第一章 设计方法学-绪论
【2019年整理】现代设计方法(ch1)
子系统，超系统：汽车=轮胎+发动机+转向系，交通系统性
③ 技术过程：加工过程，工作过程
④ 技术过程的特点：不唯一
1.3 技术系统及其确定
一、技术系统 2.技术过程的确定步骤：
① 根据信息集约和调研预测的资料，分析确定作业对 象及其主要转换要求；
② 分析比较传统理论、现代理论和实践，确定实现主 要转换的工作原理；
7 经济成本
8 人机工程
9安 全
10 包装运输
课题名称 起止时间 课题经费
基本功能 辅助功能 作业对象：物料形状、尺寸、理化性质等 工 况：负载情况 环 境：温度、湿度、振动、噪声、灰尘等 动 力：功率、力、转矩等 运 动：运动形式、速度、加速度等 结构尺寸：作业尺寸、体积、重量 生产率(理论的、额定的、实际的) 可靠度、维修度和有效度 一次性使用寿命、多次性使用寿命(大修) 材料费、设计费、制造加工费、管理费、税费 操作方便、省力、视野宽广、舒适、仪表显示清晰、造型美观适度 保证人身安全、设备安全、如：过载保护 触电保护、连锁装置等 考虑运输方法,如：防震 、防腐、防锈、各种标记等
3. 评价过程中的几项主要工作
选定评价准则。如：成本低、寿命长、结构简单、 可靠性高等等 为评价准则选定度量尺度。即评价好坏的标准
确定评价对象有关各项准则的价值。即按预定 度量尺度对评价对象进行评定
对各单独评价值进行合成，以便对评价对象做 出总的比较
4、评价的意义
评价是决策的基础和依据
方案评价是提高产品质量的首要前提
地设计，必须对每一设计程序的信息，随时进行审核， 决不许有错误的信息流入下一道工序。实践证明，产品 设计质量不好，其原因往往是审核不严造成的。因此， 适时而严格地审核是确保设计质量的一项重要原则。
机械创新设计第一章-绪论PPT课件
计算机辅助设计
优化设计
虚拟设计
现代 设计 方法
并行设计
可靠性设计
有限元设计-海量PPT模板免费下载
14
第二节 常规设计、现代设计与创新设计
三、创新设计
创新设计是指设计人员在设计中发挥创造性，提出新 方案，探索新的设计思路，提供具有社会价值的、新颖 的而且成果独特的设计成果。
其特点是运用创造性思维，强调产品的独特性和新颖 性。其特别强调人在设计过程中，特别是在总体方案、 结构设计中的主导性及创造性作用。
机械加工方法
椰子
化学方法生产 21 -海量PPT模板免费下载
第三节 机械创新设计的内容
一、有关机构的几个名词术语
（1）机构
机器中执行机械运动的装置。
（2）最简机构
发现
发明
创造
创新
原本早已客观 存在的事物， 经过人们不断 努力和探索后 被人们认知的 具体结果。
人们提出或完 成原本不存在 的、经过不断 努力和探索后 提出的或完成 的具体结果。
完成新成果的 过程，但这种 新成果可能有 一定的参照物， 而不强调原本 不存在的事物。
提出或完成 具有独特性、 新颖性和实 用性的理论 或产品的过程。
18 -海量PPT模板免费下载
第二节 常规设计、现代设计与创新设计
2、现代设计方法
采用计算机仿真、优化设计等现代设计方法，可减少消耗 、提高产量，但产品的工序基本同常规设计，生产机械的 本质没有变化。
3、创新设计方法
第一道工序：清洗→设计清洗机。 第二道工序：粉碎、过滤去皮、沉淀制浆、通过型板压制 成条状。
在设计领域中，提出的新的设计理念、新的 设计理论或设计方法，从而得到具有独特性 和新颖性的产品，达到提高设计的质量、缩 短设计时间的目的。
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）
设计方法学整理-考试必备
第一章绪论1.什么是设计?设计是一种具有一创造性的劳动，其实质是创新（即在设计工作中努力采用新原理、新方案、新结构、新材料及新工艺等），其最高境界是创造具有极端市场竞争力的产品。
2.什么是设计方法学?设计方法学是研究产品设计规律、设计程序及设计中思维和工作方法的一门综合性学科。
设计方法学以系统工程的观点分析设计的战略进程和设计方法、手段的战术问题。
在总结设计规律、启发创造性的基础上促进研究现代设计理论、科学方法、先进手段和工具在设计中的综合运用。
3.学科产生的原因?①开发新产品的需要：世界市场竞争的加剧，使得各先进工业国家首先在设计过程中总结规律，以提高设计质量和设计效率。
从这个角度来讲，“设计学”和“机械学”是两个不同的概念。
②改进旧产品的需要：随着工业产品的复杂程度的提高，直观的工作方法很难对产品提出有效的改进措施，因此功能分析和价值分析为改进旧产品提供了强有力的工具。
③应用工具的产生：计算机和信息技术的发展，为设计方法学的研究提供了物质基础条件。
4.设计方法学的发展简史?①第一阶段(直觉设计)如：中国的水排，指南车等。
②第二阶段（经验设计）：这一时期作为机械学各分支学科如(机械原理与零件、机构学、磨擦学、疲劳寿命等)发展迅速，这一时期的设计方法实质上就是机械学，而忽略了其核心内容“功能”。
③第三阶段(现代设计)：这一时期，对设计学有深远影响的三个重要学科内容被提出，并逐渐发展和成熟。
即：(1)“功能”思想的重新提出和发展，(2)“人机工程学”思想的形成与发展，(3)“工业设计”学术体系的发展和成熟。
5.设计方法学的作用及目的?①研制物美价廉的产品②使设计过程合理化，并为设计自动化创造条件③创造一种又快又好地培养设计师的理论。
④创造一种机械系统的一般设计理论及方法，使其适应日益拓展的机械工程学科。
6.切记:(1)再好的设计方法，也不能代替天赋很高或一般的工程师的作用。
(2)科学的设计方法可以显著提高设计效率和创新水平。
机械优化设计方法
f
x
f
x*
1 2
x
x* T
G
x*
x
x*
∵ f x f x* 0
则极小点必须满足
x x* T G x* x x* 0
x*为无约束极小点的充分条件
其Hesse矩阵G(X*)为正定的。
多元函数f(x)在 x* 处取得极值，则极值的条件为
f x0 T
f x0
,
,...
x1
x2
xn
cos1
沿d方向的方向向量
d
cos
2
...
cos
n
即
f d
x0
f
x 0 T
d
f x 0 T
cosf ,d
图2-5 梯度方向与等值面的关系
从多元函数的微分学得知，对于一个连续可
微函数f(x)在某一点 x(k )的一阶偏导数为：
f (xk ) ，f (xk ) ，… ，f (xk )
x1
x2
xn
它表示函数f(x)值在x(k )点沿各坐标轴方向的变
化率。
有一个二维函数，如图2-1所示。
图2-1 函数的方向导数
其函数在 x0点沿d方向的方向导数为
架的高h和钢管平均直径D，使钢管总质量m为最小。
图2-2 人字架的受力
人字架的优化设计问题归结为：
x D H T 使结构质量
mx min
但应满足强度约束条件 x y 稳定约束条件 x e
1
钢管所受的压力
1-绪论
第一章 绪论
2、素混凝土梁的受力性能
Pu ≈ Pcr
fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2
Pcr = 9.7kN
300 150
sc= ft
sc= ft
ft
2500
ft
破坏时跨中截面受压边缘的压应力与抗拉强度相近，远未达到 混凝土的抗压强度，破坏表现为脆性断裂，无明显预兆。
路TB10002.3-）。
（3）本课程学习的重点：本课程以基本理论为主，并
结合主要用于 建筑结构的《混凝土结构设计规范GB50010-2002》 道桥结构的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设
计规范》（JTG D62—2004）学习。
第一章 绪论
4、设计工作是一项创造性工作
一方面设计应遵循规范，
（2）简化（基本假定）；
（3）建立计算公式和公式条件； 链接下一章
（4）设计计算（截面复核和截面设计）；
（5）构造措施。
配置钢筋后：
▲ RC梁的承载力（52.5kN)比素混凝土梁（9.7kN)大大提高，
▲钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用， ▲破坏过程有明显预兆。
第一章 绪论
二、钢筋与混凝土共同工作的条件
（1）钢筋和混凝土之间存在良好的粘结力； 保证在荷载作用下两种材料协调变形，共同受力； （2）钢材与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数
1.2 混凝土结构的发展简况及其应用
第一章 绪论
元江大桥
1.2 混凝土结构的发展简况及其应用
第一章 绪论
1.3 课程的主要内容、特点与学习方法 一、课程的主要内容
受拉构件
受弯构件 受压构件 受扭构件
数据结构第一章--绪论(严蔚敏版)
解 T = (D, R ) D={A,B,a,b,c }
R是D上的关系的集合 是 上的关系的集合
A
B
a R={ P1,P2 } P1 ={<A,a>, <A,b>, <A,c>} P2 ={<B,a>, <B,b>, <B,c>}
b
c
写出一个复数的数据结构 例3 写出一个复数的数据结构 Complex= (C , R) 解 一个复数可以表示为 a+bi 一个复数可以表示为 复数 C={a,b}
也可以表示成一个有序对 <a, b>
∴这里存在一种关系 P ={<a,b>} (只有一个有序对 只有一个有序对) 只有一个有序对
而R是C上的关系的集合 R={ P } 是 上的关系的集合
写出一个复数的数据结构 例3 写出一个复数的数据结构 Complex= (C , R) 解 一个复数的数据结构为 Complex= (C , R) 其中， 其中， C={a,b} R={ P } P ={<a,b>}
a b c
解 其数据结构可描述为 d e T = (D, R ) D是数据元素的集合 D={a,b,c,d,e} 是数据元素的集合
R是D上的关系的集合 R={ P } 是 上的关系的集合
P ={<a,b>,<a,c>,<b,d>,<b,e>}
例2
一小组有a,b,c 三个学生，一个导师A 一小组有a,b,c 三个学生，一个导师A 和一个辅导员B 和一个辅导员B，此小组的数据结构如图：
48
ADT 抽象数据类型名 { 数据对象： 数据对象：〈数据对象的定义〉 数据关系： 数据关系：〈数据关系的定义〉 基本操作： 基本操作：〈基本操作的定义〉 } ADT 抽象数据类型名 其中基本操作的定义格式为: 基本操作名（参数表） 基本操作名 初始条件：〈初始条件描述〉 初始条件： 操作结果：〈操作结果描述〉 操作结果
混凝土结构设计原理课后习题答案
混凝土结构设计原理课后习题答案第一章绪论问答题参考答案开始采用或积极发展性能化设计方法和理论。
性能化方法是确定工程结构要达到的总体目标或设计性能，设计师根据性能目标的不同，设计不同的设计方案，并评估设计方案是否达到性能目标的要求。
学习（1）钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种材料组成的复合材料，是非均匀、非连续、非弹性的材料。
力学关系是在试验的基础上，通过几何、物理和平衡关系建立的。
（2）钢筋混凝土构件中的两种材料在强度和数量上存在一个合理的配比范围。
如果钢筋和混凝土在面积上的比例及材料强度的搭配超过了这个范围，就会引起构件受力性能的改变，从而引起构件截面设计方法的改变，这是学习时必须注意的一个方面。
由于混凝土材料的复杂性、离散性，混凝土材料的理论体系是建立在试验的基础上的。
许多假定依赖与试验结果，许多公式来源于试验验证，许多因素无法控制，仍需通过构造措施加以解决，许多理论尚需不断发展与完善，具有不同功能的混凝土材料性能尚需不断挖掘。
（4）本课程主要讲解钢筋混凝土基本构件，应当了解每一种构件在结构体系的作用、受力情况。
例如梁、柱是受弯构件，主要受弯、受剪；柱、墙、受压弦杆是受压构件，主要受压、弯，受压、剪，双向受压弯；雨蓬梁、柱是受扭构件，主要受扭，受弯、剪、扭，受压、弯、剪、扭；受拉弦杆是受拉构件，主要受拉、弯。
（5）本课程所要解决的不仅是构件的承载力和变形计算等问题，还包括构件的截面形式、材料选用及配筋构造等。
结构构件设计是一个综合性的问题，需要考虑各方面的因素。
因此，学习本课程时要注意学会对多种因素进行综合分析，培养综合分析判断能力。
第一章绪论单选题1．与素混凝土梁相比，钢筋混凝上梁承载能力（）。
A．相同；B．提高许多；C．有所提高；2．与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁抵抗开裂的能力（）。
A.提高不多；B.提高许多；C.完全相同；3．与素混凝土梁相比，适量配筋的钢混凝土梁的承载力和抵抗开裂的能力（）。
混凝土结构设计原理绪论
第一章 绪论
第二阶段： 从上世纪20年代到第二次世界大战前后。 混凝土和钢筋强度的不断提高。 1928年法国杰出的土木工程师E.Freyssnet发明了预 应力混凝土，使得混凝土结构可以用来建造大跨度 计算理论：前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫 （Α.Α.Гвоздев）开始考虑混凝土塑性性能 的破损阶段设计法，50年代又提出更为合理的极限状 态设计法，奠定了现代钢筋混凝土结构的基本计算理 论。
表 4.3 普通钢筋强度设计值 （N/mm2）源自种类符号fy
fy
热 HPB235(Q235)
轧 HRB335(20MnSi)
钢 筋
HRB400(20MnSiV 、20MnSiNb、20MnTi) RRB400(20MnSi)
210 210 300 300 360 360
1.3 结构的功能和极限状态
第一章 绪论
正常使用极限状态，可靠度要求可适当降低，所有分项系 数取1.0
1.3 结构的功能和极限状态
第一章 绪论
材料强度设计值
强度种类 轴心抗压强度 轴心抗拉强度 C45 C50 21.2 23.1 1.80 1.89
fc
fck
c
fy
f yk
s
表 4.2 混凝土强度设计值 （N/mm2）
符号
混凝土强度等级
C15 C20 C25 C30 C35
1.3 结构的功能和极限状态
第一章 绪论
◆ 适用性
◎ 如（f ≤[ f ]） ◎ 结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。如不发生影 响正常使用的过大的变形（挠度、侧移）、振动（频率、振 幅），或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。
◆ 耐久性
◎ 如（wmax≤[ wmax]） ◎ 结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。 即在各种因素的影响下（混凝土碳化、钢筋锈蚀），结构的 承载力和刚度不应随时间有过大的降低，而导致结构在其预 定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。
车辆现代设计方法
面饰工艺规程
各种制造、装配、
设
效果图、检验标准 造型、装饰、检 各种工艺学
计
技术文件
验等方法
造型工艺文件
试制商
品 化
修改
批量生产
第三节 车辆的现代设计
车辆的现代设计方法
(1) 车辆计算机辅助设计CAD; (2) 车辆计算机辅助工程CAE; (3) 车辆优化设计; (4) 车辆可靠性设计; (5) 车辆性能的计算机仿真; (6) 车辆噪声分析及设计; (7) 车辆动态设计。 现代的汽车设计方法并不是各自孤立的，它们既有自己的优势， 又互相渗透，在汽车设计的技术领域中发挥着各自的重要作用。
工业美学 模块化设计、相
计
机械性能设计
似理论
评价决策
评价决策
工艺性设计 有限元法、动态
最优结构方案 最优造型方案
自动化设计
设计、摩擦学设 计、高等机构学 、
智能工程、专家
最优技术方案
系统
总体布置图、装配草图、技术文件 总体效果图、外观效果模型
第二节 机械产品设计
零件工作图 外观件加工工艺、
施
工
部件装配图
计算机辅助设计（CAD）方法
主要过程
汽车车身
汽车的CAD系统一般可以完成一个完整的汽车整车或 零部件的设计过程，它包括：输入关键数据进行几何造 型；利用多种计算和分析方法进行工程分析；从生产工 艺的角度进行设计评价；按照设计完成的数据进行自动 绘图。
汽车离合器壳
第三节 车辆现代设计
计算机辅助设计（CAD）方法
图形等信息。
狭义的概念是指：将客观需 求转化为满足该需求的 技术系统的活动，包括 机械产品在内的各种产
品的设计。
现代设计方法（赵松年华东理工大学）
前言第一章绪论第一节现代设计一、设计的概念二、现代设计的概念三、现代设计的特点第二节机械产品设计一、现代机械二、新产品开发三、机械产品设计的三个阶段四、机械产品设计的一般进程第三节部分现代设计方法简介一、价值工程二、工业产品艺术造型设计三、人机工程四、并行工程五、模块化设计六、相似性设计七、摩擦学设计八、三次设计九、反求工程设计习题参考文献第二章设计方法学第一节概述一、设计方法学的涵义二、设计方法学的研究对象第二节技术系统及其确定一、技术系统二、信息集约三、调研预测四、可行性报告第三节系统化设计一、功能分析二、功能元求解三、方案综合四、设计工具第四节评价决策一、评价目标树二、评分法三、技术-经济评价法四、模糊评价法第五节创新思维与技法一、创造力开发二、创新思维三、创新技法第六节设计实例一、现代设计的目标二、设计实例——专门化数控磨床方案设计习题参考文献第三章优化设计第一节概述一、优化设计的发展及应用二、传统设计与优化设计三、优化设计的数学模型四、优化设计的分类第二节一维搜索一、迭代算法及终止准则二、一维搜索第三节无约束优化算法一、共轭方向法二、梯度法三、共轭梯度法四、牛顿法五、变尺度法（DFP变尺度法）六、小结第四节约束优化算法一、复合形法二、惩罚函数法第五节应用实例一、OPB－1程序库概述二、OPB程序库的使用三、优化设计实例习题参考文献第四章可靠性设计第一节概述一、可靠性的概念和设计特点二、可靠性设计中常用的特征量第二节应力——强度干涉模型和零部件的可靠性设计一、应力——强度干涉模型二、可靠度的计算三、零部件的可靠性设计第三节系统的可靠性设计一、系统逻辑图二、系统的可靠性预测三、系统的可靠性分配第四节机械系统的故障树分析一、基本概念二、故障树的建立三、故障树的定性分析四、故障树的定量分析第五节可靠性试验概况一、寿命试验二、筛选试验三、环境试验四、现场使用试验第六节应用实例习题参考文献第五章有限元法第一节概述一、有限元法的基本思想二、有限元法的应用第二节有限元法的基本步骤一、引例二、有限元法的基本步骤三、总刚度矩阵的特性第三节二维线弹性问题一、单元划分二、形函数三、单元方程四、实现等参变换的条件第四节有限元程序的应用一、前处理二、有限元分析三、房处理习题参考文献第六章机械动态设计第一节概述第二节理论建模方法一、有限元建模法二、单元的动力学方程三、建立整体结构的动力学方程四、边界条件处理五、特征值问题的求解六、应用实例第三节传递矩阵建模法一、用传递矩阵法分析轴的横向振动二、计算固有频率和主振型三、应用实例第四节实验建模方法一、机械阻抗与频响函数二、振动系统频率响应函数图示法三、传递函数测量的模态分析四、不同激励方式的选用五、实模态和复模态的参数识别六、应用实例第五节机械结构动力修改一、结构动力修改准则二、应用应例习题参考文献第七章计算机辅助设计（CAD）第一节概述一、CAD的概念二、CAD系统的功能三、CAD的工作过程四、CAD的特点五、CAD的发展趋势第二节CAD系统的组成原理一、CAD系统的硬件二、CAD系统的软件三、CAD系统的类型及系统选择第三节工程数据的计算机处理一、数据组成二、数据公式化三、数据结构四、工程数据库及其管理系统第四节图形生成与变换一、坐标系、窗口与视区、图形剪裁二、几何造型三、二维图形变换四、三维图形变换第五节应用实例一、设计内容及要求二、CAD系统选择三、系统设计四、结构模块设计五、软件接口设计习题参考文献第八章人工神经元计算方法第一节概述一、什么是人工神经元计算二、人工神经元计算的特点三、人工神经元计算的应用第二节反向传播网络一、网络结构二、网络运算与传递函数三、误差反向传播四、网络训练与测试五、小结第三节应用实例一、人工神经元计算在金属成形中的应用（介面摩擦与材料流动应力的测定）二、人工神经元计算在机器人学中的应用（运动误差补偿）习题参考文献第九章工程遗传算法第一节概述一、什么是遗传算法二、遗传算法的特点三、遗传算法的应用第二节简单遗传算法一、遗传算法的基本算子二、遗传算法的一个简单算例三、遗传算法的数学描述四、参数编码与满足度函数第三节遗传算法的理论基础一、纲的术语二、纲的定理第四节应用实例一、桁架结构优化二、冗余机器人的运动学反向解习题参考文献第十章智能工程第一节概述一、智能工程的定义二、智能工程的基本概念和原则三、智能工程的研究内容和方法四、智能工程与人工智能、专家系统的区别与联系五、智能工程语言及环境第二节知识获取及表达一、知识的概念二、知识获取三、知识表述第三节知识的运用一、知识的推理二、推理实现的基本方法三、推理机的设计四、元推理机的设计第四节专家系统的结构一、基本结构二、元知识系统结构三、元知识在专家系统中的应用四、专家系统的类型第五节应用实例一、智能工程在齿轮减速箱设计专家系统（GBES）中的应用二、功能模块三、GBES系统结构四、GBES的主要功能特点习题参考文献。
机械设计学(总结)
机械设计学第一章绪论1、机械设计学定义——是一门研究机械设计的共性的综合性学科。
如设计技术、设计理论和设计方法。
2、机械设计的目标：在满足需求的基础上，实现约束最优化设计。
3、机械是机器和机构的统称。
4、机械设计具有的主要特点：多解性、系统性和创新性5、机械设计学的学科由（机械产品设计的三个基本环节是）功能原理设计、实用化设计和商品化设计三大部分组成。
功能原理设计：针对产品的主要功能所进行的原理性设计实质：原理方案的构思和拟定过程。
设计方法：以简图或示意图来进行方案的设计。
实用化设计工作：设计结构、选择材料、确定尺寸要求：明确、简单、安全可靠、掌握和遵循其内在规律和一般原理。
实用化设计的核心是要使产品具有优良的性能，好用。
商品化设计（技术、经济、社会）6、从设计构思的角度机械产品设计可归纳为三大步：创意、构思和实现。
创意：重点在于新颖性，且必须具有潜在需求。
构思：重点在于创造．即要构思一种新的技术方向或功能原理来实现某创意。
实现：重点在于验证构思的合理性，可以通过模型或原理样机来检查构思的合理性。
7、创新需要充分发挥设计人员的三种能力：抽象思维（抓住问题的本质）创造性思维（求多解）形象思维（头脑设计阶段）8、信息的交流与综合是创新的前提9、设计过程是在约束条件下求优过程（约束优化问题）包括：方案优化、设计参数优化、结构形状优化和整体布局方案优化。
10、机械设计按其创新程度可分为创新设计、变型设计和适用性设计三种类型。
11、设计阶段的具体任务可分为四个阶段：可行性研究、初步设计、详细设计和改进设计。
12、机械设计的基本程序可分为四个阶段：设计规划、方案设计、技术设计和施工设计。
第二章机器的组成及典型机器的功能分析1、机器的定义：一种用来变换或传递能量、物料与信息的机构的组合。
2、任何一台机器都是由原动机、传动机、工作机和控制器四部分组成。
第三章机械产品的功能原理设计1、功能原理设计定义：针对产品的主耍功能所进行的原理性设计简称为功能原理设计。
现代设计理论与方法绪论
现代设计理论与方法绪论一、概念定义二、发展历程现代设计理论与方法的发展可以追溯到19世纪末的工艺美术运动和包豪斯学派。
工艺美术运动提倡将艺术与生活相结合，推崇手工艺制品的设计与生产。
而包豪斯学派则提倡以功能为导向的设计，强调形式的简洁、功能的实用和工艺的精湛。
这两个运动对现代设计理论与方法的形成起到了重要的推动作用。
随着科学技术的进步和社会的发展，设计的应用领域越来越广泛，设计问题的复杂性与多样性也日益增加。
为了更好地解决设计问题，设计理论也在不断发展。
20世纪中期，由一系列设计学家和学者所推崇的“人机环境一体化”理论被广泛接受，并为现代设计理论与方法的发展奠定了基础。
之后，半导体技术和信息技术的突破，使得设计方法得以形成和应用。
三、研究内容1.创新思维方法：包括系统思维、设计思维、创新思维等方法，旨在激发设计师的创造力，解决复杂的设计问题。
2.设计过程与方法：包括设计方法学、设计流程、设计项目管理等方面的研究，旨在提高设计工作的效率和质量。
3.人机交互设计：研究如何使人与机器之间的交互更加自然、高效和人性化，涉及到用户体验设计、界面设计等方面。
4.可持续设计：研究如何通过设计来保护环境，提高资源利用效率，并减少对环境的负面影响。
5.社会与文化因素的影响：研究不同文化和社会背景下的设计需求和设计思维方式，以及如何将社会文化因素融入设计过程。
6.数据驱动设计：利用现代信息技术和数据分析方法来指导设计决策，提高设计方案的科学性和有效性。
四、总结现代设计理论与方法是现代设计领域中的理论体系和实践方法，旨在引导设计师进行创新和解决实际问题。
其发展经历了工艺美术运动和包豪斯学派的推动，以及科学技术的进步和社会的需求的推动。
其研究内容包括创新思维方法、设计过程与方法、人机交互设计、可持续设计、社会与文化因素的影响以及数据驱动设计等方面。
通过研究现代设计理论与方法，可以提高设计工作的效率和质量，推动设计行业的发展。
世界现代设计史(朱和平版本) 第一章 绪论
1.2 设计与经济的关系
设计与生产/设计与技术/设计与市场/设计与消费
1.2.1设计与生产
手工艺时期——设计与生产并行 工业时代 ——设计先与生产 设计是先于生产的，是商品生产链条的第一环。 设计与生产分离，无论是对设计环节还是对生产环节，都是一种便利和进步。
1.2.2设计与技术
人类一直高度重视技术的发明、改进、传承和发展，并生活在自然、社会和自己创 造的技术环境之中。 技术从何而来？怎样才能提高技术、改进技术？这些都离不开设计。
世界 现代设计史
学习这门课的意义！
在把握艺术设计的历史演变和发展的基础上，培养我们的理论修养与审美能力 ，为将来的设计实践打下坚实的理论基础。
了解艺术设计发展历程，寻找现代设计发展方向。 了解现代设计现状，成为一名合格的中国设计师。
第一章 绪论
1.1 关于现代设计史的起始时间 1.2 设计与经济的关系 1.3设计与艺术、科学的关系 1.4现代设计艺术的形态范畴与划分
1.2.3设计与市场
工业革命对社会经济最大的影响莫过于商品生产的快速发展，以及赖以存在的社会经济关系 的固化。商品生产以市场为基础、导向，市场决定了商品生产的各个环节。
设计为市场服务，市场引导设计 产出：经久不衰的品牌
1.2.3设计与市场
现代设计发展史上，为市场服务不仅体现在设计的各个方面和整个的发展过程中，而且大凡 设计发达的国家，成果出众的设计组织，乃至设计师，都是与市场紧密结合的典范。
设计=技术？ 不等于
技术强调技 设计强调艺
1.2.2设计与技术
设计参与技术发明和发展的全过程，它本身就是一门复合型的技术，又是各类技术的应用 媒介。为了生产，它适应了各类技术；为了创新，它完善了各类技术，并成为创造最新技 术的排头兵。 在某种意义上，可以说：设计就是力量，是技术产业化、商品化和市场化的必由之路。 世界现代设计史上，各个国家经济实力的升降，实质上是各国设计水平的反映和体现。
设计方法学PPT课件
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3、直觉思维
直觉是人类一种独特的“智慧视力”，是能动 地了解事物对象的思维闪念。直觉思维能根据 少量的本质性现象为媒介，直接把握事物的本 质与规律。是思想的自由创造。
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创造性思维的特点
1、思维方向的多向、求异性 2、思维进程的突发、跨越性 3、思维效果的整体、综合性 4、思维结构的广阔、灵活性 5、思维表达的新鲜、流畅性
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第二章 创造性思维及创造技法
二、创造技巧
1、创造法则
群体法则
综合法则
还原法则
逆反法则 组合法则
创造法则
对应法则 移植法则
伟大的科学家爱因斯坦认为：“真正可贵的因 素是直觉。”他认为科学创造原理可简洁表达 成：经验——直觉——概念——逻辑推理—— 理论。
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4、灵感思维
灵感是热门借助于直觉启示而对问题得到突如其来的领悟或理解的一种思维形式。是 一种把隐藏在潜意识中的事物信息，在需要解决某个问题时，其信息就以适当的形式 突然表现出来的创造能力。
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5、收敛思维
收敛思维也称集中思维、 求同思维或定向思维，是 以某一思考对象为中心， 从不同角度、不同方面将 思路指向该对象、以寻找 解决问题的最佳答案的思 维形式。在设想的实现阶 段，这种思维形式常占主 导地位。
例如,公交车站存在的问 题？及解决方案
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7、分合思维
分合思维是一种把思考对象在思想过程中加以 分解或合并，以产生新思路、新方案的思维方 式。从面块和汤料的分离，发明了方便面；将 衣袖与衣身分解，设计了背心、马甲；把计算 机和机床结合成为数控机床········
绪论
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）：1)设计理论和实践的变化：过去，机械产品设计理论主要以力学为基础，在实践上主要以经验作为基础，现在，作为基础的理论远不止力学，还有系统论、控制论、信息论、传感理论、信号处理理论、电子学、计算机等等，作为实践的基础远不止经验，而且还涉及各有关的学科，同时，自身也在形成自己的学科体系——制造理论、工艺理论。
2)产品功能要求的变化：过去机械产品功能单一化、造型简单化、实用化，新的产品在不同程度上都同微电子技术、微计算机技术相结合，取代、延伸、加强与扩大人脑的部分作用。
机械产品的种类和品种正日新月异，老的正在脱胎换骨，新的不断问世，几乎“无所不包”、“无孔不入”。
3)产品制造技术的变化：机械制造技术正在彻底改造，广泛采用各种高新技术，特别是微电子技术与电子计算机技术，从数控化走向柔性化、集成化、智能化，成为现代科技前沿热点之一。
4)机械工程、机械工业的企业管理发生根本性的变化：从以产品为主的管理发展到以面向市场信息为主的管理，并依靠建立在市场信息基础上的管理来实现企业与客户之间的相互沟通。
过去主要是注重产品的质量，企业的管理主要集中在产量、产品的质量上；现在，企业在关注产品质量的同时，更多的关注市场需求，“客户需要什么样的产品，就设计什么样的产品”。
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(4)施工设计 思路：机器可生产图纸、各类设计文档→工艺文件→转向制造过程 ②设计的步骤（逻辑维） 思路：分析→综合→评价→决策，该过程是一个循环往复的过程
问题 分析要求
综合求解
评价
决策
最佳解
(1)分析：明确问题的本质要求，这是解决问题的第一步。 (2)综合：在一定条件下，对未知系统探求解法的创造性过程，用“抽 象”，“发散”，“探索”等创造性思维方法尽量找到较理想最佳解。 (3)评价：筛选的过程，从技术、经济、社会等多个方面，用科学方法进 行多方案比较和评定，同时针对某些方案的弱点进行调整和优化，直到获得 满意的结果。 (4)决策：在评价的基础上根据已定的多目标找出解决问题的最佳解法。 ③方法维：凡是在设计中可采用的技术方法都是方法维的内容，一些新的单 项设计技术正成为设计中有力的方法与工具。具体参考教材P9表1-2。
8、功率、速度及其它参量
19、模块组合式结构或其它类型结构
9、精度、测量精度及重复生产性 20、附加装置 10、效率 11、重量、质量 21、特殊结构
(b)系统属性条件（接口条件）
Ⅰ当机器或仪器与电源或数据网联接时，考虑电参量、电压、 电流、比特率及频率等。 Ⅱ几何数据、尺寸，如：使用插座、接头、相机胶片、运输 装置等。 Ⅲ重量，如：车辆与桥梁，机器与建筑物等。 Ⅳ人机系统工效数据，如汽车、打字机等。 (c)环境条件 Ⅰ环境对研制系统提出条件。 Ⅱ研制系统对外界环境提出条件。 (d)法律、规定及标准 有关安全、防止事故、允许噪声及射线保护，无线电发射 等方面的法律规定。 (e)公司结构 企业内部工作人员能力、组织情况、基础结构，及该企业 或该国生产手段，是否需外协加工等。
“协和”飞机主要参数 翼展：25.56米 机长：62.10米 机高：11.40米 客舱长度：39.32米 客舱宽度：2.63米 客舱高度：1.96米 空重：78.7吨 最大起飞重量:186吨 最大商载：12.7吨 最大巡航速度：M2.04 最大燃油航程：6580公里 最大载重航程：5110公里 起飞距离：3410米 着陆距离：2220米 起飞噪音：119.5分贝 进场噪音：116.7分贝 发动机：4台奥林帕斯593 Mk610涡 喷发动机
3)可行性分析：在调查研究的基础上，分析技术、经济及 社会环境上的可行性，并作出可行性报告。 A、技术分析 (1)先进性。大量搜集情报，了解现状及产品的今后发展 方向 (2)适用性。明确界定产品的服务对象及服务环境 (3)可靠性。 B、经济分析 将经济目的与技术手段结合，力求以最少人力、物力和 财力消耗达到满意的功能。 C、社会环境分析 随着生产的发展和生产项目的大型化、综合化，生产项 目与社会关系日益密切，因此必须严格分析有关项目对 社会环境的影响。 例：协和式飞机的开发
五、设计方法学的作用及目的 ①研制物美价廉的产品 ②使设计过程合理化，并为设计自动化创造条件
③创造一种又快又好地培养设计师的理论。
④创造一种机械系统的一般设计理论及方法，使其适应日益 拓展的机械工程学科。
切记:
(1)再好的设计方法，也不能代替天赋很高或一般的工程师 的作用。
(2)科学的设计方法可以显著提高设计效率和创新水平。
内燃机运动简图
(3)技术设计：将原理方案解物化为具体零件或机器 思路：总体设计→构形设计(结构设计)→商品化设计→模 型试验→机器装配草图、计算说明及程序 1)总体设计：机器各部件总体布置，运动配合关系及人机-环境的合理配置。 2)构形设计：广泛利用各种物理效应，合理设计各功能单 元结构和材料，确定参数和尺寸，考虑加工和装配，使结构 简单可靠、实用合理。 3)商品化设计：提高产品的附加值和市场竞争能力，主要 工作是：进行价值分析，保证功能，提高性能，降低成本； 人-机工程设计，提高产品的舒适性；工业造型设计，提高产 品的美学价值。 4)模型试验：主要检查产品的功能及性能，以便改进，满 足原设计要求。
三、学科产生的原因
①开发新产品的需要：世界市场竞争的加剧，使得各先进
工业国家首先在设计过程中总结规律，以提高设计质量
和设计效率。从这个角度来讲，“设计学”和“机械学” 是两个不同的概念。
②改进旧产品的需要：随着工业产品的复杂程度的提高，
直观的工作方法很难对产品提出有效的改进措施，因此 功能分析和价值分析为改进旧产品提供了强有力的工具。 ③应用工具的产生：计算机和信息技术的发展，为设计方 法学的研究提供了物质基础条件。
(2)方案设计：常用系统化设计法即功能 分析法 思路：抽象出总功能（功能分解） →分功能、功能元（功能元求解）→功 能载体（功能综合）→系统级原理方案 解（评价）→最优系统原理方案解→原 理方案图 其具体内容在第二章讲述。原理方案 设计有时必须进行原理实验，对主要参数 和基本工艺进行分析，最终结果用原理方 案图表述。在原理方案设计阶段注意新原 理、新技术的应用，有时会带来突破性的 结果。如：超声马达、石英表、椭圆车削 机床、风力发电机等。
三大弱点 1. 经济性差。耗油率过高，载客量偏小，成本 高，票价非常昂贵大多数乘客望而却步。 2. 航程短。航程仅为5110千米，勉强飞越大 西洋，无法发挥超音速飞机的优势。特别是在 太平洋航线上，难以发挥作用。 3. 噪音污染严重。由于音爆水平高，所以被限 制不得在大陆上空进行超音速飞行,噪音可以说 是协和商业失败的关键性因素。
目录
• • • • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 概论 原理方案设计 结构方案设计和总体设计 方案评价方法 价值设计 相似设计法
第一章 概述
• §1-1 基本概念 • §1-2 设计系统 • §1-3 设计类型及设计原则
§1-1 基本概念
一、什么是设计 设计是一种具有一创造性 的劳动，其实质是创新（即在 设计工作中努力采用新原理、 新方案、新结构、新材料及新 工艺等），其最高境界是创造 具有极端市场竞争力的产品。 例
1、产品的工作名称及用途描述
12、尺寸、结构大小(体积)
2、市场及用户范围类型(工业国， 13、日期(研制开始和结束、试验、出厂 发展中国家) 交货) 3、制造成本、价格 4、运转费用 5、每年件数及总件数 6、可靠性 7、外形结构 14、寿命 15、维修条件、维修费用 16、使用特性、舒适程序、自动化程度 17、运转条件，如位置、气候、振动 18、系统结构或用户专门要求结构
1)鸿运扇 2)割草机 3)虚拟轴机床
电
风 扇
普通机床vs虚拟轴机床 割
草
机
二、什么是设计方法学
二、什么是设计方法学
机械设计方法学
二、什么是设计方法学
机械设计方法学
行为
二、什么是设计方法学
机械设计方法学
行为方法
二、什么是设计方法学
机械设计方法学
思维方法（方法论）
二、什么是设计方法学
设计方法学是研究产品设计规律、设计程序 及设计中思维和工作方法的一门综合性学科。 设计方法学以系统工程的观点分析设计的战 略进程和设计方法、手段的战术问题。在总结设 计规律、启发创造性的基础上促进研究现代设计 理论、科学方法、先进手段和工具在设计中的综 合运用。
(3)如果设计按死板的模式进行，则设计工作必被市场淘汰， 且毫无个性 和魅力。
六、设计方法学在各发达工业国家 的研究特点
①德国偏重于设计过程和设计规律的研究， 采用系统化设计方法进行逻辑分析，并形 成了相应的技术标准； ②英、美注意创造性开发及计算机在设计 中的应用； ③日本重视研究创造工程学、自动设计及 价值工程等。
2)调查研究：针对一个特定任务，对有关情报进行收集和 分析，并提出研究结果，做到“知彼知已，百战不怠”， 主要有以下几个方面： A、市场调研 包括市场的显式需求与潜在需求，产品销售对象及可能销 售量，用户对产品质量、价格、包装、使用维护方面的 需求，竞争产品的种类及特点，市场占有率及竞争企业 实力状况等。 B、技术调研 包括行业技术及技术发展动态，产品技术现状及发展动 态，新型元器件及新材料的发展动态，竞争产品技术特 点分析，竞争企业开发动向等。 C、社会环境调研 包括面向的社会环境及目标市场所处环境，有关经济技 术政策，产品种类分布及规模，风俗习惯，社会人员构 成，消费水平及心理，购买能力等。
施工设计
技术设计
设 计 系 统 输 入
时间维
方案设计 产品规划 形态学矩阵 模糊评价 方法维 设计三维系统图示 分 析 综 合 评 价 逻辑维 决 策
设 计 系 统 输 出
二、各维具体内容 ①设计进程模式(时间维) 四个阶段:产品规划、原理方案设计、技术设计和施工设计 (1)产品规划 思路：需求分析→调查研究→可行性论证→详细设计任务书 1)需求分析：是人类对于饮食、衣着、健康、居住、旅 行、 信息及交谈等方面的需求与愿望，总之，人类希望更加 文明的生活是一切产品需求的起源。产品开发是由某种 需求识别开始的，需求可能由用户、经营人员或设计者 提出。 A、需求的识别，需有问题意识，如：车用ABS系统等 B、要注意潜在需求，如：棉被烘干机 C、要抓住问题实质，如：粮仓驱鼠
§1—3 设计类型及设计原则
一、产品设计类型 ①开发型设计：设计原理方案未知，根据功能及约束条件全新设计， 也称创新型设计 ②适应型设计：原理方案基本不变，变更部分零件或结构，使产品广 泛满足要求。 ③变参数型设计：功能原理方案不变，改变性能参数、尺寸，满足不 同工作需要。 注：测绘与仿制，确切来讲并不算设计，但也是当前产品开发中的一 个重要内容。 二、产品设计原则 ①创新原则：设计中利用创造性思维，提倡在继承基础上创新。 ②可靠原则：使用中的可靠性、无故障运行时间是产品的一项重要指 标。 ③效益原则：技术、经济和社会效益满足用户要求。 ④审核原则：设计是一种信息加工、处理、分析、判断、决策及修正 过程，每一过程都必须严格审核，尽量减少错误信息流入下一过程
§1-2 设计系统
一、设计系统的概念 ①设计系统是一个信息处理系统，其处理过程如下：