设计方法论文-任兴成

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1、任兴成103280225机制专1002现代设计方法概述摘要：《现代设计方法》这门课主要介绍了理论上比较成熟并且已经获得广泛应用的现代设计计算方法，包括计算机辅助设计、优化设计和可靠性设计等，能够运用这些方法解决工程实际屮的一些基本问题，提高产品的设计水平和质量，推动人类设计事业的进步。关键词：现代设计，现代设计方法，机械产品，发展趋势：方案设计方法；引言随着科学技术的讯速发展，产品功能要求的口益增多，复杂性增加，寿命期缩短,更新换代速度加快，出现了一批新的设计学科和一系列新的设计理论与设计方法，诸如优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计等。这些

2、方法的发展和应用，使得各个丄程领域的设计工作从形式到效果都发牛了根本性的变化，产生了巨大的经济效益和社会效益。1.现代设计方法学主要研究内容包括以下儿方面：（1）分析设计过程及各设计阶段的任务，寻求符合科学规律的设计程序。（2）研究解决设计问题的逻辑步骤和应遵循的工作原则。以系统工程分析、综合、评价、决策的解题步骤贯彻于设计各阶段，使问题逐步深入扩展，多方案求优。（4）分析各种现代设计理论和方法如系统工程、创造工程、价值工程、优化工程等在设计中的应用，实现产品的科学合理设计，提高产品的竞争能力。（3）强调产品设让中设计人员创新能力的重要性，分

3、析创新思维规律，研究并促进各种创新技法在设计中的运用。（5）深入分析各种类型设计如开发型设计、扩展型设计、变参数设计、反求设计等的特点，以便按规律更有针对性地进行设计。（6）研究设计信息库的建立。用系统工程方法编制设计目录-设计信息库。把设计过程中所需的大量信息规律地加以分类、排列、储存，便丁•设计者查找和调用，便于计算机辅助设计的应用。（7）研究产品的计算机辅助设计。运用先进理论，建立知识库系统，利用智能化手段使设计自动化逐步实现。现代设计主要基于以下两方面：（1）优化设计优化设计是指，将工程设计问题转化为最优化问题，利用数学规划方法，借助

4、电子计算机高速度、高精度和人储存量的运算处理能力，从满足设计要求的一切可行方案屮自动寻求最佳设计方案的设计方法。优化设计部分主要包括优化设计的数学模型、优化方法的数学基础、一维搜索法、无约束优化方法和线性规划方法等。（2）可靠性设计可靠性设计是指一项工程或产站在规定的时间内、在规定的条件下完成规定功能的能力。可靠性设计是与常规设计不同的设计方法，它将设计变虽:看作随机变虽:，将町靠度作为设计目标之一，应用可靠性理论対零部件、系统或工程进行设计。可靠性设计部分主要包括系统的可靠性预测、故障树分析法等根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用

5、方法的主要特征，可以将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。1、系统化设计方法系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要索结合后,即可实现设计系统所需完成的任务。系统化设计思想于70年代由徳国学者Pahl和Beitz教授提出，他们以系统理论为基础,制订了设计的一般模式，侣导设计工作应具备条理性。徳国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准VDI2221"技术系统和产品的开发设计方法。制定的机械产品方案设计进程模式，皋本上沿用了德国标准

6、VDI2221的设计方式。除此之外，我国许多设计学者在进行产品方案设计时还借鉴和引川了其他发达国家的系统化设计思想，其中具有代表性的是：(1)将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、T艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用八需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术口标和作业控制规程的方法。(2)将产品看作冇机体层次上的生命系统，并借助于生命系统理论，把产品的设计过程划分成功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同吋采用了生命系统图符抽象地表达产甜的功能要求，形成

7、产品功能系统结构。(3)将机械设计屮系统科学的应用归纳为两个基木问题：一是把要设计的产吊作为一个系统处理，最佳地确定其组成部分(单元)及其相互关系；二是将产品设计过程看成-•个系统,根据设计冃标，止确、合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段。市于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。下而介绍一些具有代表性的系统化设计方法。1设计元素法用五个设计元索(功能、效应、效应载体、形状元索和表面参数)描述“产品解”，认为一个产站的五个设计元素值确定之后，产胡的所有特征和特征值即已确定。

8、我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。2图形建模法研制的“设计分析和引导系统''KALEIT,用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其和关的抽象信息，实现