现代设计理论与方法 第一章.ppt

1、现代设计理论与方法,机电工程学院 李蕾,第一章,烦死人了！还上课？,你准备考研吗？,一、学会快乐度过每一天,二、学会为自己舒缓压力,三、学会从做人开始,四、提升自己的能力,自信、忍耐、宽容、快乐对 你对我真的很重要噢！信不 信，从现在开始，从一点一 滴做起，日积月累，你会过 得开心一点。 Follow me .Please begin!,讲课方式,讲述为主 可以讨论、可以随时发问 以拓展知识面为主、以现代设计方法中离我们 最近最为实用的方面为主线 学生可围绕毕业设计、就业、考研、未来工程实用等自己关心的问题，我们来共同探讨。,课程计划安排（48+8）,概述 设计方法学创造性设计方法、 系统分析

2、设计法 机械可靠性设计 优化设计方法（上机训练4） 有限元分析法（上机训练4） *现代设计方法的综合应用（穿插） 成绩（平时+上机+考试）,第一章 概 述,一、机械设计 、什么是设计？ 、什么是机械？ 、什么是机械设计? 4、 现代设计与传统设计的概念？,1、为满足人类和社会需求，将指定的目标，通过人的创造性思维，经过一系列规划和决策，形成载有一定文字、图形、数据等信息的技术文件，以形成最满意的社会与经济效益。 2、机器和机构的总称。 机构：人为的组合体；具有确定的相对运动。 机器：人为的组合体；具有确定的相对运动；能完成能量转化。 （2）+（1） 3、规划、设计实现预期功能的新机械。（设计创

3、新） 规划、改进原有旧机械。（设计综合） 4、？,、什么是设计？ 、什么是机械？ 、什么是机械设计？ 4、 现代与传统的概念？,将指定任务转化为满足该任务要求的技术系统。 （就机械系统和结构而言，从给定的合理的目标参数出发，通过 各种手段和方法创造出一个所需的优化系统或结构的过程）,、什么是设计？ 、什么是机械？ 、什么是机械设计？ 4、 现代与传统的概念？,原械部长沈鸿认为：“设计是生产技术中的第一道工序。第一道工序质量的高低，是决定机械产品一系列的技术和经济效果的问题。在这道工序上，下的工夫愈多和愈符合客观，则效果愈高。我们许多机械的质量问题，大都是由设计不周所引起的，给国家造成很大损失。

4、”,设计有广义、狭义之分。现在的设计，一般 尚处于狭义阶段，认为图样完成即算设计完成， 这是一种孤立的保守的观念。应该过渡到广义 的设计阶段，才能成为有主动权的，能不断创 新的完整的机械设计。 什么叫广义设计？曾在若干重大工程实践中 行之有效的七事一贯制”的设计方法（实验、研 究、设计、制造、安装、使用、维修七事），以 设计为主来综合权衡，而后设计制图和说明。这 种广义设计的效果，远远超过狭义的设计。 “七事一贯制”和“广义设计”的思想和实践在我国重大机械产品的 设计和制造中，起了重要作用，可惜没有坚持下来。现代的“并行工 程”，由于借助计算机这个强有力的工具，发展迅速。但就其基本思 来说，和

5、我国的“七事一贯制”相比较，可以说是“老”的设计方法了。,二、设计方法的发展,1、直觉设计（17世纪前）铁锹、镰刀、锄头、打鱼网-长期实践 2、经验设计（17世纪后） 最早引进国外技术（拆装、测量、规范、标准等）苏联 3、传统设计 一直沿用的经验法、类比法 4、现代设计航天技术（导弹发 射、长二捆、军事武器） 问：工业化后，发展国家和发达国家工 业的区别什么？,设计方法：设计中的一般过程及解决具体设计 问题的方法、手段。,三、设计过程（四阶段）,1、明确设计任务提运重物 2、原理方案设计（采用什么形式、适应什么场合、减速、制动、流放等） 3、技术设计（如何实现 一级、 二级减速采用什么机构：行

6、星传动：还要考虑体积、重量、成本、批量等问题）-设计、工艺、标准化、企管等 4、施工设计（制造、安装、试运行等）,四、传统设计与现代设计的区别,、“现代设计”是将“传统设计”中的经验、类比法设计提高到逻辑的、理性的、系统的新设计方法。 两种体系： 德国提倡的“设计方法学”。以“功能原理结构”框架为模型，是从抽象到具体的思维方法。（P例题：车系统的组成） 功能抽象具体原理横向变异和纵向组合形成各种结构运用计算机构造设计目录在多种方案中优化、选出最佳方案。 美国提倡的“创造性设计方法学”。以”创造性技法”为构思。 功能在知识、手段和方法不充分的条件下（先抽象），运用创造性技法充分发挥想象，进行辨证

7、思维，形成新的构思或设计。（P例题：新动物） 体现在哪方面的不同？,功能-原理结构,运用创造性技法,四、传统设计与现代设计的区别,、“现代设计”是在静态分析的基础上，考虑载荷谱、负载率等随机参量，进行动态多变量的最优化。 传统设计：载荷和应力是集中的，只考虑设计中的安全系数。但是，往往加大安全系数并不一定能提高产品的可靠性。 现代设计：从概率论和统计学方法出发，针对载荷、应力的离散性，运用简化、降额设计、冗余设计、热设计、漂移设计等方法进行可靠性设计。,、“现代设计”把“传统设计”的自然优化过程转变为科学的最佳寻优过程。 现代优化设计产品设计时，在各种限制条件下（技术、性能、经济指标、制造工艺

8、、使用条件等），运用最优化方法，通过计算机迭代计算，寻求最佳的设计参数值。而“传统设计”仅是通过设计评定再设计等一系列设计过程（凭设计人员的知识、经验和判断力进行的），因此，只是“自然优化”。（汽车的流线造型、数控加工等） 、“现代设计”与“传统设计”相比，设计的准确性、稳定性和设计效率大大提高，且修改方便。 现代设计运用计算机及语言，首先将设计产品建立数学模型，然后将变量输给计算机，自动进行计算机辅助设计（包括绘图）。,四、传统设计与现代设计的区别, 、“现代设计”从系统论的观点入手，运用系统工程的观点和定型化方法来研究设计过程。 它的基本特征是重视系统的综合及对性能的定量描述，将设计要求和

9、目的经过各阶段的设计，逐步将设计方案趋向最优化。 、 “现代设计”强调产品内在质量的实用性、外观质量的美观性、时代性、艺术性，使产品造型有一定的艺术感染力，满足使用者的精神功能。 体现在哪方面的不同？,四、传统设计与现代设计的区别,现代设计方法的范畴 现代设计方法实质上是科学方法论在设计中的应用。冠以“现代”二字是 为了强调以引起重视，其实有些方法也并非是现代的。经分析，可归纳为下列 具有普遍意义的方法： 1）信息论方法，如值息分析法，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，人机工程等。 3)控制论方法，如动态分析法等。 4)优化论方法，它是现代设计法的目标。

10、5）对应论方法，如相似设计等。 6)智能论方法，如CAD，计算机辅助计算等。它是现代设 计法的核心。 7)寿命论方法，如可靠性和价值工程。 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。它是现代设计法的基础。 11)艺术论方法，如艺术造型等。,中国机械设计大典引介二十一世纪国际 最流行的现代设计方法，目的是为广大工程 技术人员在产品开发时提供先进的设计理论 和方法，增强工程技术人员的创新意识。 创新设计 生命周期设计 有限元设计 虚拟设计 优化设计 稳健设计 并行设计 智能设计 机电一体化设计 计算机辅助设计,传统的：静态的、经验的、手工的、类比的、孤立的。现代的：动态的、理性的、自动的、逻辑的、系统的。,五、机械结构设计中的现代方法 设计过程和设计技