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

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

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学号：XXXXXXX

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2016年1月3日Word资料

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。系统工程的方法是把事物当作一个整体的系统来研究，从系统出发，分析各组成部分之间有机的联系及系统与外界环境的关系，是一种比较全面的综合研究方法。现代设计中的许多问题，都可以用系统论思想和方法去分析、认识和把握。

1.2现代设计方法的设计思想

科学技术发展的历史和实际表明,机械工业是科学技术物化为生产力的重要载体。在以前的工业革命尤其是现在的工业化过程中,机械与电子、信息、冶金、电力、化工、轻工、建筑等诸多领域科技成果的有机结合,为国民经济的发展和人们生活质量的提高不断地提供了先进设备、器械和用品。科学技术成果要转变为有竞争力的新产品,设计起着关键性的作用。现代机械设计以理论计算为设计主题，最本质的工作是从无到有创造出一部机器以满足我们的要求，由设计分析和设计综合共同构成贯穿整个设计过程的始终。也就是说,机械设计问题是一个决定机械产品一序列的技术、经济及社会环境效果的问题。

2现代设计方法与传统设计方法的比较

2.1传统机械设计方法

在传统设计理论发展时期，由于受机械生产水平的制约、客观条件的限制以及当时计算手段的局限等一系列原因,人们的思维还未被充分开发。同时，社会

对机械生产的要求不象今天这样向高速、高效、精密、轻量化、自动化方向发展,机械系统和产品结构也不象今天这样日趋复杂。传统设计在进行理论分析时,基于其观念的制约和所确定的力学—数学模型的需要,常将复杂的具体问题作了一些等效处理,使理论分析的目的性和问题的本质更加明确,也使分析的过程得到简化。

2.2现代设计方法

1) 系统性:现代设计技术是逻辑系统的设计技术,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,力求系统整体最优。同时考虑技术系统与外界的联系,即人-机-环境的大系统关系。

2) 创造性:突出人的创造性,发挥集体智慧,力求探寻更多突破性方案,开发创新产品。

3) 社会性:现代设计开发新产品的整个过程,从产品的概念形成到报废处理的全生命周期的所有问题,都要以面向社会、面向市场为指导思想全面考虑解决。

4) 宜人性:现代设计强调产品内在质量的实用性、外观质量的美观性、艺术性、时代性,在保证产品功能的前提下,要求对用户产生新颖、舒畅等精神功能。

5) 动态化:现代设计在静态分析的基础上,考虑载荷谱、负载率等随机变量,进行动态多变量最优化。

6) 最优化:现代设计重视综合集成,在性能、技术、经济、制造工艺、使用、环境等各种约束条件下,和广泛的学科领域之间,通过计算机以高效率综合集成最新科技成果,寻求最优方案和参数。

7) 数字化：产品在其生命周期内的数字化建模是现代设计方法的核心技术之一。它应包括全局产品信息的数字化定义、将产品信息自动数字化的广义计算机辅助

工具的选用以及通过计算机对产品开发与生产全过程中大数字化信息所进行的全面管理与控制即产品数据管理等三方面的内容。

8）计算机化:现代设计广泛使用计算机使设计、计算、绘图、制造、改进一体化,日新月异的功能强大的软件使设计工作面貌不断更新,能够包容的影响设计的因素日益增多,大大提高了设计的精度、稳定性和效率,修改设计极为方便。

9）集成化。包括以信息集成为基础实现产品开发过程的集成和复杂产品开发涉及领域间的集成。现代设计系统已不再是单纯的、或系统,以并行工程、多设计领域集成为代表的计算机集成制造系统巧将成为企业产品设计自动化的发展方向。

3现代设计方法的主要内容

1)可靠性设计以概率论和数理统计为理论基础,以失效分析、失效预测及各种可靠性试验为依据,以保证产品的可靠性为目标的现代设计方法。

2)机械系统设计系统的观点,研究内外系统和各子系统之间的相互关系,通过各子系统的协调工作,取长补短来实现整个系统最佳的总功能。

3)优化设计把最优化数学原理应用与工程设计问题,在所有可行方案中寻求最佳设计方案的一种现代设计方法。进行工程设计时,首先要将工程问题按优化设计所规定的格式建立数学模型,然后选用合适的优化计算方法在计算机上对数学模型进行寻优求解,得到工程设计问题的最优设计方案。

4)有限元法以电子计算机为工具的一种现代数值计算方法。它不仅能用于工程中复杂的非线行问题、非稳态问题的求解,还可用于工程设计中进行复杂结构的静态和动力分析,并能准确地计算形状复杂零件的应力分布和变形,成为复杂零件强度和刚度计算的有力分析工具。