现代设计方法的主要内容计算机辅助设计计算机辅助设计共32页文档
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【2019年整理】现代设计方法(ch1)
② 分类：
子系统，超系统：汽车=轮胎+发动机+转向系，交通系统性
③ 技术过程：加工过程，工作过程
④ 技术过程的特点：不唯一
1.3 技术系统及其确定
一、技术系统 2.技术过程的确定步骤：
① 根据信息集约和调研预测的资料，分析确定作业对 象及其主要转换要求；
② 分析比较传统理论、现代理论和实践，确定实现主 要转换的工作原理；
7 经济成本
8 人机工程
9安 全
10 包装运输
课题名称 起止时间 课题经费
基本功能 辅助功能 作业对象：物料形状、尺寸、理化性质等 工 况：负载情况 环 境：温度、湿度、振动、噪声、灰尘等 动 力：功率、力、转矩等 运 动：运动形式、速度、加速度等 结构尺寸：作业尺寸、体积、重量 生产率(理论的、额定的、实际的) 可靠度、维修度和有效度 一次性使用寿命、多次性使用寿命(大修) 材料费、设计费、制造加工费、管理费、税费 操作方便、省力、视野宽广、舒适、仪表显示清晰、造型美观适度 保证人身安全、设备安全、如：过载保护 触电保护、连锁装置等 考虑运输方法,如：防震 、防腐、防锈、各种标记等
3. 评价过程中的几项主要工作
选定评价准则。如：成本低、寿命长、结构简单、 可靠性高等等 为评价准则选定度量尺度。即评价好坏的标准
确定评价对象有关各项准则的价值。即按预定 度量尺度对评价对象进行评定
对各单独评价值进行合成，以便对评价对象做 出总的比较
4、评价的意义
评价是决策的基础和依据
方案评价是提高产品质量的首要前提
地设计，必须对每一设计程序的信息，随时进行审核， 决不许有错误的信息流入下一道工序。实践证明，产品 设计质量不好，其原因往往是审核不严造成的。因此， 适时而严格地审核是确保设计质量的一项重要原则。
子系统，超系统：汽车=轮胎+发动机+转向系，交通系统性
③ 技术过程：加工过程，工作过程
④ 技术过程的特点：不唯一
1.3 技术系统及其确定
一、技术系统 2.技术过程的确定步骤：
① 根据信息集约和调研预测的资料，分析确定作业对 象及其主要转换要求；
② 分析比较传统理论、现代理论和实践，确定实现主 要转换的工作原理；
7 经济成本
8 人机工程
9安 全
10 包装运输
课题名称 起止时间 课题经费
基本功能 辅助功能 作业对象：物料形状、尺寸、理化性质等 工 况：负载情况 环 境：温度、湿度、振动、噪声、灰尘等 动 力：功率、力、转矩等 运 动：运动形式、速度、加速度等 结构尺寸：作业尺寸、体积、重量 生产率(理论的、额定的、实际的) 可靠度、维修度和有效度 一次性使用寿命、多次性使用寿命(大修) 材料费、设计费、制造加工费、管理费、税费 操作方便、省力、视野宽广、舒适、仪表显示清晰、造型美观适度 保证人身安全、设备安全、如：过载保护 触电保护、连锁装置等 考虑运输方法,如：防震 、防腐、防锈、各种标记等
3. 评价过程中的几项主要工作
选定评价准则。如：成本低、寿命长、结构简单、 可靠性高等等 为评价准则选定度量尺度。即评价好坏的标准
确定评价对象有关各项准则的价值。即按预定 度量尺度对评价对象进行评定
对各单独评价值进行合成，以便对评价对象做 出总的比较
4、评价的意义
评价是决策的基础和依据
方案评价是提高产品质量的首要前提
地设计，必须对每一设计程序的信息，随时进行审核， 决不许有错误的信息流入下一道工序。实践证明，产品 设计质量不好，其原因往往是审核不严造成的。因此， 适时而严格地审核是确保设计质量的一项重要原则。
现代设计方法概述
设计过程：
将
物资资源转化为技术装置以满足客观需求的实践
活动就是一个设计过程。
二．设计方法的发展
设计方法的研究包括设计步骤和程式以及与之相 联系的解决具体设计问题的方法和手段的研究。
设计的发展分为四个阶段: 1. 直观发展阶段（设计过程是凭当事人的智力和
灵感，是一种具有很大偶然性的自发设计） 2. 经验发展阶段（传统设计阶段）
第一章：绪 论
一．设计与设计过程
设计就是提出或拟订把某些人工制品组装起来 的方案，或者是对人工制品提出改进的措施， 以便最佳地满足人们某些特殊的需求。（如机 械设计，工业造型设计等) AUTOCAD,VG,SOLIDEDGE
任何设计活动都具有如下特征：
1). 时空性（设计活动受到时间空间的限制） 2). 设计活动的物质性（所有的设计活动都是在特 定的物质条件约束下进行的，如工程材料，资源） 3). 设计的需求性特征（科学研究和工程设计的最 大区别） 4). 创造性 5). 设计活动的过程性
1.字段
字
段是数据中最基本的用来描述实体某个属性的数
四．现代设计方法的主要内容
1.计算机辅助设计. 1）现代CAD技术的内涵及其主要内容 2）工程数据处理及数据库技术（LISP等） 3）绘图基本原理（图形学）及工程图的绘制
2.产品设计理论与方法
3.计算机辅助工程（CAE）
1）弹性力学基本知识
2）有限元法
3）
应用有限元软件
4.最优化设计
建立在经验与技巧能才的积累上。
3. 中间试验辅助设计阶段 局部试验，模拟试验，作为设计过程的辅助手 段。通过中间试验可取得可靠的数据，选择合 适的结构，从而缩短试制周期，提高设计的可 靠性。
先进制造技术-现代设计方法
质的飞跃，在此基础上传统设计技术得到了延伸和发展，产生了现代设计技术。它是以网络为基
础，以电子计算为手段，建立在现代管理技术之上，运用工程设计的新理论和新方法，实现计算 结果最优化、设计过程高效化和自动化的设计技术。
现代设计技术
— 3—
2.1 现代设计技术的内涵与体系结构
2.1.2 现代设计技术的内涵和特点
程中适时地给出智能化提示，告诉设计者下一
步该做什么、当前设计存在的问题，并给出解 决问题的途径及方案建议。
现代设计技术
— 21 —
2.2 计算机辅助设计（CAD）技术
特征模型实例
现代设计技术
— 11 —
2.2 计算机辅助设计（CAD）技术
2.2.3 计算机辅助设计的关键技术
1．产品的造型建模技术
与几何建模相比较，特征建模具有以下特征：① 能够更好地表达统一、完整的产 品信息；② 能够更好地体现设计意图，使产品模型便于理解和组织生产；③ 有助于 加强产品设计和分析、加工制造、检验等各个部门之间的联系。因此，基于特征的建 模技术更适合于CAD/CAM的集成和CIMS的建模需要。
现代设计技术
— 12 —
2.2 计算机辅助设计（CAD）技术
2.2.3 计算机辅助设计的关键技术
2．单一数据库与相关性设计
单一数据库是指与设计相关的全部数据 信息来自同一个数据库。相关性设计是指任何 设计改动都将及时反馈到设计过程的其他相关 环节上。例如，修改二维零件工程图样的某个 尺寸后，与该零件工程图样相关联的产品装配
图、加工该零件的数控程序等也将会自动跟随
更新。建立在单一数据库基础上的产品开发， 可以实现产品的相关性设计。单一数据库和相 关性设计技术的应用可以减少设计中的差错，
现代设计理论第2章计算机辅助设计
• 目前被CAD造型系统广泛采用的两种实体表示方 法，体素拼合法（CSG 法）和边界表示法（BRep 法)。
• 2.3.1 体素拼合（CSG）法
• CSG法是用简单实体（称为基本体素，Primitive Geometry）通过布尔运算的交、并、差构造复杂 实体的方法。常用的体素有长方体、圆柱体、球 体、圆锥体等（如图4.4所示）。图4.5表示了长 方体与球体两个体素经过交、并、差布尔运算后 的效果。
翼翼面等都直纹曲面。直纹面造型的关键是要 确定两条曲线之间的参数对齐方式，对齐方式 决定了直纹面的具体形状。
• （5）放样曲面（Loft surface）也称为蒙皮曲面 （Skin surface），其造型过程可形象地看做给 一组截面曲线构成的骨架上蒙上一张光滑的皮 。放样曲面造型可以沿一个参数方向，也可以 沿U,V两个参数方向设定截面曲线，在设计中 具有广泛的应用。
• 2.曲面造型理论的发展与CAD初步应用,又叫表面建 模(Surface Modeling)，是通过描述物体表面来进行 三维形状设计的建模方法。
• 3.实体造型技术的发展。
• 4.特征参数化造型推动CAD技术走向成熟应用。
2.2 曲面表示与曲面造型
• 曲面造型是研究曲面的计算机表示、求交 、光顺和显示的技术，是计算机辅助设计 的重要研究内容。
现代设计理论与方法
第2章 计算机辅助设计
2.1 概述
• 在人类社会生产发展的历史长河中，蒸 汽机和电机的应用延伸了人的体力劳动, 催生了工业革命，而以计算机技术为核 心的信息技术的应用则延伸了人的脑力 劳动，导致了一次新的工业革命，使人 类社会迈进了信息时代。
• 计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）技术是计算机科学 和数字化信息技术在工程设计、机械制 造等领域中最具影响的一项高新技术。
• 2.3.1 体素拼合（CSG）法
• CSG法是用简单实体（称为基本体素，Primitive Geometry）通过布尔运算的交、并、差构造复杂 实体的方法。常用的体素有长方体、圆柱体、球 体、圆锥体等（如图4.4所示）。图4.5表示了长 方体与球体两个体素经过交、并、差布尔运算后 的效果。
翼翼面等都直纹曲面。直纹面造型的关键是要 确定两条曲线之间的参数对齐方式，对齐方式 决定了直纹面的具体形状。
• （5）放样曲面（Loft surface）也称为蒙皮曲面 （Skin surface），其造型过程可形象地看做给 一组截面曲线构成的骨架上蒙上一张光滑的皮 。放样曲面造型可以沿一个参数方向，也可以 沿U,V两个参数方向设定截面曲线，在设计中 具有广泛的应用。
• 2.曲面造型理论的发展与CAD初步应用,又叫表面建 模(Surface Modeling)，是通过描述物体表面来进行 三维形状设计的建模方法。
• 3.实体造型技术的发展。
• 4.特征参数化造型推动CAD技术走向成熟应用。
2.2 曲面表示与曲面造型
• 曲面造型是研究曲面的计算机表示、求交 、光顺和显示的技术，是计算机辅助设计 的重要研究内容。
现代设计理论与方法
第2章 计算机辅助设计
2.1 概述
• 在人类社会生产发展的历史长河中，蒸 汽机和电机的应用延伸了人的体力劳动, 催生了工业革命，而以计算机技术为核 心的信息技术的应用则延伸了人的脑力 劳动，导致了一次新的工业革命，使人 类社会迈进了信息时代。
• 计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）技术是计算机科学 和数字化信息技术在工程设计、机械制 造等领域中最具影响的一项高新技术。
现代设计方法总结（精选）
现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。
以满足市场产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品和工艺等活动过程所用到的技术和知识群体的总称。
现代设计方法有:并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计、计算机辅助设计、动态设计、模块化设计、计算机仿真设计、人机学设计、摩擦学设计、反求设计、疲劳设计一、并行设计并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。
强调产品开发人员一开始就考虑产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有相关因素的影响，把一切可能产生的错误、矛盾和冲突尽可能及早地发现和解决，以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。
并行设计作为现代设计理论及方法的范畴，目前已形成的并行设计方法基本上可以分为两大类:(l)基于人员协同和集成的并行化。
就是把组成与产品方面有关的，针对给定设计任务的专门的、综合性的设计团体(企业)协同起来。
丰田的产品开发过程有四个主要内容：●一个产生主要设计的概念论文的规划阶段●同步设计的系统设计阶段●一个具有设计标准的详细设计阶段●一个精益生产的样机模具阶段。
●广泛地协调，不仅仅在设计而且还有生产以及销售●协调从概念到市场完整的项目●概念创造以及概念支持者●规格、成本目标、设计以及主要部件选择，确信产品概念精确地被转换为车型的技术细节●直接地、经常地与设计师以及工程师交流●建立与顾客直接接触（产品经理办公室实施它自己的市场调查，除了通过市场营销进行的定期市场调查）。
前端设计设计环节与供应商实现设计的集成多部门协调研发以客户为中心降低批量规模(2)基于信息、知识协同和集成的并行化。
该方法基于计算机网络来实现，各零部件的设计人员通过计算机网络对机电产品进行设计，并进行可制造性、经济性、可靠性、可装配性等内容的分析及时的反馈信息，并按要求修改各零部件的设计模型，直至整个机电产品完成为止。
现代设计技术的原理及应用
现代设计技术的原理及应用1. 概述现代设计技术的发展在不断推动着科技和社会的进步。
本文将介绍现代设计技术的原理及其在不同领域的应用。
主要内容包括：1.现代设计技术的基本原理2.现代设计技术在工业设计中的应用3.现代设计技术在建筑设计中的应用4.现代设计技术在平面设计中的应用5.现代设计技术在产品设计中的应用2. 现代设计技术的基本原理现代设计技术的基本原理包括计算机辅助设计、虚拟现实技术、人机交互等。
这些原理的发展使得设计过程更加高效、灵活和精确。
2.1 计算机辅助设计计算机辅助设计（Computer-Aided Design，CAD）是指利用计算机技术辅助进行设计的过程。
CAD可以帮助设计师以数字化的方式创建、修改和分析设计，大大提高了设计效率。
通过CAD软件，设计师可以快速生成三维模型，进行仿真和测试，减少了实际制造的成本和风险。
2.2 虚拟现实技术虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）是指利用计算机生成的虚拟环境，通过生动的感官体验使用户感觉自己身临其境。
在设计领域，虚拟现实技术可以用来创建虚拟展示场景，让设计师和客户可以在虚拟环境中进行实时互动和调整，更好地感受到设计方案的效果。
2.3 人机交互人机交互（Human-Computer Interaction，HCI）是指人与计算机之间进行信息交流和操作的过程。
在现代设计技术中，人机交互的改进可以增加设计师和用户之间的互动性，提供更加直观、友好的设计工具和界面，使设计过程更加人性化。
3. 现代设计技术在工业设计中的应用现代设计技术在工业设计中的应用已经变得非常广泛。
它不仅可以提高产品设计的效率和质量，还可以降低成本和风险。
以下是现代设计技术在工业设计中的主要应用：•CAD软件的使用：设计师使用CAD软件创建产品的三维模型，进行设计验证、优化和仿真。
这样可以减少设计中的错误和重复工作。
•快速原型制作：借助3D打印等快速原型技术，设计师可以快速制作出产品的实物模型，以便用户和团队成员进行评估和交流。
计算机辅助设计课程设计 (2)
计算机辅助设计课程设计一、课程介绍本课程是计算机专业的一门核心课程，主要介绍计算机辅助设计的基本原理和技术方法，培养学生的计算机辅助设计能力，为其未来从事相关工作打下坚实的基础。
二、教学目标1.掌握计算机辅助设计软件的使用方法；2.熟悉基本的绘图和建模技巧；3.能够利用计算机辅助设计技术进行产品原型设计、工程图纸绘制等；4.培养良好的设计思维和创新能力，提高综合素质。
三、教学内容1. 计算机辅助设计软件基础•计算机辅助设计软件的种类和特点•常用CAD软件的功能介绍•CAD软件的基本操作2. 绘图技巧•基础线条绘制和编辑•图形绘制和编辑•文字处理•图形变换和变形•阵列和图案复制3. 三维建模技术•三维建模基本概念和技术原理•建立三维模型的流程和步骤•常用的三维建模软件•三维建模练习4. 工程图纸的制作•工程图纸的种类和标准•图纸设计的基本概念和流程•制图规范和注意事项•工程图纸绘制练习5. 项目实践•基于计算机辅助设计技术的产品原型设计•基于计算机辅助设计技术的工程图纸制作四、教学方法本课程采用讲授、实例演示、实践操作等多种教学方法，旨在提高学生的实际操作能力和综合素质。
五、作业与评估1.每周布置相应的实验作业，要求学生按照规定的标准和要求完成；2.定期组织考试，检测学生的学习效果；3.结合项目实践，对学生进行实践能力的综合评估。
六、参考教材1.《计算机辅助设计基础教程》2.《CAD绘图基础》3.《三维建模与动画实践》七、教学资源1.计算机教室，配备相应的软件和设备；2.电子版教材及实验指导书；3.专业教师授课，提供在线答疑和支持。
计算机辅助设计基础
计算机辅助设计基础计算机辅助设计（CAD）是通过计算机技术来辅助实现设计过程的一种方法。
它已经成为现代设计领域中不可或缺的重要工具。
本文将介绍计算机辅助设计的基础知识，包括CAD的概述、CAD的应用领域、CAD的工作原理以及CAD的发展趋势等。
一、CAD的概述计算机辅助设计是指利用计算机和相关软件来替代传统设计方法，实现设计过程的自动化和数字化。
它以计算机为工具，通过图形界面和各种设计软件，辅助设计人员进行二维或三维模型的创建、编辑和分析等工作。
CAD广泛应用于建筑、机械、电子、航空航天等领域。
二、CAD的应用领域1. 建筑设计领域：CAD可以用于建筑设计师绘制建筑图纸、设计室内布局、进行空间分析等工作。
2. 机械设计领域：CAD可以用于机械工程师设计零部件、装配件、进行运动仿真和结构分析等工作。
3. 电子设计领域：CAD可以用于电子工程师设计电路板、进行布线和仿真，用于电子产品的设计和制造。
4. 航空航天领域：CAD可以用于飞机和航天器的设计和模拟，进行空气动力学分析等工作。
5. 汽车设计领域：CAD可以用于汽车设计师设计汽车外观、内饰，进行碰撞测试和性能模拟等工作。
6. 建筑工程领域：CAD可以用于施工图纸的制作、工程量的计算和项目进度的管理等工作。
三、CAD的工作原理CAD软件通过提供图形界面和各种工具，使设计人员能够方便地创建、编辑、分析和展示设计模型。
它主要包括以下几个方面的工作原理：1. 图形输入：通过鼠标、键盘或其他输入设备，设计人员可以将图形数据输入到CAD软件中，并对其进行编辑和修改。
2. 图形创建：CAD软件提供了丰富的绘图工具，设计人员可以使用这些工具来创建点、线、曲线、多边形等基本图形，并通过组合和变换来生成复杂的图形。
3. 图形编辑：CAD软件提供了各种编辑工具，设计人员可以使用这些工具对已经创建的图形进行修整、裁剪、移动、旋转等操作，以满足设计要求。
4. 分析与仿真：CAD软件可以对设计模型进行各种分析和仿真，比如结构分析、运动仿真、流体模拟等，帮助设计人员预测产品性能和优化设计方案。
现代设计方法
现代设计方法设计是人类改造自然的一种重要的创新活动。
可以说，人类在改造自然的历史长河中一直从事着设计活动，一直生活在大自然和自身“设计”的世界中。
机械设计，建筑设计、服装设计等设计活动都有着十分悠久的历史，人类通过通过这些设计活动创造了丰富而伟大的物质文明。
从某种意义上来讲，人类文明的历史，就是不断进行设计活动的历史。
人类自觉的设计活动开始于15世纪，欧洲文艺复兴时期，但直到20世纪中期，设计仍被限定在狭窄的专业范围内。
随着科学技术和生产力的不断发展，设计和设计科学也在不断地想更深、更广的层次发展，其内容、要求、理论和手段等都在不断更新，设计的内涵和外延也都在扩大。
设计不再仅仅是考虑构成产品的物质条件和能够满足的功能需求，而是综合了经济、社会、环境、人机工程学、人的心理、文化层次等多种因素的系统设计。
从设计内容上来看，设计贯穿了产品从孕育到消亡的真个生命周期，含钙量需求获取、概念设计、技术设计、技术设计、详细设计、工艺设计、营销设计及回收设计等设计活动，并把实验、研究、设计、制造、安装、使用、维修、作为一个整体来进行规划。
现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴多元交叉学科，是一设计产品为目标的一个只是群体的统称。
他是为了适应剧烈的师承竞争的需要，提高设计质量和缩短设计周期，以及推动计算机在设计中的广泛应用，于20世纪60年代在设计领域诞生与发展起来的一些列的新兴学科的集成。
随着网络时代的到来，全球化的经济进程的家属，迫使企业面对全球化的大市场，参与国际市场的竞争，企业间的合作越来越广泛，为了真和资源，需要形成超越空间约束的分散网络的设计开发系统，以进行动态联盟组织的设计及制造活动，支持企业实施异地协同设计，形成跨地区的联合设计。
现代设计方法的分类及主要现代设计方法简介在产品设计领域，机械产品的设计最有代表性和典型性，这里主要以机械产品的现代设计方法为主进行介绍。
现代设计方法作业
现代设计方法作业现代设计方法的特点与趋势摘要：现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。
本文论述了现代设计方法的主要内容和主要特点 .随着科学技术的飞速发展和人们对产品要求的提高 ,现代设计方法变得越来越重要 ,而且将会是各学科群之间相互交叉渗透的一门综合性学科。
【关键词】：现代设计方法特点趋势引言由于国际化市场的激烈竞争和用户对产品的功能、质量、价格、供货期、售后服务等要求越来越高，以及高新技术的飞速发展，以信息科学与微电子技术为代表的现代科学技术对制造业的渗透、改造和更新，使传统的制造技术演变成为一门涵盖从产品设计、制造、管理、销售到回收再生的全过程，跨多个学科且高度复杂化、集成化的先进制造技术。
柔性自动化，智能化，并行工程，虚拟制造，精密、微细加工等，是当今先进制造技术的发展趋势。
现代设计技术是现代制造技术的主体技术之一，也是先进制造技术的核心与灵魂，必将伴随着先进制造技术的发展，计算机和信息技术的进步，制造业生产模式的变革，竞争与合作的全球化，人们对生态环境、资源的关切和对产品品质多样化等方面的要求，而发生着深刻的变化。
一、现代设计方法的主要内容现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。
以满足市场产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品和工艺等活动过程所用到的技术和知识群体的总称。
现代设计方法有:并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计、计算机辅助设计、动态设计、模块化设计、计算机仿真设计、人机学设计、摩擦学设计、反求设计、疲劳设计。
二、现代设计设计方法的特点系统性：强调用系统工程处理技术系统问题。
设计时应分析各部分的有机关系，寻求多目标兼顾、系统整体最优。