现代设计方法_综述.ppt

广义概念：指对发展过程的安排，包括发展的方向、程序、细 节及达到的目标。 狭义概念：指将客观需求转化为满足该需求的技术系统（或技 术过程）的活动。 传统设计方法又称半理论半经验设计法，是以经验总结为基础，运用力学和数学而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计的依据，通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计。 2.2 存在的问题 3.2 设计方法学 3.3 现代设计的“十一论”方法学 3.4 现代设计方法的分类 3.5 综合设计方法 面向产品全生命周期设计 3.6 主要现代设计方法 优化设计 优化设计是把最优化数学原理应用与工程设计问题，在所有可行方案中寻求最佳设计方案的一种现代设计方法。进行工程设计时，首先需将工程问题按优化设计所规定的格式建立数学模型，然后选用合适的优化计算方法在计算机上对数学模型进行寻优求解，得到工程设计问题的最优设计方案。近些年来，优化设计还和可靠性设计、模糊设计等其他一些设计方法结合起来，形成了可靠性优化设计、模糊优化设计等一些新的优化设计方法。 可靠性设计 可靠性设计是一种很重要的现代设计方法。目前，这一设计方法已在现代机电产品的设计中得到广泛应用，它对提高产品的设计水平和质量，降低产品的成本，保证产品的可靠性、安全性起着极其重要的作用。 创新设计(MCD) 创新设计指充分发挥设计者的创造力与智慧利用已有的相关科学理论、方法和原理，进行新的构思，设计出新颖、有创造性及实用性的机构或机械产品。与统设计相比，创新设计强调人在设计过程中，传特别是在总体设计阶段中的主导性及创造性作用，采用新的技术手段、技术原理，从所要求的机械性能出发，改进完善现有的机械或创造发明新机械，实现预期的功能，使其具有良好的工作品质及经济性。 MCD 设计过程 MCD 设计特点 ① 涉及多学科，多学科的交叉、渗透与融合。 ② 非数据性、非计算性的，必须依靠在知识和经验积累基础 上的思考、推理、判断，以及创造性发散思维(灵感形象的 突发性思维)相结合的方法。 ③ 多方案中进行方案优选。 ④ 创新设计是多次反复、多级筛选的过程每一阶段既有其特 定内容与方法，又彼此密切相关，是一个整体的系统设计。 计算机辅助设计 计算机辅助设计(Computer Aided Design)，简称CAD，是利用计算机运算快速准确、存储量大、逻辑判断功能强等特点进行设计信息处理，并通过人机交互作用完成设计工作的一种设计方法。 虚拟设计 虚拟设计属于新兴的多学科交叉技术，它是以虚拟现实技术为基础，以机械产品为对象的设计手段。虚拟设计技术充分利用了模拟仿真技术，它比现行的CAD系统具有更强的人机交互能力，设计人员可通过视觉、听觉、触觉及语音、手势等与设计的对象在虚拟的环境中进行直观地交互。与之相关的虚拟技术有虚拟产品开发、虚拟制造、虚拟装配、虚拟产品原型、虚拟仪器等。 绿色设计 绿色设计是系统地考虑产品生命周期中的环境影响并集成到产品设计过程中的技术和方法。产品的绿色设计具有多学科交叉、技术集成的特点具有广泛的内涵，其要点主要有： (1) 设计目标：设计产品使得资源消耗最少、能耗最低、环境影响最小； (2) 设计方法：以系统集成的方法综合考虑产品基本属性和环境影响特性的并行设计； (3) 时间跨度：不是设计产品本身，而是设计产品的整个生命周期； (5) 环境负荷：绿色设计是改善或减轻产品生命周期环境影响相对负荷的相对设计， 产品在生命周期中产生的环境问题是否影响社会系统的可持续发展能力，却由于环境目标的模糊性和复杂性而无法确定。因此，采用绿色设计方法设计的产品还不能完全称为绿色产品，只能是环境相对友好的产品。 绿色设计的实质 稳健设计 所设计的产品(或工艺)无论在制造和使用中，当结构参数发生变化或在规定寿命内结构发生老化和变质时，都能保持产品性能稳定的一种工程设计方法。它的作用是提高所设计产品的质量和减少质量损失。考虑到设计中参数的随机性、相关性等问题，稳健设计采用模糊数学的方法来解决产品质量因素的不稳定性、推理与寻优算法等问题，并利用可视化的动态三维图形和多媒体虚拟技术建立智能化的稳健设计系统。 动态设计