第一篇：現(xiàn)代設計方法課程介紹

現(xiàn)代設計方法-課程介紹

1.課程的總體情況

現(xiàn)代設計方法學是一門正在形成和發(fā)展的新興學科，它研究產(chǎn)品設計規(guī)律、產(chǎn)品設計程序及產(chǎn)品設計各階段具體方法。現(xiàn)代設計方法學是機械工程及自動化等相關專業(yè)的一門重要課程，課程計劃36-45學時.2.教學目標

本課程試圖用系統(tǒng)工程的觀點，綜合各門課程基礎知識，使學生掌握機械產(chǎn)品設計通用方法，其目的在于總結設計規(guī)律、啟發(fā)創(chuàng)造性。在給定條件下，實現(xiàn)高效、最優(yōu)化設計，培養(yǎng)開發(fā)性、創(chuàng)造性產(chǎn)品設計人才。

3.主要教學內容

基于現(xiàn)代設計方法種類繁多，內容又十分廣泛的特點，任課教師結合多年來從事教學與科研工作的經(jīng)驗，將本書的重點放在目前應用十分廣泛的五大類現(xiàn)代設計方法：創(chuàng)新設計、優(yōu)化設計、可靠性設計、彈性力學有限元及設計中評價與決策方面。這五種方法，突出體現(xiàn)了現(xiàn)代設計方法與傳統(tǒng)設計方法在思想方法上所發(fā)生的三個方面的深刻變化，即設計最優(yōu)化思想、高速度高精度分析思想與設計參數(shù)隨機化的思想。

4.教學方法

本課程教學始終貫徹理論-方法-應用教學理念。具體方法如下：

⑴ 在上課之前首先布置同學們對下一次要上課的內容進行復習，而在上課時首先挑選1-2位同學對其進行提問，看一看他們對將要學習課程內容的自學理解，然后，再根據(jù)情況，以簡潔的語言將課程內容講解一遍，對關鍵內容重點講解。

⑵ 在理論-方法講解后，通常要通過1-2個實例來講解這理論的應用方法和步驟。

5.教學特點

本課程教學的主要特點是，針對工科應用性強的特點，采用了理論結合實際的教學方法。通過理論-方法-應用教學理念能使學生更好的理解。

6.選定的教材

本教材是該主講老師主編，蘇州大學出版社出版，連續(xù)使用了6屆，修訂了二次，正在準備第三次修訂。

第二篇：現(xiàn)代設計方法課程教學大綱

現(xiàn)代設計方法

總學分：2 總學時：30 課程英文名稱：Modern Design Methods 先修課程：

機械設計基礎、機械原理、高等數(shù)學、計算機基礎、運籌學 適用專業(yè)：

機械設計制造及其自動化、機械電子工程

一、課程性質、地位和任務

現(xiàn)代設計方法是機械設計制造及其自動化、農(nóng)業(yè)機械化及其自動化、機械電子工程專業(yè)的專業(yè)選修課。現(xiàn)代設計方法是隨著當代科學技術的飛速發(fā)展和計算機技術的廣泛應用而在設計領域發(fā)展起來的一門多元交叉學科，是以設計產(chǎn)品為目標，以提高設計質量和縮短設計周期為目的而發(fā)展起來的一系列新興學科的集成。主要任務是系統(tǒng)學習現(xiàn)代設計方法的特點、技術體系、現(xiàn)代設計的基本理念和思路，以及一些應用廣泛、實用性強的設計方法的理論及其應用。

二、教學目標要求

1.理解現(xiàn)代設計方法的基本概念及其特點，能以計算機為手段應用幾種典型的現(xiàn)代設計方法解決產(chǎn)品設計中的主要問題；

2.掌握優(yōu)化設計、可靠性設計和有限元法的基本理論和方法，建立產(chǎn)品設計的理念，并能正確地運用于機電產(chǎn)品設計。

三、理論教學內容及安排

第1章 緒 論（2學時）

教學目標：理解設計及設計系統(tǒng)的基本概念及內涵，部分現(xiàn)代設計方法的基本概念及內容；掌握現(xiàn)代設計方法的概念及主要內容，以及傳統(tǒng)設計方法與現(xiàn)代設計的方法的區(qū)別及其特點。

重點、難點：重點是現(xiàn)代設計方法的基本概念及內容；難點是傳統(tǒng)設計方法與現(xiàn)代設計的方法的區(qū)別及其特點。

1.1 設計的概念 1.2 設計系統(tǒng)

1.3 傳統(tǒng)設計與現(xiàn)代設計 1.4 部分現(xiàn)代設計方法簡介 1.5 學習現(xiàn)代設計方法的意義 第2章 優(yōu)化設計（16學時）

教學目標：理解優(yōu)化設計的基本概念及其分類，以及多目標和離散變量的優(yōu)化方法；掌握優(yōu)化設計的幾何意義和終止準則、一維搜索方法、無約束優(yōu)化方法和約束優(yōu)化方法。

重點、難點：重點是優(yōu)化設計的幾何意義和終止準則、一維搜索方法、無約束優(yōu)化方法和約束優(yōu)化方法。難點是可行方向法和變尺度法。

2.1 優(yōu)化設計的基本概念與數(shù)學模型(1學時)2.1.1 優(yōu)化設計的概念 2.1.2 優(yōu)化設計的數(shù)學模型 2.1.3 優(yōu)化設計的分類

2.2 優(yōu)化設計的幾何意義與終止準則(1學時)2.2.1 優(yōu)化設計的幾何意義 2.2.2 數(shù)值迭代法及準直準則 2.3 一維搜索法(4學時)2.3.1 概述

2.3.2 常用的一維搜索法 2.3.3 黃金分割法 2.3.4 二次插值法

2.4 無約束優(yōu)化問題(4學時)2.4.1 梯度法

2.4.2 牛頓法

2.4.3 共軛方向法

2.4.4 變尺度法 2.5 約束優(yōu)化問題(4學時)2.5.1 可行方向法

2.5.2 懲罰函數(shù)法

2.6 多目標優(yōu)化與離散變量優(yōu)化問題(2學時)2.6.1 概述

2.6.2 多目標優(yōu)化問題

2.6.3 離散變量優(yōu)化問題

2.6.4 優(yōu)化結果分析

第3章 可靠性設計（8學時）

教學目標：理解可靠性設計的必要性和基本內容、常用指標和設計原理；掌握可靠性設計的基本概念、常用分布函數(shù)的性質及其特點、可靠度的計算方法和系統(tǒng)可靠性的預測方法。

重點、難點：重點是可靠性設計的基本概念、常用指標和分布函數(shù)、可靠度的計算方法和系統(tǒng)可靠性的預測方法；難點是可靠性設計的原理及系統(tǒng)可靠性預測方法。

3.1可靠性設計的概念及特點(1學時)3.1.1 可靠性的概念及特點 3.1.3 可靠性設計的必要性 3.1.4 可靠性的基本內容

3.2 可靠性設計的常用指標(1學時)3.2.1 概率指標 3.2.2 壽命指標

3.3 可靠性設計常用的分布函數(shù)(1學時)3.3.1 離散型分布函數(shù) 3.3.2 連續(xù)性分布函數(shù) 3.4 可靠性設計原理(1學時)3.4.1幾個概念的擴展

3.4.2 應力—強度分布的平面干涉模型 3.5 可靠度計算(2學時)3.5.1可靠度的確定方法

3.5.2可靠度計算

3.6系統(tǒng)的可靠性設計(2學時)3.6.1 概述

3.6.2 系統(tǒng)可靠性預測

3.6.3 故障樹分析法在系統(tǒng)設計中的應用 第4章 有限元法(6學時)教學目標：理解有限元的特點、基本作用及分類；掌握有限元法的基本概念和有限元法的求解步驟。

重點、難點：重點是有限元法的基本概念以及有限元法的求解步驟；難點是單元剛度矩陣和總體剛度矩陣的求解。

4.1 概述(2學時)4.1.1 有限元法的基本概念

4.1.2 有限元法的特點及基本作用

4.1.3 有限元法的分類

4.2 有限元的求解方法及步驟(4學時)4.2.1 有限元法求解的基本步驟

4.2.2 有限元法分析過程

4.2.3 有限元法求解示例分析

四、教學方式及考核方式

課程考核方式：平時作業(yè)、課程論文、考試

課程成績評定：平時作業(yè)及考勤(20%)、課程論文(20%)、結業(yè)考試(60%)

五、主要參考文獻

[1]王鳳岐.現(xiàn)代設計方法及其應用.天津：天津大學出版社，2008 [2]陳繼平，李元科.現(xiàn)代設計方法.武漢：華中科技大學出版社，1996 [3]孫新民.現(xiàn)代設計方法實用教程.北京：北京大學出版社，2009 [4]應錦春.現(xiàn)代設計方法.機械工業(yè)出版社，2002 [5]李思益，任工昌，鄭甲紅等.現(xiàn)代設計方法.西安：西安電子科技大學出版社，2008 [6] http://www.tmdps.cn/

第三篇：學習“現(xiàn)代設計方法”課程感想

學習“現(xiàn)代設計方法”課程感想

11材料2班

夏萬林

學號20110410210234

現(xiàn)代設計方法，用英文取名為“Modern Design Technique”，是當今時代為產(chǎn)品制造或工程項目完成到實體化全過程而制訂的技術上的方案、圖樣與程序。“現(xiàn)代設計方法”是對應于傳統(tǒng)設計方法而提出與發(fā)展的，為一種大概念，有大的范疇，其下位可有現(xiàn)代機械設計方法、現(xiàn)代模具設計方法等。

進入大三，迎接我們的是真正的專業(yè)課，不再是以前的公共課或者是專業(yè)基礎課，而《優(yōu)化設計導論》作為專業(yè)課中的必修課，即是非常重要的一門課，同時也是一門結合機械類各科目知識的一門綜合性課程。在近一學期的學習中，我不僅僅是學到了比較多的綜合性設計方法同時也很好的認識了我們的好老師-盧老師。盧老師的課堂教學非常幽默且具有非常強的科學性。盧老師基本上是每節(jié)課都會要求同學自己動手畫畫做做，不要總是這樣聽著而什么是事都不做，盡量調動大家學習的積極性，讓大家多學點，讓同學愿意聽，想去學。

這門課程給我們講解了有限元設計、優(yōu)化設計、機電一體化設計、計算機輔助設計、創(chuàng)新設計、生命周期設計、虛擬設計、穩(wěn)健設計、并行設計、智能設計等十種現(xiàn)代設計方法。其中前面四種為較成熟應用正普及類，后面六種為較新穎內容正發(fā)展類，可以說是設計學的一個大綜合。廣義最優(yōu)化方法有解析法、數(shù)值法、圖解法、實驗法、情況研究法等，工程技術問題中的最優(yōu)化方法主要是指解析法和數(shù)值法，且以數(shù)值法為最典型、最具代表性，因此、本書主要講述數(shù)值法。縱觀世界機械類設計發(fā)展歷史，從19世紀中葉英國工業(yè)革命至今，機械工業(yè)不斷革新其要求也不斷改變，現(xiàn)今對各個設計員的要求不斷提升，由以前的單一機械結構設計到后來的機電一體化再到如今的機、電、計算機三位一體的設計要求，這樣對于我們大學生尤其是三本院校的大學生，本身基礎較薄弱，學習現(xiàn)代設計要求也不斷提高、相應的難度也在提升。

通過這半個學期的學習，自己對現(xiàn)代設計方法有了一定的認知和掌握。我覺得開設本課程要達到的主要目的是：通過對經(jīng)典解析法、線性規(guī)劃與非線性規(guī)劃法、數(shù)值法中的基本概念、理論和方法的學習，對工程設計實例分析的了解和熟悉，我們可以拓寬視野，增強創(chuàng)新設計意識，掌握現(xiàn)代設計方法的基本思想和基本方法，初步具有解決機械優(yōu)化設計和分析問題的能力。學校的圖書館也有許多相關的書籍期刊，通過課本的學習和課外知識的學習以及《機械設計》課程學習的基礎，我對設計過程的復雜性和相關基礎過程有了一定的認識，其過程主要為首先是任務的提出，確定需求和潛在的需求；然后是可理解的形成，即概念設計，包括掃描技術可能和產(chǎn)生矛盾統(tǒng)一設想；最后是對可能解的評估、優(yōu)選和確認，并產(chǎn)生最終解。通過這門課程的學習我還解決了另一個問題，對機械設計的現(xiàn)代設計方法的相關類型有了一定的認識。通過課程中的優(yōu)化設計、解析法、數(shù)值法等方面的學習我深刻的認識到現(xiàn)代設計方法主要基于以下四個類型開展設計方案的。主要是結構模塊化設計方法、基于產(chǎn)品特征知識的設計方法、系統(tǒng)化設計方法、智能化設計方法四個方面的設計方法，我的學習提綱也就是從這四個方面鋪開的。

這半個學期的學習使我受益匪淺，不僅僅是解決了這兩個問題，更重要的是對現(xiàn)代設計方法有了個總的認識，對自己的專業(yè)能力有了很大的提高，這將是將來工作以及學習更廣闊的專業(yè)知識的夯實基礎，也為我將來的考研以及更遠的就業(yè)提供了很好的基礎，只有你專業(yè)知識學的好，將來工作上才能夠游刃有余，才能夠在人生的道路上走的更加平穩(wěn)、快速，取得人生的輝煌。最后，感謝盧老師對我們的教導與教誨，您的辛勤工作給我們帶來的將是我們無盡的人生財富，助我們揚帆人生。謝謝您！

第四篇：現(xiàn)代設計方法總結

現(xiàn)代設計方法是隨著當代科學技術的飛速發(fā)展和計算機技術的廣泛應用而在設計領域發(fā)展起來的一門新興的多元交叉學科。以滿足市場產(chǎn)品的質量、性能、時間、成本、價格綜合效益最優(yōu)為目的,以計算機輔助設計技術為主體,以知識為依托,以多種科學方法及技術為手段,研究、改進、創(chuàng)造產(chǎn)品和工藝等活動過程所用到的技術和知識群體的總稱。

現(xiàn)代設計方法有:并行設計、虛擬設計、綠色設計、可靠性設計、智能優(yōu)化設計、計算機輔助設計、動態(tài)設計、模塊化設計、計算機仿真設計、人機學設計、摩擦學設計、反求設計、疲勞設計

一、并行設計

并行設計是一種對產(chǎn)品及其相關過程(包括設計制造過程和相關的支持過程)進行并行和集成設計的系統(tǒng)化工作模式。強調產(chǎn)品開發(fā)人員一開始就考慮產(chǎn)品從概念設計到消亡的整個生命周期里的所有相關因素的影響，把一切可能產(chǎn)生的錯誤、矛盾和沖突盡可能及早地發(fā)現(xiàn)和解決，以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質量。并行設計作為現(xiàn)代設計理論及方法的范疇，目前已形成的并行設計方法基本上可以分為兩大類:(l)基于人員協(xié)同和集成的并行化。就是把組成與產(chǎn)品方面有關的，針對給定設計任務的專門的、綜合性的設計團體(企業(yè))協(xié)同起來。

豐田的 產(chǎn)品開發(fā)過程有四個主要內容： ●一個產(chǎn)生主要設計的概念論文的規(guī)劃階段 ●同步設計的系統(tǒng)設計階段 ●一個具有設計標準的詳細設計階段 ●一個精益生產(chǎn)的樣機模具階段。

●廣泛地協(xié)調，不僅僅在設計而且還有生產(chǎn)以及銷售 ●協(xié)調從概念到市場完整的項目 ●概念創(chuàng)造以及概念支持者

●規(guī)格、成本目標、設計以及主要部件選擇，確信產(chǎn)品概念精確地被轉換為車型的技術細節(jié) ●直接地、經(jīng)常地與設計師以及工程師交流

●建立與顧客直接接觸（產(chǎn)品經(jīng)理辦公室實施它自己的市場調查，除了通過市場營銷進行的定期市場調查）。

前端設計

設計環(huán)節(jié)與供應商實現(xiàn)設計的集成 多部門協(xié)調研發(fā) 以客戶為中心 降低批量規(guī)模

(2)基于信息、知識協(xié)同和集成的并行化。該方法基于計算機網(wǎng)絡來實現(xiàn)，各零部件的設計人員通過計算機網(wǎng)絡對機電產(chǎn)品進行設計，并進行可制造性、經(jīng)濟性、可靠性、可裝配性等內容的分析及時的反饋信息，并按要求修改各零部件的設計模型，直至整個機電產(chǎn)品完成為止。可以采用面向制造(DFM)和面向裝配(DFA)的設計方法，涉及CAX技術、產(chǎn)品信息集成(PDM)技術以及與人員協(xié)同集成有關的信息技術。

當然，這兩種機電產(chǎn)品并行設計方法并不是相互獨立的。在實際應用過程中，它們往往是緊密結合在一起的。實例：

并行工程應用于整車項目開發(fā)案例研究

在組織機構上，建立一支跨部門矩陣式的開發(fā)團隊，團隊全體成員共同對團隊的目的和目標負責，每一個成員都能理解其職責。它確定團隊活動的焦點，包括服務和產(chǎn)品。全體成員相互依賴，在協(xié)同環(huán)境中工作，實施信息預發(fā)布、設計評審及反饋，定期組織團隊會議，進行信息交流、討論，進行團隊決策，確保團隊計劃向前推進。結構上可將開發(fā)團隊劃分成若干小組（IPT）。

并行工程所需的體系結構通常由工程設計、質量管理、過程管理、軟件環(huán)境和生產(chǎn)制造等5個系統(tǒng)組成（見圖1）。

一般地，汽車整車產(chǎn)品開發(fā)共有4個大的階段，即策劃階段、設計階段、樣品試制階段和小批試制階段。

并行工程在實施過程中對設計進度和質量控制都可分多級并行循環(huán)體，對開發(fā)進行協(xié)同、配合、反饋和修改的循環(huán)工作。設計部門與技術支持、工藝、質量、制造、銷售、計算機仿真和供應商等部門形成一個大的循環(huán)體，各部門內部又有各專業(yè)小組之間的小循環(huán)體，根據(jù)需求不同可建立不同的循環(huán)體（見圖2）。

1.在整車項目開發(fā)周期管理中的作用

圖3所示為整車開發(fā)過程的大計劃，縱向列出全部工作內容，橫向列出整體開發(fā)的時間，在什么時間完成什么內容，是什么部門完成一目了然。大計劃通過各部門充分討論，達成共識、會簽，并經(jīng)總經(jīng)理簽字下發(fā)。各部門再根據(jù)大計劃編制各部門更詳細的計劃，然后按計劃并行實施。

從圖中可以看出，大部分工作下游部門都提前幾個月介入，這是縮短開發(fā)周期的關鍵，即所謂的并行，而傳統(tǒng)的開發(fā)流程總是需要上游部門完成后再進行下游部門的工作。

以模、夾具的開發(fā)為例，運用并行工程，其與車身工程設計幾乎同時進行，從整個計劃第4個月開始介入，在整個開發(fā)周期的第22個月完成。而運用串行工程，其在車身工程設計完成后進行，從整個計劃第15個月才介入，在整個開發(fā)周期的第34個月才完成。運用并行工程開發(fā)時間上節(jié)約近36%，整個產(chǎn)品開發(fā)周期可以縮短40%～50%。

設計部門不斷預發(fā)布、評審、輸出，相關部門評審、驗證意見和建議不斷反饋，然后設計不斷更改，通過預發(fā)布和設計評審、修改若干個循環(huán)，這樣可以把不必要的失誤和不足消滅在設計階段，同時優(yōu)化設計。在各系統(tǒng)設計輸出評審的時候，相關部門的意見至關重要。在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段解決設計問題，所冒的風險和損失最小。

各系統(tǒng)的設計和預發(fā)布評審都需相關部門的工程師參加，反饋意見馬上修改。

造型設計，預發(fā)布評審需邀請設計部門的領導、設計總師、設計工程師、工藝工程師、模具工程師、制造工程師和銷售人員等。

總布置設計，需邀請車身、底盤、電器以及內外飾各系統(tǒng)工程師、整車安全法規(guī)工程師等參與預發(fā)布評審。

小批試制階段，小批試制是批產(chǎn)前的關鍵過程，所有的問題必須在此階段解決，無論是技術性的還是生產(chǎn)性的問題，設計、工藝、模具、夾具、制造和質量工程師必須全程跟蹤，發(fā)現(xiàn)問題及時修改、驗證。公告認證、安全氣囊匹配驗證和ABS匹配驗證等的驗證工作大都選用這階段生產(chǎn)的車，因為時間上可以提前，可并行完成，車況上與量產(chǎn)車非常接近。

總之，在整車開發(fā)的各個過程中，相關的部門都是提前滲入、協(xié)同工作、及時反饋、及時修改，使開發(fā)全過程方案更改次數(shù)減少50%以上，質量達到最佳，為質量的“零缺陷”打下基礎。

二、虛擬設計

在達到產(chǎn)品并行的目的以后，為了使產(chǎn)品一次設計成功，減少反復，往往會采用仿真技術，而對機電產(chǎn)品模型的建立和仿真又屬于是虛擬設計的范疇。所謂的虛擬制造(也叫擬實制造)指的是利用仿真技術、信息技術、計算機技術和現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，發(fā)現(xiàn)制造過程中可能出現(xiàn)的問題，在真實制造以前，解決這些問題，以縮減產(chǎn)品上市的時間，降低產(chǎn)品開發(fā)、制造成本，并提高產(chǎn)品的市場競爭力。

虛擬設計能實現(xiàn)在產(chǎn)品加工制造之前，建立產(chǎn)品的功能、結構模型，并能對其進行修改和評審，以滿足不同客戶的要求。它不僅繼承了傳統(tǒng)CAD設計的優(yōu)點也具備了仿真技術可視化的特點，更能支持協(xié)同工作和并行設計，從而縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期并通過各先進技術的利用和補充，使產(chǎn)品保持技術上的優(yōu)勢。

汽車車輛虛擬設計與制造技術應用實例

(1)車身設計階段使用One-Step仿真軟件進行快速沖壓成形性校核，可大大減少設計返回帶來巨大損失。

(2)模具設計階段采用Increment仿真軟件進行沖壓仿真分析，可大大減少模具調試時間。

汽車研發(fā)典型流程中，實際工作中，經(jīng)常出現(xiàn)某些車輛沖壓件成形困難不得不返回設計部門更改設計現(xiàn)象，不得不犧牲總體性能來解決局部設計問題。解決該問題最好辦法是對車輛件設計后立刻進行成形性校核，發(fā)現(xiàn)問題及早解決。由此產(chǎn)生了一步逆成形（One-Step Forming）軟件，如瑞士AutoForm.Eng.公司AutoForm/One-Step、加拿大FTI公司Fast3D、法國SIMTECH公司SIMEX 以及我們自主開發(fā)KMAS/One-Step軟件等。

一步成形也稱逆成形法（Inverse Approach-I.A.）。與傳統(tǒng)增量法由坯料到?jīng)_壓件成形順序相反，它是由制件逆成形方向反推到坯料。它可以模擬一步或多步成形、翻邊等成形過程。一步成形計算速度非常快（中等件小于20分鐘），能夠比較準確預示制件成形性，為結構和碰撞分析提供真實信息（厚度、應力等），將它作為預警系統(tǒng)用于車型開發(fā)早期階段。

汽車制造中瓶頸問題之一是車輛模具設計與制造，特別是拉延模設計。為解決這一問題，近十年來國內外汽車模具行業(yè)廣泛采用了虛擬設計技術，即采用增量分析軟件進行沖壓過程仿真。這類軟件如法國ESIPAM-STAMP、美國LS-DYNA、瑞士AutoForm.Eng.公司AutoForm /Increment和我們自行開發(fā)KMAS/Increment軟件等。

三、綠色設計

綠色設計是指以環(huán)境資源保護為核心概念的設計過程，其基本思想就是在設計階段就將環(huán)境因素和預防污染的措施納人產(chǎn)品設計之中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設計目標和出發(fā)點，力求使產(chǎn)品對環(huán)境的影響為最小

產(chǎn)品的綠色設計主要包括以下內容:(l)產(chǎn)品材料的選擇和管理。產(chǎn)品的材料不僅要滿足傳統(tǒng)設計的使用和性能要求，也包括對環(huán)境約束準則的考慮。

(2)產(chǎn)品可拆卸性和可回收性設計。可拆卸性設計是將廢棄淘汰產(chǎn)品的連接按照需要和回收目標拆開而將零部件相互分離，及用利于產(chǎn)品拆卸的連接方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的連接方式;可回收性設計則是將產(chǎn)品中的可重用零部件及材料按照其性質進行分類，以便實現(xiàn)零部件重用或材料循環(huán)的一種設計思想和方法。

(3)綠色產(chǎn)品成本分析和設計數(shù)據(jù)庫的建立。對產(chǎn)品的成本分析不僅包括了產(chǎn)品原始成本的分析，還包括產(chǎn)品環(huán)境成本的分析，以便設計出更綠色、成本更低的產(chǎn)品。而產(chǎn)品綠色設計數(shù)據(jù)庫包括與產(chǎn)品壽命周期中環(huán)境、經(jīng)濟等有關的基礎數(shù)據(jù)，以及各類評判標準。

(4)產(chǎn)品的綠色包裝設計。除了設計出能滿足客戶要求和喜愛的產(chǎn)品造型和樣式之外，還要充分考慮包裝對環(huán)境的影響因素。

產(chǎn)品設計的基本流程為：市場調研--草圖構思--方案設計。具體到綠色設計在產(chǎn)品設計中的應用，其過程可分為四個階段：

1、市場調研

在市場調研階段，將產(chǎn)品的綠色因素作為調研時的一項重點內容。在此階段，對產(chǎn)品在人、資源與環(huán)境等方面存在的綠色缺陷做出調查研究，并進行分析，形成理性的調研報告。通過市場調研，可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中所蘊含的綠色機遇。可以利用前文所述的產(chǎn)品綠色因素，對市場做出合理的關于綠色因素的調研。同時評估出未來產(chǎn)品的綠色設計需求，指出現(xiàn)有產(chǎn)品與目標產(chǎn)品的差距。

2、概念設計

在具體的產(chǎn)品設計流程中，將通過市場研究所得來的綠色機遇，通過草圖設計-方案篩選-方案設計流程，把功能、造型、色彩、人機等諸因素融入到產(chǎn)品設計中去。使產(chǎn)品滿足綠色設計的三大要求：Reduce(節(jié)約)Reuse（回收利用）Recycle（循環(huán)）；二是通過產(chǎn)品設計中的造型、色彩、人機等因素的協(xié)調設計，使得用戶在使用綠色產(chǎn)品的時候，能夠感受到產(chǎn)品的綠色因素。

3、方案確定

對概念設計方案進行評估，得到最終確立方案。對方案的評估有兩個方面，一是在設計、制造、包裝、運輸、消費、報廢和回收過程中，廢棄物的量作為衡量標準，盡可能的減少該過程中廢棄物的量，二是看產(chǎn)品的在使用過程中，是否能夠很好的讓消費者感受到產(chǎn)品的綠色因素，可著重于考察產(chǎn)品的人機、形態(tài)和色彩。

4、詳細設計

在產(chǎn)品的詳細設計階段，繼續(xù)深化產(chǎn)品的綠色因素，進行詳細的產(chǎn)品設計。細致分析產(chǎn)品的生命周期，從其加工的原材料，制造、銷售、使用到回收利用的每一個階段，該產(chǎn)品所有與人、資源、環(huán)境相關的因素都要經(jīng)過細致的分析與設計。在此設計階段可以借助虛擬技術進行產(chǎn)品開發(fā)，可以在虛擬的環(huán)境下，進行產(chǎn)品設計，生成軟產(chǎn)品模型以進行形態(tài)和功能的評價與測試，這樣就可避免生成硬模型帶來的能源和資源上的浪費，有利于縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低成本，減少污染。

四、可靠性設計

機電產(chǎn)品的可靠性設計可定義為:產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，完成規(guī)定功能的能力。可靠性設計是以概率論為數(shù)學基礎，從統(tǒng)計學的角度去觀察偶然事件，并從偶然事件中找出其某些必然發(fā)生的規(guī)律，而這些規(guī)律一般反映了在隨機變量與隨機變量發(fā)生的可能性(概率)之間的關系。用來描述這種關系的模型很多，如正態(tài)分布模型、指數(shù)分布模和威爾分布模型。可靠性常用的數(shù)值標準有:可靠度(Reliability)、失效率(FailureRate)平均壽命(MeanUfe)。機電系統(tǒng)的可靠性不僅與組成系統(tǒng)單元(機械單元、電氣單元或混合單元)的可靠性有關，還與組成該系統(tǒng)各單元間的組合方式和相互匹配有關。通常機電產(chǎn)品的可靠性設計包括以下幾個方面的內容:(l)明確機電產(chǎn)品中機械部件和電氣部件的設計制造要求。

(2)系統(tǒng)可靠性建模。系統(tǒng)常用的可靠性建模方式有:串聯(lián)系統(tǒng)建模、并聯(lián)系統(tǒng)建模、混聯(lián)系統(tǒng)建模、k/n系統(tǒng)建模和儲備系統(tǒng)建模。可通過這些數(shù)學模型并采適當?shù)乃惴▉碛嬎愠鰴C電系統(tǒng)的可靠性。

(3)可靠性可預測。預測單元(機械單元、電氣單元或混合單元)的可靠性，首先要確定單元的基本失效率，它們是在一定的環(huán)境條件下得出的，設計時可以從相關的手冊、資料中查得。然后根據(jù)公式入=k入b來確定各單元的應用失效率，k為修正系數(shù)，可由專門的資料中查得。對于不同的機電系統(tǒng)，其可靠性預測的方法也不同，常用的有元器件統(tǒng)計法、數(shù)學模型法和故障樹分析法等方法。

(4)可靠性的分配。根據(jù)機電產(chǎn)品各單元技術水平、復雜程度、重要程度以及相關費用等條件來決定，總的來說都是為了獲取系統(tǒng)最高的可靠性。現(xiàn)在常用的分配方法有等分發(fā)、再分發(fā)、Agree分配法和相對失效法和相對概率法。

五、智能優(yōu)化設計

隨著與機電一體化相關技術不斷的發(fā)展，以及機電一體化技術的廣泛使用，我們面臨的將是越來越復雜的機電系統(tǒng)。解決復雜系統(tǒng)的出路在于使用智能優(yōu)化的設計手段。智能優(yōu)化設計突破了傳統(tǒng)的優(yōu)化設計的局限，它更強調人工智能在優(yōu)化設計中的作用。智能優(yōu)化設計應該以計算機為實現(xiàn)手段，與控制論、信息論、決策論相結合，使現(xiàn)代機電產(chǎn)品具有自學習、自組織、自適應的能力，其創(chuàng)造性在于借助三維圖形，智能化軟件和多媒體工具等對產(chǎn)品進行開發(fā)設計。

而實現(xiàn)的手段有:(l)模糊設計。模糊設計是以模糊數(shù)學為理論基礎，它首先通過對設計對象的各項性能指標建立滿足某些模糊集合的隸屬度函數(shù)，并按其重要性乘以不同的加權引子，然后按一定的算法得到綜合模糊集合的隸屬函數(shù)，再通過優(yōu)化策略，把模糊問題向非模糊化轉化，從而實現(xiàn)尋優(yōu)的過程。現(xiàn)在機電產(chǎn)品中涉及到模糊理論的場合很多，如模糊冰箱、模糊洗衣機、模糊微波爐，它們正悄然地改變著人們的生活方式。

(2)神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化設計。神經(jīng)網(wǎng)絡是一種模仿人類大腦結構、功能的信息處理智能系統(tǒng)，一般由多輸人單輸出非線性單元組成神經(jīng)元，各神經(jīng)元按一定的模式連接，并構成各種連接模型。它通過反復的訓練和學習以及自身的適應能力來完成對復雜信息的處理，使輸出達到最優(yōu)。神經(jīng)網(wǎng)絡的重要特征就是具有很強的自適應、自組織、自學習的能力和強容錯性。為實現(xiàn)機電產(chǎn)品智能化的功能，還有一個途徑就是利用專家系統(tǒng)的框架。通過提取人類成熟的操作經(jīng)驗和知識，以知識庫為核心，配以特征知識處理，并采用不同的匹配法則和推理機制，構成完整的最優(yōu)決策系統(tǒng)。

.六、計算機輔助設計

機械計算機輔助設計（機械CAD）技術，是在一定的計算機輔助設計平臺上，對所設計的機械零、部件，輸入要達到的技術參數(shù)，由計算機進行強度，剛度，穩(wěn)定性校核，然后輸出標準的機械圖紙，簡化了大量人工計算及繪圖，效率比人工提高幾十倍甚至更多。

計算機輔助設計的過程,首先進行功能設計,選擇合適的科學原理或構造原理,然后進行產(chǎn)品總圖的初步設計、產(chǎn)品選型和外型的初步設計;從總圖派生出零件,對零件的造型、尺寸、色彩等進行設計,對零件

進行有限元分析,使其結構及尺寸與應力狀態(tài)相適應;對零件進行加工模擬,對其性能做出評價、分析和優(yōu)化,最終完成零件的工作圖;在計算機上制定零件制造工藝,在相應的設備上制造出零件。

如各種建模軟件，solidworks proE AutoCAD等 現(xiàn)代CAD系統(tǒng)的功能包括:

(1)設計組件重用(Reuse of design components)

(2)簡易的設計修改和版本控制功能(Ease of design modification and versioning)

(3)設計的標準組件的自動產(chǎn)生(Automatic generation of standard components of the design)

(4)設計是否滿足要求和實際規(guī)則的檢驗(Validation/verification of designs against specifications and design rules)

(5)無需建立物理原型的設計模擬(Simulation of designs without building a physical prototype)

(6)裝配件(一堆零件或者其它裝配件)的自動設計

(7)工程文檔的輸出，例如制造圖紙，材料明細表(Bill of Materials)

(8)設計到生產(chǎn)設備的直接輸出

(9)到快速原型或快速制造工業(yè)原型的機器的直接輸出

七、動態(tài)設計

動態(tài)設計法是在計算參數(shù)難以準確確定、設計理論和方法帶有經(jīng)驗性和類比性時，根據(jù)施工 中反饋的信息和監(jiān)控資料完善設計，是一種客觀求實、準確安全的設計方法。

傳統(tǒng)的機械設計主要是依據(jù)靜態(tài)條件下強度、剛度、穩(wěn)定性及結構要求和材料選擇來進行設計的，動態(tài)設計則以系統(tǒng)論，控制論為依據(jù)，在一定的位移，速度，力和力矩的干擾下對影響整機性能非常重要的戰(zhàn)術指標（包括響應速度、跟蹤精度和動態(tài)穩(wěn)定性等）進行設計。

對初步設計產(chǎn)品(或需要進行改進的產(chǎn)品)進行機械結構或系統(tǒng)動力學建模和動態(tài)特性分析，根據(jù)工程實際要求，給出所要求的動態(tài)特性設計目標，按結構動力學“逆問題”分析法求解結構參數(shù)，從而得到一個具有良好動靜態(tài)特性的產(chǎn)品，即不僅具有良好的工作工藝指標，而且機械設備本身還能夠安全、可靠地工作，并滿足相應的工作壽命要求。

機械動態(tài)設計的理論與方法主要包括以下四個方面：動力學建模、動態(tài)特性、計算實物試驗、模型試驗與試驗建模、機械結構動力修改

基坑支護動態(tài)設計應用實例

動態(tài)設計通過建立監(jiān)測系統(tǒng)和信息反饋有利于控制施工安全，并不斷地將現(xiàn)場地下水及地質變化情況反饋到設計單位，調整完善設計。這一設計方法很適合用于基坑開挖支護、邊坡治理等巖土工程。現(xiàn)以廣東省某試驗研究中心基坑設計為例，簡要地介紹了動態(tài)設計的內容及方法。

動態(tài)設計過程

根據(jù)基坑周邊環(huán)境及場地土情況，本基坑位移的最大預警值為 4cm（0.004h，h 即為開挖深 度）。為確保基坑施工的安全和開挖順利進行，在整個施工過程中進行全過程監(jiān)測，實施信息化施 工，并根據(jù)監(jiān)測反饋的信息進行動態(tài)設計。下面僅以該工程實例Ⅰ區(qū)支護設計為例，詳細介紹根 據(jù)監(jiān)測結果及施工信息進行動態(tài)設計的全過程：

（1）基坑施工過程中，在Ⅰ區(qū)開挖第五層土及施工第五排錨桿時，14 號測點的水平位移由 2cm 突增至4.6cm，超過本基坑位移最大預警值。設計接收到監(jiān)測預警后，立即修改原支護設計，要求在開挖面補打一排長3m 的?48 注漿花管做超前支護，并將第六排錨桿改為預應力錨桿，預應 力為80kN，以控制該區(qū)域基坑水平位移。至地下室底板澆筑完成，該測點的水平位移量僅增加 0.6cm，設計采用注漿花管超前支護及預應力錨桿控制位移是正確的，這兩項措施成功地控制住了 開挖引起的水平位移。

（2）施工放線發(fā)現(xiàn)：Ⅰ區(qū)支護的部分錨桿將碰倒臨近的高層住宅的地下室側壁。設計根據(jù)現(xiàn) 場情況，將原第一、二排錨桿傾角由20°調整為30°。

動態(tài)設計在整個施工期中根據(jù)實際情況不斷地調整原設計剖面。

八、模塊化設計

結構模塊化設計主要是以功能化的產(chǎn)品結構為基礎，分解現(xiàn)有的產(chǎn)品，在分解中考慮到各個要素的可行性，從而在早期就預測到設計中可能會出現(xiàn)的矛盾，提高設計的可行性和可靠性，降低產(chǎn)品的成本。

模塊化設計在齒輪減速器中的應用 市場調查分析與參數(shù)范圍的確定

模塊化設計的一個重要前提是必須對產(chǎn)品的品種和規(guī)格以及市場對同類產(chǎn)品的需求量有充分的了解，只有這樣才能開展模塊的劃分、創(chuàng)建、組合$ 根據(jù)市場調查，為滿足冶金、礦山、建筑、化工、輕工等行業(yè)的需要，擬設計中小功率的通用齒輪減速器系列

齒輪減速器主要有圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、圓柱—圓錐齒輪減速器三種結構，為了使齒輪減速器通過單元模塊組合，實現(xiàn)系列產(chǎn)品內傳動件互換，擬定產(chǎn)品的裝配形式共 減速器各級齒輪傳動中心距的確定主要考慮兩個因素：一是盡可能實現(xiàn)各級齒輪等接觸 強度傳動；

減速器整機結構具有明顯的分級特性，在進行模塊化設計時，以產(chǎn)品的功能分析為基礎，將產(chǎn)品的總功能分解為若干層次較高的綜合性功能單元，如圖然后根據(jù)不同的需

求，將這些綜合性功能單元分別細化為若干層次較低的、可互換的、獨立的基礎單元，如齒輪、軸承的分級分解如圖

對一定界限內的不同產(chǎn)品的性能、規(guī)格進行分析得出的一系列的功能模塊，這些模塊成為基礎，通過對它的選擇，重新組合構成不同的產(chǎn)品，以滿足市場需求。根據(jù)各部件的位置及功能不同，設計為一個個獨立的模塊，模塊之間又可以組成一個大單元，如機械液力變矩器、變速器和中央傳動一體化單元等，使整機的裝配和維護更為方便。從工程機械的傳動方式看，傳統(tǒng)的“液力變矩十動力換檔變速箱+兩級最終傳動”方式，逐步向模塊化的傳動方式轉變。如采用典型模塊化設計的傳動系統(tǒng)為：外分流式液力變矩器+傳動軸+動力換檔變速器與中央傳動的組合+離合器與盤式制動器的組合+行星最終傳動。

九、計算仿真設計

根據(jù)工程機械不同的作業(yè)功能，在計算機上模擬各種作業(yè)過程，以分析和確定各種狀態(tài)下的作業(yè)參數(shù)，研究工程機械各系統(tǒng)主要部件的結構合理性，借助數(shù)學實驗等方法預估工程機械的作業(yè)效果，從而可大大減少設計上的失誤，避免或減少走彎路。

空調系統(tǒng)計算機仿真設計實例李銳

計算機控制程序用Visual Basic 語言編寫, 其中用到重要的通信控件———MSComm。該控件使各自控設備與計算機得以溝通, 實現(xiàn)了計算機對空調房間內溫度、濕度、CO2 濃度的監(jiān)測及對電動調節(jié)風

閥、電加濕器、新風口的自動控制。

空調系統(tǒng)的計算機監(jiān)控原理

如圖1 所示,被控變量(溫度、濕度、CO2 濃度)由傳感器測 得的電壓模擬量先經(jīng)過變送器轉換成0～5V 的電壓, 然后經(jīng)過A/D 控制器轉換(A/D 轉換)成CPU 能夠處理的數(shù)字量(0～255)。當計算機 接收了給定量和被控變量的反饋量后, 運用微處理器的各種指令, 對 該偏差值進行控制規(guī)律的運算, 再經(jīng)過A/D 控制器轉換(D/A 轉換), 把數(shù)字信號轉換成電壓模擬控制信號去驅動電動執(zhí)行器(如電動調節(jié) 風閥的電動機), 或直接輸出開關量電信號通過繼電器來驅動開關(如 電加濕器、新風口的開關), 從而實現(xiàn)自動控制作用。

界面的設計包括一個主窗體、五個子窗體、一個“關于”對話框和一個標準模塊。見圖2。①主窗體, 即“空調系統(tǒng)的計算機仿真”窗體。②“控制”子窗體。③“系統(tǒng)圖”子窗體。④“歷史記錄”子窗體。⑤“曲線圖”子窗體。⑥“幫助”子窗體。

⑦“關于我的應用程序”對話框。⑧標準模塊。

監(jiān)視與控制子窗體分“輸入”“輸出”兩大塊。“輸入”指采集到的各參數(shù)的現(xiàn)時值, 為監(jiān)測部分;“輸出”指經(jīng)程序運算后要給各執(zhí)行器輸出的控制值, 為控制部分。

十、人機學設計

應用人體測量學、人體力學、勞動生理學、勞動心理學等學科的研究方法，對人體結構特征和機能特征進行研究，提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動時的相互關系和可及范圍等人體結構特征參數(shù)；還提供人體各部分的出力范圍、以及動作時的習慣等人體機能特征參數(shù)，分析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機能特性；分析人在各種勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞機理以及人對各種勞動負荷的適應能力；探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對工作效率的影響等.所謂人性化產(chǎn)品，就是包含人機工程的的產(chǎn)品，只要是“人”所使用的產(chǎn)品，都應在人機工程上加以考慮，產(chǎn)品的造型與人機工程無疑是結合在一起的。

在現(xiàn)行的上機條件下，筆直坐立時，操作員常常是手臂向前懸空著來操作鍵盤和鼠標的。手臂的懸空形成了肩頸部的靜態(tài)疲勞，放棄維持直坐姿勢而塌腰駝背，或者是把手腕摩擦桌面 電腦椅,學生電腦椅人機工程學設計說明

設計方案:

l 人的身體姿勢與腰椎形狀的關系:

⑴ 人的背后仰和放松時，椎間盤內壓力最小。(2)靠背傾斜角越大，肌肉負荷越小。

(3)5cm厚的短靠腰（靠住腰部，也叫地靠腰），與最簡單的面的靠背相比，可降低椎間盤壓力，減輕肌肉負荷。

⑷ 靠背最佳傾斜角（與程度面夾角）為120°，坐面最佳角度（與程度面夾角）為14°，靠背應力5cm厚的地靠背支撐著身體上部分的重量，從而減小了椎間盤內壓力。

根據(jù)人的身體姿勢與腰椎形狀的關系確定學生座椅的具體人機設計要素：

學生電腦椅使用時人身體前傾，凹緣支撐住腰部，而放松休息時，人的身體后靠，靠背又保持了脊柱的自然“S”形曲線。因此應具有高靠背墊腰凹緣。⑴高度可調。辦公椅的高度調節(jié)范圍為38-53cm。

(2)可防止座椅滑動和翻倒。椅腳應設計5個，等分在直徑為40-45cm的圓周上。

(3)給人留有足夠的活動空間。需要時常站起來的座椅應采用小腳輪。⑷應保證腿的活動空間，以減輕腿的疲勞。

(5)坐面應為40～45cm寬，38～42cm長，坐面中部稍微下凹，前緣呈弧球面，坐面后傾4°～6°。(6)坐面的材料應透氣而且不出溜(例如毛料)，以增加坐面的舒服感。

（7）在座椅右側扶手旁邊設置一個可以上翻后旋轉的鍵盤和鼠標的操作臺，使座椅與顯示器熒幕之間的間隔有更大的自由度同時利于騰出電腦桌空間。此附帶加上裝置可配合電腦桌擁擠時使用，觀看視頻或圖片（畫手繪就利便了）。

用電腦，把臺面分為可別離調整高度的兩部分，保證適合的顯示器高度和鍵盤高度。

十一、摩擦學設計

摩擦學是研究相對運動的作用表面間的摩擦、潤滑和磨損，以及三者間相互關系的理論與應用的一門邊緣摩擦學系統(tǒng)過程研究學科。以減小摩擦為目的的設計，即為摩擦學設計。

世界上使用的能源大約有1/3～1/2消耗于摩擦。如果能夠盡力減少無用的摩擦消耗，便可大量節(jié)省能源。另外，機械產(chǎn)品的易損零件大部分是由于磨損超過限度而報廢和更換的，如果能控制和減少磨損，則既減少設備維修次數(shù)和費用，又能節(jié)省制造零件及其所需材料的費用。

人類對摩擦現(xiàn)象早有認識，并能用來為自己服務，如史前人類 的鉆木取火。《詩經(jīng)·邶風·泉水》中有“載脂載宣，還車言邁”的詩句，表明中國在春秋時期已應用動物脂肪來潤滑車軸。

摩擦學研究的對象很廣泛，在機械工程中主要包括動、靜摩擦，如滑動軸承、齒輪傳動、螺紋聯(lián)接、電氣觸頭和磁帶錄音頭等；零件表面受工作介質摩擦或碰撞、沖擊，如犁鏵和水輪機轉輪等；機械制造工藝的摩擦學問題，如金屬成形加工、切削加工和超精加工等；彈性體摩擦，如汽車輪胎與路面的摩擦、彈性密封的動力滲漏等；特殊工況條件下的摩擦學問題，如宇宙探索中遇到的高真空、低溫和離子輻射等，深海作業(yè)的高壓、腐蝕、潤滑劑稀釋和防漏密封等。

此外，還有生物中的摩擦學問題，如研究海豚皮膚結構以改進艦只設計，研究人體關節(jié)潤滑機理以診治風濕性關節(jié)炎，研究人造心臟瓣膜的耐磨壽命以謀求最佳的人工心臟設計方案等。地質學方面的摩擦學問題有地殼移動、火山爆發(fā)和地震，以及山、海，斷層形成等。在音樂和體育以及人們日常生活中也存在大量的摩擦學問題。

十三、疲勞設計

疲勞

材料、零件和構件在循環(huán)加載下，在某點或某些點產(chǎn)生局部的永久性損傷，并在一定循環(huán)次數(shù)后形成裂紋、或使裂紋進一步擴展直到完全斷裂的現(xiàn)象。

發(fā)展趨勢 飛機、船舶、汽車、動力機械、工程機械、冶金、石油等機械以及鐵路橋梁等的主要零件和構件，大多在循環(huán)變化的載荷下工作，疲勞是其主要的失效形式。因此，疲勞理論和疲勞試驗對于設計各類承受循環(huán)載荷的機械和結構，成為重要的研究內容。疲勞有限壽命設計中進行壽命估算，必須了解材料的疲勞性能，以此作為理論計算的依據(jù)。由于疲勞壽命的長短取決于所承受的循環(huán)載荷大小，為此還必須編制出供理論分析和全尺寸疲勞試驗用的載荷譜，再根據(jù)與各種疲勞相適應的損傷模型估算出疲勞壽命。疲勞理論的工程應用，經(jīng)歷了從無限壽命設計到有限壽命設計，有限壽命設計尚處于完善階段。發(fā)展趨勢是：①宏觀與微觀結合，探討從位錯、滑移、微裂紋、短裂紋、長裂紋到斷裂的疲勞全過程，尋求壽命估算各階段統(tǒng)一的物理-力學模型。②研究不同環(huán)境下的疲勞及其壽命估算方法。③概率統(tǒng)計方法在疲勞中的應用，如隨機載荷下的可靠性分析方法，以及耐久性設計等。

十四、反求設計

反求設計（也稱逆向設計），是指設計師對產(chǎn)品實物樣件表面進行數(shù)字化處理(數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理)，并利用可實現(xiàn)逆向三維造型設計的軟件來重新構造實物的CAD模型(曲面模型重構)，并進一步用CAD/CAE／CAM系統(tǒng)實現(xiàn)分析、再設計、數(shù)控編程、數(shù)控加工的過程。

逆向設計的流程示意：產(chǎn)品樣件 → 數(shù)據(jù)采集 → 數(shù)據(jù)處理CAD/CAE/CAM系統(tǒng) → 模型重構 → 制造系統(tǒng) → 新產(chǎn)品。

概念車車身造型設計方法的研究，2004年國際工業(yè)設計研討會暨第9屆全國工業(yè)設計學術年會 本文運用反求工程的基本原理,通過電動概念車車身的研發(fā),從汽車概念設計的角度,提出了一種新的造型設計方法,它以反求工程為基礎,將正向設計和反向設計相互結合起來,利用計算機輔助進行車身造型設計.該方法通過建立車身特征曲線框架來進行概念車車身模型的構建,代替了傳統(tǒng)反求工程制作實物模型的步驟,有效地提高了設計效率、降低了研制成本和縮短了研發(fā)周期.最后,以完成的電動概念車樣車實例證明了該方法的正確性和有效性.十四、無障礙設計（barrierfreedesign）

這個概念名稱始見于1974年，是聯(lián)合國組織提出的設計新主張。無障礙設計強調在科學技術高度發(fā)展的現(xiàn)代社會，一切有關人類衣食住行的公共空間環(huán)境以及各類建筑設施、設備的規(guī)劃設計，都必須充分考慮具有不同程度生理傷殘缺陷者和正常活動能力衰退者（如殘疾人、老年人）群眾的使用需求，配備能夠應答、滿足這些需求的服務功能與裝置，營造一個充滿愛與關懷、切實保障人類安全、方便、舒適的現(xiàn)代生活環(huán)境。

無障礙設計首先在都市建筑、交通、公共環(huán)境設施設備以及指示系統(tǒng)中得以體現(xiàn)，例如步行道上為盲人鋪設的走道、觸覺指示地圖，為乘坐輪椅者專設的衛(wèi)生間、公用電話、兼有視聽雙重操作向導的銀行自助存取款機等，進而擴展到工作、生活、娛樂中使用的各種器具。

十五、共用性設計UD(Universal Design)是指，在商業(yè)利潤的前提下河現(xiàn)有生產(chǎn)技術條件下，產(chǎn)品（廣義的，包括器具﹑環(huán)境﹑系統(tǒng)和過程等）的設計盡可能使不同能力的使用者（例如殘疾人﹑老年人等），在不同的外界條件下能夠安全﹑舒適地使用的一種設計過程。

實例：日本松下電器公司一直在潛心研究和開發(fā)的“共用設計”理念產(chǎn)品NA-V80GD斜式滾筒洗衣機，在外觀方面創(chuàng)造性地將滾筒洗衣機的前開門傾斜了30°，變?yōu)樾毕蜷_門，它可以讓不同年齡﹑身高﹑性別和特殊人群（包括殘疾人）都能安全﹑方便的使用。

第五篇：現(xiàn)代設計方法感想

《現(xiàn)代設計方法》

學習心得體會

姓

名：

張

湉

序

號：

班

級：

09級機自2班

學

好：

24091901612

系

別：

機械與電子工程系

指導教師：

張曉紅老師

日

期：

2012年4月7日

《現(xiàn)代設計方法》學習心得體會

——09機自2班 張湉（45號）

進入大三，迎接我們的是真正的專業(yè)課，不再是以前的公共課或者是專業(yè)基礎課，而《現(xiàn)代設計方法》作為專業(yè)課中的必修課，即是非常重要的一門課，同時也是一門結合機械類各科目知識的一門綜合性課程。在近一學期的學習中，我不僅僅是學到了比較多的綜合性設計方法同時也很好的認識了我們的好老師-張老師。張老師的課堂教學非常幽默且具有非常強的科學性。張老師基本上是每20分鐘左右便給我們一定的時間休息會兒，這樣聽課就不會非常疲憊，做到勞逸結合，確實學習效果也非常好。

這門課程給我們講解了設計方法學、優(yōu)化設計、可靠性設計、有限元法、機械動態(tài)設計、計算機輔助設計、人工神經(jīng)元計算方法、工程遺傳算法、智能工程等九種現(xiàn)代設計方法。可以說是設計學的一個大綜合。雖然課程還沒有講解完，但是通過已經(jīng)學的知識和預習的相關知識我對這一課程有了一定程度的認識。縱觀世界機械類設計發(fā)展歷史，從19世紀中葉英國工業(yè)革命至今，機械工業(yè)不斷革新其要求也不斷改變，現(xiàn)今對各個設計員的要求不斷提升，由以前的單一機械結構設計到后來的機電一體化再到如今的機、電、計算機三位一體的設計要求，這樣對于我們大學生尤其是三本院校的大學生，本身基礎較薄弱，學習現(xiàn)代設計要求也不斷提高、相應的難度也在提升。

通過這半個學期的學習，自己對現(xiàn)代設計方法有了一定的認知和掌握。我覺得開設本課程要達到的主要目的是：通過對機械優(yōu)化設計和有限元分析中的基本概念、理論和方法的學習，對工程設計實例分析的了解和熟悉，我們可以拓寬視野，增強創(chuàng)新設計意識，掌握現(xiàn)代設計方法的基本思想和基本方法，初步具有解決機械優(yōu)化設計與有限元分析問題的能力。學校的圖書館也有許多相關的書籍期刊，通過課本的學習和課外知識的學習以及《機械設計》課程學習的基礎，我對設計過程的復雜性和相關基礎過程有了一定的認識，其過程主要為首先是任務的提出，確定需求和潛在的需求；然后是可理解的形成，即概念設計，包括掃描技術可能和產(chǎn)生矛盾統(tǒng)一設想；最后是對可能解的評估、優(yōu)選和確認，并產(chǎn)生最終 2 解。通過這門課程的學習我還解決了另一個問題，對機械設計的現(xiàn)代設計方法的相關類型有了一定的認識。通過課程中的設計方法學、優(yōu)化設計、計算機輔助設計等方面的學習我深刻的認識到現(xiàn)代設計方法主要基于以下四個類型開展設計方案的。主要是結構模塊化設計方法、基于產(chǎn)品特征知識的設計方法、系統(tǒng)化設計方法、智能化設計方法四個方面的設計方法，我的學習提綱也就是從這四個方面鋪開的。

這半個學期的學習使我受益匪淺，不僅僅是解決了這兩個問題，跟重要的是對現(xiàn)代設計方法有了個總的認識，對自己的專業(yè)能力有了很大的提高，這將是將來工作以及學習更廣闊的專業(yè)知識的夯實基礎，也為我將來的考研以及更遠的就業(yè)提供了很好的基礎，只有你專業(yè)知識學的好，將來工作上才能夠游刃有余，才能夠在人生的道路上走的更加平穩(wěn)、快速，取得人生的輝煌。最后，感謝張老師對我們的教導與教誨，您的辛勤工作給我們帶來的將是我們無盡的人生財富，助我們揚帆人生。謝謝您！

參考文獻：

《現(xiàn)代設計方法》 梅順齊 何雪明主編 華中科技大學出版社；