Top-Down设计
Top-Down设计概念介绍
建筑设计
总结词
建筑设计也采用Top-down设计理念，从整体建筑的功能和外观出发，逐步细化到各个空间和细节。
保证设计的一致性
统一设计规范
Top-down设计要求遵循统一的设计规范，确保各个模块 在设计风格、色彩、字体等方面保持一致。
01
模块化设计
Top-down设计将整体设计分解为若干 个模块，每个模块遵循统一的设计规范， 保证了设计的一致性。
02
03
减少设计偏差
由于Top-down设计从整体到局部，能 够更好地控制各个模块的设计方向， 减少了设计偏差的出现。
Top-down设计概念 介绍
contents
目录
• 什么是Top-down设计 • Top-down设计的优势 • Top-down设计的实施步骤 • Top-down设计的应用案例 • 总结
01
什么是Top-down设计
定义
• 定义：Top-down设计是一种从整体到局 部的设计方法，即先确定整体架构和主要 功能模块，再逐步细化每个模块的具体实 现。
相结合的设计理念，以实现整体与局部的平衡。
动态设计和调整
02 随着技术的不断进步，未来设计可能更加注重动态调
整和适应性，以满足不断变化的需求和市场环境。
人性化和智能化设计
03
未来设计将更加注重人性化、智能化和情感化，以满
足人们日益增长的个性化需求。
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关于TOP-DOWN的总结
基于CATIA TOP-DOWN设计思想一.TOP-DOWN设计思想目的:提高设计质量和缩短设计周期.TOP-DOWN的优点:1.参考基准统一,集中,数量少.2.减少设计更改. 便于设计更改3..为初期DMU分析提供初步的原始数据二.使用范围:CATIA软件设计的各种大中小型装配全参数化设计和半参数化设计. 熟悉该产品结构(一般比较适用于成熟产品的改型)三.符合TOP-DOWN设计思想的条件个人认为符合以下产品设计流程和方法才算TOP-DOWN1.前期产品的定义2.前期零件树的建立2.产品周边零件主参考的提取(对整车而言)3.主骨架规划4.主骨架参数的控制5.外部参考的联接6.基于主骨架为总体基准的各零部件参数化建模.四.符合TOP-DOWN设计思想CATIA配置条件CATIA的设置,1、配置参数必选项：Tools \ Options \Infrastructure \ Part Infrastructure \ General \ External References勾选“Keep link with selected object”项，选中以后，应用特征时会把它放到一个“外部引用”的几何图形集并保持链接，否则就会是一个不链接特征。
任选项：Tools \ Options \Infrastructure \ Part Infrastructure \ Display \ Display in Specification Tre e勾选“Parameters”和“Relations”项.Tools \ Options \ Mechanical Design \ Assembly Design \ Constraints\Constraints有三个选项，字义上都比较明了，建议按需选择后两项：Use any geometryUse published geometry of child components only ，这个适合于把发布特征的应用限制在本PRODUCT 范围内，唯有本PRODUCT 里的PART 、子PROCUCT 、子骨架等等才可以参照。
top_down_设计流程简介
© 2006 PTC
建立初始的产品结构
装配建立环境
– Pro/E 菜单和模型树菜单 – Pro/INTRALINK
零部件建立的方法
– 空的零部件
– 从 start models中拷贝
– 缺省基准的自动装配 – 基于存在装配的零部件 – 不定位零部件
部分地或过约束零部件
© 2006 PTC
建立初始的产品结构：Pro/Intralink并行设计管理
设计意图的相关性传递
将设计基准和设计意图下发到所有相关的子系统
设计变更会更快,更容易传递和更新
Pro/ENGINEER工具
Copy/Publish几何图形
© 2006 PTC
设计意图的相关性传递
拷贝几何特征
允许拷贝所有几何特征
曲面,边,曲线,基准,曲面片,copy/publish 几何图形
保留拷贝几何图形的名字和层的设置 父子关系可以保持或断开
– 分发和保存设计基准和设计意图 – 容易检查,识别,避免问题
促进了任务的分发
– 设计变得更加方便和得心应手
提升了设计环境的组织水平
– 真正在装配中控制产品的开发
更快, 更有效地传递设计变更
– 在正确的时间传递正确的信息
© 2006 PTC
Top-Down 设计的六个阶段之传递设计信息
© 2006 PTC
系统架构
Windchill
GATEWAYBiblioteka File Vault(s)
MetaData Server
公共空间 加工专家
工作空间
工程师 1 工程师 2
工作空间
工作空间
© 2006 PTC
建立初始的产品结构：Pro/Intralink并行设计管理
CREO top-down设计
3）减少不必要的父子关系：因为设计中尽可能的参考骨架模型，不去参考其他的零 部件，所以可以减少父子关系。
4）可以任意确定零部件的装配顺序：零部件的装配是以骨架模型作为基准装配的， 而不是依赖其它的零部件为装配基准的，因此可以方便的更改装配顺序。
产品3D建模（Top-Down)
产品结构设计方法
1、Bottom-up（自下向上） 2、Top-Down（自上向下） 3、Top-Down设计概念（总结） 4、Top-Down设计工具介绍
传统设计方法（ Bottom-up）
定义：先单独把零件建构出来,再一一装配成产品模型
缺点: 1、装配操作复杂； 2、尺寸修改因难,设计变更时消 耗大量的时间；
Top-Down设计概念（总结）
Top-Down（自上向下）设计是一种设计方法，一种自上而下、逐步细化的 设计过程。即：
总体布置→总体结构 总体结构→部件结构 部件结构→部件零件
设计工具：Skeleton骨架、发布几何、复制几何、合并继承等。
Top-Down设计的设计工具
1、骨架模型(Skeleton) 2、发布几何(Publish Geometry) 3、复制几何(Copy Geometry) 4、合并继承
Layout
总装配 总骨架
子装配 子装配 子零件 子零件
子骨架
子骨架
零件 零件 零件 零件
Top-Down设计方法
优点： 1）集中提供设计数据：骨架模型就是一种.part 文件。在这个.part 文件中，定义了 一些非实体单元，例如参考面、轴线、点、坐标系、曲线和曲面等，勾画了产品的 主要结构、形状和位置等，作为装配的参考和设计零部件的参考。
自顶向下设计-机械设计
一般的机械设计采用的是自下而上的方法。
首先，工程人员仔细研究掌握各部件的性能和局限，在这基础上设计出由它们组成的大一点的部件，反复试验后再往上走一层，如此逐步地完成整个设计任务。
一、Top-Down设计法概述一般的机械设计采用的是自下而上的方法。
首先，工程人员仔细研究掌握各部件的性能和局限，在这基础上设计出由它们组成的大一点的部件，反复试验后再往上走一层，如此逐步地完成整个设计任务。
但如果产品系统复杂程度大大增加，产品具有专业面广、设计更改频繁及各专业间关系密切等特点时，在产品设计过程中，往往存在着外形与结构、结构与系统等三维模型之间的相互影响、相互依赖。
自下而上的设计方法在效率及控制设计错误时往往无法满足需要。
自顶向下设计就是从产品的顶层开始，通过在装配中建立零件来完成整个产品设计的方法。
自顶向下的产品设计是从产品功能要求出发，选用一系列的零件去实现产品的功能。
其设计的主要过程是：先设计出初步方案及其装配结构草图，建立约束驱动的产品模型;再通过设计计算，确定每个设计参数，进行零件的详细设计，通过几何约束求解将零件装配成产品;最后对设计方案进行分析，返回修改不满意之处，直到得到满足功能要求的产品(图1)。
图1二、在装配体中新建零件单击“新零件”(装配体工具栏)，或依次单击“插入”→“零部件”→“新零件”(图2)。
选取一个平面作为新零件的基准平面，即可开始在装配体中为新零件建模。
可使用“编辑零部件”命令结束零件编辑状态，或新建的零件将以虚拟零部件的方式保存在装配体文件内部，如果需要将新零件保存成硬盘上的单独文件，可在FeatureManager设计树上右键点击新零件，选择保存至外部(图3)。
三、基于装配体的关联设计方式及装配关系分析1.用装配约束建立关联设计在装配环境中，新设计零件是直接用创建新零件命令生成的零件，之后再利用装配约束操作，建立起需要的装配关系来牵动零件的尺寸，达到符合设计需要的目标。
Top-Down设计
第一课Top-down 设计概论目前常用的两种设计过程是：自底向上（bottom-up）和自顶向下（top-down）。
自底向上的主要思路是先设计好各个零件（可以由不同的人来完成），然后将这些零件拿到一起进行装配，如果在装配过程中发生零件干涉或不符合设计意图时就要对零件进行修改。
这样，不断重复这个修改过程，直到设计满意为止。
由此可见，如果在设计阶段没有做出很好的规划，没有一个全局考虑，使设计过程重复工作很多，造成时间和人员的浪费，工作效率降低。
这种方法不能完全利用三维设计软件的功能完整地进行产品设计。
自顶向下（top-down）是一种先进的产品设计方法，是在产品开发的初期就按照产品的功能要求先定义产品架构并考虑组件与零件、零件与零件之间的约束和定位关系，在完成产品的方案设计和结构设计之后，再进行单个零件的详细设计。
这种设计过程最大限度地减少设计阶段不必要的重复工作，有利于提高工作效率。
Pro/ENGINEER软件提供了完整的top-down设计方案，通过定义顶层的设计意图（骨架）并从产品结构的顶层向下传递信息到有效的子装配或零件中。
Top-Down设计在组织方式上具有这样几个主要设计理念：确定设计意图；规划、创建产品结构；产品的三维空间规划；通过产品的结构层次共享设计信息；元件之间获取信息。
在构建大型装配的概念设计时，Top-Down设计是驾御和控制Pro/ENGINEER 软件相关性设计工具最好的方法。
而且在遇到需要进行设计变更的时候，只需改动骨架，子装配、零部件就会随之变化。
Top-down设计基本要素1. 定义设计意图(layout)页脚内容1所有的产品在设计之前要有初步的规划，如设计草图、提出各种想法和建议及设计规范等来实现产品设计的目的和功能。
这个规划帮助设计者更好地理解产品并开始系统地设计或进行元件的详细设计。
设计者可以利用这些信息开始定义设计结构和独立元件的详细需求并利用Pro/E进行设计。
第七讲TopDown设计方法
7.2 存储器建模
若干个相同宽度的向量构成数组（array），也就是存储 器。 例如： reg[7:0] mymem[1023:0]; 上面的语句定义了一个1024个字节，每个字节宽度为8 位的存储器。 再如： reg[3:0] Amem[63:0] //Amem为64个4位寄存器的 存储器 reg Bmen[5:1] //Bmem为5个1位寄存器的存储 器
例1：使用Verilog中的基本元件 （bufif1）为双向口建模
module bus_xcvr (bus_a,bus_b,en_a_b,en_b_a); inout bus_a,bus_b; input en_a_b,en_b_a; bufifl b1(bus_b,bus_a,en_a_b); bufifl b2(bus_a,bus_b,en_b_a); //结构 模块逻辑 endmodule
Top-Down设计，即自顶向下的设计 :
将设计分为几个不同的层次：系统级、功能级、门级、 开关级等，按照自上而下的顺序，在不同的层次上，对系 统进行设计与仿真。 在Top-Down的设计中，由系统用户对整个系统进行方 案设计和功能划分，把系统划分为基本单元，然后再把每 个基本单元划分为下一层次的基本单元，直到可以直接用 元件库中的元件来实现为止。
(2) 闸门电路
module GateGen(load,clr,clk1k); output load,clr; input clk; reg [9:0] count; always @(posedge clk1k) begin if(count==0) begin
count<=count+1; load<=0; clr<=1; end
详解SolidWorksTopDown设计
详解SolidWorks Top-Down设计作者：SolidWorks华东北区技术经理郭健一、Down-Top和Top-Down的基本概念1.Down-Top设计的优点Down-Top设计方法是最基本的设计方法，它的基本设计流程如图1所示：首先单独设计零件，然后由零件组装装配体，装配体验证通过后生成工程图。
图1 Down-Top设计方法◎简单：由于零部件单独设计，彼此之间没有相互关联参考，所以建模简单，不容易出错，即使出现错误也容易判断和修改。
◎对工程师要求低：设计任务清晰，即使初学者也能轻松完成设计任务。
◎对硬件要求低：零部件之间没有关联参考，修改局限于单个零件或装配体，所以运算量比较小，对于硬件的要求相对较低。
2.Down-Top设计的缺点◎不符合产品设计流程：Down-Top设计流程与产品设计流程正好相反，因此不适合进行新产品研发。
◎局限性强：设计修改局限于单个零部件，不能总览全局进行设计和修改，修改单个零部件后，相关零部件不能自动更新，需要进行手工干预。
3.Down-Top设计的适用范围◎SolidWorks软件初步引入，对已有2D图样进行三维转化阶段，尤其适合初学者，或者刚刚完成初级/中高级培训的企业。
◎已有产品的变型设计和局部修改，这种针对局部进行的修改适用于Down-Top设计。
4.Top-Down设计的优点Top-Down设计属于SollidWorks的高级设计方法，设计流程如图2所示。
图2 Top-Down设计流程◎符合产品开发流程：由图2可知，Top-Down设计流程与产品研发流程基本一致，符合现有的设计习惯，可以完全融合到产品研发中。
◎全局性强：总图修改后，设计变更能自动传递到相关零部件，从而保证设计一致。
◎效率高：一处修改而全局变化。
在系列零件设计中效率更高：主参数修改→零部件自动更新→所有工程图自动更新，一套新的产品数据自动生成，现在用几个小时就能完成原来几周的工作量。
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第一课Top-down 设计概论目前常用的两种设计过程是：自底向上（bottom-up）和自顶向下（top-down）。
自底向上的主要思路是先设计好各个零件（可以由不同的人来完成），然后将这些零件拿到一起进行装配，如果在装配过程中发生零件干涉或不符合设计意图时就要对零件进行修改。
这样，不断重复这个修改过程，直到设计满意为止。
由此可见，如果在设计阶段没有做出很好的规划，没有一个全局考虑，使设计过程重复工作很多，造成时间和人员的浪费，工作效率降低。
这种方法不能完全利用三维设计软件的功能完整地进行产品设计。
自顶向下（top-down）是一种先进的产品设计方法，是在产品开发的初期就按照产品的功能要求先定义产品架构并考虑组件与零件、零件与零件之间的约束和定位关系，在完成产品的方案设计和结构设计之后，再进行单个零件的详细设计。
这种设计过程最大限度地减少设计阶段不必要的重复工作，有利于提高工作效率。
Pro/ENGINEER软件提供了完整的top-down设计方案，通过定义顶层的设计意图（骨架）并从产品结构的顶层向下传递信息到有效的子装配或零件中。
Top-Down设计在组织方式上具有这样几个主要设计理念：确定设计意图；规划、创建产品结构；产品的三维空间规划；通过产品的结构层次共享设计信息；元件之间获取信息。
在构建大型装配的概念设计时，Top-Down设计是驾御和控制Pro/ENGINEER 软件相关性设计工具最好的方法。
而且在遇到需要进行设计变更的时候，只需改动骨架，子装配、零部件就会随之变化。
Top-down设计基本要素1. 定义设计意图(layout)页脚内容1所有的产品在设计之前要有初步的规划，如设计草图、提出各种想法和建议及设计规范等来实现产品设计的目的和功能。
这个规划帮助设计者更好地理解产品并开始系统地设计或进行元件的详细设计。
设计者可以利用这些信息开始定义设计结构和独立元件的详细需求并利用Pro/E进行设计。
2. 定义初步的产品结构(定义虚装配)产品结构由各层次装配和元件清单组成，在定义设计意图时有许多必须的子装配是要预先确定下来的。
产品结构在Pro/E中很容易创建，允许创建不含任何零件的子装配或不含任何几何的零件。
已经存在的子装配或零件也可以添加到产品结构中而实际上无须马上完成装配。
预先定义产品结构可帮助组织规划装配设计，同时便于管理和分配任务到项目组成员。
3. 骨架模型(skeletons)骨架模型作为产品装配的三维空间规划，可以被用来描述元件的空间需求、重要的安装位置或运动。
它们也可用来在子系统之间共享设计信息，并作为在这些子系统之间一种参考控制手段。
骨架模型提供多种服务，例如定义装配的形式、策划等功能。
主要有顶层装配或子装配层级的三维空间规划或空间策划、元件和元件之间的空间策划、运动描述等。
4.通过装配结构传递设计意图顶层的设计信息例如重要的安装位置和空间位置需求等，可放在顶层装配的骨架模型中。
这个信息可以被分发到所需要的相应的子装配的骨架模型中。
这样，每个子装配的骨架模型中就只包含和该子装配相关的设计信息了。
这个子装配的设计师就可以安心地进行自己的设计，因为他拥有顶层设计的局部权限（主管设计师通过骨架模型传递设计信息并授予相应的权限）。
这种设计信息的沟通意味着不同的设计师可以在他们自己的子装配中进行独立的设计工作，同时参考着相同的顶层设计信息。
当顶层设计意图发生变更时，同时会影响到所有相关的子装配，并把更改后的结果传递到子骨架中，再传递到零件。
这样协同工作的结果是使设计并行地发展。
在不同的产品结构层次中使用保存设计意页脚内容2图的工具是骨架模型。
拷贝几何特征（Copy Geometry feature）功能允许你通过骨架模型沟通和传播设计意图。
5. 展开后续设计现在已经明确了设计意图并定义了包括骨架模型在内的产品基本结构和清晰的产品框架。
下一步将围绕设计意图和基本框架展开零件和子装配的详细设计。
6. 管理零件的相互参考用Pro/E软件设计的好处之一是利用它的相关性，具备设计意图修改后目标零件作相应的自动更新的能力。
这需要通过外部参考关系、零件间的相互依赖性或参考控制来实现。
尽管创建外部参数功能是Pro/E软件最强有力的武器，但对于大型设计仍是非常复杂的工作。
因此，可以通过软件提供的外部参数管理工具来调查或管理这些参考。
第二课layout布局layout是产品的大概草绘，是表现产品、提出想法的2D图，大概表明一些主要的参数。
优点：1.对产品进行设计说明：对于创新设计，该说明的帮助较大，能帮助设计者更好地理解产品并开始系统地设计或进行元件的详细设计。
2.使用layout便于设计更改：改变layout的参数就可以做设计变更，装配、零件随layout参数改变而相应变化。
页脚内容3Layout一般有以下几点：<1>草绘视图；<2>标注主要尺寸、参数，注明零件间的关系；<3>诠释；<4>设置全局基准，这样可实现自动装配；<5>2D；<6>设置参数组。
Layout与零件是单向相关，只能是layout的更改反映到零件。
命令：新建layout加图框layout的后缀名为： .lay画layout有三种方法：1．直接用pro/E草绘2．输入.dxf文件命令为：inset data form……3．通过drawing overlay页脚内容4第三课Assembly strudture定义装配结构可以在总装图构建多个子装配或零件，然后分工到个人，进行并行设计。
1.创建方法：新建组件图元件创建选择（骨架、子组件、零件）调用模板确定2.在总装图下，可以通过以下方式创建子装配的零件：修改修改子装配(点选模型树上的子装配) 元件创建选择（骨架、子组件、零件）调用模板确定也可以通过pro/E定义BOM表，建造虚拟装配环境。
创建虚装配的命令：元件高级工具包含（选元件）页脚内容5第四课Skeletons骨架所谓骨架：就是用点、线、面来表示产品的设计信息或装配信息。
用途：1、将装配空间大小、位置用曲面定义出来；2、定义零件之间的配合在并行设计时，一个零件的定位和定形是事先必须规划好的，骨架事实上就是起到这个定形和定位的作用。
结构设计之前就把这些重要的尺寸定下来，就会避免很多外观和装配问题，这对并行设计非常重要。
页脚内容6驱动关系：Layout 驱动Skeleton 驱动零件骨架到零件的信息传递只能是单向的，只能是零件使用骨架的设计信息，而不可以是骨架使用零件的设计信息。
骨架使用的特殊之处：1、缺省颜色为蓝色；2、骨架可以不显示在BOM表中。
骨架的配置项：Ulities----->options------>shade_surface_feature 选择YESUlities----->options------>spin_with_part_entities 选择YES在总装图修改骨架的时候要注意，要使用骨架自己的Datum面。
第五课Communicating Design Information传递设计信息页脚内容7怎样使信息从Layout中传出来呢？方法有两种：1.用Declare(声明)和Declare laydeclare--->declare lay--->2.Publish Geometry Features(出版几何)设置组Create--->date sharpeng--->publish info 即可出版几何可以把特征编成组，复制几何可整组copy过去在选择控制参考的时候，可运用层来关闭一些不需要的特征，以便选取。
在pro/E里，采用外部复制几何拷贝更易特征生成。
而使用骨架进行设计通常使用以下三种方式进行设计信息传递：Publish geometry(出版几何) ；Copy geometry(复制几何) 和Ext copy geometry（外部复制几何）使用复制几何有4点优点：1.复制信息已分组，作为一个特征处理；2.独立性控制方便，随时可以独立，随时可以关联；（dependency选“独立”则独立，选“依赖”则关联。
）3.界面更清晰，只需有该用到的几何信息；4.可以控制不必要的层。
外部几何复制比复制几何更好，PTC公司推荐我们使用“外部复制几何”。
页脚内容8第六课Populating Assemblies 快速装配在这课中，你可以学到几种有效的零件装配方式，包括复制、阵列、重复装配。
除此之外，还能学到怎样利用布局去自动装配元件，以及怎样运用概念块来描绘组件。
Repetitive component placement 重复布置组件在大多数装配中，一些元件往往重复出现。
一般一个零件只装配一次，Pro/E中允许你利用诸如：阵列、复制和重复等工具来重复完成其余几次装配，这在有时候是可能，甚至很多时候是必要的。
Patterning Components 阵列组件比如有些特征你可以在装配中利用空间关系来驱动阵列或是参考现有的阵列来阵列组件。
如果一个零件有阵列的特征并且你需要通过这个阵列来创建其它的特征，这时一般使用参考阵列命令，可以快速的装配其它的相同特征的组件。
在利用空间关系阵列元件时，必须首先使用贴合距离、对齐等关系或者别的能提供尺寸来形成阵列的方法来装配。
使用空间关系阵列时，要利用参数来定义阵列数量以及每次方向上的距离。
对于另外一些阵列，你可以使用族表来形成许多允许的无规则布置的组件阵列。
Copying Components 复制组件为了快速的装配相同元件，你也可以使用复制选项。
在复制中，你可以完成元件在坐标系中平移和旋转。
你能够指定元件在坐标系三个轴方向的平移和旋转。
Pro/e也会提示你指定在每个方向上创建的复制对象的数量。
页脚内容9复制和阵列的区别在于复制不需要原始的空间参照就能完成组件复制，而且每个复制的组件也不依耐于最初的零件布置信息，也不必在每个方向上对现有的组件进行参数定义。
Repeating Components 重复组件重复组件这种方法比较类似于使用新的参考复制特征。
当你选择组件进行重复操作时，你必须指定组件需要哪些参照来进行约束。
重复是一个非常实用的工具。
比如，如果想要把螺钉装配到在一个面上的一系列的孔里面，系统只会要求进行对齐约束，而贴合约束系统则默认为常数。
这时我们只要选择需要装配的新的孔轴进行对齐，系统就能自动完成装配。
如果想要重复装配的孔不在同一平面内，除了进行对齐约束还需要定义贴合约束。
较之上述两种装配方法，在已知参照的情况下，重复装配命令更方便、快捷。
在实际设计中遇到有相同组件装配特征，一般也是采用重复装配的方法。