现代设计理论与方法绪论

现代设计理论与方法机电学院伞红军电话mail：sanhjun@163.com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设计的内涵设计是为满足需求而进行的一种创造性思维活动的实践过程。设计是一种优化过程，是在给定的条件下，针对目标谋求最优解的过程。设计是一种创造性活动，设计的核心是创造，没有创新就不叫设计。相关概念设计是通过分析、创造与综合，创造性的建立满足特定功能要求的技术系统的活动过程。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，减少了设计的盲目性，增加合理性。1.1.3设计发展的基本阶段4、现代设计阶段

以市场需求为驱动，以现代设计思想、理论为指导，以知识获取为中心，以现代技术手段为工具，考虑产品的全生命周期和人、机、环境相容性等因素的设计。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；

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。1.1.4现代设计与传统设计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优化设计是从多种方案中选择最佳方案的设计方法。它以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。16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有限元法有限元法（finiteelementmethod）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(ReverseEngineering,RE),也称逆向工程、反向工程，是指用一定的测量手段对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动态设计动态设计是指机械结构和机器系统的动态性能在其图纸的设计阶段就得充分考虑，整个设计过程实质上是运用动态分析技术、借助计算机分析、计算机辅助设计和仿真来实现的。23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