现代设计方法课件
合集下载
第1章设计方法学 现代设计方法教学课件
0.5
寿命 0.2 成本 电池 0.8 性能
0.3
电压
理想值
优等值 及格值 加权系数 实际值A B C
1.6
2.0 3.2 0.2 2.4 2.2 1.6
9.1
8.9 8.6 0.3 9.0 8.6 8.9
120
100 85 0.5 100 110 90
第三节 评价决策
评价决策的具体方法
成 本
评选最佳方案： RT R1
R2
R3 8.4 7.45 7.7
R1分值最高，即为最佳方案。
第三节 评价决策
评价决策的具体方法
（2）技术-经济评价法：先评出方案的技术价Wt和经济价Ww，然后用相对价W和 Wt 、Ww构成平面坐标系作出优度图，对方案进行技术经济综合评价。
1.0 0.8 1 2 3
外观 0.2 0.2 手表 1 1 性能 0.6 0.6 成本 0.2 0.2
计时 0.5 0.3
防水 0.17 0.1
防磁 0.08 0.05
防震 0.17 0.1
夜光 0.08 0.05
第三节 评价决策
解（2）评分及计算总分
确定评价目标，建立评价目标矩阵：
Z z1 z2
z3
z4
z5
z6
二级子 目标 一级子 目标 总目标
第三节 评价决策
评价目标树
对目标系统进行评价时，最末一级子目标的加 权系数满足：
g
i 1
n
i
1, gi 0, i 1, 2,
,n
确定加权系数的方法有两种：经验法和计算法。
gi
wi
w
i 1
n
i
第三节 评价决策
现代设计方法
③统一的产品信息模型
统一的产品信息模型是实施并行设计的基础，产品设计过 程是一个产品信息由少到多、由粗到细不断创作、积累和完 善的过程，这些信息不仅包含完备的几何形状、尺寸信息， 而且包含精度信息、加工工艺信息、装配工艺信息、成本信 息等。二维几何模型显然不能满足这一要求，仅包含几何信 息的三维模型也不能满足这一要求。因此，并行设计的产品 信息模型应能将来自不同部门、不同内容、不同表述形式、 不同抽象程度、不同关系、不同结构的产品信息包容在一个 统一的信息模型之中。质量、降低设计制造成本，而逐步形 成和建立起来的新的设计思想和策略方法。
为了缩短产品开发时间，人们首先从“硬件”入手：通 过装备更先进的加工设备来提高加工效率，用计算机代替人 工设计来提高设计效率。在取得了预期的效果后，人们又进 而认识到：要想大幅度地缩短产品开发时间，还要从研究和 改进产品开发过程本身入手，建立新的产品开发策略思想。
什么是模块?所谓模块，指一组具有同一功能和接合要素 （指联接部位的形状、尺寸、联接件间的配合或啮合等）， 但性能、规格或结构不同却能互换的单元。
机床卡具、联轴器可称为模块，有些零部件如插头、插座， 广义上也可称为模块，但不如称为标准件更好。在模块化设 计中，也用到大量的标准件，但模块多指标准件之外、仍需 被设计而又可以用于不同的组合、从而形成具有不同功能的 设备的单元。
模块化设计，指在对产品进行市场预测、功能分析的基础 上，划分并设计出一系列通用的功能模块；根据用户的要求， 对这些模块进行选择和组合，就可以构成不同功能、或功能 相同但性能不同、规格不同的产品。这种设计方法称为模块 化设计。
（2）模块化设计的主要方式
① 横系列模块化设计。不改变产品主参数，利用模块发 展变形产品。这种方式是易实现，应用最广。通常是在基型 品种上更换或添加模块，形成新的变形品种。
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，
现代设计方法
1 1 n xiF ( xiH xiR ) ( xij xiH ) (i 1, 2, , n) 2 n j 0 (3 - 70)
由此式可求出反射点XR的坐标为：
2 n xiR ( xij xiH ) xiH (i 1, 2, , n) n j 0 (3 - 71)
n
或
f (X H ) f (X L ) 2 f (X L )
为止，式中 1， 2为予先给定的充
分小的正数。
用计算机进行单纯形加速法计算时，其程序框图见图(3-18)， 程序见附录。
20
开始
输入f ( X)，X 0，n，，，h， i，E i，k
X i X 0 hE i (i 1,2,, n)
i
k1 否 k1 1
是
SH SL SL
否
k1 k
否Байду номын сангаас
搜索失败 打印X L，S L
结束
输出X L，S ( X L )
反射
XR
n
是
结束
2 ( X j X H ) X H n j 0
S R f (X R )
是
SR SL
否
延伸
X E X H (X R X H ) S E f (X E )
是
SE SL
是
S R SG
否
收缩
否
X S X H (X R X H ) S S f (X S )
是
XH XE SH SE
XH XR SH SR
XH XS SH SS
SS SH
否
减小棱长
X i 1 / 2( X i X L ) (i 0,1,2,, n)
由此式可求出反射点XR的坐标为：
2 n xiR ( xij xiH ) xiH (i 1, 2, , n) n j 0 (3 - 71)
n
或
f (X H ) f (X L ) 2 f (X L )
为止，式中 1， 2为予先给定的充
分小的正数。
用计算机进行单纯形加速法计算时，其程序框图见图(3-18)， 程序见附录。
20
开始
输入f ( X)，X 0，n，，，h， i，E i，k
X i X 0 hE i (i 1,2,, n)
i
k1 否 k1 1
是
SH SL SL
否
k1 k
否Байду номын сангаас
搜索失败 打印X L，S L
结束
输出X L，S ( X L )
反射
XR
n
是
结束
2 ( X j X H ) X H n j 0
S R f (X R )
是
SR SL
否
延伸
X E X H (X R X H ) S E f (X E )
是
SE SL
是
S R SG
否
收缩
否
X S X H (X R X H ) S S f (X S )
是
XH XE SH SE
XH XR SH SR
XH XS SH SS
SS SH
否
减小棱长
X i 1 / 2( X i X L ) (i 0,1,2,, n)
《现代设计方法》课件第5章
分形几何学就是研究自然界中没有特征长度而又具有自 相似性的形状和现象的学科。
第5章 相似设计与模块化设计
（7）同类相似：同一类事物之间的相似特性。例如， 不同型号汽车外形特征、内部结构等特性相似。对于同类相 似特性，因遵从相同自然规律，故可用相同数学方程式来描 述。
（8）异类相似：不同类之间的相似。例如，温度场、 电势场和重力场是不同类型的场，但都可用同一个微分方程 来描述。
相似设计法以定律分析法、方程分析法或因次（量纲）分析 法为基础，根据事件之间的联系导出相似准则，根据相似原理建 立起对应的模型并推广到产品实物上，从而得到表征实际产品工 作规律的模型，以此开始产品的整体和局部设计。
第5章 相似设计与模块化设计
由前述已知，在进行产品结构设计时，把功能和原理相 同，结构相同或相似，而结构尺寸和主要规格参数按照一定 比例关系变化的纵系列产品称为相似系列产品。它是在基型 产品的基础上，按照相似原理通过一定的计算而求出的，所 以采用相似设计可缩短产品设计周期，提高设计效率，降低 设计成本。
在进行产品性能设计时，采用相似设计方法可快速、准 确建立模型并进行模型分析与试验。
第5章 相似设计与模块化设计
5．2．2 相似的基本理论 1.相似的概念及类型 相似、相像是自然界普遍存在的现象，一般可将相似分
为以下几种类型。 （1）一般相似：广义上的事物间普遍存在的相似。它
包括自然科学、社会科学、工程技术中各种系统特性相似， 例如，社会分工的相似性，社会发展的相似性，机械工程中 组合设计、成组技术等。
第5章 相似设计与模块化设计
3．优先数系列及优先数的选用 优先数系列的选用原则及方法如下所述。 （1）在满足技术与经济要求的前提下，遵循“先疏后 密”的原则，尽可能采用基本系列并按照R5、R10、R20、 R40的顺序选择。 （2）当基本系列不能满足要求时，可选用公比较大和 延伸项中包含有项值为1的派生系列。 （3）在产品系列范围很宽，不同区间内需要量和功能 价值相差很大时，可分段选用基本系列和派生系列而组成复 合系列。
第5章 相似设计与模块化设计
（7）同类相似：同一类事物之间的相似特性。例如， 不同型号汽车外形特征、内部结构等特性相似。对于同类相 似特性，因遵从相同自然规律，故可用相同数学方程式来描 述。
（8）异类相似：不同类之间的相似。例如，温度场、 电势场和重力场是不同类型的场，但都可用同一个微分方程 来描述。
相似设计法以定律分析法、方程分析法或因次（量纲）分析 法为基础，根据事件之间的联系导出相似准则，根据相似原理建 立起对应的模型并推广到产品实物上，从而得到表征实际产品工 作规律的模型，以此开始产品的整体和局部设计。
第5章 相似设计与模块化设计
由前述已知，在进行产品结构设计时，把功能和原理相 同，结构相同或相似，而结构尺寸和主要规格参数按照一定 比例关系变化的纵系列产品称为相似系列产品。它是在基型 产品的基础上，按照相似原理通过一定的计算而求出的，所 以采用相似设计可缩短产品设计周期，提高设计效率，降低 设计成本。
在进行产品性能设计时，采用相似设计方法可快速、准 确建立模型并进行模型分析与试验。
第5章 相似设计与模块化设计
5．2．2 相似的基本理论 1.相似的概念及类型 相似、相像是自然界普遍存在的现象，一般可将相似分
为以下几种类型。 （1）一般相似：广义上的事物间普遍存在的相似。它
包括自然科学、社会科学、工程技术中各种系统特性相似， 例如，社会分工的相似性，社会发展的相似性，机械工程中 组合设计、成组技术等。
第5章 相似设计与模块化设计
3．优先数系列及优先数的选用 优先数系列的选用原则及方法如下所述。 （1）在满足技术与经济要求的前提下，遵循“先疏后 密”的原则，尽可能采用基本系列并按照R5、R10、R20、 R40的顺序选择。 （2）当基本系列不能满足要求时，可选用公比较大和 延伸项中包含有项值为1的派生系列。 （3）在产品系列范围很宽，不同区间内需要量和功能 价值相差很大时，可分段选用基本系列和派生系列而组成复 合系列。
现代设计方法总结PPT课件
可编辑课件PPT
21
五、智能优化设计
随着与机电一体化相关技术不断的发展， 以及机电一体化技术的广泛使用，我们面 临的将是越来越复杂的机电系统。解决复 杂系统的出路在于使用智能优化的设计手 段。智能优化设计突破了传统的优化设计 的局限，它更强调人工智能在优化设计中 的作用。
可编辑课件PPT
22
实现的手段
4、详细设计
在产品的详细设计阶段，继续深化产品的绿色因素， 进行详细的产品设计。细致分析产品的生命周期，从其加 工的原材料，制造、销售、使用到回收利用的每一个阶段， 该产品所有与人、资源、环境相关的因素都要经过细致的 分析与设计。
绿色设计融入工业设计是工业设计发展的必 然趋势，它会使工业设计理论更为充实，使工业设计更加 符合人类社会发展的要求。在产品设计中提出绿色设计绝 非偶然，它是工业产品设计发展的要求，是符合新世纪绿 色消费浪潮的。
劢力学建模劢态特性计算实物试验模型试验不试验建模机械结构劢力修改30基坑支护劢态设计应用实例31八模块化设计八模块化设计结构模块化设计主要是以功能化的产品结构为基础分览现有的产品在分览中考虑到各个要素的可行性从而在早期就预测到设计中可能会出现的矛盾提高设计的可行性和可靠性降低产品的成32模块化设计在齿轮减速器中的应用34对一定界限内的丌同产品的性能觃格迕行分析得出的一系列的功能模块返些模块成为基础通过对它的选择重新组合构成丌同的产品以满足市场需求
图4 在车型各系统详细设计阶段，相关部门提前渗入
可编辑课件PPT
8
二、虚拟设计
在达到产品并行的目的以后，为了使产品一次设计成功，减少反复， 往往会采用仿真技术，而对机电产品模型的建立和仿真又属于是虚拟 设计的范畴。虚拟设计能实现在产品加工制造之前，建立产品的功能、 结构模型，并能对其进行修改和评审，以满足不同客户的要求。它不 仅继承了传统CAD设计的优点也具备了仿真技术可视化的特点，更能 支持协同工作和并行设计，从而缩短了产品开发周期并通过各先进技 术的利用和补充，使产品保持技术上的优势。 机电产品的虚拟设计要以计算机技术(尤其是计算机网络、通信技术) 为基础。对机电产品虚拟设计平台的建立应该包括三个层次的内容: 一是产品模型的建立以及产品设计的优化;二是对产品(包括各部件)的 评价和验证，比如产品性能评价、可制造性的评价;三是产品模型以及 相关信息的传输。要实现虚拟设计过程中产品信息的共享，一般采用 了STEP(产品模型数据交换标准)的格式。 在这些基础上可以建立机电产品虚拟设计系统，该系统集成了 CAD/CAM系统、PDM系统、专家系统以及网络、通讯等系统。
《现代设计方法》课件第7章
第7章 稳健设计 设计因素x是产品设计中的一些可控因素的集合，即
xT (x1, x2,, xn )
在设计时所确定出的名义值为
(7－4)
xT (x1, x2,, xn )
(7－5)
经加工制造产生的偏差的最大允许值（容差）为
xT (x1, x2,, xn ) (7－6)
一般情况下，在设计中需要确定的不仅是设计变量名义值
(7－2)
其中， y 和 y 称为质量特性的容差，是产品质量特性波动的允许
界限，如图 7-2 所示。 例如，某材料的抗拉强度按其技术规范规定为(45±2)MPa，则该材料
抗拉强度的容差 y y y=2MPa ，名义值 y 45MPa ，极差
R y [43, 47]MPa 。只要该材料出厂的抗拉强度在此极差内都认为是合
第7章 稳健设计
图7－4 稳健设计的图解表示
第7章 稳健设计 稳健设计要求达到以下两个目的。 （1
y y y0 min 或 y2 (y y0)2 min
达此目的的主要方法：①通过产品的方案设计（概念设 计），改变输入输出之间的关系，使其功能特性尽可能接近 目标值。②通过参数设计调整设计变量的名义值，使输出均 值达到目标值。
x Rn ，有时还要合理确定它的容差 x Rn 。在多数情况下，还
要知道变差在容差范围内的概率分布类型和分布参数。
第7章 稳健设计
噪声因素z是不可控因素的集合，即
zT (z1, z2,, zk )
(7－7)
噪声因素一般是属于概率空间 ,,P 内且服从某种概
率分布的一些随机变量。
质量特性y是设计结果的输出。由于受到设计因素x和噪 声因素z的影响，因此y是x和z的线性、非线性、显式或隐式
现代设计方法——系统设计方法
决策与评价
o 评分法
对各个方案针对所有 准则评分，比较各方 案的优劣。
o 技术经济评价法
将方案分解为技术评 价和经济评价并分别 计分，最后利用S-图 进行综合评价。
3 技术设计
技术设计的主要任务是将功能原理方案 具体化，完成产品的总体设计，部件的 结构设计，并绘制装配草图
2100
1250
可行性分析：包括技术分析、经济分析及 社会分析 最终提出可行性报告： 产品开发的必要性、市场调查和预测情况； 有关产品的国内外水平及发展趋势； 技术上预期达到的水平、经济和社会效益分析； 设计和工艺等方面需要解决的关键问题； 投资费用以及时间进度计划； 现有条件下开发的可能性及准备采取的措施， 等等。
因此，寻求原理解的重点就是针对功能元寻求 其实现载体。对于一个功能系统来说，并非所 有功能元的载体都是创新的，应该说，其中大 量是存在现成解的，有些解被汇编成解法目录， 是设计中的重要参考。 （1）功能元的解法目录（设计目录） （2）创新技法求解（利用创造性思维）
3)逻辑功能元 包括“与”、“或”、“非”三元的逻辑动 作，主要用于控制功能。
各个分功能之间的关系可以用功能结构图表示，结构图 的建立使黑箱变灰箱直至透明箱，得出最佳的方案。有 三种基本形式
例子：以材料拉伸试验机为例， 进行功能分析。
试件
加载能量 变形能
利用力和变形检测 试件
变形后的 试件 力信号
1.3.2 功能分析
针对抽象化的功能定义，可以按功能系 统设计的要求作出系统的功能结构。
功能分解的结果可以用功能树的结果表示，功能 元是可以直接求解的系统的最小单元
功能单元－在系统各分支的终端， 即末端功能通常是具有独立功能的 功能元 功能元的类型 可以分为三大类 （1）物理功能元 （2）数学功能元 （3）逻辑功能元
现代设计理论与方法-优化设计.ppt
变异运算用来模拟生物在自然的遗传环境 中由于各种偶然因素引起的基因突变，它以很 小的概率随机地改变遗传基因（表示染色体的 符号串的某一位）的值。在染色体以二进制编 码的系统中，它随机地将染色体的某一个基因 由1变为0，或由0变为1。
若只有选择和交叉，而没有变异，则无法在 初始基因组合以外的空间进行搜索，使进化过 程在早期就陷入局部解而进入终止过程，从而 影响解的质量。为了在尽可能大的空间中获得 质量较高的优化解，必须采用变异操作。
可见，这是一个三维非线形规划问题。为了
简化问题，可根据等式约束条件消去一个设计变
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量：
h = 3 /（ l ·w）
则该问题从原来的三维问题转化为二维问题。
4．建立数学模型的一般过程 1）分析设计问题，初步建立数学模型 即使是同一设计对象，如果设计目标和设计
条件不同，数学模型也会不同。因此，要首先弄 清问题的本质，明确要达到的目标和可能的条件， 选用或建立适当的数学、物理、力学模型来描述 问题
交叉体现了自然界中信息交换的思想。交叉 有单点交叉、多点交叉、还有一致交叉、顺序 交叉和周期交叉。单点交叉是最基本的方法， 应用较广。它是指染色体切断点有一处，例：
A:101100 1110 101100 0101
B : 001010 0101001010 1110
（3）变异 (Mutation Operator)
3．约束条件 1）概念 为产生一个可接受的设计，设计变量本身或
相互间应该遵循的限制条件，称为约束条件。
2）表示方法
约束条件一般可表示为设计变量的不等式约束函数 形式和等式约束函数形式，即
gi（χ）= gi（χ1，χ2，…，χn）≤0 或者 gi（χ）= gi（χ1，χ2，…，χn）≥0
若只有选择和交叉，而没有变异，则无法在 初始基因组合以外的空间进行搜索，使进化过 程在早期就陷入局部解而进入终止过程，从而 影响解的质量。为了在尽可能大的空间中获得 质量较高的优化解，必须采用变异操作。
可见，这是一个三维非线形规划问题。为了
简化问题，可根据等式约束条件消去一个设计变
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量：
h = 3 /（ l ·w）
则该问题从原来的三维问题转化为二维问题。
4．建立数学模型的一般过程 1）分析设计问题，初步建立数学模型 即使是同一设计对象，如果设计目标和设计
条件不同，数学模型也会不同。因此，要首先弄 清问题的本质，明确要达到的目标和可能的条件， 选用或建立适当的数学、物理、力学模型来描述 问题
交叉体现了自然界中信息交换的思想。交叉 有单点交叉、多点交叉、还有一致交叉、顺序 交叉和周期交叉。单点交叉是最基本的方法， 应用较广。它是指染色体切断点有一处，例：
A:101100 1110 101100 0101
B : 001010 0101001010 1110
（3）变异 (Mutation Operator)
3．约束条件 1）概念 为产生一个可接受的设计，设计变量本身或
相互间应该遵循的限制条件，称为约束条件。
2）表示方法
约束条件一般可表示为设计变量的不等式约束函数 形式和等式约束函数形式，即
gi（χ）= gi（χ1，χ2，…，χn）≤0 或者 gi（χ）= gi（χ1，χ2，…，χn）≥0
现代设计方法
现代设计方法一、回顾设计方法的发展，可以划分为四个阶段：直觉设计阶段、经验设计阶段、中间试验辅助设计阶段、现代设计法设计阶段。
二、现代设计法总的可分成现代设计哲学和现代设计方法论两部分研究内容。
三、信号分析法是现代设计的前提，以突变论为机理的创造性方法是现代设计的基石，智能论是现代设计的核心，广义优化论是现代设计的宗旨。
四、现代设计方法论包括：突变论方法、智能论方法、系统论方法、离散论方法、信息论方法、对应论方法、优化论方法、控制论方法、寿命论方法、模糊论方法等。
五、常用的现代设计方法有：技术预测法、科学类比法、系统分析设计法、创造性设计法、逻辑设计法、信号分析法、相似设计法、模拟设计法、优化设计法、计算机辅助设计法、有限元法、可靠性设计法、动态分析设计法、模糊设计法等。
六、什么是最优化？并请简述优化设计的目的。
最优化就是要使问题的解决在一定条件下达到无可争议的完善化。
优化设计的目的就是对于一个给定的设计问题，在一定的技术和物质条件下，按照某种技术的和经济的准则，找出它的最佳的设计方案。
七、工程设计的优化有直觉优化、进化优化、探索试验优化、价值分析优化和数值计算优化等。
八、可靠性指系统在规定条件和规定时间内，完成规定功能的概率量度。
使用寿命是可靠性的前提。
可靠性必须建立在寿命论的基础上，只有经济合理地对使用寿命做出决策的基础上，再进一步考虑在此期限内充分地保证系统正常有效的工作。
在整个使用期间要实现全面地可靠性管理，不允许在制造、保管、维修、运输、包装等过程中影响可靠性。
可靠性的问题应包括可靠性预测及分配、可靠性设计和可靠性管理三个内容。
影响可靠性的因素：1、系统所能完成的功能容量与精度；2、系统工作要求的寿命及外界条件的干扰；3、组成系统的结构与元件的质量。
九、提高可靠性的途径：1．设计方面：人机系统经合考虑；简单性与冗余性辩证分析；原材料与零部件有机选配。
2．制作方面：元件正确的预处理；部件、组件高质量装配；部件、整机严格地试验。
现代设计方法
• •
8） 面向环境的设计 面向环境的设计着重考虑产品开发全过程中的环境因素，目的在于尽量减少在 生产、运输、消耗、维护与修理、回收、报废等产品生命周期的各个阶段中，产品 对环境产生的不良影响，如资源衰竭（生物与非生物）、污染（臭氧层破坏、全球 暖化、酸雨、噪声等）、失调（干旱、地表变质等）等等。在充分意识到环境因素 下开发出来的产品，往往不仅对环境产生的不良影响少，而且消耗少、成本低、易 为社会所接受。因此重视面向环境的产品开发的企业能够具有较大的竞争优势。产 品开发中对环境产生较大影响的主要因素包括材料、加工处理、功能、形状、尺寸、 配合与安装等。减少对环境不良影响的设计原则为：设计可重复使用、可回收的产 品及其零件；减少零件数，减少使用材料的种类，如尽量少用玻璃、金属强化塑料 等复合材料；使用压模铭牌使用压模铭牌而不使用铭牌片；设计带有不分离拉环 的饮料罐；等等。 • 与面向环境设计同义的术语包括：可持续开发、生态设计、绿色设计、生命周期 设计、环境意识设计等。
6）优化论方法学 以满意与最佳为目标的分析、设计方法，如优化设计法、方案优化法和 专家系统等。 7）对应论方法学 以相似、模拟分析为途径取得设计参数，如相似设计法、模拟分析法、 仿真技术等。 8）控制论方法学 以控制与动态性能作为深化分析的依据，取得符合客观变化的参数，如 动态分析法、动态优化法、动态系统辨识法等。 9）模糊论方法学 有模糊分析、模糊评价、模糊设计等。 10）反求设计方法学 以先进的产品或技术作为对象进行分析研究，探索掌握其关键技术，在 消化、吸收的基础上开发出同类的创新产品。
•
随着现代设计方法与图形设计能力的发展，计算机实体建模、数据结构及隐藏 面的消除等研究渐趋成熟，VR也越来越具有活力，如有交互式手套控制和商品化的 头盔显示的VR系统，在各领域中的应用日趋广泛。VR是以沉浸和实时交互为主要特 征的，由于沉浸型VR存在投资大的局限性，而且一些领域中对“沉浸”的要求不高， 于是逐步发展成以下VR系统。 • 1沉浸型 • 沉浸型可ห้องสมุดไป่ตู้将现实世界的图像显示成计算机图像，并且将物体的位置和方向反映 到用户的头盔中，使用户以“局内人”的身份而“进入角色”。用户是一个VR的参 与者而不像操作CAD那样，是一个被动的观察者。沉浸型VR还能提供声音和触觉，但 其造价高。这类VR系统在航天行业中对驾驶员的训练特别有效。
水力机械现代设计方法全套课件
切击式水轮机、双击式水轮机、 混流式水轮机、斜流式水轮机、 轴流式水轮机、离心泵、混流泵、 斜流泵、轴流泵
HSJ
华中科技大学能源与动力学院水机教研室
水力机械概述
第二节 水力机械在国民经济中的应用 电力工业 水利工程 化学工业 石油工业 采矿工业 航天技术 环保部门
HSJ
华中科技大学能源与动力学院水机教研室
活塞与缸体形成一个封闭工作 腔，介质与机械间的相互作用力为 活塞表面的压力。
当介质推动活塞运动时，是原动机。 当活塞推动介质流动时，是工作机。
HSJ
华中科技大学能源与动力学院水机教研室
水力机械概述
叶片式流体机械的特点：
具有一个带有叶片（动叶）的转子 （叶轮impeller或转轮runer）； 工作时介质对叶片连续绕流； 介质作用于叶片的力是惯性力； 流体由壳体与静止叶栅的引入。
±号是分别用于泵与水轮机，液体通过泵时吸收能 量，而通过水轮机时释放能量。 HSJ
华中科技大学能源与动力学院水机教研室
水力机械概述
电站水头与电站静水头的关系：
H' p p ps
g
2 c2 c p s
2g
z p z s H st
水轮机水头与电站水头的关系：
H H st H
水力机械原理与设计
HSJ
水力机械概述
第一章
水力机械概述
HSJ
华中科技大学能源与动力学院水机教研室
水力机械概述
第一节 水力机械的定义
流体机械是指以流体为工作介 质的机械设备。
流体机械的工作过程，是流体 的能量与机械的机械能相互转换过 程或是不同能量的流体之间能量传 递的过程。
HSJ
水力机械概述
HSJ
华中科技大学能源与动力学院水机教研室
水力机械概述
第二节 水力机械在国民经济中的应用 电力工业 水利工程 化学工业 石油工业 采矿工业 航天技术 环保部门
HSJ
华中科技大学能源与动力学院水机教研室
活塞与缸体形成一个封闭工作 腔，介质与机械间的相互作用力为 活塞表面的压力。
当介质推动活塞运动时，是原动机。 当活塞推动介质流动时，是工作机。
HSJ
华中科技大学能源与动力学院水机教研室
水力机械概述
叶片式流体机械的特点：
具有一个带有叶片（动叶）的转子 （叶轮impeller或转轮runer）； 工作时介质对叶片连续绕流； 介质作用于叶片的力是惯性力； 流体由壳体与静止叶栅的引入。
±号是分别用于泵与水轮机，液体通过泵时吸收能 量，而通过水轮机时释放能量。 HSJ
华中科技大学能源与动力学院水机教研室
水力机械概述
电站水头与电站静水头的关系：
H' p p ps
g
2 c2 c p s
2g
z p z s H st
水轮机水头与电站水头的关系：
H H st H
水力机械原理与设计
HSJ
水力机械概述
第一章
水力机械概述
HSJ
华中科技大学能源与动力学院水机教研室
水力机械概述
第一节 水力机械的定义
流体机械是指以流体为工作介 质的机械设备。
流体机械的工作过程，是流体 的能量与机械的机械能相互转换过 程或是不同能量的流体之间能量传 递的过程。
HSJ
水力机械概述
现代主义设计最新PPT课件
4.德绍时期的包豪斯（ 1925-1932 ）－－导师制
? （1）包豪斯在德国德绍重建，并进行课程改革，实行了设计与制作教学一体化 的教学方法，取得了优异成果。这个时期是其高峰时期。
?
? （2）1928年格罗佩乌斯辞去包豪斯校长职务，由建筑系主任汉斯·迈耶(Hannes Mayer，1889-1954）继任。这位共产党员建筑师将包豪斯的艺术激进扩大到政治 激进，从而使包豪斯面临着越来越大的政治压力。
?
初衷：通过设计为社会提供更多更好的建筑产品。
2.包豪斯的建立及其宣言
? （1）成立时间：1919年3月
?
魏玛市立美院与市立工艺学校合并
? （2）宣言：
?
A.完整的建筑物是视觉艺术的最终目的。
? B.建筑家、雕塑家、画家都应把目光转向应用艺术。
?
C.艺术家与工艺技术人员没有根本上区别。
?
D.将建筑、雕塑、绘画结合成三位一体。
? 要求学生在做专业训练之前，先要磨练自己的身体和意志，辅助手段是躯体拉伸、呼吸控制、沉 思冥想。约翰·伊顿要求学生学习画中国山水画，让学生画山、画水、画树，要求学生用老庄的哲 学思想观察与诠释世界。上人体绘画课时，约翰·伊顿也大胆引进老庄的哲学思想，他不要求解剖 学意义上的准确无误，而要求学生独出心裁地发掘与诠释模特摆出来的各种姿势。
1923年，莫霍利－纳吉被聘为德国包豪斯艺术学院的教授，并担任金属工 作室主任。在包豪斯期间，莫霍利－纳吉开始用照相机进行一系列的摄影实 验。实验内容包括从特殊角度（俯视、仰视、对角线视角）拍摄，以及打破 一般透视规律。此外，他还使用各种剪辑方法和制作技术，改变和强化照片 的结构。
? 在教学上，莫霍利－纳吉教导学生学会观察与思考，把握线条、影调、空间等 形式要素之间的关系。这种教学方法，促使学生仔细研究周围的物体，从中找出 不被人所注意的形式和设计。他还鼓励学生利用投影的造型，使其成为安排画面 的一个因素。
现代机械设计方法PPT课件
2020/2/20
6
现代设计方法概念：现今为工程项目或产品制造完成到实体化的全过程而 制订的技术方案、图样与程序。英文为“modern design method”。它运用 创新的设计手段，交叉地应用多种理论、方法和技术，使产品设计过程成 为一种富于电脑化，自动化、虚拟化、智能化和最优化的创造活动，在决 策、综合、迭代与寻优中高效率的、低成本的、高质量的完成产品设计。
各产业机械的设计，特别是整体和整系统的机械设计，须依附于各有关的产业技术而 难于形成独立的学科。因此出现了农业机械设计、矿山机械设计、泵设计、压缩机设 计、汽轮机设计、内燃机设计、机床设计等专业性的机械设计分支学科。
2020/2/20
2
2020/2/20
现代设计是以产品为总目标的一 系列种类繁多的现代 设计法和技术的综合运用，生产技术 的需要和先进设计手 段的出现，必须促进设计领域的改革 和发展，对于机械设 计来说几乎是更新换代，传统的常规 设计方法受到很大冲 击，用科的设计方法代替经验的，类 比的设计方法是势 在必行。缩短设计周期，提高设计质 量，发展设计理论， 改进设计技术及方法已成为当前机械 设计的必然趋势。
3
现代机械设计理论和方法是对传统设计方法的继承、创新和发展，它是将机械 技术、信息技术、微电子技术、计算机技术、控制技术和管理科学等有机地加以综 合，形成的一门多学科、多专业相互交融的系统设计科学。如果从系统的观点分析， 现代机械设计理论和方法又是一个由时间维、逻辑维、方法维组成的三维系统。时 间维反映了产品规划、方案设计、技术设计和加工设计流程的时间顺序；逻辑维是 指解决问题的逻辑步骤，现代机械设计采取先分析、再综合、然后评价、最后决策 的步骤；方法维是指机械设计设计过程中的各种思维方法和工作方法。现代机械设 计采用各种先进的设计理论方法，使机械设计进入优质、高效和创新的新时代。现 代机械设计具有的范畴如下：（1）信息论方法。如信息分析法，技术预测等。（2） 系统论法。如系统分析法，人机工程等。（3）控制论法。如动态分析法等。（4） 优化论法。它是现代设计法的目标。（5）对应论方法。如相似设计、反求工程设 计等。（6）智能论方法。如CAD，计算机辅助分析等，它是现代设计方法的核心。 （7）寿命论方法，如可靠性和价值工程等。（8）离散论方法。如有限元和边界元 方法。（9）模糊论方法。如模糊评价和决策等。（10）突变论方法。如创造性设 计等，它是现代设计方法的基础。（11）艺术论方法。如艺术造型等。
现代设计方法第六讲：反求设计与创新设计共92页PPT资料
反求工程的次序是： ● 首先进行反求分析； ● 然后进行反求设计。
进行反求分析时，针对反求对象的不同形式：实物、软件 或影像，应采用不同的方法。
(1)对实物为机器设备的反求，可用实测手段获得所需参数和 性能、材料、尺寸等。
现代设计方法——反求工程与创新设计
(2)对软件如图样的反求，可直接分析了解产品和 各部件的尺寸、结构和材料，但掌握使用性能和工艺， 则要通过试制和试验。
现代设计方法——反求工程与创新设计
北京理工大学宇航学院
在反求工程中，由离散的数字化点到CAD模型的建 立是一个复杂的设计推理和数据加工过程。一般产品的 正向设计与反求工程设计的的基本过程如下图所示。
(a)一般产品正向设计过程
(b) 反求工程设计过程 图5-1 一般产品的正向设计与反求工程设计的基本过程
现代设计方法——反求工程与创新设计
而反求工程则是按照产品引进、消化、吸收与创 新的思路，以“实物、原理、功能、三维重构再设计” 框架模型为工作过程，其中，最主要的任务是将原始 物理模型转化为工程设计概念或CAD模型。一方面为 提高工程设计、加工、分析的质量和效率提供充足的 信息，另一方面则为充分利用先进的CAD/CAE/CAM 技术对已有的产品进行再创新工程服务。
(3)对影像（如图片、照片）的反求，可用透视法 与解析法求出主要尺寸间的大小相对关系，用机器与 人或已知参照物对比，出几个绝对尺寸，推算其它尺 寸。
(4)对材料和工艺的反求，则都需要通过试制和试 验的方法才能解决。在以上充分分析的基础上，才能 进行不同的反求设计。
现代设计方法——反求工程与创新设计
作为一种逆向思维的工作方式，反求工程技术与传统的产 品正向设计方法不同，它是根据已经存在的产品或零件原型来 构造产品的工程设计模型或概念模型，在此基础上对已有产品 进行解剖、深化和再创造，是对已有设计的再设计。
进行反求分析时，针对反求对象的不同形式：实物、软件 或影像，应采用不同的方法。
(1)对实物为机器设备的反求，可用实测手段获得所需参数和 性能、材料、尺寸等。
现代设计方法——反求工程与创新设计
(2)对软件如图样的反求，可直接分析了解产品和 各部件的尺寸、结构和材料，但掌握使用性能和工艺， 则要通过试制和试验。
现代设计方法——反求工程与创新设计
北京理工大学宇航学院
在反求工程中，由离散的数字化点到CAD模型的建 立是一个复杂的设计推理和数据加工过程。一般产品的 正向设计与反求工程设计的的基本过程如下图所示。
(a)一般产品正向设计过程
(b) 反求工程设计过程 图5-1 一般产品的正向设计与反求工程设计的基本过程
现代设计方法——反求工程与创新设计
而反求工程则是按照产品引进、消化、吸收与创 新的思路，以“实物、原理、功能、三维重构再设计” 框架模型为工作过程，其中，最主要的任务是将原始 物理模型转化为工程设计概念或CAD模型。一方面为 提高工程设计、加工、分析的质量和效率提供充足的 信息，另一方面则为充分利用先进的CAD/CAE/CAM 技术对已有的产品进行再创新工程服务。
(3)对影像（如图片、照片）的反求，可用透视法 与解析法求出主要尺寸间的大小相对关系，用机器与 人或已知参照物对比，出几个绝对尺寸，推算其它尺 寸。
(4)对材料和工艺的反求，则都需要通过试制和试 验的方法才能解决。在以上充分分析的基础上，才能 进行不同的反求设计。
现代设计方法——反求工程与创新设计
作为一种逆向思维的工作方式，反求工程技术与传统的产 品正向设计方法不同，它是根据已经存在的产品或零件原型来 构造产品的工程设计模型或概念模型，在此基础上对已有产品 进行解剖、深化和再创造，是对已有设计的再设计。
现代设计方法ppt课件
优化设计
可靠性设计
有限元法
工业造型设计
创新设计
虚拟设计
价值工程
并行工程
模块化设计
反求工程
相似性设计
健壮性设计
智能设计
绿色设计
动态设计
6、学习现代设计方法的意义 1)了解现代设计的特点、技术体系、现代设计的基本理念和
思路； 2)重点掌握一些应用广泛、实用性强的设计方法(包括产品系
统化设计方法、优化设计、可靠性设计和有限元方法等)的理论 和应用过程；
(3)技术设计阶段
(4)施工设计阶段 。
2）设计方法
设计方法是指达到预定设计目标的途径。在很长的一段时间内，
工程设计方法多采用直觉法、类比法及以古典力学、数学和经
验数据为基础的半经验设计法，设计中反复多，周期长。20世
纪70年代以后，随着计算方法、控制理论、系统工程、价值工
程、创造工程等学科理论的发展以及电子计算机的广泛应用，
经验方法则需要有资料数据库，调用数据库可以得到现有同 类机具的各种参数。
实际上，在设计中常常是3种方法同时应用，例如理论计算所 输入的数据有时就依靠试验得到，而理论模型的仿真程度往往借 助于试验来验证，一个好的理论模型，往往要经过理论分析和试 验研究几次反复修正才能得到。
四、农机理论分析的一般特点
现代设计方法
主讲：陶栋材
湖南农业大学工学院 2016年3月
第一章 概论
第一节 设计的基本概念
1、设计的概念与内涵 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。 1）什么是设计?
狭义理解：在正式做某项工作之前，根据一定的目的和要 求，预先制定方法、图样等”
广义理解：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。
现代设计方法与应用第一章
1.3 系统建模
例 1-1 以传递扭矩的等截面轴优化设计为例说明系统建模问 题，其目标为轴的质量最小，如图所示。其中轴的直径 为d，跨度为l。决定该轴质量的可变影响因素两个：轴直 径d，跨度l。设轴的质量为F，轴材料密度为ρ，则该等截 面轴质量可表示为：
d
l
图 传递扭矩的等截面轴
本章习题
1-1试述设计的含义，产品设计具有哪些特征？ 1-2何为传统设计、现代设计？现代设计的主要特点表现在
第一章 绪论
1 现代设计方法概述 2 设计中的系统科学方法
3 系统建模
■ 内容 ：本章是现代设计方法的基础，将介绍现代设 计方法的概念、特征、手段和原则，并对系统论、 设计方法学和设计系统进行了说明和阐述。最后给 出了系统建模的应用范围、模型的分类以及建模时 应注意的问题，并以等截面轴传递扭矩为例说明系 统建模的方法和步骤。
(1) 分析问题
(2) 综合求解
(3) 方案评价
(4) 综合决策
定义问题
分析问题 N
综合求解
评价 Y 综合决策
最佳解
图 解决问题的逻辑步骤
1.3 系统建模
系统建模主要用于三个方面： 分析和设计实际系统 预测或预报实际系统的某些状态的未来发展趋势 对系统实行最优控制 模型可以取各种不同的形式，不存在统一的分类原则。按照 模型的表现形式可以分为物理模型、数学模型、结构模型和 仿真模型。
1.1 现代设计方法概述（续）
设计方法的定义 ：设计方法是指在设计过程中，为设 计本身所规定的特定目标而形成的做事情的顺序。
设计方法的分类:（1）传统设计: 直觉设计 经验设计 半理论半经验设计
（2）现代设计
1.1 现代设计方法概述（续）
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(或者下移大于上移)，使其既能与筛面有较多的相对运动，以确
保其能有较多的机会从筛孔落下，又可以使分离出的短茎秆和断 穗能够从一端流出。当然，在联合收割机上，为了使分离效果更 佳，一般都利用谷物和混杂物空气动力学特性不同，在气流与筛 孔的联合作用下，将谷物与其混杂物分离。抖动输送板则是利用 抖动板的往复运动使物料均匀地被输送到另一端。物料在输送过 程中，没有必要作往复运动，而是单向运动。传统的分析方法列 出了物料运动分析的方程，并且推出了3个特征数：K1， K2 ，
复杂的质点的运动模拟的建立通常是列动力学微分方程和解 微分方程的过程。如果模拟分析结果包括位移，则用解析方法 为好。其结果或者中间过程不包括位移的，则可以根据题意选 择一种简化问题的方法。解微分方程是模拟分析的难点，所列
微分方程常常没有原函数表达式，可以用数值积分或常微分方
程数值解法来近似地解决，其过程需应用计算机。本章中介绍3 种典型实例：质点的线、平面和空间运动模拟。
大以外，同一个体在不同的时间也存在相当大的差异，这就给理
论分析带来了很大的困难。所以，对于农机问题，试验且重复多 点试验是设计后所不可缺少的环节，而传统的理论分析往往只能 得到定性的结论。本课希望在农机的理论分析上借助于计算机， 由定性向定量分析上有所突破。
农机定量分析的成功与否，除了建模的技巧外，在很大 程度上取决于研究对象：如果问题可以归纳为静力学和运动 学问题，特别是机械运动学(刚体运动学)问题，若所作的假设 符合实际，理论分析的结果是可信的，甚至用不着通过试验 来验证。在农业机械上，谷物收获机拨禾轮轨迹、插秧机秧 爪轨迹计算和绘制等都属于这类问题。非机械运动学问题，
理论分析结论的实用意义取决于理论模型的仿真程度，而 理论模型的仿真程度取决于个人对所研究对象的熟悉程度、经 验、分析的技巧和基础知识水平，如果理论工作者对所研究的 对象有比较丰富的实践知识，他在建立模型过程中就能够正确 的选定影响该物理现象的主要因素，从而决定取舍的内容。丰 富的经验使其能把握正确的方向，而分析的技巧和坚实的基础 知识有助于解决分析中遇到的复杂问题，所以农机理论分析是 农机方面基础和专业知识的综合运用。随着农机学科知识的扩 展，除了要求理论工作者具有深厚的数学、力学、计算机软件 和优化原理知识以及运用这些知识的实际能力外，根据所研究 的具体问题的需要，也要掌握一定的物理学、物料力学、热工 学、传热学、流变学、生物化学和电工学知识，无论采取理论 的或是试验的方法进行农机的研究，均需要计算机辅助。
借助计算机的理论方法有别于传统理论方法，模型建立过程 中首先考虑适合于编程计算。由于计算机计算速度很快，特别适 于繁复运算，计算结果可以打印，辅以自动绘制的特性曲线，以 助于分析，当然也可以用优化的方法直接取得最佳参数。
试验方法包括最优试验设计，以减少试验次数。数据处理和 统计分析有各种现成的程序可以利用，其结果是回归方程或直接 得到参数。 经验方法则需要有资料数据库，调用数据库可以得到现有同
二、质点的定轨迹运动学和动力学分析实例 1、投种滑道的理论设计
精密播种机除了配臵性能良好的播种部件外，要求在设计投 种管道时，尽可能保证零速投种，缩短投种口和地面的距离，否 则，种子具有相对地面速度，使种子落地后弹离原位，仍然不能 达到精密播种的目的。在确定其滑道为抛物线的前提下，用平面
解析法，从理 论上探讨投种管道的抛物线形状。水稻秧盘播种
mg cos N , F Ntg
设滑道摩擦力F对种子作功为A，
种子由顶点沿轨道运行的路程为S,
, cos tg y
当y=H时
1
2 1 y
H x , dA Fds a 0 A Fds m g costgds
H mgtg dx mgtg H /a a
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。
2）产品设计的重要性及产品开发面临的挑战
重要性：
(1)设计直接决定产品的功能和性能。 (2)设计对企业的生存和发展具有重大意义。 (3)设计直接关系人类的未来及社会发展。 挑战： (1)产品适销期明显缩短、产品开发周期极大压缩。 (2)产品品种数急剧增加。 (3)设计对象越来越复杂。
程、创造工程等学科理论的发展以及电子计算机的广泛应用，
促使许多跨学科的现代设计方法出现，使工程设计进入创新、 高质量、高效率的新阶段。
4、设计类型及设计原则 1）设计类型 (1)开发性设计 (2)适应型设计
(3)变参数设计
(4)测绘和仿制 2）设计原则 (1)创新原则 (2)可靠原则
(3)效益原则
础技术、主体技术、支撑技术和应用技术四个层次组成。
各种产品设计领域 先进制造工艺 材料科学 自动化技术 系统管理技术 自然科学 政治经济 文化社会科学 市场营销学 基础技术 传统的设计理论与方法 相 关 学 科 与 技 术 现 代 设 计 技 术 应用技术 主 体 技 术 支 撑 技 术
计算机辅助设计技术
二、农机CAA的优点
(1)计算速度快，精度高。 (2)能够完成过去人工计算和图解法难以完成的设计前分析工 作。 (3)大大缩短了设计时间。
三、
农机CAA过程
1、设计和制造新产品的过程 设计要求搜集资料调研综合分析寻求设计参数设 计样机制造+试验改进制造新产品。 2、取得设计参数主要方法 ①理论分析方法； ②试验方法； ③经验方法。这3种方法都可以借助计算机完成。
(7)结构工艺性。(8)技术经济性。(9)造型艺术性。
(10)设计规范性。
特点：
(1)系统性。
(2)社会性 (3)创造性 (4)宜人性 (5)最优化
(6)动态化
(7)设计过程智能化 (8)设计手段的计算机化和数字化 (9)设计和制造一体化
3）现代设计技术体系
现代设计技术体系如图1-1所示。现代设计技术体系由基
将给分析带来困难，使分析难以达到满意的结果。涉及到土
壤力学的问题，也同样比较复杂，难以模拟，土壤的物理性 质由于其成分不同差异很大，致使土壤在犁体上的作用形式
难以确定，即使建立模型，也由于土壤参数变化范围太大，
给所建立的模型使用造成困难。
随着农机事业的发展，有些农机理论问题，离开了牛 顿力学的范围，例如谷物干燥、蔬菜脱水、水果运输等问
(4)设计过程越来越复杂。
(5)对设计产品的要求越来越高。 (6)设计风险加大。
2、传统设计与现代设计 1）设计发展的基本阶段： (1)直觉设计阶段。 (2)经验设计阶段
(3)半理论半经验设计阶段。
(4)现代设计阶段。 2） 现代设计的目标和特点 目标：(1)工效实用性。(2)系统可靠性。(3)运行稳定性。 (4)人机安全性。(5)环境无害性。(6)操作宜人性。
3)通过学习和实验，力求掌握一些常用现代设计计算机软
件的操作和具体应用方法。 通过本课程的学习，为从事机电产品开发工作打下一定基
础，在未来产品设计实践的工作过程中，能够正确应用现代设
计理论与方法，甚至不断发展和创造出新的现代设计方法和手 段，已推动人类设计事业的进步。
第二章
农业机械计算机辅助分析
第一节 概述
种子在进入滑道和离开滑道时，能量守恒：
1 1 2 mV y mgH Fds mV x2 2 2
H V 2 gH 2 gtg Vx2 a
2 y
V 2 gH V
2 y
2 x
2 gtg
H 2 gtg ,a H 2 2 V V 2 gH a x y
类机具的各种参数。
实际上，在设计中常常是3种方法同时应用，例如理论计算所 输入的数据有时就依靠试验得到，而理论模型的仿真程度往往借 助于试验来验证，一个好的理论模型，往往要经过理论分析和试 验研究几次反复修正才能得到。
四、农机理论分析的一般特点 农机理论研究的对象常常包括生物体和土壤这类因素复杂的 物质，其性质变化多端，除了同一类物体的不同个体之间变化很
(4)审核原则
5、部分现代设计方法简介
计算机辅助设计 可靠性设计 工业造型设计 虚拟设计 优化设计 有限元法 创新设计 价值工程
并行工程
反求工程 健壮性设计 绿色设计
模块化设计
相似性设计 智能设计 动态设计
6、学习现代设计方法的意义
1)了解现代设计的特点、技术体系、现代设计的基本理念
和思路； 2)重点掌握一些应用广泛、实用性强的设计方法(包括产品 系统化设计方法、优化设计、可靠性设计和有限元方法等)的理 论和应用过程；
计算机辅助设计(computer aided design，CAD)广泛应用于航空 、汽车和其它工业领域，其中一些重要技术也移植到农机行业， 但是有关CAD在农机专业方面应用的论著甚少。
一、什么是农机计算机辅助分析
农机计算机辅助分析(agr．Machinery computer aided analyzing ，农机CAA)是在农业机械设计前对农机工作部件和农机系统进行 分析，以寻求农机设计的最佳参数或参数范围，同CAD有密切的 关系。
题，涉及到了传热学、生物化学和流变学，其特性方程需
要大量的试验来获得，其理论模拟的可靠程度，取决于试 验的设计技巧、准确性和回归的方法。因此在分析中，首 先要确定研究的对象属于哪一类问题，是否适用于一般的 理论分析方法，并且预知这种理论方法所得到的结果是定 量的还是仅仅具有定性的意义。如果建立模型相当困难， 在使用模型时其中的参数又难以确定，直接采用实验方法 来取得设计参数是更为合理的手段。
机的播种部件固定，而秧盘相对播种部件 (或地面)运动。为了达 到零速投种，种子离开管道瞬时，其相对速度应该与前进速度相 等，且方向相反，使其绝对速度为零。
为了使设计简化，采用抛物线管道，设其出口端为抛物线顶 端，抛物线开口向上。已知：滑道高度为H，种子落入滑道速度 为Vy，种子离开滑道速度为Vx＝Vm，，设滑道抛物线为y＝ax2， 种子在滑道中任意点受力分析如图所示，为摩擦角，则有：