第五章 其他现代设计方法及其应用

第六章其他现代设计方法及其应用随着设计方法学、优化设计等新学科的发展，出现了一些新技术，如并行设计、相似设计、稳健设计、绿色设计、智能设计、模糊设计、虚拟设计、动态设计和疲劳设计等。随着网络经济时代的带来，全球式经济进程的加速，跨地域的联合设计将成为主要的设计方法。第一节常用现代设计方法简介6.1.创新设计方法设计的本质是创新，在现代设计方法中，强调创新设计，是为了使设计者更充分地发挥创造力，更好地利用最新科技成果，设计出更具有竞争力的新颖产品。6.1.1创造性思维与创造力思维是人脑对所接受和已储存的来自客观世界的信息进行有意识或无意识、直接的或间接的加工处理，从而产生新信息的过程。1.过程存储准备阶段悬想加工阶段顿悟阶段2.创造力及创造活动创造力是指在创造活动中表现出来的能力。它涉及智能和知识因素。6.1.2创造原理1．综合创造原理综合创造原理是指将研究对象的各个部分、各个方面和各种因素联系起来加以考虑，从整体上把握事物的本质和规律的一种思维法则。2.分离创造原理分离创造原理是把某一创造对象进行科学的分解或离散，使主要问题从复杂现象中暴露出来，从而理清创造者的思路，以便抓住主要矛盾或寻求某种设计特色。3.移植创造原理移植创造是指吸取、借用某一领域的科学技术成果，引用或渗透到其他领域，以变革或改进已有事物或开发产品。4.还原创造原理还原创造原理是指创造者回到驱使人们创造的最基本的出发点或归宿，进行创新思考的一种创造模式。5.价值优化原理把价值看作某一功能与实现这一功能所需成本的比，提高产品价值就是用低成本实现产品的功能。。

6.1.3常用创新技法1．群体集智法2．系统探求法1）5W2H法2）特性列举法3．联想类比法1）联想发明法2）综摄类比法4．组合类比法6.1.4新产品构思方式可分为5类：品质分析需求分析关联分析发展趋势分析群体创造力6.2功能分析法步骤：明确任务——总功能分析——功能分解——功能元求解——功能原理解——最佳功能原理方案6.3计算机辅助设计6.3.1概述

CAD是指使用计算机系统统一支持设计工作的各项技术活动。微机CAD将成为今后CAD发展方向。6.3.2CAEE/CAPP/CAM/PDM/MRP-LL/EPR/CIMSCAE——计算机辅助工程CAM——计算机辅助制造CAPP——计算机辅助工艺设计（前两者的联系桥梁）PDM——产品数据管理MPR-II——制造资源规划ERP——企业资源规划CIM/CIMS——现代集成制造系统6.3.3CAD系统的支撑软件图形支撑软件三维造型软件分析软件及优化软件工程数据库管理软件及数据交换标准接口软件6.3.4CAD技术的发长方向1．参数化设计2．智能CAD

智能CAD是指在CAD系统中运用了专家系统、人工神经网络等人工智能技术。基于特征的设计特征是构造零件的最基本的单元要素，它能以较高的抽象级别、不需要解释的方式来表示一个产品。相关性设计相关性设计是为设计工作提供了极大的方便，系统会自动地更新与用户所修改的部分有关系的内容。装配设计和管理CAD系统的集成化面向对象的设计方法CAD系统的网络化网络技术是计算机技术和通信技术相互渗透、密切结合的产物，在计算机应用中起着越来越重要的作用。6.4动态分析法

6.4.1内容实际产品往往是由一定数量的零件通过各种方式联接而成的机械系统，这时需要对整个系统进行静态和动态分析。用黑箱法对此进行分析：首些要建立对象的数学模型，通常用复域中的传递函数、频域中的频率特性及时域中的微分特性来描述其数学模型。理论基础：模态分析和模态综合理论主要方法：有限元分析方法、模型实验方法及传递函数分析法。6.4.2测试信号分析种类：硬件手段和软件手段6.4.3传递函数法传递函数法是动态分析设计法研究的中心内容。

6.4.4模态分析法对于复杂系统的动态性态分析，通常需要建立一个复杂的系统动力学模型，即一个复杂的微分方程组。因此采用模态分析法，是用实验和其他数据处理手段找出系统特有的模态参量或传递函数，并用以对系统的动态特性进行分析、预测、评价和优化的方法。内容：系统固有特性分析，动力响应分析。6.5快速响应设计及其技术1.快速响应设计追求新产品的快速响应设计，加快产品的试制、试验和定型，以快速形成生产里，需要尽量利用制造自动化的各种新技术，如RP（快速成形）和VM（虚拟制造）2.变型设计它是实现快速响应的一种方法，这种方法特别强调对企业产品信息的标准化、规范化重组，通过对企业现有成熟产品的变型再设计，使企业的宝贵信息资源得到尽可能多的重用，从而实现快速响应，以赢得市场。基本方法：相似设计和模块化设计3.反求工程反求工程以设计方法学为指导，以现代设计理论、方法、技术为技术，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有的产品进行解剖、分析、重构和再创造。所谓反求工程是将数据采集设备获取的实物样件表面或表面及内腔数据，输入专门的数据处理软件或带有数据处理能力的三维CAD软件进行处理和三维重构，在计算机上复现实物样机的几何形状，并在此基础上进行原样复制、修改或重设计，该方法主要用于对难以精确表达的曲面形状或未知设计方法的构件形状进行三维重构和再设计。。5.快速成型快速成型是近年来形成的一种全新技术，它完全摆脱传统“去除材料”加工方法，而是采用全新的“增加材料”加工法，将复杂的三维加工分解成简单的二维加工的组合。6.6虚拟设计（单独专题）

VD设计6.7并行设计并行设计是产品在设计时与相关过程进行集成的一种系统化设计方法。换言之，并行设计是在产品设计阶段侧重于同时考虑产品全生命周期的各种主要性能指标，从而避免在产品研制后期出现不必要的返工与重复性工作。6.8绿色设计

6.8.1基本概念

1．产品的生命周期绿色设计是面向全生命周期的设计，从不同的角度有不同的划分方式。按设计角度分有：传统设计的产品生命周期和绿色设计的生命周期。前者主要包括：从环境中提取原材料、加工成产品，并流通给消费者使用。为了消除或减轻环境污染，产品制造企业不得不越来越多地思考如何通过再循环和重复利用来适当地处置产品，并把产品废弃问题，如回收和拆卸作为设计需求纳入其设计过程。

步骤：原材料获取阶段绿色产品的规划、设计与生产制造阶段产品的分配和使用阶段产品维护和服务阶段废气淘汰产品的回收，重用和处理处置阶段2．绿色产品绿色产品是在其生命周期全过程中，符合特定的环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率高，能源消耗最低的产品。3．绿色设计的概念通常也称为生态设计、环境设计、生命周期设计或环境意识设计等设计过程划分：1）产品提高2）产品再设计3）产品功能创新4）产品系统创新可以看出，绿色设计是一个从部分到系统，从简单到复杂、从渐进创新到根本创新的