现代设计技术
2.1 现代设计技术的内涵与体系结构
第二章
2.2.1 计算机辅助设计的基本概念
CAD技术主要功能 • 零件造型、产品装配、工程图绘制、文档设计 • 产品渲染、动态显示 • 工程分析，如有限元分析、优化设计、可靠性 设计、运动学及动力学仿真
曲轴连杆应力变化
第二章
有限元分析－结构分析
机床动刚度分析－位移云图
并联运动机床的应力与应变分析
第二章
有限元分析－结构分析
齿轮接触应力分析
第二章
有限元分析－流体动力学仿真
流体动力学分析
双层水腔气缸盖 的三维实体模型
双层水腔气缸盖 的水流计算网格
冷却水流入口流量对冷 却效果影响的规律曲线
气缸盖温 度分布图
2、单一数据库与相关性设计
单一数据库：与设计相关数据来自同一数据库，实现产品 相关性设计，提高设计质量，缩短开发周期。 相关性设计：任何设计改动，都将及时反映到其它相关环 节上。如：零件图-产品装配图-零件数控程序-二维工程图； 左视图-主视图-俯视图-三维实体模型；
特征建模
第二章
2.2.3 计算机辅助设计的关键技术
试验设计技术包括可靠性试验、环保性能试验与控制，以及 运用计算机技术的数字仿真试验和虚拟试验等。
第二章
4. 应用技术
应用技术是针对使用目的解决各类具体产品设计问题的技术， 如机床、汽车、工程机械、精密机械的现代设计内容可以看作是 现代设计技术派生出来的具体技术群。
现代设计已扩展到产品规划、制造、营销、运行、回收等各
各构件转速仿真结果
第二章
现代设计技术
现代设计技术先进制造技术（AMT）可以理解成是一个专业，也可以理解为是一个主干课程，在社会上的应用几乎遍及制造业所有角落，因AMT本身就是内容比较广泛，涉及到先进的加工技术（精密加工等）、先进的设计方法学（有限元法、逆向工程、模块化设计等）、交叉领域的技术（绿色制造、生物制造等）、先进的制造管理技术（创新管理法、现代管理方法）等等多个方面。
具体例子如汽车行业的柔性制造技术和超精密加工技术，电脑等行业的模块化设计技术，现代制造企业内部的“零库存”管理技术，生物行业的微电子技术和生物制造技术，能源行业的绿色制造技术等等。
现代设计技术是先进制造技术的一个组成部分，是制造技术的第一个环节。
根据德国工程师协会文件VDI2225 的调查分析，产品设计成本约占产品成本的5% 7%，但却决定了产品制造成本的75%- 80%。
为此，世界各国都非常重视产品的设计问题。
而现代设计技术在机械设计技术中的地位同样重要。
机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算，并将其转化为具体的描述以人为制造依据的工作过程。
机械设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能的最主要的因素。
现代设计技术受产品功能需求和市场竞争的影响。
又应用现代科学技术知识．再加上设计人员的创造性思维过程。
设计出可以制造的方案。
并使这个可行的方案付诸于实践。
现代设计技术是交叉性很强的技术．具有创造性、优化性、和综合性、系统性特点。
机械产品开发的现代设计技术是对传统设计技术的革新，传统设计方法中，有人工计算速度慢，产品开发周期长，设计的形象形比较差等缺点．比如传统设计主要是在大量的经验数据的基础上使用直觉法、类比法设计。
在现代设计技术领域将设计法提升到逻辑的。
理性的高度。
机械产品开发应用现代设计技术，是市场竞争的需要，可以提高产品质量，降低成本。
常规设计技术是以经验总结为基础，运用力学和数学形成的公式、图表、手册等作为设计的依据，通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计，是一种直觉设计、经验设计和静态设计，它目前已经远远不能满足产品的功能和市场需求。
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
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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
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2.2 计算机辅助设计（CAD）技术
特征模型实例
现代设计技术
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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
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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，
现代设计技术的发展现状与趋势
现代设计技术的发展现状与趋势现代设计技术的发展现状与趋势现代设计技术随着技术的突破和人们对美好生活要求的提高，不断地发展壮大。
从手工设计到CAD/CAM设计再到智能化设计，现代设计技术在实现产品创新和提高产品质量方面起着重要作用。
本文将围绕现代设计技术的发展现状与趋势进行探讨。
一、现代设计技术的发展现状1. CAD/CAM设计技术CAD/CAM是计算机辅助设计和计算机辅助制造的英文缩写。
它是应用计算机技术来辅助完成设计、工艺规划和加工加工的一种技术。
CAD/CAM系统在工业制造、机械加工、建筑设计等领域得到了广泛的应用，成为现代设计技术的重要组成部分。
2. 数字工厂技术数字工厂（Digital Factory）是利用计算机技术，将所有工厂资源和工艺流程组合模拟，以达到生产效率最优化的目的。
数字工厂是实现工业生产智能化的重要手段，能够以更快的速度、更高的质量、更低的成本完成产品生产。
3. 智能化设计技术智能化设计技术在现代设计技术中发挥着越来越重要的角色。
智能化设计技术能够解决传统设计中存在的一些问题，如繁琐的手工制作，低效的设计流程等。
智能化设计技术能够实现自动化设计、智能化设计等，可以有效的提高设计效率和设计质量。
二、现代设计技术的发展趋势1. 智能化设计技术趋势随着智能化技术不断发展，智能化设计技术也越来越成熟。
未来智能化设计技术将成为设计的主流趋势，例如深度学习、人工智能等技术趋势将使智能化设计技术更加智能和强大。
2. 云端协作设计随着云计算技术的发展，云端协作设计将成为未来设计的重要趋势。
设计师可以基于云服务进行设计协作，提高效率和质量，同时可以实现企业数据的集中管理和共享，提高数据的安全性和可靠性。
3. 数字孪生技术数字孪生指的是真实物理系统的数字模型。
数字孪生技术可以将产品的研发、生产、运营等各个环节录入数字孪生系统中，进行模拟、优化等处理，以达到优化产品设计、提高生产质量和降低成本的效果。
现代模具设计技术的现状及发展趋势
现代模具设计技术的现状及发展趋势现代模具设计技术是随着工业化的发展而不断完善和创新的。
随着信息技术的进步和人工智能的发展，模具设计技术也在不断地更新换代，为制造业的发展带来了许多新的可能性。
本文将就现代模具设计技术的现状及未来发展趋势进行探讨。
一、现代模具设计技术的现状1. CAD/CAM技术的应用随着CAD/CAM技术的广泛应用，模具设计中传统的手工绘图已经被数字化设计所取代。
CAD软件可以帮助工程师们实现对模具的三维设计，提高了设计效率和设计质量。
而CAM技术则可以将设计好的模具文件转化成数字化的加工路径，使得数控机床可以直接进行加工，减少了人为因素对模具精度的影响，提高了生产效率。
2. 快速成型技术的发展在现代模具设计中，快速成型技术如3D打印、激光烧结等技术的应用也越来越广泛。
这些技术可以快速制造出复杂形状的模具，并且可以根据需要进行定制化生产，大大缩短了模具制造周期和成本。
这种技术也为模具设计师提供了更多的设计自由度，使得一些传统难以实现的设计得以实现。
3. 智能化设计和制造随着人工智能和大数据技术的发展，智能化设计和制造也逐渐应用到了模具设计中。
通过人工智能算法对模具设计进行优化，可以使得模具的结构更加科学合理，提高了模具的使用寿命和生产效率。
智能制造技术也可以实现对模具生产过程的全程监测和控制，确保模具质量和稳定性。
这些技术的应用使得模具设计和制造变得更加智能、高效和可靠。
2. 材料和工艺的创新随着新材料和新工艺的不断推出，模具设计技术也将得到更多的可能性。
具有高强度和耐磨性的新型材料的应用，可以使得模具在高压力和高温环境下依然保持优秀的性能。
一些新型的表面处理工艺也可以提高模具的耐磨性和防腐蚀能力，延长模具的使用寿命。
3. 个性化定制化生产随着市场对个性化产品需求的不断增加，模具设计技术也需要不断提升以满足这种需求。
通过快速成型技术和智能设计技术，可以实现对模具的个性化定制，使得各种形状复杂、规格不同的产品都可以得到符合要求的模具。
常用现代设计10大方法
常用现代设计十大方法一）计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Desi gn)利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。
简称CAD。
在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。
在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。
CAD能够减轻设计人员的劳动，缩短设计周期和提高设计质量。
发展概况20世纪50年代在美国诞生第一台计算机绘图系统，开始出现具有简单绘图输出功能的被动式的计算机辅助设计技术。
60年代初期出现了CAD的曲面片技术，中期推出商品化的计算机绘图设备。
70年代，完整的CAD系统开始形成，后期出现了能产生逼真图形的光栅扫描显示器，推出了手动游标、图形输入板等多种形式的图形输入设备，促进了CAD技术的发展。
80 年代，随着强有力的超大规模集成电路制成的微处理器和存储器件的出现，工程工作站问世，cad技术在中小型企业逐步普及。
80 年代中期以来，C AD技术向标准化、集成化、智能化方向发展。
一些标准的图形接口软件和图形功能相继推出，为CAD 技术的推广、软件的移植和数据共享起了重要的促进作用；系统构造由过去的单一功能变成综合功能，出现了计算机辅助设计与辅助制造联成一体的计算机集成制造系统；固化技术、网络技术、多处理机和并行处理技术在CAD中的应用，极大地提高了C AD系统的性能；人工智能和专家系统技术引入CAD，出现了智能CAD技术，使CAD系统的问题求解能力大为增强，设计过程更趋自动化。
2-现代设计技术的内涵与体系结构PPT模板
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现代设计技术的内涵与体系结构
1.2 现代设计技术的内涵和特点
2．现代设计技术的特点
1
• 产品结构分析的定量化
2
• 产品工作状况分析的动态化
特点
3
• 产品质量分析的可靠化
4
•产品设计结果的最优化
5
• 产品设计过程的高效化和自动化
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现代设计技术的内涵与体系结构
1.3 现代设计技术的体系结构
现代设计技术
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现代设计技术的内涵与体系结构
1.1 机械设计发展的基本历程
传统设计技术以“静态、经验、被动和手工”为基本特征，它经历了直觉设计、经验设计、 半理论经验设计三个发展阶段，并于20世纪50年代后期形成。它以经验总结为基础，以长期设 计实践和理论计算而形成的经验、公式、图表、设计手册等为设计依据，通过经验公式、近似系 数或类比等方法进行设计。传统设计偏重于经验的概括和总结，往往会忽略一些难解的问题或非 主要的因素，这样会导致设计结果不准确，有时甚至会出现不符合实际的情况。
现代设计技术的体系及与其他学科的关系
现代设计技术
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现代设计技术的内涵与体系结构
1.3 现代设计技术的体系结构
• 基础技术：基础技术是指传统的设计理论与方法，包括运动学、静力学、
1
动力学、结构力学、强度理论、热力学、电磁学、工程数学等学科的基 本原理和方法。
• 主体技术：现代设计技术的诞生和发展与计算机辅助技术的
体技术群。
设计技术的内涵与体系结构
1.2 现代设计技术的内涵和特点
1．现代设计技术的定义
设计是人类改造自然的一种基本活动， 也是一种复杂的创造性思维过程。设计技术就 是在设计过程中解决具体设计问题的各种方法 和手段。现代设计技术是以满足市场产品的质 量、性能、周期、成本等为目的，以计算机辅 助设计技术为主体，以知识为依托，以多学科 方法及技术为手段，研究、改进、创造产品的 活动过程中所用到的技术群体的总称。
描述现代设计技术的体系结构
描述现代设计技术的体系结构1. 设计技术的概述说到现代设计技术，大家是不是觉得脑海中闪现出五光十色的图形，或者各种令人眼花缭乱的创意？没错，现代设计技术就像一位时尚的魔法师，给我们带来了无数惊喜。
其实，设计技术可不是凭空而来的，它有一套严谨的体系结构，就像建房子得有坚固的地基，咱们今天就来聊聊这其中的奥秘。
1.1 设计的基本元素首先，我们得从基本元素说起。
设计的核心可以说是“点、线、面”，这可是设计界的“老祖宗”了。
点是设计的起点，线把点连接起来，而面则形成了更大的结构。
想象一下，你在画一幅画，点就是你心中最初的灵感，线则是你描绘想法的工具，而面则是最终呈现出来的视觉效果。
听起来简单，但实际上，这三者之间的关系就像一场复杂的舞蹈，得讲究配合和节奏。
1.2 色彩与字体的魔力再说说色彩和字体，嘿，这可不是随便选的。
色彩是设计的灵魂，不同的颜色传达出不同的情感和氛围。
比如，红色让人感觉热情洋溢，蓝色则给人一种宁静的感觉，而绿色嘛，给人一种自然清新的感觉。
字体也同样重要，选对了字体，简直就像给设计穿上了合适的衣服。
你能想象一款科技产品用了一种古典的书法字体吗？那效果，真是让人捧腹大笑。
2. 设计过程的阶段接下来，我们聊聊设计过程，这可是一个复杂而又有趣的旅程。
它通常可以分为几个阶段，像是完成一部精彩的大片，得有开场、发展、高潮和结尾。
2.1 需求分析与研究首先得做需求分析，简而言之，就是搞清楚客户想要什么。
这一步就像是在约会前打探对方的兴趣爱好，嘿嘿，重要得很！这时候，设计师得通过市场调研、用户访谈等方式，深入了解目标用户的需求和偏好。
等你把这些信息都掌握了，心里就像有了一个明确的方向，接下来就能更好地进行设计了。
2.2 概念设计与原型制作接着就是概念设计，这时候，设计师脑子里就像开了一个创意的小火花，纷纷冒出来各种点子。
然后，设计师会把这些点子画成草图，或者用一些设计软件来制作初步的原型。
就像是在厨房里做菜，得先准备好材料，才能开始烹饪。
现代设计技术体系
现代设计技术0引言现代设计技术是先进制造技术中的首要关键技术，它是现代科技发展和全球市场竞争的产物。
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，如图l 所示。
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。
1 现代设计的内涵1.1现代设计的特征现代设计是传统设计的深入、丰富和完善，而非独立于传统设计的全新设计。
虽然目前对现代设计尚无确切定义，但可从以下特征来理解。
⑴以计算机技术为核心这是现代设计的主要特征。
计算机技术的飞速发展对设计产生了巨大影响，表现为以下几方面：①设计手段的更新计算机技术推动了设计手段从“手工”向“自动”的转变。
传统设计以图板、直尺、铅笔等作为工具，这种设计手段效率低、人工强度大。
CAD技术的出现和发展，甩掉图板的“无纸设计”作为现代设计的主流，显著提高了设计效率。
②产品表示的改变计算机技术推动了产品表示从“二维”向“三维”的转变。
传统设计利用投影原理表示产品结构，这种二维表示的数据单一，数据量少，不便于产品的进一步分析和制造。
随着CAD技术的发展，三维“产品模型(Product Model)”越来越得到广泛应用。
这种表示不仅包括反映产品形状和尺寸的几何信息，还可包括分析、加工、材料、特性等数据，从而可直接用于分析和制造。
③设计方法的发展促进了一些新的设计方法的出现，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。
一些先进的设计方法如有限元分析、优化、模态分析等都涉及大量复杂计算，只有计算机技术的发展才能推动这些方法的进步和应用。
新的设计方法如并行设计、虚拟设计、计算机仿真等。
④工作方式的变化计算机技术促进了设计方式从“串行”到“并行”的变化。
受设计手段限制，传统设计过程采用串行方式进行，即设计任务按时序从一个环节传入下一环节。
随着数据库技术和网络技术的发展，并行设计正得到广泛应用。
现代设计技术的原理及应用
现代设计技术的原理及应用1. 概述现代设计技术的发展在不断推动着科技和社会的进步。
本文将介绍现代设计技术的原理及其在不同领域的应用。
主要内容包括：1.现代设计技术的基本原理2.现代设计技术在工业设计中的应用3.现代设计技术在建筑设计中的应用4.现代设计技术在平面设计中的应用5.现代设计技术在产品设计中的应用2. 现代设计技术的基本原理现代设计技术的基本原理包括计算机辅助设计、虚拟现实技术、人机交互等。
这些原理的发展使得设计过程更加高效、灵活和精确。
2.1 计算机辅助设计计算机辅助设计（Computer-Aided Design，CAD）是指利用计算机技术辅助进行设计的过程。
CAD可以帮助设计师以数字化的方式创建、修改和分析设计，大大提高了设计效率。
通过CAD软件，设计师可以快速生成三维模型，进行仿真和测试，减少了实际制造的成本和风险。
2.2 虚拟现实技术虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）是指利用计算机生成的虚拟环境，通过生动的感官体验使用户感觉自己身临其境。
在设计领域，虚拟现实技术可以用来创建虚拟展示场景，让设计师和客户可以在虚拟环境中进行实时互动和调整，更好地感受到设计方案的效果。
2.3 人机交互人机交互（Human-Computer Interaction，HCI）是指人与计算机之间进行信息交流和操作的过程。
在现代设计技术中，人机交互的改进可以增加设计师和用户之间的互动性，提供更加直观、友好的设计工具和界面，使设计过程更加人性化。
3. 现代设计技术在工业设计中的应用现代设计技术在工业设计中的应用已经变得非常广泛。
它不仅可以提高产品设计的效率和质量，还可以降低成本和风险。
以下是现代设计技术在工业设计中的主要应用：•CAD软件的使用：设计师使用CAD软件创建产品的三维模型，进行设计验证、优化和仿真。
这样可以减少设计中的错误和重复工作。
•快速原型制作：借助3D打印等快速原型技术，设计师可以快速制作出产品的实物模型，以便用户和团队成员进行评估和交流。
现代设计技术ppt
数字化产品开发
虚拟产品开发
巨型挖土机
数字化样机技术
空气动力学 数值风洞 人机工程学
数 字 化 车 身
数字化样机技术
载重卡车的数字原型 数字化飞机
虚拟产品展示
虚拟产品展示
虚拟产品不仅可用于设计交流，还可作为设计者与销售人员、 销售人员与客户之间的交流。
虚拟产品不仅可显示产品的外观、内部结构以及工作原理，还
CAD
技术及应用
CAD的真髓不是绘图，而是建模和仿真。数字原型（DMU）就是 在三维实体模型的基础上，将零件组装成数字化的虚拟产品。
数字原型可用于检验零部件之间的装配关系，以防止相互干涉，从 而可进行运动仿真。
数字原型可用于透视复杂产品的内部结构，从而可进行装配、维 修等人机工程的研究。它还可用于产品的外观艺术渲染，制作广告。 在三维实体模型的基础上，将零件组装成数字化的虚拟产品。
设计过程中解决具体设计问题的各种方法和手段
设计技术
传统设计 技术
静态、经验、被动、手工
现代设计 技术
动态、科学、主动、现代方法和手段 传统设计技术的继承和发展，多专业和多学科 交叉，综合性技术
原料
人员
报 废 品 原料
报 废 人员 品
设计
试制
设备 厂房
评价
设备
制造
外在因素变化
产品
厂房
市 场 信 息
产品设计过程本质上是一个对信息进行采集、传递、加工处理的过 程，其中包含了两种重要的活动：设计活动和仿真活动。因此产品设计 也可以看作是一个设计活动和仿真活动彼此交织相互作用的过程。设计 活动推动信息流程向前演进，而仿真则是验证设计结果的重要手段。
数字化设计的特点
现代汽车车身设计技术课件(完整篇)
现代汽车车身设计技术课件第一部分：引言汽车车身设计是汽车工业中至关重要的一环，它不仅关系到汽车的外观美感，还直接影响到汽车的空气动力学性能、安全性能和舒适性。
随着科技的进步和消费者需求的不断变化，现代汽车车身设计技术也在不断发展和创新。
本课件将带您深入了解现代汽车车身设计技术，包括设计理念、设计流程、材料选择、制造工艺等方面的内容。
一、设计理念现代汽车车身设计强调以人为中心，注重用户体验和情感共鸣。
设计师们通过研究消费者的需求和喜好，结合汽车品牌的特点和定位，创造出符合时代潮流和审美趋势的车身造型。
同时，设计师们还注重车身设计的创新性和可持续性，力求在满足功能需求的同时，实现环保和节能的目标。
二、设计流程1. 市场调研：了解消费者的需求和喜好，分析竞争对手的产品特点，为车身设计提供依据。
2. 概念设计：根据市场调研结果，设计师们提出初步的设计方案，包括车身造型、颜色、材质等方面的构思。
3. 详细设计：在概念设计的基础上，设计师们对车身各个部分进行详细设计，包括车身结构、车门、车窗、车灯等。
4. 工程设计：工程师们根据详细设计图纸，进行车身结构的强度和刚度分析，确保车身的安全性能。
5. 制造工艺设计：根据工程设计图纸，设计师们制定车身制造的工艺流程，包括冲压、焊接、涂装等环节。
6. 试制和验证：根据制造工艺设计，制造出实车样品，进行各项性能测试和验证，确保设计目标的实现。
三、材料选择现代汽车车身设计在选择材料时，需要考虑材料的强度、刚度、轻量化、耐腐蚀性、可回收性等多个方面的因素。
常用的车身材料包括钢材、铝合金、镁合金、碳纤维复合材料等。
设计师们根据车身各个部位的功能需求，选择合适的材料，以实现最佳的性能和成本平衡。
四、制造工艺现代汽车车身制造工艺包括冲压、焊接、涂装等环节。
冲压工艺用于制造车身的外覆盖件，如车门、车顶、翼子板等；焊接工艺用于将各个冲压件焊接成完整的车身结构；涂装工艺用于提高车身的耐腐蚀性和美观性。
先进制造技术(2、现代设计技术)
5)是一种“产品实现过程”的设计
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2.3.2 创造性设计
一、创造性思维形式 动作思维 形象思维 逻辑思维 直觉思维
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2.3.2 创造性设计
技术性的创新设计中常用的几种思维形式 分析与综合思维 收敛与发散式思维 对应与联想式思维 离散与组合式思维 换元与移植式思维
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2.2.4 现代CAD技术的研究内容
（1）现代设计理论与方法 （2）与设计环境相关的技术
（3）与设计工具相关的技术
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2.2.5 参数化设计和变量化设计
（1）参数化设计
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2.2.5 参数化设计和变量化设计
产品 product
软件 software
流程型材料 processed material
质量 quality
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2.5.1 可信性的概念 (creditability)
可用性 (availability) 可信性 可用性 影响因素 可靠性 (reliability) 维修性 (maintainability)
19世纪：70年 20世纪40年代：40年
20世纪60年代：20年
20世纪70年代：5－10年
现今：2－3年
竞争第一需要：快速响应市场
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2.3.3 快速响应设计
一、快速响应工程主要内容 （1）建立快速捕捉市场动态需求信 息的决策机制
第二章 现代设计技术
徐州工程学院教案徐州工程学院教案纸个设计变量所组成一个向量空间，称之为设计空间。
优化设计的目的就是要求所选择的设计变量使目标函数达到最佳值，通常在工程设计中，所追求的目标可能是多种多样。
当目标函数只包含一）设计约束与可行域不等式约束：可行域：凡满足所有约束条件的设计点，它在设计空间的活动范围。
）设计对象的分析可相应地表示为：因为一个系统发生故障和无故障是互斥事件，必须满足或部件或元件)1000个，工作障。
我们可以计算出这种系统(或部件或元件)千小时的可靠度为：——试验品数（不可修复产品），总故障次数（可修复产品）、机械零件可靠性设计——零件（部件）的强度；概率可表示为图2-1 应力-强度概率密度分布）可靠度的一般表达式根据以上干涉模型计算在干涉区内强度大于应力的概率——可靠度。
2-2所示，当应力为时，强度大于应力的概率为强度分布密度函数区间内的概率为——应力分布密度函数；图2-2 概率密度函数联合积分求可靠度假设与为两个独立的随机事件，因此两独立事件同时发生的概率为为应力区间内的任意值，现考虑整个应力区间内的情况，当应力和强度均为正态分布时，有z=S-s由于应力和强度均为正态分布，将上式化为标准正态分布形式式中：从（1）式可知，当已知应力和强度的分布参数后，就可算得，从正态分布表就可查得可靠度。
因此，为可靠度指标，根据（（3）设各元件的失效事件是相互独立的，其可靠度分别为R1、R2…Rn，系由上式可知，串联系统的可靠度比系统中最不可靠的元件可靠度还低，并且随着元件可靠度的减小和元件数量的增加，其可靠度迅速降低。
由概率乘法定理可知，并联系统的可靠度为：并联系统的单元数目越多，系统的可靠度越高，但系统的体积、重量该系统可靠度为：三、价值工程、价值工程的基本概念。
《现代工程设计技术》课件
• 现代工程设计技术概述 • 现代工程设计的基本原则与流程 • 现代工程设计中的创新思维与方法 • 现代工程设计中的绿色环保理念
• 现代工程设计中的智能化技术源自• 现代工程设计的未来发展趋势与挑
战
01
现代工程设计技术概述
定义与特点
实践性
强调实际应用和可操作性，以满足市场需 求和用户需求。
定义
现代工程设计技术是指利用先进的设计理 念、方法和工具，进行产品或系统的设计 、优化和创新的过程。
创新性
强调设计思维和创意，追求新颖、独特的 产品或系统。
综合性
涉及多种学科和领域，需要综合考虑技术 、经济、环境等多方面因素。
系统性
注重整体和全局，强调各部分之间的协调 和优化。
现代工程设计技术的发展历程
确保设计满足预定的功能和性 能要求，满足用户需求。
经济性原则
在保证功能和性能的前提下， 追求成本的最小化，提高产品
的性价比。
可持续性原则
考虑环境、社会和经济的影响 ，设计应具有可持续性。
设计流程
01
需求分析
明确设计的目的和要求，进行市场 调研和用户需求分析。
详细设计
对设计方案进行细化，包括结构、 电路、软件等方面的设计。
习等几个方面。
智能化技术在工程设计中的应用
智能化辅助设计
利用智能化技术，可以快速进行建模、分析、优 化等设计工作，提高设计效率和质量。
智能化优化算法
利用智能化优化算法，可以解决复杂工程设计中 的优化问题，提高设计性能。
智能化决策支持
利用智能化技术，可以对大量数据进行处理和分 析，为决策提供科学依据。
培养专业人才
现代设计技术体系
现代设计技术体系现代设计技术体系是指以现代科学技术为基础，结合设计理论和实践经验，形成的一套系统化、综合性的设计方法和技术体系。
它通过科技的支撑，运用先进的设计工具和技术手段，提高设计效率、质量和创新能力，构建了以人为本、可持续发展为目标的设计理念和实践路径。
本文将从设计理论、设计方法和设计工具三个方面介绍现代设计技术体系。
设计理论是现代设计技术体系的基础，它主要包括人机工程学、认知心理学、美学等学科的理论基础。
人机工程学关注人的生理和心理特征，通过研究人与设备之间的交互关系，提供人性化的设计指导。
认知心理学研究人的感知、注意、记忆、思维等认知过程，揭示人的认知需求和行为特征，为设计提供科学依据。
美学研究审美经验和审美规律，探讨人的审美需求和情感体验，为设计创造美感和艺术性。
设计方法是现代设计技术体系的核心，它是将设计理论转化为具体设计实践的方法论。
常用的设计方法包括系统工程方法、创新设计方法、模型设计方法等。
系统工程方法关注设计系统的整体性和协同性，通过系统分析、综合设计、系统优化等方法，实现设计目标和要求的一致性。
创新设计方法强调从用户需求出发，通过用户调研、需求分析、创新思维等方法，挖掘用户潜在需求，实现设计的创新性和前瞻性。
模型设计方法包括物理模型、数学模型等，通过建立模型、仿真测试、优化设计等方法，提高设计的可靠性和效率。
设计工具是现代设计技术体系的辅助手段，它包括计算机辅助设计软件、虚拟现实技术、3D打印技术等。
计算机辅助设计软件能够提供直观、高效的设计环境和工具，支持设计的可视化、自动化和智能化。
虚拟现实技术通过建立虚拟场景和交互界面，使设计师能够身临其境地体验和调整设计方案，提高设计的感知能力和交互效率。
3D打印技术能够将设计师的创意直接转化为实体模型，实现快速成型和设计迭代，促进设计的创新和验证。
综上所述，现代设计技术体系以现代科学技术为基础，以设计理论为指导，运用设计方法和工具，提高设计效率和质量，实现设计创新和艺术性。
先进制造技术现代设计技术
一.现代设计技术概述
②. 现代设计技术的逻辑维： 分析--明确设计任务本质； 综合--综合各种因素，探求解决方案； 评价--对多种方案进行比较和评定，方案调整和改进； 决策--确定最佳的设计方案
先进制造技术
一.现代设计技术概述
(3) 现代设计技术的体系结构 现代设计技术由4个不同层次的技术所组成，计算机辅助设计技术CAD是现代设计技术的主体技术
先进制造技术
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二.数字化设计与数字化产品开发
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支撑技术 指现代设计方法学、可信性设计技术、试验设计技术。现代设计方法学涉及内容很广，如并行设计、系统设计、功能设计、模块化设计、价值工程、质量功能配制、反求工程、绿色设计、模糊设计、面向对象的设计、工业造型设计等。可信性设计是广义的可靠性设计扩展，主要指可靠性与安全性设计、动态分析与设计、防断裂设计、健壮设计、耐环境设计等。设计试验技术包括可靠性试验、环保性能试验与控制，以及运用计算机技术的数字仿真试验和虚拟试验等。
先进制造技术
二.数字化设计与数字化产品开发
二.数字化设计与数字化产品开发
先进制造技术
二.数字化设计与数字化产品开发
(2) 数据的离散性----反求工程和快速原型技术设计 复杂产品的模仿创新是一条减少风险投入，加快产品创新的有效途径。 反求工程是利用某些测量方法（如三坐标测量、CT、核磁共振、自动断层扫描法等），在实测数据的基础上，重构产品三维数据模型的方法。 快速原型技术是20世纪末期制造领域的重大突破，它直接利用CAD的离散数据，简单、快速、准确地将人的思想转化成功能原型或零件，淡化了设计与制造的界线 。
主体技术
基础技术
支撑技术
应用技术
传统设计理论 与方法
现代设计技术的特点
现代设计技术的特点
与传统技术相比，现代设计技术拥有以下特点：
（1）设计范畴扩展化。
传统设计只限于产品设计，现代设计则将产品设计向前扩展到产品规划，甚至用户需求分析；向后扩展到工艺设计，使产品规划、产品设计、工艺设计形成一个有机整体。
另外，设计范畴的扩展还体现在面向“X”的设计技术，即在设计过程中同时考虑制造、维修、价格、包装发运、回收、质量等因素；
（2）设计手段计算机化。
传统手工设计正在被计算机辅助设计代替。
计算机在设计中的应用已从早期的辅助分析计算和辅助绘图，发展到现在的优化设计、并行设计、三维建模、设计过程管理、设计制造一体化、仿真和虚拟制造等。
特别是网络和数据库技术在设计中的应用，加快了设计进程，提高了设计质量，方便了其他部门或协作企业的信息交换；
（3）设计过程并行化。
与产品有关各种过程的并行交叉进行，可以减少修改工作量，有利于加快设计进程，提高设计质量。
又由于并行设计技术要求团队工作精神，要求各方面专家协同工作，因此有利于得到整理最优解；
（4）设计过程智能化。
在传统设计过程中，一切创造性的设计都需要设计人员来完成。
在现代设计中，可以借助人工智能和专家系统技术，有计算机完成一部分原来必须由设计者进行的创造性工作；
（5）设计手段拟实化。
在传统设计过程中，产品和零件的外观形状，只有在制造后才能看到。
由于三维造型技术、仿真和虚拟制造技术以及快速原形技术的出现，使得在零件被制造前就能够看到其形状，可以改进设
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计的效果；
（6）设计手段精确化。
传统设计中，认为载荷、应力是集中的，依靠加大安全系数来提高。
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现代设计方法
3.1优化设计 最优化设计是借助最优化数值计算方法和计 算机技术，求取工程问题的最优设计方案。 即：进行最优化设计时，首先必须将实际问 题加以数学描述，形成一组由数学表达式组成的 数学模型，然后选择一种最优化数值计算方法和 计算机程序，在计算机上运算求解，得到一组最 佳的设计参数。
1）优化设计的数学模型 实例1： 有一块边长为6m的正方形铝板，四角各裁去 一个小的方块，做成一个无盖的盒子。试确定裁 去的四个小方块的边长，以使做成的盒子具有最 大的容积。 解：设裁去的四个小方块的边长为x，则 盒子的容积可表示成x的函数 f(x)＝x(6-2x)2
只需要建立两张表就能描述任一复杂的物体，一是点（立体 的顶点）表；二是边（点的连线）表，如图所示棱锥体，表 2-1和2-2即为其全部几何信息
表2-1点表
表2-2边表
表2-3 面表
单一数据库与相关性设计
单一数据库：与设计相关数据来自同一数据库，实现 产品相关性设计，提高设计质量，缩短开发周期。 相关性设计：任何设计改动，都将及时反映到其它相 关环节上。如：零件图-产品装配图-零件数控程序-二维 工程图；左视图-主视图-俯视图-三维实体模型；
传统设计技术的继承和发展，多专业和多学科交叉 ，综合性技术。
现代设计技术的定义
时间维
施工设计
技术设计 方案设计
产品规划
可靠性设计 模块化设计 优化设计
…
分 析
综 合
评 价
决 策
逻辑维
方法维
现代设计技术的时间维 产品规划--需求分析、市场预测、可行性分析、 总体参数、制约条件和设计要求； 方案设计--功能原理设计，确定原理方案； 技术设计--将产品的功能原理具体化为机器产 品及其零部件的具体结构； 施工设计--指工程图绘制，工艺文件编写，说 明书编写等。
现代设计技术的逻辑维 分析--明确设计任务本质； 综合--综合各种因素，探求解决方案； 评价--对多种方案进行比较和评定，方案调整和 改进； 决策--确定最佳的设计方案
1.2 现代设计技术体系
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 相 关 学 科 与 技 术 支撑技术 应用技术 各产品领域知识与技术 现代设计方法学 可信性设计技术 设计试验技术 主体技术 基础技术 计算机辅助设计技术 传统设计理论 与方法
特征就是描述产品信息的集合，也是构成零、 部件设计与制造的基本几何体，它既能反映零件的 几何信息，又反映了零件的加工工艺信息。常用的 零件特征包括：形状特征、精度特征、材料特征、 装配特征等。
形状特征是特征造型的主要部分，是其他特征 的载体，形状特征定义为一组唯一确定该特征的参 数，这组参数中有形状参数及定位参数。
3 计算机辅助设计的研究热点
计算机辅助产品的概念设计 难题：建模和推理 计算机支持的协同设计 难题：信息实时可靠交 换；异构环境下可靠运行；通讯方法与手段 海量信息处理 存储、管理和检索技术 智能CAD技术：将人工智能技术与CAD技术融为 一体，难题：解决人类思维模型建立和表达 CAD与虚拟现实（VR）技术的集成 VR向设计者提供视觉、听觉、触觉等直观、自 然、实时的感知，目前VR所需软硬件价格昂贵， 技术开发难度大 计算机安全 技术保密，防病毒感染
NURBS曲面造型技术 NURBS（Non-Unifrom Rational B-Splines）可统一自由曲线/曲面和规则 曲线/曲面的数学模型，简化系统结构，有利于曲线、曲面操作和修改。
CAD与CAX集成技术 CAD与CAX集成涉及建模技术、工程数据管理、数 据交换接口等技术。包括如下集成： ① CAD/CAE/CAPP/CAM--工程设计领域集成； ② CAD/ERP--与管理系统集成； ③ 异地、异构系统企业间CAD集成，如全 球化设计、虚拟设计、虚拟制造及虚拟企业等。 标准化技术 目的：支持异构、跨平台的工作环境。如：IGES （Initial Graghical Exchange System)图形交 换标准；STEP(Standard for the Exchange of Product Model Data)产品数据模型交换标准。
产品的造型建模技术
线框模型：以顶点和棱边描述三维形体，为两表 结构； 表面模型：以表面描述形体方法，为三表结构； 实体建模：能完整表示三维的几何信息和拓扑信 息，有扫描表示法、边界表示法、构造实体几何法 等结构形式； 特征造型：以具有工程语义的各类特征来定义描 述形体的方法，便于CAD/CAM技术的集成。
精度特征可分为两类：一种是各几何元素本身
的要求，如尺寸公差、表面粗糙度等，另一种和其 他几何元素相关，即相对于基准的精度要求，如形 状及位置公差。
材料特征分为整体材料特征、表面处理特征及局
部处理特征，整体材料特征作为零件的属性，包括
材料种类代号、性能、热处理方法等，表面处理特
征作为表面的属性，包括表面淬火、渗碳、渗氮等。
CAD技术特征 计算机的支持和参与 利用计算机信息存储、 逻辑推理、长时间重复工作、快速精确的计算 等能力和特长，提高产品设计效率和质量； 设计者的主导作用 计算机不可能完全取代人 进行设计作业； 主要辅助完成技术设计 不可能也没有必要涉 及产品设计的所有环节。
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计算机辅助设计的关键技术
市场营销学
……….
现代设计技术体系结构框图
2 计算机辅助设计技术
1 计算机辅助设计的基本概念
2 计算机辅助设计的关键技术
1 计算机辅助设计的基本概念
CAD技术主要功能
• 零件造型、产品装配
• 产品渲染、动态显示、运动仿真
• 工程分析，如有限元分析、优化设计、可靠
性设计
• 绘制工程图样、编制物料清单（BOM)
现代设计技术
内容
1 现代设计技术的内涵与体系结构
2 计算机辅助设计(CAD)技术
3 现代设计方法
1 现代设计技术内涵与体系结构
1.1 现代设计技术的内涵和特点 1.2 现代设计技术体系
1.1 现代设计技术的内涵与特点
设计技术 传统设计 技术 现代设计 技术 设计过程中解决具体设计问题的各 种方法和手段 静态、经验、被动、手工