《设计方法学绪论》PPT课件.ppt

哈尔滨工程大学机电学院葛杨 HarbinEngineeringUniversity 设计方法学 第一讲绪论 HarbinEngineeringUniversity 设计方法学概述 课程教学目的培养学生运用现代先进的设计理论和方法解决工程问题的能力 教学内容现代设计理论 重点内容为系统分析法及创造性思维 现代设计方法 重点内容为有限元分析 优化设计和反求工程设计 第1节设计方法学概述 1 设计与设计方法学1 设计的发展 奇思妙想 社会需要 收音机 录音机电视机 构思新颖 技术性能高 价格质量比高 19世纪蒸汽机 10年 19世纪中 发电机 1829 1886 电子管3年 汽车 27年 20世纪雷达15年 电机 核反应堆3年 激光1年 2 设计 为了满足人类需要 人们进行的征服自然 改造世界的创造性的活动 创造性地建立满足功能要求的技术系统活动 目的性 创新性 3 设计方法学 完善设计过程 优化每个步骤 逻辑联系形成工作程序 以期获得优质产品过程 形成设计方法学 现代 系统的观点 考虑多学科影响 例如 环境 获得高质 价廉 有创新的产品而使用的工作程序 方法和工具的总称 2 设计方法学的基础1 系统工程学基础 1 1940 美微波通讯网组网 运筹学的产生 2 二战 出现运筹学 由于大规模军事系统生产和管理 3 战后 大系统的出现 新型设计方法奠定基础 4 1958年 北极星导弹系统 系统工程学典范 采用PERT技术 设计评审技术 包括6个项目 9000家公司 11000所大学 5 1965年 美国密执安大学工程研究所RE迈克人教授3人主编 系统工程学手册 建立完整体系 6 60年代 美阿波罗登月 1969年7月16日 11号将3宇航员送上月球 8年 每宇航局运用了系统工程学 将设计评审技术 电子计算机仿真技术 实物半实物仿真技术及系统环境参数测试技术融合 从此 系统工程学受各国重视 中国 钱学森 7 日本借鉴美国 企业的全面质量管理 国际竞争力 经济强国 8 前苏联 应用控制论 军事和航天领域重大进展 9 60年代 西德借鉴 设计薄弱环节研讨会 政府支持下开展设计薄弱环节研究 设计方法学研究 在合理设计过程和步骤 应用系统工程学成果 从此诞生设计方法学独立学科 10 现代 随着计算机普及各环节加入计算机过程 知识的模块化 2 市场 理论 方法和工具间的关系 3 设计方法学与系统工程学的学缘关系 2 设计方法学的发展概况国内外发展 1 德国 功能 原理 结构框架 框架中每一工作步骤横向变异 纵向组合获得尽可能多的设计方案 体系完备 不同派别 经常研讨 2 美国 美国在创造学 发明学以及优化 价值工程 可靠性 有限元分析卓有成效 但程序完备性不足 头脑风暴形态分析法 综摄法 参数分析法 思维积木3 苏联 历来重视理论研究 物场分析法 TRiZ理论4 日本 独立发展 重视应用 创造课程和创造思维 法 法国内方法论研究概况 1 第一种 翻译创造工程2 第二种 留学深造3 第三种 国际会议4 第四种 来华讲学80年代 成立学会 组织 办期刊 杂志 机械工程 机械设计 3 设计方法学目的1 设计出高质量 高价格的创新产品 2 采用现代化先进技术理论和方法是设计过程自动化 合理化 3 总结规律更好 更快培养设计人员 4 设计方法学作用1 多品种 生产一代 设计一代 开发一代 2 高效率 保证产品研制短时间 1 合理工作程序 2 设计知识库 专家系统支持 3 设计方法学和CAD技术相辅相成3 高质量4 低成本 5 设计方法学主要特点系统性 多样性 通用性 学科交叉性 信息浓缩集成 启发性总结 设计方法学是用系统的观点考虑自然科学 社会科学及经济诸因素 以获得质高 价廉 有创新的产品所使用的工作程序 方法和工具的总和 第2节设计方法学研究内容及方向 设计方法学研究内容1 研究设计过程 寻求符合设计规律的设计程序 2 建立知识模块或设计目录 根据所解决问题的细微程度 建立多层次的通用和专用设计目录 3 创造性思维方法的研究 一般性设计规律及设计准则的研究 5 功能分析及降低产品成本途径研究 6 评价与决策研究 7 计算机设计系统 8 技术预测 生产一代 设计一代 开发一代 第3节传统设计与现代设计 1 传统设计与现代设计1 设计的起源和设计技术的传递 1 手工艺人的设计及技术传递师傅 徒弟 实用的 2 传统设计技术的传递图纸 经验 类比 实验为基础的 3 现代设计理论体系的建立与发展仿真 理论分析 分析实验结合的 2 产品属性变化对设计的要求 传统产品与现代产品 1 产品的使用属性 2 产品的社会属性 3 产品的服务属性海尔是如何赚钱的 你把保险公司的产品放到哪里去了 3 现代设计与传统设计的根本区别手工的 静态的 经验的设计 被动地分析产品的性能计算机化的 动态的 科学的设计 主动地设计产品的性能 2 现代设计的范畴1 信息论方法 如信息分析法 技术预测法等 它是现代设计方法的前提 2 系统论方法 如系统分析法 人机工程以及面向产品生命周期的设计 3 控制论方法 如动态分析法等 4 优化论方法 它是现代设计方法的目标 5 对应论方法 如相似设计 反求工程设计等 6 智能论方法 如CAE 并行工程 人工智能等 是现代设计方法的核心 7 寿命论方法 如可靠性设计 价值工程和稳健性设计等8 离散论方法 如有限元和边界元方法 9 模糊论方法 如模糊评价和决策等 10 突变论方法 如创造性设计等 它是现代设计方法的基础 11 艺术论方法 如艺术造型等 第4节设计类型及设计原则 1 设计类型1 开发型设计2 适应性设计 无氟冰箱 3 变参数设计 如 电机 水泵 减速器系列 4 测绘与仿制2 设计原则1 创新原则2 可靠原则3 效益原则4 审核原则 每道程序控制 方案设计 技术设计 图 合理的开发程序 第5节设计过程和设计技术简述 1 机械设计过程简述1 基本设计步骤 1 调查研究 2 方案设计 3 工作图设计 4 样机试制与鉴定2 产品开发的程序设计 方案设计 技术设计 生产 使用方案设计 设计任务书 原理方案 总体装配草图技术设计 零部件图 总装配图 使用维护说明 工艺文件 1 设计系统概念 第6节设计系统 机械结构设计 2 设计系统特点知识维 功能分析法 创造性方法 评价与决策方法 模块化设计法 相似性设计法 逻辑维 分析 综合 评价 决策时间维 计划 设计 试制 批量生产 销售 3 几种典型系统设计方法 1 相似类比法 2 抽象类比法 3 仿生法 4 借用法 5 635法 6 智爆法 7 提问法 8 5W1H When Where Who What Why How 4 机械设计进程 逻辑步骤及方法 6 联想类推法实例1 相似联想法河蚌育珠 牛黄2 抽象类比法喷气发动机与沙漠中的沙丘3 借用法