现代设计方法与应用第十九章
《现代设计方法》现代设计方法综述及在农业机械领域的应用
《现代设计方法》现代设计方法综述及在农业机械领域的应用摘要：现代设计方法是指一种基于系统思考和跨学科协作的设计方法。
把设计对象看作一个系统，同时考虑系统与外界的联系，用系统工程的概念进行分析和综合，通过功能分析、系统综合等方法，力求系统整体最优，使人机之间的功能相互协调它将产品设计视为一个系统，并考虑产品的整体性能、成本、可维护性和环境影响等因素。
我国农业机械设计中，现代设计方法的应用还不够成熟，从而导致我国部分农业机械设计本身存在一定设计缺陷。
在这种情况下，就需要农业机械设计相关部门能够好好学习现代设计方法。
在农业机械领域的应用中，农业机械厂商也应该注重其产品的环保性和可持续性。
现代设计方法可以帮助他们选择更加环保的材料和生产工艺，并尽量减少对环境的影响。
除此之外，他们也应该进行及时的售后服务和维护保养等工作，确保农业机械设备能够长期而有效地运行。
关键词：现代设计方法；概念；机械设计；农业机械设计；作用；应用主要内容：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。
为区别过去常用的传统设计理论与方法，人们把这些新兴理论与方法称为现代设计。
现代设计的核心特点体现于：功能与理念，注重“意”，提倡机械化制作。
我国设计行业都在积极采用现代设计方法，这是因为现代设计方法能够让设计更加简易，在这种情况下，现代设计方法称为当前时代最为热门的设计方法。
但是在目前来看，我国大部分农业机械设计中都无法较好应用现代设计方法，从而导致我国大部分农机设计中都存在明显缺陷，可靠性差、故障率高、质量不稳定；农机创新能力不足，山寨多；农机发展结构不平衡；农机区域发展水平差异大；高校农机专业报考人数不足加工工艺落后，能耗大，环境污染严重一、现代设计方法的设计思维和主要特征1.用户中心设计思维方法用户中心设计思维方法强调以用户为核心，从用户的需求、期望和感受出发，以用户需求为导向，使产品或服务更符合用户的需求和期望。
现代设计方法在汽车设计中的应用
现代设计方法在汽车设计中的应用摘要：汽车作为日常生活用品，汽车设计要符合时代的需求，随着设计方法的更加多元，设计中也要融合考虑多样化的因素，设计出符合需求的高品质产品，本文主要探究现代设计方法在汽车设计中的应用。
关键词：现代设计方法；汽车设计；应用引言：汽车更新迭代的速度较快，而汽车设计要基于汽车产品换代的需求，对于其中的功能进行完善。
人们在购买汽车时，关注性能的优越，也考虑价格因素，在汽车设计中，为了打造出与汽车产业发展相匹配的设计成果，要采用多元化的汽车设计方法变革传统的设计模式，通过设计方法的优化，设计水平的提升，进而达到缩短设计周期、保障设计质量的目的。
一、现代设计方法与传统的设计方法相比，现代设计方法通过对于电子设备进行内容的模拟可以降低设计难度，减少计算量，通过设计出与需求相匹配的汽车模型，借助先进的计算机软件系统简化设计的同时，也保障良好的设计效果。
近年来，汽车产业快速发展，而汽车的设计、生产方式也产生了巨大的变革，发动机、变速器等机器的优化控制都对于汽车设计提出了新的要求。
传统严谨计算的设计方法与当前的行业发展之间并不匹配，而利用先进计算机软件优化设计过程，可以缩短周期，提高效率，进而打造出符合汽车产业需求的高质量汽车产品，在汽车设计中应用现代设计方法既能突破传统的设计框架局限，同时也能提高设计的适应性。
为了满足汽车更新迭代的需求，现代设计方法以计算机网络为设计工具，关注汽车性能的提升，也关注汽车产业功能的创新。
在开展设计时考虑到安全、经济、适用等多元的要求，对于其中各个设计元素进行优化管控，在降低成本的同时提高汽车生产质量。
运用现代设计方法，可以在有限时间内更多的尝试不同的设计类型，打造出多元化的设计成果，形成更具创新性的汽车产品随着汽车产业的发展变化，在开展汽车设计时要融合考虑多方面的因素，现代设计方法综合考虑技术、经济、社会等要素，通过对于设计过程的模拟可以确保适用与创造性之间的相互协调，而在设计开发中运用现代设计的方法，对于汽车产业的共性规律进行把控，以通用方法优化设计过程也能提高效率，保障设计质量，进而打造出既具有标准化也具有创新性的汽车产品。
现代设计方法及其应用
现代设计方法的应用为了保证设计质量、加快设计速度、避免或减少设计失误，并适应科学技术发展，使设计工作现代化，引发了现代设计方法的研究。
现代设计方法的特点是动态的、科学的、计算机化的方法。
它将那些在科学领域内得到应用的所有科学方法论应用到工程设计中。
产品设计是以社会需求为目标，在一定设计原则的约束下，利用设计方法和手段创造出产品结构的过程。
市场竞争的需要和各种新方法、新技术、新工艺、新材料不断涌现，推动了设计方法和技术的进步，产品设计从传统的经验设计进入现代设计。
现代设计的特征是以计算机技术为核心（这是现代设计的主要特征），以设计理论为指导。
传统设计：以生产经验为基础，以运用力学和数学形成的计算公式、经验公式、图表、手册等为依据进行。
随着理论研究的深入，许多工程现象不断升华和总结为揭示事物内在规律和本质的理论，如摩擦学理论、模态分析理论、可靠性理论、疲劳理论、润滑理论等。
现代设计方法：是基于理论形成的方法。
用这种方法指导设计可减小经验设计的盲目性和随意性，提高设计的主动性、科学性和准确性。
因此，现代设计是以理论指导为主、经验为辅的一种设计。
以计算机技术为核心对设计产生的影响的表现：①设计手段的更新：推动了设计手段从“手工”向“自动”转变。
②产品表示的改变：推动了产品表示从“二维”向“三维”的转变。
③设计方法的发展：促进了新设计方法出现，高性能的计算机硬件和先进的软件技术是这些方法实施的保证。
新设计方法有：限元分析、优化、模态分析、并行设计、虚拟设计、计算机仿真等。
④工作方式的变化：促进了设计方式从“串行”到“并行”的变化。
⑤设计与制造一体化⑥管理水平的提高：产品设计是一个复杂的系统工程，设计过程中涉与大量设计数据和设计行为的管理。
数据库技术的发展改变了传统的手工管理模式，各种PDM系统的广泛应用大大提高了设计的管理水平，保证了设计过程的高效、协同和安全。
⑦组织模式的开放：传统的局限于企业内部的封闭设计正在变为不受行政隶属关系约束的、多企业共同参与的异地设计。
现代设计方法
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动过程。
3、设计的特征(1)需求特征设计始于需要，没有需要就没有设计。
(2)创造性特征设计者应适应条件变化，不断更新老产品，创造新产品。
《现代设计方法及其应用》
例：用二分法求一元三次方程 x3 x 1 0 在区间 [1.0,1.5] 内的一个实根。
图 2 例程代码
(1) #include <stdio.h> #include 指示和头文件，该行告诉编译器包含文件 stdio.h 中的全部信息。该 语句的作用相当于在这一行粘贴了文件 stdio.h 中的全部代码。文件 stdio.h 是所 有 C 语言编译包的一个标准部分，它包含了有关输入输出函数的信息。(如格式 化输入函数 scanf 和格式化输出函数 printf) (2) int main() 这行代码声明了一个 main 函数，C 程序中可以包含一个或多个函数，但其 中必须有且仅有一个 main 函数。一个 C 程序总是从被称为 main 的函数开始执 行，这个函数是 C 程序的基本模块。int 表明该函数的返回值为整型。main 后面 的()中为空表明该函数不接受任何参数，也就是形参为空。另外 main 函数还有 一种写法 int main(int argc, char *argv[])，这种情况下 main 函数就接受两个参数。 因为 main 函数的返回值为 int 型，因此在函数执行完毕要加上一句 return 0。 (3) double min=1.0,max=1.5; double middle=(max+min)*0.5; int num=1; 这三行代码定义了四个变量并对它们进行了初始化：三个 double 型的变量 min、max 和 middle；一个 int 型的变量 num。C 语言的基本内置数据类型有 int、 long、float、double、short、char、bool 等，关于这些数据类型的具体介绍可参考 C 语言的相关资料。 注意以下区别： int num;//声明语句，声明一个名为 num 的 int 类型的变量 num=1;//将这个变量赋值为 1 并将其值初始化为 1(复制初始化) int num=1;//定义一个 int 型的名为 num 的变量， int num(1);//直接初始化 声明不分配内存，定义分配内存。初始化不是赋值，初始化是创建变量并给 它赋初始值。赋值是擦除对象的当前值并用新值代替。内置类型的成员初始值依 赖于对象的作用域：在局部作用域中这些成员不被初始化，在全局作用域中它们 被初始化为 0。 (4) {...} 花括号划定了函数以及控制语句的界限， 用来表示函数体或者控制语句的开 始与结束。 (5) while(fabs(max-min)>0.00001) while 语句是 C 语言的循环控制语句，跟在 while 后面括号中的部分为判断 表达式。当括号中的判断表达式产生一个非零的结果时，就会执行 while 之后花 括号内的部分。然后再次判断括号中的表达式，如果非零就继续循环，如果为零 则跳出循环。对 while 循环至关重要的一点是：当构建一个 while 循环时，循环 中必须包含能改变判断表达式的值来使表达式的值变为零， 否则循环永远不会终 止。 除了 while 以外，C 语言的循环控制语句还有 for 语句和 do...while 语句。具 体用法参考 C 语言的相关资料，至于选择哪种循环要根据实际要编写的程序而 定，当然有些也是个人爱好的问题。 另外要说明一点 while 语句的循环体部分如果只有一条语句，可以不用加花
现代设计方法及其应用
学号：XXXXXXXX 天津商业大学论文现代设计方法及其应用授课：XXX学院:生物技术与食品科学学院专业班级:轻工过程与装备1501 学生姓名:***学号：XXXXXXX2016年1月3日授课：XXX现代设计方法及其应用摘要：设计是人类改造自然的基本活动之一。
它与人类的生产活动及生活紧密相关。
人类在改造自然的历史长河中，一直从事设计活动，通过成功的设计物品来满足文明社会的需要。
人类生活在大自然和人类自身“设计”的世界中，从某种意义上讲，人类文明的历史，就是不断进行设计活动的历史。
以下我将会概括这学期所学习的主要现代设计方法及学习现代设计方法的意义。
关键词：现代设计；人类；自然；文明社会从广义上说，设计是指为了达到某一特定目的，从构思到建立一个切实可行的实施方案，并且用明确的手段表示出来的系列行为。
设计的目的既可以是精神性的也可以是物质性的。
在漫长的历史进程中，出现了两种主要形式的设计活动，一是单纯为了满足审美需求而出现的艺术设计，一是单纯为了满足功能需求而出现的工程设计。
通常所说的设计一般指工业产品设计，是把设计理解为根据客观需求完成满足该需求的技术系统的图纸及技术文档活动。
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向深度和广度发展，其内容、要求、理论、和手段等都在不断更新，产品设计概念的内涵和外延也在扩大。
1. 设计方法学1.1设计方法的涵义方法是人类思维的宝贵财富，是探索科学真理的钥匙。
认识事物、解决问题都需要正确的方法。
好的方法将为人们开展更广阔的图景，使人们认识更深层次的规律，从而更有效地改造世界。
设计方法学是一门新兴学科，是现代设计方法的重要组成部分。
工业产品设计是一种创造性活动，设计的结果直接影响产品性能质量、成本和企业经济效益。
由于在产品开发和提高产品设计水平的工作中，科学的设计方法起着重要的作用，因此加强对产品设计方法学的研究有着十分重要的意义。
系统工程是在控制论、信息论、运筹学及管理科学基础上发展起来的，用于解决工程问题，使之达到最优化设计、最优控制和最优管理的一门科学。
人教版数学八年级下册第十九章《数学活动 一次函数的应用问题》教学设计
人教版数学八年级下册第十九章《数学活动一次函数的应用问题》教学设计一. 教材分析人教版数学八年级下册第十九章《数学活动一次函数的应用问题》主要介绍了如何运用一次函数解决实际问题。
本章内容紧密联系生活，旨在让学生通过探究、实践，掌握一次函数的基本性质和应用，培养学生的数学应用能力。
本章内容包括一次函数的定义、图象与系数的关系、一次函数在实际问题中的应用等。
二. 学情分析八年级的学生已经掌握了函数的基本概念，对一次函数有一定的了解。
但在实际应用中，如何将生活中的问题转化为一次函数问题，以及如何运用一次函数解决实际问题，仍然是学生理解的难点。
因此，在教学过程中，教师需要引导学生将实际问题抽象为一次函数，并通过实例让学生感受一次函数在生活中的应用。
三. 教学目标1.理解一次函数的定义及其图象与系数的关系。
2.学会将实际问题转化为一次函数问题，掌握一次函数在实际问题中的应用。
3.培养学生的数学应用能力和团队协作能力。
四. 教学重难点1.一次函数的定义及其图象与系数的关系。
2.如何将实际问题转化为一次函数问题。
五. 教学方法1.情境教学法：通过生活实例，引导学生感受一次函数在实际问题中的应用。
2.小组讨论法：鼓励学生分组讨论，培养团队协作能力。
3.引导发现法：教师引导学生发现问题、解决问题，提高学生的自主学习能力。
六. 教学准备1.教学课件：制作一次函数的图象、实际问题示例等课件。
2.教学素材：准备一些实际问题，用于课堂练习和拓展。
3.教学设备：投影仪、黑板、粉笔等。
七. 教学过程1.导入（5分钟）利用生活实例，如购物优惠活动，引导学生思考如何用数学模型来描述这个问题。
通过分析，得出这个问题可以转化为一次函数问题。
2.呈现（10分钟）介绍一次函数的定义及其图象与系数的关系。
通过示例，让学生直观地感受一次函数的图象，并理解图象与系数之间的联系。
3.操练（15分钟）分组讨论，让学生尝试解决一些实际问题。
教师巡回指导，解答学生的疑问。
现代设计方法课件
3
创意与评估
运用创意工具和方法，生成多样化的设计方案，并评估其可行性。
原型与测试
制作高保真原型，并通过测试和反馈循环改进设计。
5
实施与优化
将设计方案实施并不断优化，以最大程度地满足用户需求。
互动设计
互动设计是一种通过交互性和反馈促进用户与产品之间有效沟通的设计方式。通过合理的交互设计，提高产品 的易用性和用户满意度。
可持续设计
可持续设计考虑到环境、社会和经济的因素，旨在创建环保、社会负责和经济可行的设计解决方案。
环境友好
减少资源消耗和废弃物产生， 推动循环经济和环保意识。
社会责任
关注社会公平和公正，为弱 势群体设计包容性解决方案。
经济可行
通过创新和效率提升，实现 可持续设计与商业目标的双 赢。
我们的课程计划
现代设计方法简介
跨学科融合
现代设计方法采用跨学科的方法，汇集不同领 域的知识和技能。
创新和突破
鼓励创意和突破性的设计思维，挑战常规，创 造出更好的解决方案。
以用户为中心
通过深入研究用户需求和体验，将用户放在设 计的核心。
迭代优化
通过持续反馈和改进，不断迭代优化设计作品， 以更好地满足用户需求。
用户中心设计
用户研究
通过实地调研和用户访谈，了解 用户需求和行为习惯。
用户人设
创建用户人设，帮助设计师更好 地理解目标用户，并为其设计创 造。
用户测试
通过原型测试和用户反馈，验证 设计的有效性和用户体验。
设计思维及其应用
1
观察与洞察
通过观察和研究用户，发现他们的真实需求和痛点。
2
定义与分析
明确设计目标，并进行需求分析和解决方案的探索。
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19.2 反求设计的内容和过程
反求设计的研究对象： （1）实物反求 （2）软件反求 （3）影像反求 反求设计对象分析 ： （1）产品设计的指导思想分析 （2）材பைடு நூலகம்分析 （3）功能原理方案分析 （4）零、部件结构分析 （5）零、部件形体尺寸分析
19.2 反求设计的内容和过程 （续）
（6）工艺分析 （7）精度分析 （8）工作性能分析 （9）外观造型分析 （10）对产品的维护与管理进行分析 反求设计的主要内容 ：
19.6三维反求技术
三维反求技术的工作原理和基本流程 原理：三维反求技术是利用电子仪器去收集物体表面的原始
数据,之后再使用软件，计算出采集数据的空间坐标，并 得到对应的颜色。扫描仪是对物体作全方位的扫描、然 后整理数据、三维造型、格式转换、输出结果。 流程：对现有的实物，使用数据化的仪器，准确、快速地采 集表面轮廓的空间坐标值，然后构建曲面、经CAM软件 产生CNC加工刀路，在CNC机床上把实物模型制造出来 或利用快速原型制造机，把实物原型制造出来。
19.6三维反求技术（续）
三维扫描或测量方法
（1）接触式扫描或测量方法 1）三坐标测量仪 2）层析法层析法
（2）非接触式扫描或测量方法 1）结构光法 2）激光三角法 3）基于光学三角型原理的扫描法 4）基于相位偏移测量原理的莫尔条纹法 5）基于工业CT断层扫描图像法 6）立体视觉测量方法
19.6三维反求技术（续）
的凸轮轴、纺织机械中的打纬凸轮、高速机械中的轴承、 重型减速器中的齿轮等都是反求设计中的关键零件。特别 是高速凸轮的反求，要把实测的凸轮廓线坐标值拟合为若 干段光滑曲线，而且要和其运动规律相一致，难度很大。 机构系统的反求设计
根据已有的设备，画出其机 构系统的运动简图，对 其进行运动分析、动力分析及性能分析，并根据分析结果 改进机构系 统的运动简图，称之为反求设计。
19.4 技术资料的反求设计（续）
（4）分析零、部件设计的正确性、可加工性。 （5）分析整机的操作、维修是否安全与方便。 （6）分析整机综合性能的优劣。 图片资料的反求设计： （1）图片资料反求设计的关键技术 （2）图片资料反求设计的步骤 专利文献的反求设计 一般情况下，专利技术含说明书摘要(应用场合、技术 特性、经济性、构成等)、说明书 (主要是专利产品的组成 原理)、权利要求书(说明要保护的内容)以及附图。对专利 文献的 反求设计主要依据这些内容。
三维反求技术的应用 （1）从概念到快速原型制造 （2）快速制造模具 （3）快速制造 （4）仿制流线型、形状复杂而且无法用人工方法准确量度 的实物 （5）产品复制、修改、设计
■ 目的 ：掌握反求设计的原理、过程和方法，了解机 械设备、技术资料反求设计的关键技术，熟悉三维 扫描、测量以及反求技术的应用。
19.1反求工程概述
反求问题的提出 反求思维的方法在工程上的应用已经源远流长。只是
作为反求设计或反求工程的术语提出来，以及作为一门 学问进行专门研究，则是出现于20世纪中期。 反求工程 反求工程一般要经历以下过程 ： （1）引进技术的应用过程 （2）引进技术的消化过程 （3）引进技术的创新过程
19.1反求工程概述（续）
反求设计 反求设计则不然，虽然为反设计，但绝不是正设计
的简单逆过程。因为针对的是别人已知和现实的产品， 而不是自己的，所以也不是全知的。是一个虽然知其 然，但不知其所以然的问题。因为一个先进成熟的产品 凝聚着原创者长时间的思考与实践、研究与探索，要理 解、吃透原创者的技术与思想，在某种程度上比自己创 造难度还要大。因此反求设计绝不是简单仿造的意思， 是需要进行专门分析与研究的问题。
19.3 机械设备的反求设计 （续）
零、部件的测绘与分析 （1）机械设备的分解原则 （2）测绘的一般方法 （3）实测尺寸数据的处理 机械零件材料的反求设计
（1）材料的成分分析 （2）材料的组织结构分析 （3）材料的工艺分析 （4）材料的硬度分析
19.3 机械设备的反求设计（续）
关键零件的反求设计 在进行反求设计时，要找出这些关键零件。如发动机中
19.4 技术资料的反求设计（续）
已知设备图样的反求设计 引入国外先进产品的图样直接仿造生产，是我国20世纪
70年代技术引进的主要方法。这是洋为中用，快速发展本国 经济的一种途径。我国的汽车工业、钢铁工业、纺织工业等 许多行业都是靠这种技术引进发展起来的。实行改革开放政 策以后，增加了企业的自主权，技术引进快速增加，缩短了 与发达国家的差距。但世界已进入了代表高科技的知识经济 时代，仿造可加快发展速度，但不能领先世界水平。所以要 在仿造的基础上有创新，研究出更为先进的产品返销国外， 才能产生更大的经济效益。
19.4 技术资料的反求设计
技术资料反求设计的特点 (1)技术资料反求设计的抽象性 (2)技术资料反求设计的智力性 (3)技术资料反求设计的科学性 (4)技术资料反求设计的综合性 (5)技术资料反求设计的创造性 技术资料反求设计的一般过程
（1）论证对引进技术资料进行反求设计的必要性。 （2）根据技术资料，论证反求设计成功的可能性。 （3）分析原理方案的可行性、技术条件的合理性。
(1)设计思想的反求 (2)功能原理的反求 (3)结构形状与尺寸参数的反求 (4)材料的反求 (5)关键技术的反求
19.3 机械设备的反求设计
机械设备反求设计的种类与特点
种类：（1）整机的反求 （2）部件反求 （3）零件反求
特点：具有形象直观的实物，有利于形象思维。可对产品 或设备的性能、材料等项内容直接进行测试与分析，以 获得详细的设计资料。可对产品或设备的尺寸直接进行 测试与分析，以获得重要的尺寸设计资料。目的是反求 仿制时，缩短了设计周期，提高了产品的生产起点与速 度。仿制产品与引进产品有可比性，有利于提高产品的 质量。在仿制的基础上加以改进和创新，为开发新产品 提供了有利条件。
第十九章 反求设计方法
1 反求工程概述 2 反求设计的内容和过程
3 机械设备的反求设计 4 技术资料的反求设计 5 三维反求技术
■ 内容 ：本章首先介绍了反求工程和反求设计的概念， 然后给出了反求设计的对象分析、主要内容以及过 程，最后重点讨论了机械装备、技术资料以及三维 反求的原理、方法和步骤。