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
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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
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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
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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
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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。
creo自顶向下设计方法
CREO自顶向下设计方法TOP-down一、方法介绍设计思路：在产品开发的前期按照产品的功能要求，预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，在完成方案和结构设计之后进行详细设计。
其设计方法分为两种：一种是骨架Top-down设计方法；另一种是主控模型Top-down设计方法。
骨架Top-down设计方法如图1所示，先在装配特征树的最上端建立顶级骨架，然后在各组件下建立次级骨架，参照次级骨架进行零部件设计。
该方法可以通过控制不同层级的骨架对相应的零件进行更改，但不利于数据重用。
主控模型Top-down设计方法（如图2所示）是将顶级骨架从整个装配关系中剥离出来，然后在各组件下建立次级骨架，零件设计参照次级骨架，但在数据重用时各组件互不干涉。
底盘产品在开发过程中模型共享现象较多，因此，宜采用主控模型Top-down设计方法。
图2主控模型Top-down设计方法中组件1和组件2是相互独立的组件。
鉴于此特点，在本次示例中采用模块化设计思路。
根据模块划分的原则：模块间的依赖程度要尽量小，模块内部的关联要尽可能多；再依据底盘的功能分布，将底盘划分为5个模块（如图3）。
这几个模块在底盘的位置相对固定、功能相对集中，因此，各模块可以作为一个独立的组件进行开发。
采用主控模型结合模块化设计思想，底盘主控模型的结构框图如图4所示。
在此框图中，顶级骨架独立于装配产品，在各模块下建立二级骨架，其必要设计信息参照顶级骨架。
Top-down的设计流程包括设计意图定义、产品结构定义、骨架模型定义、设计信息发布、部件详细设计。
在底盘的开发中，首先根据底盘的基本参数建立骨架即三维总布置，其次建立分模块内部系统骨架布置方案，最后进行详细的部件设计。
采用PTC公司的CREO软件和Windchill系统搭建协同设计环境，需先在Windchill系统建立各个模块的工作文件夹，然后在本地建立对应工作区并与之关联。
具体的开发流程如图5所示，三维总布置包括整车主要参数的拟定、布局和骨架的建立。
详解SolidWorksTop-Down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。
Inventor的Top-Down概念设计方法教程
Inventor的Top-Down概念设计方法教程Inventor 基于多实体的Top—Down 创新概念设计方法教程Kevin Yan （2015）1. 基本概念Top-Down 是指自顶向下的设计方法。
区别于传统的自底向上的设计方法，T op-Down 更易于实现概念设计，充分发挥设计人员的想像力，并且实现它。
Top-Down还更有利于团队协作，用一个团队共同完成一件产品的设计。
先有一个总体的概念设计，然后分解给团队中的每一个人，每个人基于总体概念设计来完成局部的零部件设计，最后完成整个新产品的设计。
这是当今创新设计的前沿方式，是未来设计的主流方向。
传统的自底向上的设计方法不利实现创新性设计。
2. 多实体建模一个零件文件（.ipt ）中，可以仅由一个实体构成。
当你在拉伸一个草图时，就会产生一个实体。
在模型树窗口中，你会发现实体数是1. 一个零件文件也可以由多个实体构成，各个实体可以单独编辑，这就构成了T op-Down 设计的基础。
多实体的创建有多种方法。
以下以草图拉伸为例进行讲解步骤：3. Top-Down 设计方法我们在使用Inventor 软件进行创新设计过程中，初学者往往习惯于采用传统的自底向上设计方法，自底向上设计（即我们精确设计每一个零件，然后根据需要逐层向上进行装配，最终形成总装配的设计方法）具有非常方便的工作流程，容易被设计师所掌握。
但在全新的机械创新设计中，设计师往往需要根据设计意图和设计需要指定出一套设计方案，然后绘制出设计的整体构架，最后进行各个零部件的细化设计，这也就是我们所说的Top-Down 的设计思想。
Top-Down 设计能够有效地传递设计规范给各个子组件，从而更方便高效的对整个设计流程进行管理。
近年来，随着Inventor 不断的研发，Top-Down 设计的方式方法也越来越多，在Inventor 设计过程中，Top-Down 设计模式主要有基于概念草图、基于概念模型、基于布局、基于多实体等。
什么是自顶向下设计(Top-down design)
Industrial Design
Pro/NOTEBOOK ™ Pro/INTRALINK ™ Pro/DESKTOP Models
Pro/DESKTOP ™
DETAILED DESIGN CAPTURING DESIGN CRITERIA
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2
自顶向下设计的目标
有效率的推动自顶向下设计 定义以及掌握工程知识 重复使用以前完成的设计工作 管理系统的互动 更加弹性的维护整个设计 让计算机掌握一般的计算 设计定义的源头是唯一的 需要的资料是由一个共同的源头拉进来的
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3
贯联式设计
Pro/DESIGNER ™
Large Assembly Management 4
CONCEPTUAL DESIGN RESULTS
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六大步驟
设计意图 (Design Intent)
主要产品结构
骨架模型 (Skeleton Models) 设计意念的传递 衍生实体的建立 管理相互关联的零件
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5
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1
为什么使用自顶向下设计
使用自顶向下设计的原因 重复使用 pro/e 的资料 使用这些功能去管理外部参考 (external references) 能够有效率的探索设计变异 以拉的方式取代推的方式进行资料交换 改善工作流程,而且有计划的执行 整个项目的结构能够被修改成适合设计团队的结构,以进行同步 工程
什么是自顶向下设计(Top-down design)?
自顶向下设计 从一个系统的角度,计划所有的设计过程 建立整个系统或设计里, 组件和次系统之间的关系 在可能最上层的部分建立设计意图,并将其往较下层 的部分发展
Top-Down设计概念介绍
Top-Down设计流程 总装配
长城发动机内部使用
先规划整个产品的结构,再往下作细节设计
Layout
总骨架
优点: 1. 坐标系或缺省坐标系装配； 2. 修改骨架尺寸,所有关联零件 自动再生； 子零件 3. 符合设计思路； 4. 整个产品开发项目易于管理 ，设计意图能够很好的进行 传递和共享，便于在设计团 队中实施和推动协同并行设 计。
发布几何是一系列功能相似的设计基准的集合，面向特定功能创建； 通过命名，给特定的部件参考专用，便于管理；
子组件设计员只需选择对应的发布几何，不必在总布置中自己查找参考；
方便总体约束部件设计，使之约束在制定的范围内； 发布几何在骨架特征树的最后，设计条件变更后，可方便的从中添加或去除设计 基准。
12
2013-7-21
© 2010 PTC
设计工具：复制几何
长城发动机内部使用
在部件骨架或零部件中使用复制外部几何的方法，继承总体骨架中创建的发 布几何，然后进行详细设计。使用复制外部几何有如下好处：
在部件中面向特定功能接收数据。 通过命名，描述其功能或源头，条理清晰，便于管理。
子组件设计员在获得数据后只需在子组件内部设计，不必再调用总装配，可 开展并行工程。
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2013-7-21
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设计工具：布局Layout 布局是实体模型的一种概念 性图表，用于建立其尺寸和位置 的参数和关系。 布局不是比例精确的绘图， 与实际的三维模型几何不相关。 布局通过图表记录用于组件 及其成员的全局参数，将关键的 参数集中在一起。 零部件通过声明布局，获取 所需的全局参数及参照基准等。
14
2013-7-21
© 2010 PTC
top_down
TOP_DOWN设计TOP_DOWN是自顶向下设计的简称，在组件设计中应用，其意义是先确定总体思路、设计总体布局，然后设计零部件，从而完成一个完整的设计，它是设计中通用的方法和思路。
TOP_DOWN设计概述在PRO|E中进行产品整体设计时，可以先把一个产品的每个零件都设计好，再分别拿到组件中进行装配，装配完成后再检查各零件的设计是否符合要求，是否存在干涉等情况，如果确认需要修改，则分别更改单独的零件，然后再在组件中再次进行检测，直到最后完全符合设计要求。
由于整个过程是自下（零件）而上（组件）的，所以无法从一开始对产品有很好的规划，产品到底有多少个零件只能到所有的零件完成后才能确定。
这种方法在修改中也会因为没有事前的仔细规划而事倍功半。
这种自下而上的设计，在有现成的产品提供参考，且产品系列单一的情况下还是可以使用的。
但在全新的产品设计或产品系列丰富多变的情况下就显得很不方便。
所以，PRO|E给我们提供了一种十分方便的设计方法——TOP_DOWN设计。
TOP_DOWN 设计是指从已完成的产品进行分析，然后向下设计。
将产品的主框架作为主组件，并将产品分解为组件、子组件，然后标识主组件元件及其相关特征，最后了解组件内部及组件之间的关系，并评估产品的装配方式。
掌握了这些信息，就能规划设计并在模型中总体设计意图。
TOP_DOWN设计有很多优点，它既可以管理大型组件，又能有效地掌握设计意图，使组织结构明确，不仅能在同一设计小组间迅速传递设计信息、达到信息共享的目的，也能在不同的设计小组间同样传递相同的设计信息，达到协同作战的目的。
这样在设计初期，通过严谨的沟通管理，能让不同的设计部门同步进行产品的设计和开发。
在PRO|E中进行设计的过程中，系统提供了以下方法来让我们进行TOP_DOWN设计： 二维布局（Layout）主控件（Master Part）产品数据管理骨架模型（Skeleton）元件—子组件—组件骨架模型当使用者在建立大型装配件时，会因零部件过多而难以处理，造成这种困难的原因可能是彼此间的限制条件相冲突，或者是因为零部件繁杂而忽略了某些小的地方，也可能是从原始设计时，建立的条件就已经出现错误等诸如此类的原因。
SW-TOPDOWN自顶向下设计
图5变型金刚设计流程
变型金刚的设计采用分割的方法，流程为：首先设计主零件，然后由主零件分割出不同的部分并分派到不同的零件内，对每个子零件进行详细设计，最后组装在一起。当设计变更时，只需修改主零件，所有的子零件会自动更新。
案例二：特种车辆设计(零部件之间相互没有运动或运动很少，但是关联很多且复杂)，如图6所示的水泥散装车。
图1Down-Top设计方法
◎简单：由于零部件单独设计修改。
◎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。
图6水泥散装车
水泥散装车采用多体的方法设计主零件，然后把每一个实体(零件)插入到新零件中形成新的零件，然后进行详细设计，最后组装在一起。当设计变更时，只需修改主零件，所有的子零件会自动更新。
优点：所有相关零部件在同一个主零件中完成，这样就不会产生复杂的关联参考，并且修改容易。
缺点：如果零部件之间有复杂的相互运动，或者零部件非常多，这样设计就很困难。
◎系列产品设计：主产品定型后，对产品结构与参数传递进行优化。这样在系列产品设计中，通过修改参数就能自动完成大部分重复设计，从而提高设计效率。
二、Top-Down设计分类
SolidWorks的Top-Down设计方法主要分为三类：关联参考、外部参考法和布局，下面分别进行介绍。
1.关联参考
关联参考法是基础的Top-Down设计设计方法，它通过零部件之间的关联参考来传递设计关联，从而达到修改一个零部件，则相关零部件根据关联自动更新的目的。
◎对工程师要求高：由于参考关联复杂，要求工程师能够熟练操作软件，熟悉产品设计流程和变化趋势。对总工程师的要求更高，如果初始布局不合理，则需要进行大量修改，甚至因为无法修改而导致整体崩溃。
topdown设计理念
topdown设计理念Top-down设计理念是软件开发中一种常用的设计方法。
它强调系统的整体性和层次化思维，即先考虑整体的结构和功能，再逐步拆分为更小的模块和组件进行具体的设计和实现。
以下是对top-down设计理念的详细阐述：1. 整体性思维：Top-down设计强调整体性思维，即首先要明确系统的整体结构和功能，并将其作为设计的起点。
通过整体性思维，我们可以更好地把握系统的需求和目标，从而避免在后期设计阶段因需求变更而造成大量的修改和重构。
举例来说，假设我们正在设计一个学生成绩管理系统。
首先，我们需要考虑系统需要实现的主要功能，比如学生信息的录入、查询、修改和删除，成绩的录入、查询和统计等。
然后，基于这些整体功能，我们可以进一步分解为各个子功能，比如学生信息管理模块、成绩管理模块等。
2. 层次化思维：Top-down设计强调层次化思维，即将整体划分为多个层次或模块，并逐一进行具体的设计和实现。
这样可以提高系统的可维护性和可扩展性，同时降低设计的复杂度和风险。
继续以上面的学生成绩管理系统为例，我们可以将其划分为三个主要层次：用户界面层、业务逻辑层和数据访问层。
用户界面层负责接收用户的输入和展示结果，业务逻辑层负责处理用户的请求和进行相应的业务逻辑操作，数据访问层负责与数据库进行交互。
在设计的过程中，我们可以先从最高层次的用户界面层开始，设计系统的整体布局和界面样式。
然后，逐一考虑各个模块的详细设计和实现，比如如何进行学生信息的录入、查询和修改等操作。
这样每个模块的设计都能更加独立和清晰，避免了设计过程中的死胡同和循环依赖。
3. 自顶向下开发：Top-down设计强调自顶向下的开发方式，即先设计整体框架和主干功能，再逐步填充和完善细节。
这样可以使开发过程更加有条理和高效，提高开发速度和质量。
自顶向下开发的具体步骤如下：首先，制定系统的总体架构和模块划分。
这样可以按着模块分工进行并行开发，提高开发效率。
TOP DOWN概念
快速定义虚拟产品的层次结构
定义子系统=定义要分配到各个设计 团队中的任务
在任何零部件的几何图形定义之前 未定位零部件（无几何图形） 包括的零部件(有几何图形，不显示)
智能化地,自动地指向“start
models” 保证所有设计共享相同的共用信息
如: 层,视图,参数等
灵活的,相关的BOM报告
Real-time kinematic studies
Microsoft® Office integration
ATB powered Pro/ENGINEER® integration
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概念设计 (定义设计意图)
草绘概念
模型
已有的 2D and 3D CAD 数据
部分地或全约束零部件
综述
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9
Phases of Top-Down Design
Top-Down 设计由六个阶段组成
概念设计 (定义设计意图) 定义主产品结构 引入骨架模型 管理零件间的相互依赖关系 通讯交流设计标准 充实装配，完成详细设计
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10
概念设计 (定义设计意图)
collaboration
innovation
global solutions
Advanced Top-Down
Design
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目的
该讲稿帮助您回答下列问题:
什么是 Top-Down 设计? Top-Down 设计为什么很重要? Top-Down 设计包括那几个阶段? Top-Down 设计是如何工作的?
运动的占位空间和干涉检查
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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。