现代设计理论与方法PPT课件.ppt

南京理工大学机械工程学院机械设计与自动化系梁医公共邮箱 moderndesign 现代机械设计理论与方法 参考书目1 机械优化设计 孙靖民 哈尔滨工业大学2 MATLAB原理与工程应用 AnEngineer sGuidetoMATLAB EdwardB Magrad等 电子工业出版社3 现代设计技术 王国强等 化学工业出版社 4 创新算法 TRIZ 系统创新和技术创造力 GenrichAltshuller著 华中科技大学出版社5 现代机械设计方法 谢里阳 机械工业出版社6 现代设计理论与方法 张鄂 科学出版社7 机械优化设计方法 陈立周 冶金工业出版社8 现代优化计算方法 邢文训谢金星 清华大学出版社9 MATLAB遗传算法工具箱及其应用 雷英杰等西安电子科技大学出版社 教学环节 1 课堂讲授 2 课后作业 3 课外分组查阅文献 课堂进行演示和交流 4 课外独立查阅文献 撰写综述类小论文 5 课程开卷考试 成绩评定 综合成绩计算表 课程内容第0章现代机械设计概述第1章优化设计概述第2章数学基础第3章一维搜索方法Matlab介绍第4章无约束优化方法第5章约束优化方法第6章多目标及离散变量优化方法第7章现代优化算法第8章优化实例 现代设计技术 王国强 现代机械设计概述 设计是为提供社会所需的产品所必要的一系列创新思维和活动 1 设计的定义 运用基础知识 专业知识 实践经验和系统工程等方法 进行设想和构思 计算和分析的过程 设计的最终目的 提供满足人们需求 具有一定功能 优质高效 价廉物美 并具有市场竞争力的产品 结果 技术文件 提供产品制造依据 设计是形成产品的第一道工序 2 设计的作用 产品的质量和经济效益取决于设计 制造和管理的综合水平 而产品设计是关键 3 传统设计与现代设计 人类的生活与生产 社会的进步 1 设计的思想和方法的发展 设计的思想和方法 2 传统设计与现代设计的区别 传统设计 灵感和经验 现代设计 基于设计科学 实现产品本身预定的功能 人 机 环境 系统的设计 偏重于普通强度准则 理论力学 材料力学 有限单元法 断裂力学 弹塑性力学 可靠性设计 人机工程设计 摩擦学设计 绿色设计 美学设计 人脑三维构思 二维图形表达 三维实体设计 串行设计 设计过程漫长 并行设计技术 高效快速 传统设计流程如图所示 系统总体要求 系统任务分解和指标分配 机械系统 要求 概念设计 详细设计 确认 制造 控制系统 要求 概念设计 详细设计 确认 制造 系统联调与测试 修改及优化 传统设计流程图 缺点 分系统设计之间缺乏协调 在设计过程中无法对整个系统给出准确的描述 工作效率低 产品开发周期长 开发费用高 现代设计流程如图所示 系统总体要求 系统任务分解和指标分配 概念设计 概念设计 详细设计 概念设计 详细设计 要求 要求 虚拟集成 仿真 测试 原型 测试 制造 制造 系统联调与测试 机械系统 控制系统 修改及优化 现代设计流程 虚拟样机技术把不同领域的工程师结合起来 协同设计 减少冗余建模 共享数据 对不能够用实验进行校验的场合进行仿真 显著降低设计成本 减少设计实验周期 设计技术体系 先进制造工艺材料科学自动化技术系统管理技术自然科学政治经济文化社会科学 相关学科与技术 应用技术 支撑技术 主体技术 基础技术 现代设计方法学 可靠性设计技术 设计试验技术 各种产品设计领域 计算机辅助设计技术 传统设计理论与方法 传统设计技术体系 二 现代设计理论与方法 现代设计技术 的范畴 新兴的多元交叉学科 常用的现代设计理论与方法 1 优化设计 2 可靠性设计 3 模糊设计 4 工业设计 5 有限元法 6 动态设计 7 计算机辅助设计CAD 8 疲劳强度设计 9 损伤容限设计 10 摩擦学设计 11 模块化设计 12 热稳定设计 13 精度设计 14 相似设计 15 并行设计 16 设计方法学 17 绿色设计 19 虚拟设计 18 创新设计 20 智能工程 设计 21 反求工程 设计 22 设计专家系统 23 神经网络分析设计 24 机电一体化系统设计 三 现代设计技术特点 1 设计范畴扩展化 2 设计手段计算机化 传统设计 只限于产品设计 现代设计 将产品设计向前扩展到产品规划向后扩展到工艺设计 使产品规划 产品设计 工艺设计形成一个有机整体 早期的计算机辅助分析计算和辅助绘图优化设计 并行设计 三维建模 设计过程管理 设计制造一体化 仿真和虚拟制造等 6 分析手段精确化 5 设计手段拟实化 4 设计过程智能化 3 设计过程并行化 与产品相关的各种过程并行交叉进行 可减少修改工作量 加快设计进程 提高设计质量 借助人工智能和专家系统技术 由计算机完成一部分原来必须由设计者进行的创造性工作 三维造型技术 仿真和虚拟技术以及快速原型技术的出现 使得零件在制造前就能看到其形状 并可据此改进设计效果 利用有限元等功能强大的分析工具 准确模拟系统的真实工作情况 得到符合实际的最优解 运用概率论 统计学方法进行产品的可靠性设计 7 集成设计环境 利用计算机工具软件 可以在系统集成设计 分析 测试与仿真环境下完成产品设计 例如 Pro E UG等软件 8 强调设计的逻辑性和系统性 传统设计 采用经验法和类比法 现代设计 强调设计的逻辑性与系统性 例如 设计方法学中的功能分析法 应用 设计目录 进行设计等 可获得多种设计方案 经比较和优化 最终获得最佳方案 9 动态多变量优化 传统设计 静态分析现代设计 考虑载荷谱等随机变量 动态多变量设计 10 强调产品的环保性 11 强调产品宜人性 12 强调用户参与 13 强调设计阶段质量控制 现代质量控制理论认为 产品质量首先是设计出来的 其次才是制造出来的 14 设计制造一体化 15 产品全寿命周期最优化 现代设计强调从市场调研 用户要求 到产规划 产品设计 工艺设计 制造过程质量控制 成本核算 销售价格 包装运输 售后服务 维修保养 报废处理 回收再利用等产品全寿命周期的综合最优化 四 学习现代设计理论与方法的意义 没有优秀的产品设计和创新是难以在竞争中取胜的 要