计算机辅助产品设计方法讲义

第三章 计算机辅助产品设计的方法
1. 概述 2. 计算机辅助设计过程分析 3. 计算机辅助概念设计 4. 参数化与模块化设计 5. 产品设计的可视化技术
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1. 概述
基本概念
设计
是设计者根据生产和生活的需要， 通过思维规则分析和决策过程，最终将 设想变为现实的技术方案。
3. 设计创新技术
研究概念设计过程中需遵循的原则、规范
和创新技术。（创新设计智能模型）
4. 并行和协同概念设计
现代设计的发展趋势之一。如并行环境下 的设计过程，面向并行工程的设计建模技术。
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3.3 基于知识的产品创新设计
基于知识的产品创新设计是知识过 程与产品设计相结合的产物，它依赖于 知识系统的推广和知识的重用，解决基 于知识的产品设计等问题。
3. 结构设计阶段
功能原 具体化 理解
产品结 分析计算 产品装
构草图
优化
配草图
4. 详细设计阶段
零件分解 模型试验 绘制技
设计优化
术图样
工艺规 程设计
用户 试用
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2.1 设计过程及阶段划分
5. 定型生产阶段
设计 定型
生产 规划
生产 制造
产 结束 品
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功能描述的抽象程度越高，其概念设计 的求解空间就越大，涉及结果的创新性就 越高，知识、技术含量就越高。
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TechOpitimizer，Innovation Workbench，InnovatoinTools。
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3. 计算机辅助概念设计
3.1 产品概念设计内涵 3.2 计算机辅助概念设计的关键技术 3.3 基于知识的产品创新设计 3.4 产品概念设计中的美学设计
设计的本质是创新，目的是寻求满足 用户需求的最佳方案。设计的结果对产 品的功能、性能、质量、价格都有着至 关重要的影响。
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1. 概述
设计方法学
是研究产品设计规律和方法的学科， 研究的目的是为使长期处于经验设计的 设计活动变得更合理化、科学化、规律 化，是利用计算机辅助人类完成更多设 计活动的前提。
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3.1 产品概念设计内涵
概念设计一词首先是由德国的Palh和 Beitza提出。
定义： 在确定任务之后，通过抽象化，拟
定功能结构，寻求适当的作用原理及其 组合，确定出基本求解途径，得出求解 方案。
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3.1 产品概念设计内涵
设计方法、手段的科学化、系统化、现 代化，实现CAD非常必要。
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2.2 设计类型及计算机应用
❖计算机辅助创新设计 （Computer Aided Innovation）
在概念设计阶段应用计算机辅助人 类从事创新性研究能大大促进创新设计 技术。
❖ CAI 商品化软件
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2.1 设计过程及阶段划分
1. 任务规划阶段
开始
需求 分析
可行性 分析
制定设计 任务书
2. 概念设计阶段
产品功能原理的实现阶段。
系统总 分解 功能元 求解 功能元 组合 系统原
功能
的解

理解
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2.1 设计过程及阶段划分
知识：手册、技能、经验、原理和规范。
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3.3 基于知识的产品创新设计
❖ 产品创新设计分类
1. 渐进性产品创新 2. 根本性产品创新
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3.3 基于知识的产品创新设计
❖ 基于功能分解与重组的创新设计方法
一种自顶向下、逐步分解功能元的方法。 其创新性体现在功能抽象的描述及功能与结 构的映射方法。
产品创新的核心是构思创新产品概念，产 品的概念设计在产品创新中具有决定作用。
产品设计的60％～70％是由概念设计决定 的，而概念设计的花费成本和时间只占总设计 周期的20％。
产品的概念设计过程中，方案选择的自由
度大，创新的空间大，决策风险也大，它决定 着产品最终价值的80%。
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1. 概述
计算机辅助产品设计系统
以计算机硬件、软件为支持环境，用 先进的设计方法，通过各个功能模块实现 对产品的描述、计算、分析、优化、绘图、 工艺设计。以及对各类数据的存储、传递、 加工功能。在运行过程中，结合人的经验、 知识及创造性，形成人机交互、各尽所长、 紧密配合的过程。
产品创新的关键，体现在基于设计目标
的原理方案求解和基于知识的原理方案设 计专家系统。
2. 概念设计建模技术
计算机辅助概念设计的核心，主要是
从概念设计的方法和过程性出发，研究面 向概念设计的产品模型和过程模型的建立 方法。
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3.2计算机辅助概念设计的关键技术
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设计自由度与开发成本的关系
开 发
设 计
成自
本
用 度
设计自用度
开发成本
概念设计 详细设计 设计过程时间
产品设计的早期重视概念设计至关重要， 将计算机技术用于概念设计阶段，可快速、高 效地响应市场需求。
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3.2计算机辅助概念设计的关键技术
1. 原理方案设计
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2.2 设计类型及计算机应用
❖设计任务划分（一）
1. 功能设计 2. 布局设计 3. 参数设计 4. 公差设计
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2.2 设计类型及计算机应用
❖设计任务划分（二）
1. 新设计——24% 2. 适应性设计——56% 3. 参数化设计——20%
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2. 计算机辅助设计过程分析
2.1 设计过程及阶段划分
2.2 设计类型及计算机应用
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2.1 设计过程及阶段划分
设计方法学将设计过程划分为若干 个设计阶段，各设计阶段又可划分为若 干个设计步骤。完成设计从抽象到具体， 从定性到定量，从全局到局部，从系统 的上层结构到下层结构的过程。