讲 稿
课程名称：现代设计方法
Modern Design Method
课 型：专业必修课
总 学 时：72
任课教师：任佑平
授课对象：11级
华中农业大学工学院 第 1 页 《现代设计方法》课程大纲
第一章 绪论（2h）
第一节 概述
第二节 现代设计方法的概念
第三节 现代设计方法的主要内容
第四节 现代设计方法的学习的目的与意义
第二章 优化设计（20h）
第一节 优化设计的基本概念与数学模型
第二节 优化设计的几何意义与终止准则
第三节 一维搜索方法
第四节 无约束优化方法
第五节 约束优化方法
第六节 多目标优化方法与离散变量优化问题
第三章 可靠性设计（8h）
第一节 可靠性设计概述
第二节 可靠性基本概念和理论
第三节 系统可靠性模型的建立、可靠性预计和分配
第四节 可靠性设计方法
第四章 有限元法（8h）
第一节 有限元法概述
第二节 有限元法的基本思想及其应用
第三节 有限元法求解实例
第四节 几种大型有限元分析系统简介
第五章 其他现代设计方法（2h）
第一节 可靠性设计
第二节 动态设计
第三节 人机工程学
第四节 其它方法简介
本章小结
第一章 绪论
第一节 概述
一、现代设计的概念
设计：设计在通俗中说来是把各种先进技术成果转化为生产力的一种手段和方法。它是从给第 2 页 出的合理的目标参数出发，通过各种方法和手段创造出一个所需的优化系统或结构的过程。
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。
传统设计(Traditional Design)：人类的设计活动经历了直觉设计阶段、经验设计阶段、半理论半经验设计阶段，即所谓的传统设计阶段。
现代设计(Modern Design)：以市场需求为驱动、以知识获取为中心、以现代设计思想、方法和现代技术手段为工具，考虑产品的整个生命周期和人、机、环境相容性等因素的设计。
二、现代设计方法的产生背景（以机械工业为例）：
现代机械设计理论及方法
课程教学的目的
培养学生运用现代先进的设计理论和方法解决工程问题的能力。
教学内容
现代设计理论：重点内容为系统分析法及创造性思维。
现代设计方法：重点内容为有限元分析、优化设计、可靠性设计和创新设计。
教材：陶栋材主编《现代设计方法》中国石化出版社
1.1 设计的概念与特征
1、传统概念
设计是人类改造自然的基本活动之一。
设计，即英语的Design，起源于拉丁语Designare，此词由“De”(记下)和“Signare”(符号、记号、图形之意)两词组成。
最初含义是：记下(画上)符号、记号、图形之类的意思，相当于“图案”、“意匠”等意。
设计有广义和狭义两种概念:
广义的概念是指对发展过程的安排，包括发展的方向、程序、细节及达到的目标。
狭义的概念是指将客观需求转化为满足该需求的技术系统(或技术过程)的活动。各种产品包括机、电产品的设计即属此种。
2、新提法
现代化工业产品的设计，在国外也叫做工业设计。
1964年在比利时召开的国际工业设计教育讨论会上，对工业设计定义如下：
工业设计是一种创造性行为，它的目的在于决定产品的正式品质。所谓正式品质：除了产品外形和表面特点外，更重要的是决定产品结构和功能关系，以获得一种使生产者和消费者都能满意的整体。
近些年来对设计有些新的提法：
设计是一种创造性活动，设计的核心是创造性，如果没有创新，就不叫设计。
设计是一种优化过程，是在给定条件下，针对目标谋求最优解的过程。
设计是把各种先进技术转化为生产力的一
种手段，它反映当时生产力的水平，是
先进生产力的代表。
设计是一种技术性、经济性、社会性、艺
术性的综合产物。
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。
设计是通过分析、创造与综合，创造性地
建立满足特定功能要求的技术系统的活
1. 现代设计方法的概念
现代设计是过去长期的传统设计活动的延伸和发展，是传统设计的深入、丰富和完善。随着设计实践经验的积累、设计理论的发展以及科学技术的进步，特别是计算机技术的高速发展，设计过程产生了质的飞跃。为区别过去常用的传统设计理论方法、人们把这些新兴理论和方法称为现代设计方法。
2. 现代设计方法的新兴理论与方法
优化设计、可靠性设计、设计方法学、计算机辅助设计、动态设计、有限元法、工业艺术造型设计、人机工程、并行工程、价值工程、反求工程设计、模块化设计、相似性设计、虚拟设计、疲劳设计、三次设计、摩擦学设计、绿色设计等
3. 为什么说现代设计方法并非万能良药？
现代设计中各种方法都有其特定的作用和应用场合。如优化设计，目前只能在指定方案下进行参数优化，不可能自行创造最优设计方案。二计算机辅助设计也只能在寻找方面帮助人的脑和手工作，而不能代替人脑进行创造性思维。
4 .名词解释
（1）生命周期优化： 在产品生命周期内对产品进行优化设计，是一种综合优化方法，具有重要实际意义
（2）集成优化与综合优化：对产品的整个系统、产品的全部结构、产品的生产和使用的全部过程（包括产品的全生命周期）、产品的全部功能和性能的优化等。
5 .CAD的特点
将人的创造能力和计算机的高速运算能力，巨大存储能力和逻辑判断能力很好地结合起来，可以极大地提高设计质量，减轻设计人员的劳动，缩短设计周期，降低产品成本，为开发新产品和新工艺创造了有利条件。
6. 机械产品设计工作的内容
设计任务书，任务书分析，总体结构方案拟定，结构设计、绘图，技术文件
7. 虚拟设计与虚拟现实
采用虚拟设计技术对产品进行模拟，使用者可以直接从外观上或功能上比较全面地了解产品的情况，很多情况下，甚至可以通过虚拟技术代替真实情况，从而大大降低产品研究与开发的成本。
虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。
《现代设计方法》教学大纲
一、课程概述：
二、课程目标：
1.熟悉现代设计方法的概念和发展历程。
2.掌握现代设计方法的基本理论和实践技巧。
3.培养学生的创新思维和解决问题的能力。
4.提高学生的设计实践能力和团队合作意识。
三、课程内容：
第一章现代设计方法概论（6课时）
1.1现代设计方法的定义与作用
1.2现代设计方法的研究领域与方法论
1.3现代设计方法的发展历程与趋势
第二章问题定义与用户需求分析（12课时）
2.1设计问题定义的重要性与技巧
2.2用户需求分析的方法与实践
2.3问题定义与用户需求分析的案例分析与讨论
第三章创意发散与评估（18课时）
3.1创意发散的概念与方法
3.2创意评估的标准与技巧 3.3创意发散与评估的实践案例分析与讨论
第四章设计方案生成与优化（24课时）
4.1设计方案生成的方法与工具
4.2设计方案优化的原则与策略
4.3设计方案生成与优化的实践案例分析与讨论
第五章原型制作与用户测试（18课时）
5.1原型制作的方法与技巧
5.2用户测试的设计与实施
5.3原型制作与用户测试的案例分析与讨论
第六章项目管理与团队合作（12课时）
6.1项目管理的基本概念与流程
6.2团队合作的原则与技巧
6.3项目管理与团队合作的案例分析与讨论
四、教学方法与评价方式：
1.教学方法：
本课程采用以学生为主体、教师为引导的探究式学习方法，注重理论与实践的结合。课堂将结合案例分析、小组讨论和实践操作等形式进行教学。
2.评价方式： 本课程的评价方式包括平时表现、课堂参与、实践作业和期末综合考核等。平时表现和课堂参与占比30%，实践作业占比40%，期末综合考核占比30%。
五、教材与参考资料：
1.教材：
2.参考资料：
-相关学术论文及案例分析
以上是《现代设计方法》教学大纲，旨在培养学生的现代设计思维和实践能力，帮助学生成为具有创新意识和团队合作能力的设计专业人才。
