(xiàn)實意義。 2、任務(wù) 掌握現(xiàn)代設(shè)計方法的理論與原理，了解其作用與局限性，并學(xué)會用所學(xué)知識解決工程實際問題。1Rz紅軟基地

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