现代设计理论与方法绪论课件

1、现代设计理论与方法机电学院 伞红军电话mail：第一章 绪论什么是设计？什么是现代设计？1.1.1 设计的内涵 设计：在正式做某项工作之前，根据一定的目的和要求，预先制定方法、图样等。- 现代汉语词典1.1 现代设计 早期人类有关设计的经验性总结，如中国古代的考工记和古罗马老普林尼的博物志，都可视作设计学作为一门理论的最初萌芽和起点。 而设计学成为一门独立的学科，并且被学者们作出思辨的归纳和理论的阐述，则是20世纪以来的产物。 设计作为人类生物性与社会性的生存方式，其渊源是伴随“制造工具的人”的产生而产生的。 1.1.1 设计的内涵 广义概念：对发展过程的安排，包括发

2、展的方向、程序、细节以及达到的目标。 狭义概念：将客观需求转化为满足该需求的技术系统的活动。 1.1.1 设计的内涵1、需求特征。2、创造性特征。3、程序特征。 设计程序：产品规划、原理方案设计、技术设计、施工设计。4、时代特征。1.1.2 工业产品设计的特征1、直觉设计阶段 凭直观感觉来设计制作工具和机械，往往带有一定的盲目性。 2、经验设计阶段 依靠个人的才能和经验，运用一些基本设计计算理论，借助类比、模拟和试凑等设计方法进行设计。3、半理论半经验设计阶段 加强了设计基础理论、各种专业机械产品设计机理以及关键零部件的设计研究，使设计者能够充分利用数据、图表和手册等进行设计，减少了设计的盲目

3、性，增加合理性。1.1.3 设计发展的基本阶段1、传统设计 20世纪以来，由于科学技术的不断发展，对设计的基础理论研究得到了加强，随着设计经验的积累，以及设计与工艺的结合，已经形成了一套半经验半理论的设计方法。依据这种方法进行的设计，称为传统设计。 传统设计以经验为基础，运用力学、数学等公式，图表等作为设计依据，通过经验公式或类比的方式进行设计。1.1.4 现代设计与传统设计2、现代设计 继承了传统设计的精华，吸取了当代科技成果和计算机技术。 与传统设计相比，主要完成了一下转变： 1）产品结构分析的定量化； 2）产品工况分析的动态化； 3）产品质量分析的可靠性化； 4）产品设计结果的最优化；

4、5）产品设计过程的高效化和自动化。1.1.4 现代设计与传统设计1.1.4 现代设计与传统设计 传统设计 现代设计 经验、类比 逻辑 、推理 、系统 静态、少参数 动态、多变量 传统设计：生产经验、力学、数学公式 静态现代设计：摩擦学、模态、可靠性、疲劳 动态 当然,现代设计方法还不能完全取代传统设计方法，一些行之有效的经验方法目前仍在广泛使用，它们仍是现代设计方法的重要组成。1.2.1 现代设计理论和方法 设计理论是对产品设计原理与机理的科学总结。 设计方法是使产品满足设计要求以及判断其是否满足要求的依据。 1.2 现代设计理论和方法的主要内容和特点 优化设计 可靠性设计 计算机辅助设计 有

5、限元法 工业造型设计 反求工程设计 绿色设计 动态设计 系统化设计 创造性设计 摩擦学设计 模块化设计 虚拟设计 价值工程 人机工程1.2.2 现代设计的主要理论和方法可靠性设计 保证机械及其零部件满足给定的可靠性指标的一种机械设计方法。包括对产品的可靠性进行预计、分配、技术设计、评定等工作。所谓可靠性，则是指产品在规定的时间内和给定的条件下，完成规定功能的能力。它不但直接反映产品各组成部件的质量，而且还影响到整个产品质量性能的优劣。17计算机辅助设计 利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。简称CAD。 在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。18

6、有限元法 有限元法（finite element method）是一种高效能、常用的计算方法。这种方法将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。19工业造型设计 工业造型设计最初产生于把美学应用于技术领域这一实践之中，是技术与艺术相结合而产生的一门边缘学科。技术主要追求功能美，艺术主要追求形式美。20反求工程 反求工程(Reverse Engineering,RE),也称逆向工程、反向工程，是指用一定的测量手段对

7、实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程，是一个从样品生成产品数字化信息模型，并在此基础上进行产品设计开发及生产的全过程。21绿色设计 绿色设计也称生态设计、环境设计、环境意识设计。在产品整个生命周期内，着重考虑产品环境属性(可拆卸性，可回收性、可维护性、可重复利用性等)并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命、质量等要求。22系统化设计 系统化设计是把设计对象看作一个完整的技术系统，然后用系统工程方法对系统各要素进行分析与综合，使系统内部协调一致，并使系统与环境相互协调，以获得整体最优化设计。24摩擦学设计 摩擦学设计以

8、摩擦、磨损及润滑理论为基础，从系统工程观点出发，通过系列计算与经验类比分析，预测并排除可能发生的故障，使机械设备在使用过程中达到尽可能小的摩擦、损耗和经济的稳定磨损率。25虚拟设计 虚拟设计技术是由多学科先进知识形成的综合系统技术，其本质是以计算机支持的仿真技术为前提，在产品设计阶段，实时地并行地模拟出产品开发全过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性、产品的可维护性和可拆卸性等，从而提高产品设计的一次成功率。27价值工程 价值工程是通过对产品功能的分析，正确处理功能与成本之间的关系来节约资源、降低产品成本的一种有效方法。不论是新产品设计，还是老产品改进都离不开技术

9、和经济的组合，价值工程正是抓住了这一关键，在使产品的功能达到最佳状态下，使产品的结构更合理，从而提高企业经济效益。28人机工程 人机工程学是一门多学科的交叉学科，研究的核心问题是不同的作业中人、机器及环境三者间的协调，研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术的多个领域，研究的目的则是通过各学科知识的应用，来指导工作器具、工作方式和工作环境的设计和改造，使得作业在效率、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高。291、程式性 现代设计研究设计的一般进程，包括一般设计战略和用于设计各个具体部分的战术方法。要求设计者从产品规划、方案设计、技术设计、施工设计到实验、试制，

10、按步骤有计划地进行设计。 2、创造性 现代设计强调创造能力开发和充分发挥人的创造性；重视原理方案的设计、开发和创新产品。只有创新才能有所发明。 1.2.3 现代设计方法的特点3、系统性 现代设计把设计对象看作一个系统，同时考虑系统与外界的联系，用系统工程概念进行分析和综合，通过功能分析、系统综合等方法，力求系统整体最优，使人机之间的功能相互协调。 4、最优性 设计的目的是得到功能全、性能好、成本低的最优产品。 1.2.3 现代设计方法的特点5、综合性现代设计在设计过程中，综合考虑、分析市场需求、设计、生产、管理、使用、销售各方面的因素；综合运用优化论、系统工程、可靠性理论、价值工程、技术等学科的知识，探索多种解决设计问题的科学途径。6、数字性将计算机技术全面的引入。1.2.3 现代设计方法的特点1.3.1 现代产品的特点与设计要求设计对象由单机走向系统；设计要求由单目标走向多目标；设计领域由单一领域走向多个领域；设计人员从单人到小组产品更新速度加快、设计周期缩短产品设计由自由发展到有计划的发展设计发展要适应科技的发展，尤其计算机1.3.2 现代产品的设计类型及进程 1、现代产品的设计类型 开发性设计 适应性设计 变型设计1.3 现代产品的设计类型及进程 2、现代产品设计的三个阶段 功能原理设计 实用化设计 商品化设计 3、现代产品设计的进程 产品规划阶