现代设计方法在工程设计中的意义

摘要

现代设计方法在工程设计中的意义

专业：材料工程学号：

姓名：指导老师：毛志伟

摘要：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。它是以设计产品为目标的一个总的知识群体的总称。目前它的内容主要包括：计算机辅助设计、有限元设计、反求工程设计、优化设计、并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、动态设计、模块化设计、人机学设计、疲劳设计等。

关键词：多元交叉；知识群体；设计

Abstract: the modern design method is with the rapid development of modern science and technology and the wide application of computer technology in the field of development of a new multi - dimensional cross discipline. It is a generic term for a general knowledge group to design products as the goal. At present its contents mainly include: computer aided design, finite element design, reverse engineering design, optimization design, concurrent design, virtual design, green design, reliability design, dynamic design, modular design, ergonomics design, fatigue design, etc..

Key words: multiple cross; knowledge group; design

第一章引言

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。目前我国的工程机械已进入快速发展时期 , 由以前的仿制为主转为自主创新、自主研发阶段 , 但工程机械产品大都结构复杂、庞大 , 由几千个甚至几十万个零部件组成 , 有的重量高达上千吨 , 若采用传统的设计计算方法和手段 , 设计周期长、设计成本高 , 无法满足市场需求 , 而先进的三维数字化设计、虚拟仿真等现代设计方法以其准确、快捷和高质量的特点被越来越多的企业所采用。因此 , 培养高素质创新人才是时代对高等学校工程机械专业提出的迫切要求 , 需要从培养目标、培养方案和教学组织管理等方面对工程机械专业的创新人才培养模式进行研究与实践 , 加强计算机三维辅助设计、优化技术、有限元分析技术、动态仿真模拟等技术理论和实践能力培养 , 满足社会对应用型、复合型、创新型工程机械专业人才的培养要求。为此 , 必须对“工程机械”专业方向的课程体系进行整体优化 , 建立以现代设计方法为核心的课程群。

第二章现代设计方法概述

现代设计方法（Modern Design Technigue）是新理论与计算机应用相结合的产物。它是以思维科学、设计理论系统工程为基础,以方法论为手段,以计算机为工具的各种方案、图样和程序的总和。对此定义作出以下解释:

①:迄今为止, 尚未阅读或检索到有明确给出过现代设计方法的定义, 尽管这种叫法、书名有很多, 或偶尔见到有对现代设计方法(技术)作过某种解释, 但很难视之为对这一概念的定义。

②:虽有文献报道, 在机械设计理论、设计技术等方面出现的新领域中, 已有设计方法学---- 是研究科学的设计思想、设计步骤和设计组织等的方法。及设计系统学---- 是研究对于同一问题所能取得几种设计方案的科学方法, 可也未提到现代设计方法。

③：于是, 借助于各种字词典, 对现代设计方法做出上述定义寻找依据:“现代”、是个泊来词，是指现在这个时代(中国多指 1919 年至现在)。“设计”、为了满足人类和社会的功能需求，将预定的目标通过人们创造型思维经过一系列规划、分析和决策 产生载有相应的文字、数据、图形等信息的技术文件。以取得最满意的社会与经济效益。“方法”多指解决问题的门路、程序等。如工作方法、思想方法。综合以上解释, 加之考量现代设计方法领域的实际, 成为定义现代设计方法依据。基于以上依据而给出上述现代设计方法的这个定义, 只是个人认识, 不一定完全正确, 也不一定十分科学, 仅供参考, 并请大家讨论。

第三章现代设计方法应用

一、CAD

CAD（计算机辅助设计）。他是把计算机技术引入设计过程并用来完成计算、选型、绘图及其他作业的一种现代设计方法。计算机、绘图积极其他外围设备构成CAD硬件系统，而操作系统、语言处理系统、数据库管理系统和应用软件等构成CAD的软件系统。通常所说的CAD系统是只由系统硬件和系统软件组成，兼有计算、图形处理、数据库等功能，并能综合利用这些功能完成设计作业的系统。

机械计算机辅助设计（机械CAD）技术，是在一定的计算机辅助设计平台上，对所设计的机械零、部件，输入要达到的技术参数，由计算机进行强度，刚度，稳定性校核，然后输出标准的机械图纸，简化了大量人工计算及绘图，效率比人工提高几十倍甚至更多。

计算机辅助设计的过程,首先进行功能设计,选择合适的科学原理或构造原理,然后进行产品总图的初步设计、产品选型和外型的初步设计;从总图派生出零件,对零件的造型、尺寸、色彩等进行设计,对零件进行有限元分析,使其结构及尺寸与应力状态相适应;对零件进行加工模拟,对其性能做出评价、分析和优化,最终完成零件的工作图;在计算机上制定零件制造工艺,在相应的设备上制造出零件。如各种建模软件， solidworks、solidedge、UG、proE、 AutoCAD等。

二、有限元法设计

有限元法（Finite Method）是以电子计算机为工具的一种数值计算方法。目前，该方法不仅能用于工程中复杂的非线性问题、非稳态问题（如结构力学、流体力学、热传导、电磁场等方面的问题）的求解，而且还可以用于工程设计中进行复