现代设计方法与应用第十八章

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现代设计方法课件----讲稿word资料99页

讲稿课程名称：现代设计方法Modern Design Method课型：专业必修课总学时：72任课教师：任佑平授课对象：11级华中农业大学工学院《现代设计方法》课程大纲第一章绪论（2h）第一节概述第二节现代设计方法的概念第三节现代设计方法的主要内容第四节现代设计方法的学习的目的与意义第二章优化设计（20h）第一节优化设计的基本概念与数学模型第二节优化设计的几何意义与终止准则第三节一维搜索方法第四节无约束优化方法第五节约束优化方法第六节多目标优化方法与离散变量优化问题第三章可靠性设计（8h）第一节可靠性设计概述第二节可靠性基本概念和理论第三节系统可靠性模型的建立、可靠性预计和分配第四节可靠性设计方法第四章有限元法（8h）第一节有限元法概述第二节有限元法的基本思想及其应用第三节有限元法求解实例第四节几种大型有限元分析系统简介第五章其他现代设计方法（2h）第一节可靠性设计第二节动态设计第三节人机工程学第四节其它方法简介本章小结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。

现代设计方法

现代机械设计理论及方法⏹课程教学的目的⏹培养学生运用现代先进的设计理论和方法解决工程问题的能力。

⏹教学内容⏹现代设计理论：重点内容为系统分析法及创造性思维。

⏹现代设计方法：重点内容为有限元分析、优化设计、可靠性设计和创新设计。

⏹教材：陶栋材主编《现代设计方法》中国石化出版社1.1设计的概念与特征1、传统概念设计是人类改造自然的基本活动之一。

设计，即英语的Design，起源于拉丁语Designare，此词由“De”(记下)和“Signare”(符号、记号、图形之意)两词组成。

最初含义是：记下(画上)符号、记号、图形之类的意思，相当于“图案”、“意匠”等意。

设计有广义和狭义两种概念:广义的概念是指对发展过程的安排，包括发展的方向、程序、细节及达到的目标。

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(或技术过程)的活动。

各种产品包括机、电产品的设计即属此种。

2、新提法现代化工业产品的设计，在国外也叫做工业设计。

1964年在比利时召开的国际工业设计教育讨论会上，对工业设计定义如下：工业设计是一种创造性行为，它的目的在于决定产品的正式品质。

所谓正式品质：除了产品外形和表面特点外，更重要的是决定产品结构和功能关系，以获得一种使生产者和消费者都能满意的整体。

近些年来对设计有些新的提法：⏹设计是一种创造性活动，设计的核心是创造性，如果没有创新，就不叫设计。

⏹设计是一种优化过程，是在给定条件下，针对目标谋求最优解的过程。

⏹设计是把各种先进技术转化为生产力的一种手段，它反映当时生产力的水平，是先进生产力的代表。

⏹设计是一种技术性、经济性、社会性、艺术性的综合产物。

⏹设计是为满足需求而进行的一种创造性思维活动的实践过程。

⏹设计是通过分析、创造与综合，创造性地建立满足特定功能要求的技术系统的活动过程。

3、设计的特征(1)需求特征设计始于需要，没有需要就没有设计。

(2)创造性特征设计者应适应条件变化，不断更新老产品，创造新产品。

《现代设计方法及其应用》

例：用二分法求一元三次方程 x3 x 1 0 在区间 [1.0,1.5] 内的一个实根。
图 2 例程代码
(1) #include <stdio.h> #include 指示和头文件，该行告诉编译器包含文件 stdio.h 中的全部信息。该语句的作用相当于在这一行粘贴了文件 stdio.h 中的全部代码。文件 stdio.h 是所有 C 语言编译包的一个标准部分，它包含了有关输入输出函数的信息。(如格式化输入函数 scanf 和格式化输出函数 printf) (2) int main() 这行代码声明了一个 main 函数，C 程序中可以包含一个或多个函数，但其中必须有且仅有一个 main 函数。一个 C 程序总是从被称为 main 的函数开始执行，这个函数是 C 程序的基本模块。int 表明该函数的返回值为整型。main 后面的()中为空表明该函数不接受任何参数，也就是形参为空。另外 main 函数还有一种写法 int main(int argc, char *argv[])，这种情况下 main 函数就接受两个参数。因为 main 函数的返回值为 int 型，因此在函数执行完毕要加上一句 return 0。 (3) double min=1.0,max=1.5; double middle=(max+min)*0.5; int num=1; 这三行代码定义了四个变量并对它们进行了初始化：三个 double 型的变量 min、max 和 middle；一个 int 型的变量 num。C 语言的基本内置数据类型有 int、 long、float、double、short、char、bool 等，关于这些数据类型的具体介绍可参考 C 语言的相关资料。注意以下区别： int num;//声明语句，声明一个名为 num 的 int 类型的变量 num=1;//将这个变量赋值为 1 并将其值初始化为 1(复制初始化) int num=1;//定义一个 int 型的名为 num 的变量， int num(1);//直接初始化声明不分配内存，定义分配内存。初始化不是赋值，初始化是创建变量并给它赋初始值。赋值是擦除对象的当前值并用新值代替。内置类型的成员初始值依赖于对象的作用域：在局部作用域中这些成员不被初始化，在全局作用域中它们被初始化为 0。 (4) {...} 花括号划定了函数以及控制语句的界限，用来表示函数体或者控制语句的开始与结束。 (5) while(fabs(max-min)>0.00001) while 语句是 C 语言的循环控制语句，跟在 while 后面括号中的部分为判断表达式。当括号中的判断表达式产生一个非零的结果时，就会执行 while 之后花括号内的部分。然后再次判断括号中的表达式，如果非零就继续循环，如果为零则跳出循环。对 while 循环至关重要的一点是：当构建一个 while 循环时，循环中必须包含能改变判断表达式的值来使表达式的值变为零，否则循环永远不会终止。除了 while 以外，C 语言的循环控制语句还有 for 语句和 do...while 语句。具体用法参考 C 语言的相关资料，至于选择哪种循环要根据实际要编写的程序而定，当然有些也是个人爱好的问题。另外要说明一点 while 语句的循环体部分如果只有一条语句，可以不用加花

现代设计方法课件

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创意与评估
运用创意工具和方法，生成多样化的设计方案，并评估其可行性。

原型与测试
制作高保真原型，并通过测试和反馈循环改进设计。
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实施与优化
将设计方案实施并不断优化，以最大程度地满足用户需求。
互动设计
互动设计是一种通过交互性和反馈促进用户与产品之间有效沟通的设计方式。通过合理的交互设计，提高产品的易用性和用户满意度。
可持续设计
可持续设计考虑到环境、社会和经济的因素，旨在创建环保、社会负责和经济可行的设计解决方案。
环境友好
减少资源消耗和废弃物产生，推动循环经济和环保意识。
社会责任
关注社会公平和公正，为弱势群体设计包容性解决方案。
经济可行
通过创新和效率提升，实现可持续设计与商业目标的双赢。
我们的课程计划
现代设计方法简介
跨学科融合
现代设计方法采用跨学科的方法，汇集不同领域的知识和技能。
创新和突破
鼓励创意和突破性的设计思维，挑战常规，创造出更好的解决方案。
以用户为中心
通过深入研究用户需求和体验，将用户放在设计的核心。
迭代优化
通过持续反馈和改进，不断迭代优化设计作品，以更好地满足用户需求。
用户中心设计
用户研究
通过实地调研和用户访谈，了解用户需求和行为习惯。
用户人设
创建用户人设，帮助设计师更好地理解目标用户，并为其设计创造。
用户测试
通过原型测试和用户反馈，验证设计的有效性和用户体验。
设计思维及其应用
1
观察与洞察
通过观察和研究用户，发现他们的真实需求和痛点。
2
定义与分析
明确设计目标，并进行需求分析和解决方案的探索。

《现代设计方法》演示幻灯片

强经验、弱理论的技术领域，很多设计知识和经验很难用规则表达，而这些知识和经验往往决定了企业的生存和发展。
机械产品设计知识内涵丰富，包括来自各种设计文献资料的方法规定、各种工业标准、设计经验、设计公理、公式和专利等，但更重要的是企业及其设计人员长期积累的设计经验和技能。
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现代CAD技术的内容
网络化——支持动态联网中协同设计所需的环境与设计技术。
智能化——在实现集成化和网络化时采用的智能技术，如人工智能、专家系统技术等。
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现代CAD技术的内容
2、现代CAD技术的研究内容（1）设计理论和方法
深入研究并行设计、协同设计、虚拟设计、大规模定制设计、分形设计的概念。
（2）设计环境
协同设计环境的支持技术，如B/S、C/S结构的计算机系统以及平台体系；协同设计管理。
《现代设计方法》
主讲教师：张洪丽
复习
1、现代设计方法概念的界定；
二战以后，电子计算机技术及相关技术的发
2、展现和代成设熟是计现与代传设统计方设法计产。生的前提。
（1）设计方案的表达工具——手工绘图、AutoCAD。（2）工程问题的解析求解——传统设计的计算依赖工
程问题的解析求解方法、现代设计是CAE技术。（3）传统设计——串行设计；现代设计——并行设计。
2
2 计算机辅助设计CAD
2.1 概述 2.2 现代CAD技术的主要内容 2.3 工程数据的处理 2.4 数据库及应用
3
第二讲：
内容提要
CAD的涵义；CAD过程； CAD、计算机绘图与计算机图形学; 工程数据处理方法：程序化和建立工程数据库；数据表格和线图的处理方法；数据库发展及应用。
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概述

《现代设计方法》教学大纲

《现代设计方法》教学大纲一、课程概述：二、课程目标：1.熟悉现代设计方法的概念和发展历程。

2.掌握现代设计方法的基本理论和实践技巧。

3.培养学生的创新思维和解决问题的能力。

4.提高学生的设计实践能力和团队合作意识。

三、课程内容：第一章现代设计方法概论（6课时）1.1现代设计方法的定义与作用1.2现代设计方法的研究领域与方法论1.3现代设计方法的发展历程与趋势第二章问题定义与用户需求分析（12课时）2.1设计问题定义的重要性与技巧2.2用户需求分析的方法与实践2.3问题定义与用户需求分析的案例分析与讨论第三章创意发散与评估（18课时）3.1创意发散的概念与方法3.2创意评估的标准与技巧3.3创意发散与评估的实践案例分析与讨论第四章设计方案生成与优化（24课时）4.1设计方案生成的方法与工具4.2设计方案优化的原则与策略4.3设计方案生成与优化的实践案例分析与讨论第五章原型制作与用户测试（18课时）5.1原型制作的方法与技巧5.2用户测试的设计与实施5.3原型制作与用户测试的案例分析与讨论第六章项目管理与团队合作（12课时）6.1项目管理的基本概念与流程6.2团队合作的原则与技巧6.3项目管理与团队合作的案例分析与讨论四、教学方法与评价方式：1.教学方法：本课程采用以学生为主体、教师为引导的探究式学习方法，注重理论与实践的结合。

课堂将结合案例分析、小组讨论和实践操作等形式进行教学。

2.评价方式：本课程的评价方式包括平时表现、课堂参与、实践作业和期末综合考核等。

平时表现和课堂参与占比30%，实践作业占比40%，期末综合考核占比30%。

五、教材与参考资料：1.教材：2.参考资料：-相关学术论文及案例分析以上是《现代设计方法》教学大纲，旨在培养学生的现代设计思维和实践能力，帮助学生成为具有创新意识和团队合作能力的设计专业人才。

现代设计方法的应用

现代设计方法的应用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的研究有着十分重要的意义。

从20世纪60年代以来,在工业发达国家中对设计方法学的研究有着迅速的发展。

一些国家已形成了各自的研究体系和风格。

比较有代表性的如：德国的学者和工程技术人员比较着重研究设计的进程、步骤和规律,进行系统化的逻辑分析、并将成熟的设计模式、解法等编成规范和资料供设计人员参考；英、美学派偏重分析创造性开发和计算机在设计中的应用；日本学者则充分利用国内电子技术和计算机的优势；在创造工程学、质量工程、价值工程方面做了不少工作。

自1946年开始，前苏联进行发明创造方法学的研究——TRIZ(heory of Invention Problem Solving),以G.S.Altshuler为首的研究机构分析了世界近250万件高水平发明专利，并综合多学科领域的原理和法则后，建立了TRIZ理论体系。

运用这一理论，可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。

各国研究的设计方法在内容上各有侧重，但共同的特点都是总结设计规律，启发创造性，采用现代化的先进理论和方法使设计过程自动化、合理化，其目的是为了提高设计水平和质量，设计出更多功能全、性能好、成本低、外形美的产品,以满足社会的需求和适应日趋尖锐的市场竞争。

我国在20世纪80年代不断吸收引进国外研究成果，开展了现代设计方法的理论和应用研究，并取得了一系列成果。

各国在设计方法研究过程中共同推进和发展了“现代设计方法学”这门学科，从而使它成为现代设计方法的一个重要组成部分。

设计方法学是以系统的观点来研究产品的设计程序、设计规律和设计中的思维与工作方法的一门综合性学科。

现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在涉及领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。

现代设计方法

现代设计方法
现代设计方法的应用
现代设计方法是一种综合化的设计思维和实践策略，旨在提高产品、服务、系统和环境的质量和效益。

它涉及到从概念阶段到实施阶段的各个环节，需要设计师深入了解用户需求，追求创新和功能性，并运用科技和艺术手段将设计理念转化为具体的实物或服务。

与传统的设计方法相比，现代设计方法更加注重以用户为中心。

在设计过程中，设计师不仅要考虑产品或服务的功能性和美学，还要把用户体验作为关键因素。

通过用户研究和用户参与设计的方式，设计师可以更准确地了解用户的需求和偏好，从而定制出更贴合用户需求的产品和服务。

另外，现代设计方法还强调与不同领域的专业人员合作。

在设计过程中，设计师需要与工程师、市场研究人员、销售人员等进行紧密的合作，以确保设计的可行性和市场竞争力。

通过与不同专业人员的协作，可以将多种专业知识和技能相结合，创造出更具综合性和创新性的设计解决方案。

在现代设计方法中，迭代和快速原型制作也被广泛应用。

通过快速原型制作，设计师可以更快速地将设计想法变成具体的产品或服务，通过用户反馈来逐步改进和优化设计。

这种迭代的方式可以帮助设计师早期发现问题，及时调整和改进设计，从而提高最终设计结果的质量和市场适应性。

总之，现代设计方法是一种注重用户体验、强调跨学科合作、迭代和快速原型制作的设计方式。

它通过激发创新思维和整合多种专业技能，帮助设计师开发出更具竞争力和前瞻性的产品、服务、系统和环境设计解决方案。

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学生姓名:***学号：XXXXXXX2016年1月3日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。

现代设计方法(第1章)

（3）变参数设计。在功能、原理、方案不变的情况下，只是对结构设置和尺寸加以改变，使之满足功率、速比等不同要求。如不同中心距的减速器系列设计、排量不同的发动机设计等。
西南科技大学制造科学与工程学院
1.2 产品设计过程与设计原则
介绍：美菱冰箱系列产品
现代设计方法
单门—双门—对开门—三门—多门 109升—181升—201升—231升—249升—310升—450升适应性：方案原理不变的条件下，根据使用要求对结构和性能进行改进。变参数：大多对功率或尺寸（体积）进行更新。
阶段施工设计零件工作图
步
骤外观件加工工艺、面饰工艺规程效果图、检验标准造型工艺文件
方法
现代设计主要指导方法
理论
部件装配图技术文件
各种制造、装各种工艺学配、造型、装饰、检验等方法
批量生产
试制
修改
计算机辅助制造
批量生产技术服务用户访问反馈控制法
销售
现代设计方法
（1）创新原则。设计本身就是创造性思维活动。（2）可靠原则。无故障运行时间的长短，是评价产品质量优劣的一个重要指标。（3）效益原则。在可靠的前提下，力求做到经济合理，创造较高的技术经济效益和社会效益。（4）审核原则。
西南科技大学制造科学与工程学院
1.3 技术系统及其确定
现代设计方法
(5)设计信息管理：设计活动中涉及到的知识体系和各种信息的综合管理及其应用。 (6)现代设计理论与方法的应用：上述设计学研究内容的工程应用，以及如何在设计过程中提高设计质量和设计效率。
西南科技大学制造科学与工程学院
1.2 产品设计过程与设计原则

现代设计方法ppt课件

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机械设计系列课程教学改革中的创新能力培养
2. 现代设计方法现代设计方法强调以计算机为
工具，以工程软件为基础，运用现代设现计代理设念计进方行法的从机不械同设角计度。深化了机械设计，提高了产品的设计质量，可也靠降性低设了计产、品优的化成设本计。、有限元设计、计算机辅助设计、虚拟设计60等都是常用的现代设计方法。
学习现代设计方法的意义与任务
1. 意义设五计、对学习产本品课的程的制意造义与、任上务市及其
整个生命周期都有重要影响；把好产品设计关，可以降低制造成本、保证产品使用性能和使用寿命、增强产品的市场竞争能力等等。因而
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学习现代设计方法的意义与任务
2. 任务掌握现代设计方法的理论与原
理，了解其作用与局限性，并学会用所学知识解决工程实际问题。
36 1)实用性特征体现使用功能，
现代设计方法的主要内容
3、有限元法有限元法是以计算机为工具的一
种现代数值计算方法。不仅用于工程中复杂的非线性问题(如结构力学、流体力学、热传导、电磁场等)的求解，而且还用于工程设计中复杂结构的37 静态和动力学分析，并能精确地计
现代设计方法的主要内容
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概述
“现代设计”与“传统设计”只是相对的概念（随着时间的流逝，它们之间的差别会逐渐消失，当前的现代设计将成为传统的）。二战以后，电子计算机技术及相关技术
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概述
1. 传统设计与现代（设1计）比设较计方案的表达工具——手工绘图、AutoCAD。
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概述
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概述
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概述
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概述
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现代设计方法的主要内容
6、虚拟设计虚拟现实(Virtual Reality,VR)