现代设计方法ppt课件
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第1章设计方法学 现代设计方法教学课件
0.5
寿命 0.2 成本 电池 0.8 性能
0.3
电压
理想值
优等值 及格值 加权系数 实际值A B C
1.6
2.0 3.2 0.2 2.4 2.2 1.6
9.1
8.9 8.6 0.3 9.0 8.6 8.9
120
100 85 0.5 100 110 90
第三节 评价决策
评价决策的具体方法
成 本
评选最佳方案： RT R1
R2
R3 8.4 7.45 7.7
R1分值最高，即为最佳方案。
第三节 评价决策
评价决策的具体方法
（2）技术-经济评价法：先评出方案的技术价Wt和经济价Ww，然后用相对价W和 Wt 、Ww构成平面坐标系作出优度图，对方案进行技术经济综合评价。
1.0 0.8 1 2 3
外观 0.2 0.2 手表 1 1 性能 0.6 0.6 成本 0.2 0.2
计时 0.5 0.3
防水 0.17 0.1
防磁 0.08 0.05
防震 0.17 0.1
夜光 0.08 0.05
第三节 评价决策
解（2）评分及计算总分
确定评价目标，建立评价目标矩阵：
Z z1 z2
z3
z4
z5
z6
二级子 目标 一级子 目标 总目标
第三节 评价决策
评价目标树
对目标系统进行评价时，最末一级子目标的加 权系数满足：
g
i 1
n
i
1, gi 0, i 1, 2,
,n
确定加权系数的方法有两种：经验法和计算法。
gi
wi
w
i 1
n
i
第三节 评价决策
现代机械设计方法介绍PPT(16张)
主要内容包括：《机电企业管理导论》、《计算机 辅助设计及制造技术》、 《现代机械设计方法》等课程。
《现代机械设计方法》是其中的重要组成部分！学 习该课程，不是完全摒弃传统设计方法，而是多掌握一 些新的设计理论和方法。
《现代机械设计方法》大纲
一．总体要求
1. 了解创新设计、有限元分析、优化设计、可靠性设计 等方法的原理、功能、特点与工程应用。
有系统的理论 方法，但往往 只能近似满足 运动学要求
方案设计 创造性
运动学分 动力学分 析与设计 析与设计
零件工作 能力设计
结构设计
受到计算手段 的制约，分析 较简单。
常将复杂问题简化，得出近 似公式或经验公式。一般按 静载荷计算，引入动载系数
常采用类比 的方法
机械零件设计的一般步骤
机械零件设计的一般步骤
现代设计方法
特征和发展动向：
• 以动态取代静态 • 以定量取代定性 • 以变量取代常量 • 以优化取代可行性设计 • 以并行取代串行设计 • 以微观取代宏观 • 以系统工程取代分部处理 • 以自动化取代人工设计
具体方法：
• 计算机辅助设计 • 优化设计 • 可靠性设计 • 虚拟产品设计 • 参数化设计 • 智能设计 • 分形设计 • 网上设计 • 创新设计 • 反求工程
设计工作周期长、效率低，不能满足市场竞争 激烈、产品更新速度加快的新形势。
2.机械现代设计方法 机械现代设计方法简介1 现代设计方法从总体上概括为力求运用现代应用数学、应
用力学、微电子学及信息科学等方面的最新成果与手段实现下 列转换：
以动态的取代静态的─如机器结构动力学计算。 以定量的取代定性的─如有限元计算。 以随机量取代确定量─如可靠性设计。 以优化设计取代可行性设计─如优化设计。 并行设计取代串行设计─如并行设计。 微观的取代宏观的─如微－纳米摩擦学设计。 系统工程法取代分部处理法─如系统工程。 自动化设计取代人工设计的转化─如计算机辅助设计。
《现代机械设计方法》是其中的重要组成部分！学 习该课程，不是完全摒弃传统设计方法，而是多掌握一 些新的设计理论和方法。
《现代机械设计方法》大纲
一．总体要求
1. 了解创新设计、有限元分析、优化设计、可靠性设计 等方法的原理、功能、特点与工程应用。
有系统的理论 方法，但往往 只能近似满足 运动学要求
方案设计 创造性
运动学分 动力学分 析与设计 析与设计
零件工作 能力设计
结构设计
受到计算手段 的制约，分析 较简单。
常将复杂问题简化，得出近 似公式或经验公式。一般按 静载荷计算，引入动载系数
常采用类比 的方法
机械零件设计的一般步骤
机械零件设计的一般步骤
现代设计方法
特征和发展动向：
• 以动态取代静态 • 以定量取代定性 • 以变量取代常量 • 以优化取代可行性设计 • 以并行取代串行设计 • 以微观取代宏观 • 以系统工程取代分部处理 • 以自动化取代人工设计
具体方法：
• 计算机辅助设计 • 优化设计 • 可靠性设计 • 虚拟产品设计 • 参数化设计 • 智能设计 • 分形设计 • 网上设计 • 创新设计 • 反求工程
设计工作周期长、效率低，不能满足市场竞争 激烈、产品更新速度加快的新形势。
2.机械现代设计方法 机械现代设计方法简介1 现代设计方法从总体上概括为力求运用现代应用数学、应
用力学、微电子学及信息科学等方面的最新成果与手段实现下 列转换：
以动态的取代静态的─如机器结构动力学计算。 以定量的取代定性的─如有限元计算。 以随机量取代确定量─如可靠性设计。 以优化设计取代可行性设计─如优化设计。 并行设计取代串行设计─如并行设计。 微观的取代宏观的─如微－纳米摩擦学设计。 系统工程法取代分部处理法─如系统工程。 自动化设计取代人工设计的转化─如计算机辅助设计。
现代室内绿化设计PPT课件
53
增添情趣，陶冶情操
绿化、小品不仅具有美化环境的作用， 同时它还能对人的精神和心理起到良好的调 节作用。
54
绿化增添情趣
55
3.常见的绿色植物
56
吊兰
57
金边吊兰
58
59
金心吊兰
60
珍珠吊兰
61
紫吊兰
62
24小时内，一盆吊兰在8至10㎡的房间 内
可杀死80%的有害物质，吸收86%的甲 63
41
5、柔化空间
42
现代建筑空间大多由人工因素所限定，多是由直线形构 件形成的几何体，使人感到生硬、冷漠。利用植物特有的曲 线、多姿的形态、柔美的质感、悦目的色彩和生动的光影， 可以有效地改变人们对原有空间的印象并产生柔和的情调， 从而起到改善、柔化空间的作用。
在砖、石墙周围布置植物，使室内增添自然的野趣；也 可以利用乔木或灌木所具有的柔软的枝叶覆盖室内的部分空 间，把自然的阳光和绿叶引人室内，使整个室内空间充满生 机。
50
2、减少噪音
植物本身具有的良好的吸声作用，利 用植物的这个作用，我们可以使室内的 噪声适当减弱一些。如利用植物作隔离 带，可以相对减弱室内不同声源的相互 干扰；或将植物布置于门、窗附近，可 以控制和减弱室外噪声对室内环境的干 扰和影响。
51
2019/10/18
52
3、净化空气
某些植物，如夹树桃、梧桐、棕榈、大叶黄 杨等可吸收有害气体，有些植物的分泌物，如 松、柏、樟等具有杀灭细菌的作用，从而能净 化空气，减少空气中的含菌量，同时，利用植 物的光和作用和新陈代谢可以使植物有效地吸 收空气中的灰尘和二氧化碳，释放出氧气，从 而使环境得以净化，给我们提供一个良好的生 存环境。
增添情趣，陶冶情操
绿化、小品不仅具有美化环境的作用， 同时它还能对人的精神和心理起到良好的调 节作用。
54
绿化增添情趣
55
3.常见的绿色植物
56
吊兰
57
金边吊兰
58
59
金心吊兰
60
珍珠吊兰
61
紫吊兰
62
24小时内，一盆吊兰在8至10㎡的房间 内
可杀死80%的有害物质，吸收86%的甲 63
41
5、柔化空间
42
现代建筑空间大多由人工因素所限定，多是由直线形构 件形成的几何体，使人感到生硬、冷漠。利用植物特有的曲 线、多姿的形态、柔美的质感、悦目的色彩和生动的光影， 可以有效地改变人们对原有空间的印象并产生柔和的情调， 从而起到改善、柔化空间的作用。
在砖、石墙周围布置植物，使室内增添自然的野趣；也 可以利用乔木或灌木所具有的柔软的枝叶覆盖室内的部分空 间，把自然的阳光和绿叶引人室内，使整个室内空间充满生 机。
50
2、减少噪音
植物本身具有的良好的吸声作用，利 用植物的这个作用，我们可以使室内的 噪声适当减弱一些。如利用植物作隔离 带，可以相对减弱室内不同声源的相互 干扰；或将植物布置于门、窗附近，可 以控制和减弱室外噪声对室内环境的干 扰和影响。
51
2019/10/18
52
3、净化空气
某些植物，如夹树桃、梧桐、棕榈、大叶黄 杨等可吸收有害气体，有些植物的分泌物，如 松、柏、樟等具有杀灭细菌的作用，从而能净 化空气，减少空气中的含菌量，同时，利用植 物的光和作用和新陈代谢可以使植物有效地吸 收空气中的灰尘和二氧化碳，释放出氧气，从 而使环境得以净化，给我们提供一个良好的生 存环境。
现代设计理论与方法ppt课件
►4、色彩应体现产品的时代性和消费群体的差 异性。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
五、计算机辅助工业设计（CAID）
►二维： ►Photoshop CorelDRAW freehand
1）数列比例 2）模数比例
2、 均衡与稳定 3、 统一与变化 4、 对比与调和
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
三、人机工程学简介
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1、形态要素及其视觉结果
►1、点 ►2、线 ►3、面 ►4、体 ►5、肌理 ►6、立体构成与造型
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2、产品造型的美学法则
►1、比例与尺度
4、控制台板设计
►1、显示器的布置
► 1）显示其所在平面应尽量与作业者的视线近于垂 直。
► 2）多个显示器有观察顺序时，应依据从左到右或 从上到下排列。
► 3）显示器与控制器在配置上应形成逻辑联系。 ► 4）显示器指针的零位指向应在上方或左方。
►2、控制器的布置
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
五、计算机辅助工业设计（CAID）
►二维： ►Photoshop CorelDRAW freehand
1）数列比例 2）模数比例
2、 均衡与稳定 3、 统一与变化 4、 对比与调和
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
三、人机工程学简介
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1、形态要素及其视觉结果
►1、点 ►2、线 ►3、面 ►4、体 ►5、肌理 ►6、立体构成与造型
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2、产品造型的美学法则
►1、比例与尺度
4、控制台板设计
►1、显示器的布置
► 1）显示其所在平面应尽量与作业者的视线近于垂 直。
► 2）多个显示器有观察顺序时，应依据从左到右或 从上到下排列。
► 3）显示器与控制器在配置上应形成逻辑联系。 ► 4）显示器指针的零位指向应在上方或左方。
►2、控制器的布置
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
世界现代设计史 PPT课件精选全文
新艺术运动的名字源于萨 穆尔·宾(Samuel Bing)在巴黎开 设的一间名为“现代之家”(La Maison Art Nouveau)的商店，他 在那里陈列的都是按这种风格所 设计的产品。
1895年12月16日晚，一家 新改建的画廊在巴黎普罗旺斯路 22号开张了，主人萨穆尔·宾是 德国出生的犹太人，是人们公认 的日本艺术鉴赏家，作家，商人。 画廊不仅展出美术作品，同时也 展出实用艺术品。在1900年的巴 黎国际博览会上，法国设计师的 精美作品引起世界广泛关注,在欧 美各国引起广泛响应,并使“新艺 术之家”的名称不胫而走，故以 “新艺术”命名其运动。
代主义设计在战后的发展）
6. 设计多元化格局（20世纪60年代以来）
a.新现代主义与高科技风格 b.波普风格（pop） c.后现代主义 d.解构主义 e.绿色设计
2024/9/28
第二讲 现代设计的萌芽与工艺美术运动
本讲重点内容：
1.1851年英国世界博览会与“水晶宫” 2.工艺美术运动的概念、风格、意义及其影响 3.约翰•拉斯金 4.威廉•莫里斯(Willian Morris)
2024/9/28
一、1851年英国世界博览会与“水晶宫”
1. 1851年英国世界博览会 英国伦敦1851年举行第一次世界博览会，会上展示的工业产
品外形相当粗陋，显示了机械化工业生产的弊端及设计水准下降 的局面。从反面刺激了现代工业设计思想的出现。
2.“水晶宫” “水晶宫”是1851年世博会的展厅建筑，由英国建筑师约瑟
夫·伯克斯顿设计。它是一座用钢铁和玻璃建造的圆拱形大厦，材 料特殊，造型奇特，采光良好，在博览会上深受各国来宾赞赏， 会后被完整的拆迁到赛登汉（Sydensam,伦敦南部），1936年毁 于大火。它的最大价值在于开创了钢铁和玻璃两种新材料的应用。
1895年12月16日晚，一家 新改建的画廊在巴黎普罗旺斯路 22号开张了，主人萨穆尔·宾是 德国出生的犹太人，是人们公认 的日本艺术鉴赏家，作家，商人。 画廊不仅展出美术作品，同时也 展出实用艺术品。在1900年的巴 黎国际博览会上，法国设计师的 精美作品引起世界广泛关注,在欧 美各国引起广泛响应,并使“新艺 术之家”的名称不胫而走，故以 “新艺术”命名其运动。
代主义设计在战后的发展）
6. 设计多元化格局（20世纪60年代以来）
a.新现代主义与高科技风格 b.波普风格（pop） c.后现代主义 d.解构主义 e.绿色设计
2024/9/28
第二讲 现代设计的萌芽与工艺美术运动
本讲重点内容：
1.1851年英国世界博览会与“水晶宫” 2.工艺美术运动的概念、风格、意义及其影响 3.约翰•拉斯金 4.威廉•莫里斯(Willian Morris)
2024/9/28
一、1851年英国世界博览会与“水晶宫”
1. 1851年英国世界博览会 英国伦敦1851年举行第一次世界博览会，会上展示的工业产
品外形相当粗陋，显示了机械化工业生产的弊端及设计水准下降 的局面。从反面刺激了现代工业设计思想的出现。
2.“水晶宫” “水晶宫”是1851年世博会的展厅建筑，由英国建筑师约瑟
夫·伯克斯顿设计。它是一座用钢铁和玻璃建造的圆拱形大厦，材 料特殊，造型奇特，采光良好，在博览会上深受各国来宾赞赏， 会后被完整的拆迁到赛登汉（Sydensam,伦敦南部），1936年毁 于大火。它的最大价值在于开创了钢铁和玻璃两种新材料的应用。
现代的设计方法的案例-PPT课件
（1）相容性：分功能必须相容，否则不予组合。
（2）优先选用分功能较佳的解。
（3）剔除不满足设计要求和约束条件的解或不满意解。
设计实例——废水泵设计
1.明确设计任务 （1）需求分析与调研 河道污染已成为严重的公害，因此有必要将工厂、家庭 的污水引到集水池，再由废水泵送给净化装置。根据市 场分析，需要下列范围工作的泵：
2.功能分解 （扩展构思，建立功能系统图 ）
功能原理设计（确定各个功能元的原理方案）
1.功能元求解（功能载体）
功能——工作原理——功能载体
（1）参考有关资料、专利或相似产品 求解 （2）利用各种创造性方法开阔思路， 探寻解法。
（3）利用设计目录求解
设计目录
机构选型解法目录
2.作用原理的组合（形态矩阵法）
• 单通道离心泵
涡流泵
射流泵
4.其它功能分解 5.组合功能分解，实现总动能
优化设计
优化设计： 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。 ① 建立数学模型 ② 采用适当的最优化方法求解数学模型。 机械优化设计： 在给定的载荷或环境条件下，在机械产品的形态、几何尺 寸关系或其它因素的限制（约束）范围内，以机械系统的性 能和经济型等为优化对象，选取设计变量，建立目标函数和 约束条件，并使目标函数获得最优值的一种现代设计方法。
多维约束优化方法
全局最优解和局部最优解
多维有约束非线性优化方法
多维有约束线性优化方法
线性规划的标准形式：
• 矩阵形式：
• 不等式：引入松弛因子
• 数学模型：
• 标准形式：
优化设计工具
• MATLAB（MATrix LABoratory）是由美国mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式 程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵 计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模 和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗 环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效 数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方 案。
现代设计方法总结PPT课件
可编辑课件PPT
21
五、智能优化设计
随着与机电一体化相关技术不断的发展， 以及机电一体化技术的广泛使用，我们面 临的将是越来越复杂的机电系统。解决复 杂系统的出路在于使用智能优化的设计手 段。智能优化设计突破了传统的优化设计 的局限，它更强调人工智能在优化设计中 的作用。
可编辑课件PPT
22
实现的手段
4、详细设计
在产品的详细设计阶段，继续深化产品的绿色因素， 进行详细的产品设计。细致分析产品的生命周期，从其加 工的原材料，制造、销售、使用到回收利用的每一个阶段， 该产品所有与人、资源、环境相关的因素都要经过细致的 分析与设计。
绿色设计融入工业设计是工业设计发展的必 然趋势，它会使工业设计理论更为充实，使工业设计更加 符合人类社会发展的要求。在产品设计中提出绿色设计绝 非偶然，它是工业产品设计发展的要求，是符合新世纪绿 色消费浪潮的。
劢力学建模劢态特性计算实物试验模型试验不试验建模机械结构劢力修改30基坑支护劢态设计应用实例31八模块化设计八模块化设计结构模块化设计主要是以功能化的产品结构为基础分览现有的产品在分览中考虑到各个要素的可行性从而在早期就预测到设计中可能会出现的矛盾提高设计的可行性和可靠性降低产品的成32模块化设计在齿轮减速器中的应用34对一定界限内的丌同产品的性能觃格迕行分析得出的一系列的功能模块返些模块成为基础通过对它的选择重新组合构成丌同的产品以满足市场需求
图4 在车型各系统详细设计阶段，相关部门提前渗入
可编辑课件PPT
8
二、虚拟设计
在达到产品并行的目的以后，为了使产品一次设计成功，减少反复， 往往会采用仿真技术，而对机电产品模型的建立和仿真又属于是虚拟 设计的范畴。虚拟设计能实现在产品加工制造之前，建立产品的功能、 结构模型，并能对其进行修改和评审，以满足不同客户的要求。它不 仅继承了传统CAD设计的优点也具备了仿真技术可视化的特点，更能 支持协同工作和并行设计，从而缩短了产品开发周期并通过各先进技 术的利用和补充，使产品保持技术上的优势。 机电产品的虚拟设计要以计算机技术(尤其是计算机网络、通信技术) 为基础。对机电产品虚拟设计平台的建立应该包括三个层次的内容: 一是产品模型的建立以及产品设计的优化;二是对产品(包括各部件)的 评价和验证，比如产品性能评价、可制造性的评价;三是产品模型以及 相关信息的传输。要实现虚拟设计过程中产品信息的共享，一般采用 了STEP(产品模型数据交换标准)的格式。 在这些基础上可以建立机电产品虚拟设计系统，该系统集成了 CAD/CAM系统、PDM系统、专家系统以及网络、通讯等系统。
现代简约风格介绍PPT课件
。
LESS IS MORE
—— 米斯凡德罗
4
特点
1）室内空间开 敞、内外通透
（2）室内简洁 的造型、纯洁的 质地、精细的工 艺为其特征。
（3）服务于功 能。
（4）常选用简 洁的工业产品， 采用直线，玻璃 金属。
5
•案例分析
• 室内空间开 敞、内外通 透。采光效 果好。
6
造型 简约 大量 使用 钢化 玻璃 、不 锈钢 等新 型材 料作 为辅 材
品
图中
此个
灯名
为
“Fi
n
Ligh
t”
15
抽象球形灯罩
这款名为“Luminosity”(光明)的灯具
16
折叠金属吊灯
瑞典建筑师Tham Videgrd Hansson设计
17
日本著名设计师深泽直人（NaotoFukasawa）为松下公司设计的灯饰系列
18
2、 色 彩 空 间
简约，色彩跳跃
19
也 可 以 有 有 活 力
57
58
59
5、隔断
隔断 是一种 近似模 糊功能 空间的 概念
60
61
62
可 以 采 用 示 意 性 的 空 间 隔 断
63
朦胧、若隐若现
64
四、简约是一种生活态度
简约并不是缺乏设计要素，它是一种更高层次的创作境界。
简约是现代设计追求的一种境界， 简约主义用极少的物质环境，
留出最多的心灵空间，去掉一切多余的装饰，将功 能发挥到极至。在这个浮华而充满压力的世界里，简约
是一种心态，是一种生活方式。而留白体现着一种 “以人为本”的设计理念
65
66
67
68
现代设计理论与方法-优化设计.ppt
变异运算用来模拟生物在自然的遗传环境 中由于各种偶然因素引起的基因突变，它以很 小的概率随机地改变遗传基因（表示染色体的 符号串的某一位）的值。在染色体以二进制编 码的系统中，它随机地将染色体的某一个基因 由1变为0，或由0变为1。
若只有选择和交叉，而没有变异，则无法在 初始基因组合以外的空间进行搜索，使进化过 程在早期就陷入局部解而进入终止过程，从而 影响解的质量。为了在尽可能大的空间中获得 质量较高的优化解，必须采用变异操作。
可见，这是一个三维非线形规划问题。为了
简化问题，可根据等式约束条件消去一个设计变
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量：
h = 3 /（ l ·w）
则该问题从原来的三维问题转化为二维问题。
4．建立数学模型的一般过程 1）分析设计问题，初步建立数学模型 即使是同一设计对象，如果设计目标和设计
条件不同，数学模型也会不同。因此，要首先弄 清问题的本质，明确要达到的目标和可能的条件， 选用或建立适当的数学、物理、力学模型来描述 问题
交叉体现了自然界中信息交换的思想。交叉 有单点交叉、多点交叉、还有一致交叉、顺序 交叉和周期交叉。单点交叉是最基本的方法， 应用较广。它是指染色体切断点有一处，例：
A:101100 1110 101100 0101
B : 001010 0101001010 1110
（3）变异 (Mutation Operator)
3．约束条件 1）概念 为产生一个可接受的设计，设计变量本身或
相互间应该遵循的限制条件，称为约束条件。
2）表示方法
约束条件一般可表示为设计变量的不等式约束函数 形式和等式约束函数形式，即
gi（χ）= gi（χ1，χ2，…，χn）≤0 或者 gi（χ）= gi（χ1，χ2，…，χn）≥0
若只有选择和交叉，而没有变异，则无法在 初始基因组合以外的空间进行搜索，使进化过 程在早期就陷入局部解而进入终止过程，从而 影响解的质量。为了在尽可能大的空间中获得 质量较高的优化解，必须采用变异操作。
可见，这是一个三维非线形规划问题。为了
简化问题，可根据等式约束条件消去一个设计变
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量：
h = 3 /（ l ·w）
则该问题从原来的三维问题转化为二维问题。
4．建立数学模型的一般过程 1）分析设计问题，初步建立数学模型 即使是同一设计对象，如果设计目标和设计
条件不同，数学模型也会不同。因此，要首先弄 清问题的本质，明确要达到的目标和可能的条件， 选用或建立适当的数学、物理、力学模型来描述 问题
交叉体现了自然界中信息交换的思想。交叉 有单点交叉、多点交叉、还有一致交叉、顺序 交叉和周期交叉。单点交叉是最基本的方法， 应用较广。它是指染色体切断点有一处，例：
A:101100 1110 101100 0101
B : 001010 0101001010 1110
（3）变异 (Mutation Operator)
3．约束条件 1）概念 为产生一个可接受的设计，设计变量本身或
相互间应该遵循的限制条件，称为约束条件。
2）表示方法
约束条件一般可表示为设计变量的不等式约束函数 形式和等式约束函数形式，即
gi（χ）= gi（χ1，χ2，…，χn）≤0 或者 gi（χ）= gi（χ1，χ2，…，χn）≥0
现代简约风格PPT课件
* 屋顶花园
* 自由平面
* 横向的长窗
* 自由立面.
4
勒·柯布西耶(Le Corbusier)
巴黎郊区萨伏伊别墅
.
5
巴黎郊区萨伏伊别墅内景
.
6
萨伏伊别墅水平长窗平阔舒展，外墙光洁，无任何装饰，但 光影变化丰富。别墅虽然外形简单，但内部空间复杂，如同一个
内部精巧镂空的几何体，又好像一架复杂的机器。
less is more
.
13
密斯·凡德罗
(1887年10月6日-1965年8月27日)
建筑观点：
少就是多
它的具体内容主要寓意于两个方面。
一是在结构上，即简化结构体系，
精简结构构件，讲究结构逻辑，使之
产生没有屏障，或屏障极少的建筑空间，
由此这个空间，不仅可以按多种不同功能
需要而自由划分为各种不同的部分，同时
屋顶花园则表达了顶层上的 风光丽景， 是对功能之外 美 的追求和享受
自由平面、自由立面、横向长 窗又个自反映了其在 所属空间 内的灵活、自由、不受约束
.
8
一
层
图
流 线
示
意
一层流线设计的很流畅，由主入口进入， 可直接从迎面的楼梯上二楼，也可以进 入各个库房。右侧两边各有一个旁门， 起辅助作用，使房间也显得很通透，易 于通风。
也可以按空间艺术的要求，创造内容丰富
与步移景异的流动空间和建设时空感。一方面
是在建设艺术造型上，这就是净化建造形式，
使之成为不具有任何多余东西，只是由直线，
直角，长方形与长方体组成的几何构型图。
另一方面，精确与严谨的施工，选材与对
材料颜色，质感与纹路的精心暴露，却使
造型显得更加明晰精致纯净与高贵，具有
现代设计方法章PPT教案
第二章 计算机辅助设计(CAD)
➢ 2.1 概述 ➢ 2.2 工程数据的计算机处
理 ➢ 2.3 图形的生成与变换
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2.1 概述
➢ CAD是采用计算机硬件与软件系统辅助人们对产品 或工程进行设计的方法与技术，包括设计、绘图、 工程分析、文档制作等设计活动，是一种新的设计 方法，也是一门多学科综合应用技术。
2
2
1.2
>8~10
3
3
Байду номын сангаас
1.8
>10~12
4
4
2.5
>12~17
5
5
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6
6
3.5
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10
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8
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>44~50
14
9
5.5
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10
6.0
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轮毂t1 1.0 1.4 1.8 2.3 2.8 3.3 3.3 3.3 3.8 4.3
从复杂性或层次级别来看，我们可将数据分 为以下几种形式：
1).字段 字段是数据中最基本的用来描述实体某个
属性的数据元素，也称数据项，如一个零件名 称或材料牌号(如40Cr)。 2).记录
描述某个实体各个属性字段的集合，上表 中每行各个字段的集合就构成了一条记录。
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3).文件(记录的集合) 相同性质记录的集合就是文件。如一台机器
2)实用化设计
关键工作是将原理方案结构化，转化为具有实用水平的装置， 完成从总体设计、零件设计到制造施工的全部技术资料。
现代机械设计方法PPT课件
2020/2/20
6
现代设计方法概念：现今为工程项目或产品制造完成到实体化的全过程而 制订的技术方案、图样与程序。英文为“modern design method”。它运用 创新的设计手段，交叉地应用多种理论、方法和技术，使产品设计过程成 为一种富于电脑化，自动化、虚拟化、智能化和最优化的创造活动，在决 策、综合、迭代与寻优中高效率的、低成本的、高质量的完成产品设计。
各产业机械的设计，特别是整体和整系统的机械设计，须依附于各有关的产业技术而 难于形成独立的学科。因此出现了农业机械设计、矿山机械设计、泵设计、压缩机设 计、汽轮机设计、内燃机设计、机床设计等专业性的机械设计分支学科。
2020/2/20
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2020/2/20
现代设计是以产品为总目标的一 系列种类繁多的现代 设计法和技术的综合运用，生产技术 的需要和先进设计手 段的出现，必须促进设计领域的改革 和发展，对于机械设 计来说几乎是更新换代，传统的常规 设计方法受到很大冲 击，用科的设计方法代替经验的，类 比的设计方法是势 在必行。缩短设计周期，提高设计质 量，发展设计理论， 改进设计技术及方法已成为当前机械 设计的必然趋势。
3
现代机械设计理论和方法是对传统设计方法的继承、创新和发展，它是将机械 技术、信息技术、微电子技术、计算机技术、控制技术和管理科学等有机地加以综 合，形成的一门多学科、多专业相互交融的系统设计科学。如果从系统的观点分析， 现代机械设计理论和方法又是一个由时间维、逻辑维、方法维组成的三维系统。时 间维反映了产品规划、方案设计、技术设计和加工设计流程的时间顺序；逻辑维是 指解决问题的逻辑步骤，现代机械设计采取先分析、再综合、然后评价、最后决策 的步骤；方法维是指机械设计设计过程中的各种思维方法和工作方法。现代机械设 计采用各种先进的设计理论方法，使机械设计进入优质、高效和创新的新时代。现 代机械设计具有的范畴如下：（1）信息论方法。如信息分析法，技术预测等。（2） 系统论法。如系统分析法，人机工程等。（3）控制论法。如动态分析法等。（4） 优化论法。它是现代设计法的目标。（5）对应论方法。如相似设计、反求工程设 计等。（6）智能论方法。如CAD，计算机辅助分析等，它是现代设计方法的核心。 （7）寿命论方法，如可靠性和价值工程等。（8）离散论方法。如有限元和边界元 方法。（9）模糊论方法。如模糊评价和决策等。（10）突变论方法。如创造性设 计等，它是现代设计方法的基础。（11）艺术论方法。如艺术造型等。
现代设计理论与方法Matlab部分PPT课件
• 到了70年代后期，身为美国新墨西哥州大学计算机系系主
任的CIeve Moler，在给学生上线性代数课时，为了让学生
能使用这两个子程序库，同时又不用在编程上花费过多的
时间，开始着手用FORTRAN语言为学生编写使用 LINPACK和EISPACK的接口程序，他将这个程序取名为来自Cleve Moler
本课程在人才培养体系中的作用
使学生具有较强的工程素质以及工程技术综合应用能力，毕业后能从事机械工程方 面的设计、制造、研究开发和维护与使用、生产及经营管理等方面的工作。在计算 机技术不断发展与普及的今天，机械工程方面的设计、制造与研究开发领域中，计 算机的应用已十分普遍。因此，十分有必要在计算机基础课程的教学之后再进一步 使学生掌握一些在现代设计方法中常用的应用软件。本课程是计算机教学的进一步 发展，也是在专业课及诸设计类课程中应用计算机工具的一个基础。应该指出，现 代设计方法的应用软件是十分丰富的，目前根据学时与需要，本课程只包含 MATLAB数学计算软件和ANSYS有限元计算软件两部分。 本课程主要介绍有关软件的基本知识，使学生熟悉这些软件的基本用途和使用方法， 通过上机操作实践培养实际使用此软件的能力，使学生较熟练地使用这些软件处理 与专业有关的基本问题。
• 目的
–全面了解 Matlab软件包 –激发对Matlab软件的学习兴趣。
2020/7/21
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1.1 MATLAB的历史及影响
• 70年代中期，Cleve Moler博土及其同事在美国国家基金会 的帮助下，开发了LINPACK和EISPACK的FORTRAN语言 子程序库，这两个程序库代表了当时矩阵运算的最高水平。
2020/7/30
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第一讲 Matlab概述
• 前言 • Matlab软件概述 • Matlab的桌面环境及入门知识
现代设计方法ppt课件
优化设计
可靠性设计
有限元法
工业造型设计
创新设计
虚拟设计
价值工程
并行工程
模块化设计
反求工程
相似性设计
健壮性设计
智能设计
绿色设计
动态设计
6、学习现代设计方法的意义 1)了解现代设计的特点、技术体系、现代设计的基本理念和
思路； 2)重点掌握一些应用广泛、实用性强的设计方法(包括产品系
统化设计方法、优化设计、可靠性设计和有限元方法等)的理论 和应用过程；
(3)技术设计阶段
(4)施工设计阶段 。
2）设计方法
设计方法是指达到预定设计目标的途径。在很长的一段时间内，
工程设计方法多采用直觉法、类比法及以古典力学、数学和经
验数据为基础的半经验设计法，设计中反复多，周期长。20世
纪70年代以后，随着计算方法、控制理论、系统工程、价值工
程、创造工程等学科理论的发展以及电子计算机的广泛应用，
经验方法则需要有资料数据库，调用数据库可以得到现有同 类机具的各种参数。
实际上，在设计中常常是3种方法同时应用，例如理论计算所 输入的数据有时就依靠试验得到，而理论模型的仿真程度往往借 助于试验来验证，一个好的理论模型，往往要经过理论分析和试 验研究几次反复修正才能得到。
四、农机理论分析的一般特点
现代设计方法
主讲：陶栋材
湖南农业大学工学院 2016年3月
第一章 概论
第一节 设计的基本概念
1、设计的概念与内涵 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。 1）什么是设计?
狭义理解：在正式做某项工作之前，根据一定的目的和要 求，预先制定方法、图样等”
广义理解：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。
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现代设计方法
（4）加权组合法（加权因子法）
根据每个分目标函数在优化问题中的重要程度以及
数量级上的差异，以加权因子 k 为系数来统一目 标函数的一种方法，此方法的关键在于k的确定和
选择。因此原问题可归结为
q
f ( X ) f1( X ), f2 ( X ), , fk ( X ) k fk ( X )(k 1,2, , q) k 1
现代设计方法
第三章 优化设计 Optimization Design
现代设计方法
本章主要内容
➢ 优化设计概述 ➢ 优化问题的数学分析基础 ➢ 一维探索优化方法 ➢ 无约束多维问题的优化方法 ➢ 约束问题的优化方法 ➢ 多目标函数的优化方法 ➢ LINGO在优化设计中的应用
现代设计方法
3.6 多目标函数的优化方法
现代设计方法
原来的优化问题即可转化为一个统一的单目标函数 的优化问题，可以直接采用前述单目标函数的相关 优化方法。其优化模型为
mXiRnn f (X ) f1(X ), f2 (X ), , fk (X )(k 1,2, , q)
s.t.gu (X ) 0(u 1,2, , m)
现代设计方法
k
1k 2k
1k
fk ( X ) 2
式中， 1k 须由设计者根据据具体情况而定，而 2k
可以采用分目标函数梯度的倒数。
现代设计方法
2. 主要目标法 实际上在每个具体优化问题中，各分目标函数的 重要程度肯定是不一样的，有主次之分。
现代设计方法
基本思想：按分目标函数的重要程度为其排序，将最 重要的排在最前面，最不重要的排在最后面，依次类 推。优化过程中首先要考虑排在前面的若干个比较重 要的目标，在情况允许的条件下兼顾次要目标。对于 需要考虑的比较重要的目标，依次求出各自的单目标 的约束最优值；而对于在每一个单目标优化过程中没 有考虑到的目标，则以最优估计值转化成约束条件来 处理，优化完毕后，以实际的优化值替换该最优估法处理多目标函数的优化问题时，在 先求出每个分目标函数的约束最优解的基础上，再 通过它们之间的相互制约，对设计进行分析、协调、 修改，把各个分目标函数调整到要求值上，并得到 理想的协调关系。
现代设计方法
第 t 个分目标函数的约束优化模型，可以归纳为：
min X R n
f
(X)
f1( X ),
f2 ( X ),
,
fk ( X )(1
t
q)
s.t.gu ( X ) 0(u 1,2, , m)
fmk ( X ) fk ( X ) fk ( X *) 0(k 1,2,...,t 1,t 1,...,q)
多目标函数的优化方法： 各个目标往往是相互矛盾 的，不可能它们均在同一点收敛为最小值。 1.统一目标法 基本思想：在一定的组合方式下，将各个分目标函数 fk(X) (k=1,2,…,q) 统一组合到一个总的“统一目标函 数” f(X) 中，即
f ( X ) f1( X ), f2 ( X ), , fk ( X )
现代设计方法
k 的选择方法:
1）方法1：利用分目标函数变动范围的倒数来实现
k 的选择，即
ak
fk ( X ) bk
fk ( X )
bk
ak 2
k
1
fk (X )2
bk
4
ak 2
现代设计方法
2）方法2：通过选择 k 中反映相对重要性的本征加 权因子 1k 和调整数量级差异的校正加权因子 2k 来 实现 k的选择，即
运用统一目标法的关键问题是，采用什么样的组 合方式，才能保证在极小化“统一目标函数”的 过程中，各个分目标函数能均匀一致地尽可能趋 向各自的最优值。常采用的组合方式有加权组合 法、目标规划法、功效系数法和乘除法等。
现代设计方法
（1）目标规划法
先求出每个分目标函数的最优值 fk(X*) 后，根据多目 标函数优化问题的总体要求，适当地选取对应的理想
现代设计方法
3. 其它方法 （1）协调曲线法 根据各个分目标函数的等值面、约束面在设计空间上 的协调关系，在整个设计空间中寻求多目标函数优化 问题的优化方案。随着设计空间自由度的增加，等值 面和约束面成为超曲面，无法在平面上直观表现，并 且等值面和约束面的协调关系属于定性分析。因此， 协调曲线法只适用于低维的定性辅助分析，不宜用于 高维分析和定量分析。
最优值 fk(X0) ,由
f
(
X
)
q k 1
fk
(
X) fk
fk (X 0
(X )
0
)
来统一目标函数。
现代设计方法
（2）功效系数法 一般是在给每个分目标函数分配一个表示设计好坏
的功效系数 0 k 1 后，通过各个分功效系数的
几何平均
q 1 2 q
来统一目标函数。
现代设计方法
（3）乘除法 主要用于分目标函数中的求最大（如利润）和最小 （如）成本问题，利用求最小的分目标函数除以求 最大的分目标函数来统一目标函数。