現(xiàn)代設(shè)計方法資料

1、 現(xiàn)代設(shè)計方法在現(xiàn)代設(shè)計方法這門課的學習中，老師向我們系統(tǒng)的講解了多種設(shè)計方法，例如優(yōu)化設(shè)計、綠色設(shè)計、虛擬設(shè)計、等等。下面我將對自己感興趣的幾種設(shè)計方法進行簡單的介紹。一、綠色設(shè)計綠色設(shè)計(Green Design)，是20世紀80年代末出現(xiàn)的一股國際設(shè)計潮流。綠色設(shè)計反映了人們對于現(xiàn)代科技文化所引起的環(huán)境及生態(tài)破壞的反思，同時也體現(xiàn)了設(shè)計師道德賀社會責任心的回歸。在漫長的人類設(shè)計史中，工業(yè)設(shè)計為人類創(chuàng)造了現(xiàn)代生活方式和生活環(huán)境的同時，也加速了資源，能源的消耗，并對地球的生態(tài)平衡造成了極大的破壞。特別是工業(yè)設(shè)計的過度商業(yè)化，使設(shè)計成了鼓勵人們無節(jié)制的消費的重要介質(zhì)，“有計劃的商品廢止制”就是

2、這種現(xiàn)象的極端表現(xiàn)。無怪乎人們稱“廣告設(shè)計”和“工業(yè)設(shè)計”是鼓吹人們消費的罪魁禍首，招致了許多的批評和責難。正是在這種背景下，設(shè)計師們不得不重新思考工業(yè)設(shè)計師的職責和作用，綠色設(shè)計也就應運而生。1、綠色設(shè)計的涵義綠色設(shè)計(Green Design)， 其涵義與生態(tài)設(shè)計(Ecological Design)、環(huán)境設(shè)計(Design for Environment)、生命周期設(shè)計或環(huán)境意識設(shè)計等概念比較接近，其基本思想是：在設(shè)計階段就將環(huán)境因素和預防污染的措施納入產(chǎn)品設(shè)計之中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計目標和出發(fā)點，力求使產(chǎn)品對環(huán)境的影響為最小。2、綠色設(shè)計的目的綠色設(shè)計的目的，是要克服傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)設(shè)

3、計與產(chǎn)品設(shè)計的不足，使所創(chuàng)造的產(chǎn)品既能滿足傳統(tǒng)產(chǎn)品的要求，又能滿足適應環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展的需求。3、綠色設(shè)計的原則三個“RE”原則Reduce、Recycle、Reuse,即“少量化、再利用、資源再生”的“物盡其能三原則”。不僅要減少物質(zhì)和能源的消耗，減少有害物質(zhì)的排放，而且要使產(chǎn)品及零部件能夠方便的分類回收并再生循環(huán)或重新利用。4、綠色設(shè)計的內(nèi)容綠色設(shè)計的主要內(nèi)容包括：綠色產(chǎn)品設(shè)計的材料選擇與管理；產(chǎn)品的可拆卸性設(shè)計；產(chǎn)品的可回收性設(shè)計。 1）綠色產(chǎn)品設(shè)計的材料選擇與管理。一方面，不能把含有有害成分與無害成分的材料混放在一起；另一方面，對于達到壽命周期的產(chǎn)品，有用部分要充分回收利用，不可用部分

4、要用一定的工藝方法進行處理，使其對環(huán)境的影響降到最低 。2）產(chǎn)品的可回收性設(shè)計。綜合考慮材料的回收可能性，回收價值的大小，回收的處理方法等。 3）產(chǎn)品的可拆卸性設(shè)計。設(shè)計師要使所設(shè)計的結(jié)構(gòu)易于拆卸，維護方便，并在產(chǎn)品報廢后能夠重新回收利用。 除此之外，還有綠色產(chǎn)品的成本分析，綠色產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)庫等。5、綠色設(shè)計的方法1）模塊化設(shè)計。對一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能，不同規(guī)格的產(chǎn)品進行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品，滿足不同的需求。 模塊化設(shè)計既可以很好的解決產(chǎn)品品種規(guī)格，產(chǎn)品設(shè)計制造周期和生產(chǎn)成本之間的矛盾，又可為產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代，

5、提高產(chǎn)品的質(zhì)量，方便維修，有利于產(chǎn)品廢棄后的拆卸，回收，為增強產(chǎn)品的競爭力提供必要條件。 2）循環(huán)設(shè)計。循環(huán)設(shè)計既是回收設(shè)計（Design for Recovering &Recycling)，就是實現(xiàn)廣義回收所采用的手段或方法，即在進行產(chǎn)品設(shè)計時，充分考慮產(chǎn)品零部件及材料的回收的可能性，回收價值的大小，回收處理方法，回收處理結(jié)構(gòu)工藝性等與回收有關(guān)的一系列問題，以達到零部件及材料資源和能源的充分有效利用，環(huán)境污染最小的一種設(shè)計的思想和方法。6、綠色設(shè)計的案例折疊圍欄。最好禁止使用塑料袋，這種看法是正確的。但是只要它們存在于人們的生活中，我們就不得不解決這個問題。像馬丁阿祖做的那樣，吧廢棄的材料

6、編織折疊刀鐵框架立做成一個折疊圍欄。利用已使用過的材料可以制造出不同顏色、質(zhì)地和透明度的產(chǎn)品。作為與“荷蘭現(xiàn)代設(shè)計代名詞”Droog Design最早合作的設(shè)計師之一，德橋（Tejo Remy）以對廢棄材料和原有舊物品的巧妙利用，重新設(shè)計讓人耳目一新，印象深刻，并被看做Droog Design最具顛覆性和最近草根本色的設(shè)計師。他不滿傳統(tǒng)設(shè)計觀念，以挑戰(zhàn)當時主導性形式風格的姿態(tài)推出了“抽屜式”，在引起設(shè)計界騷動的同時，預示了一個充滿樂趣與智慧的設(shè)計新時代即將到來。在回憶藝術(shù)里，人們通過將房子里的物品與情景聯(lián)系在一起，使得回憶狠容易的被喚醒?！俺閷瞎衲悴荒苋拥糇约旱幕貞洝钡撵`感正來源于德喬對記憶所

7、作的探索與應用。抽屜柜是一些舊抽屜的集合，將撿來的二手抽屜放在新的外殼中，以稍顯凌亂的方式疊摞在一起，然后用亞麻繩捆綁在一起，使用者可以方便增減抽屜的數(shù)量。在他看來，由就抽屜組成的柜子成為記憶系統(tǒng)的一個隱喻。隨意而偶然排列的狀態(tài)，讓人產(chǎn)生急切和執(zhí)著的感覺。這樣的設(shè)計不僅僅是廢舊抽屜的重新利用，也提供了物品定制的獨特和重要方式。德喬說，他并不想設(shè)計，只是即興創(chuàng)作，當他找到這些抽屜時就接受了它們的狀態(tài)，使用者可以按自己意思再上面做出增減。與這個創(chuàng)造有異曲同工之妙的還有碎布椅和牛奶瓶燈。巧妙的想法，內(nèi)含的互動性與其近乎放肆的荷蘭式幽默在他的設(shè)計里隨處可見，將懷舊情懷融入現(xiàn)代功能中，用先鋒的形式改變廢

8、舊材料。可以說，德喬的這三個作品開始了新一代設(shè)計師對廢舊物品和日常材料進行回收利用，重新設(shè)計革新的新探索。 竹椅，相對于木材而言，竹子是一種生態(tài)友好的替代品，它的生長周期快，材質(zhì)堅硬，同時可彎折。雖然有這樣的品質(zhì)，沒有引起西方消費者的重視。結(jié)果，竹產(chǎn)品的生產(chǎn)仍不是很普遍。德喬與芮妮開始只是試圖通過編織的手法制作一個椅子，但是在制造了一些以后，他們意識到希望用這種技術(shù)創(chuàng)造一個更為立體的椅子，于是有了竹椅的誕生。碎布椅，不知道家里的舊衣服該如何處理嗎？碎布椅是個不錯的嘗試。網(wǎng)球長椅。在博曼斯美術(shù)館（Museum Boymansvan Beunungen）放置的六個網(wǎng)球長椅，大小各不相同。分別可以坐

9、2個到幾個人不等。設(shè)計的最初想法是美術(shù)館就像一個身體在成長，通過把相同的基本元素（網(wǎng)球）連接起來，代表機構(gòu)不同的成長階段。網(wǎng)球不僅具有分子一樣的形狀，同時外部柔軟。引起無需再連接起來后再加修飾和座墊。這一材料之前可能從來沒有被用于家居制造。抽屜柜-不要扔掉你的回憶。用一條亞麻帶把20個舊抽屜綁在一起形成。二、優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化設(shè)計這個名詞由來已久了，在各個領(lǐng)域都有發(fā)展，我所研究是機械的優(yōu)化設(shè)計。 機械優(yōu)化設(shè)計是近年來發(fā)展起來的一門新的學科,從60年代開始,由于最優(yōu)化技術(shù)和計算機技術(shù)在設(shè)計領(lǐng)域的應用,為工程設(shè)計提供了一種重要的科學設(shè)計方法。1、機械優(yōu)化設(shè)計的基本理論 優(yōu)化設(shè)計是一門新興學科,它建立在數(shù)

10、學規(guī)劃理論和計算機程序設(shè)計基礎(chǔ)上,通過計算機的數(shù)值計算,能從眾多的設(shè)計方案中尋到盡可能完善的或最適宜的設(shè)計方案,使期望的經(jīng)濟指標達到最優(yōu),它可以成功地解決解析等其它方法難以解決的復雜問題,優(yōu)化設(shè)計為工程設(shè)計提供了一種重要的科學設(shè)計方法,因而采用這種設(shè)計方法能大大提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。優(yōu)化設(shè)計主要包括兩個方面:一是如何將設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為確切反映問題實質(zhì)并適合于優(yōu)化計算的數(shù)學模型,建立數(shù)學模型包括:選取適當?shù)脑O(shè)計變量,建立優(yōu)化問題的目標函數(shù)和約束條件。目標函數(shù)是設(shè)計問題所要求的最優(yōu)指標與設(shè)計變量之間的函數(shù)關(guān)系式,約束條件反映的是設(shè)計變量取得范圍和相互之間的關(guān)系;二是如何求得該數(shù)學模型的最優(yōu)解:可歸

11、結(jié)為在給定的條件下求目標函數(shù)的極值或最優(yōu)值的問題。機械優(yōu)化設(shè)計就是在給定的載荷或環(huán)境條件下,在機械產(chǎn)品的形態(tài)、幾何尺寸關(guān)系或其它因素的限制范圍內(nèi),以機械系統(tǒng)的功能、強度和經(jīng)濟性等為優(yōu)化對象,選取設(shè)計變量,建立目標函數(shù)和約束條件,并使目標函數(shù)獲得最優(yōu)值一種現(xiàn)代設(shè)計方法,目前機械優(yōu)化設(shè)計已廣泛應用于航天、航空和國防等各部門。2、機械優(yōu)化設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā) 產(chǎn)品生產(chǎn)是企業(yè)的中心任務,而產(chǎn)品的競爭力影響著企業(yè)的生存與發(fā)展。產(chǎn)品的競爭力主要在于它的性能和質(zhì)量,也取決于經(jīng)濟性,而這些因素都與設(shè)計密切相關(guān),可以說產(chǎn)品的水平主要取決于設(shè)計水平。隨著生產(chǎn)的日益增長,要求機器向著高速、高效、低消耗方向發(fā)展,并且由于商

12、品的競爭,要求不斷縮短設(shè)計周期,因而對產(chǎn)品的設(shè)計已不是僅考慮產(chǎn)品本身,還要考慮對系統(tǒng)和環(huán)境的影響;不僅要考慮技術(shù)領(lǐng)域,還要考慮經(jīng)濟、社會效益;不僅考慮當前,還要考慮長遠發(fā)展。在這種情況下,所謂傳統(tǒng)的設(shè)計方法已越來越顯得適應不了發(fā)展的需要。由于科學技術(shù)的迅速發(fā)展,對客觀世界的認識不斷深入,設(shè)計工作所需的理論基礎(chǔ)和手段有了很大進步,使產(chǎn)品的設(shè)計發(fā)生了很大的變化,特別是電子計算機的發(fā)展及應用,對設(shè)計工作產(chǎn)生了革命性的突變,為設(shè)計工作提供了實現(xiàn)設(shè)計自動化和精密計算的條件。因此,用理論設(shè)計代替經(jīng)驗設(shè)計、用精確設(shè)計代替近似設(shè)計、用優(yōu)化設(shè)計代替一般設(shè)計將成為設(shè)計的必然發(fā)展趨勢。3、機械優(yōu)化設(shè)計的特點 優(yōu)化設(shè)

13、計是以建立數(shù)學模型進行設(shè)計的。優(yōu)化設(shè)計引用了一些新的概念和術(shù)語,如前所述的設(shè)計變量、目標函數(shù)、約束條件等。機械優(yōu)化設(shè)計將機械設(shè)計的具體要求構(gòu)造成數(shù)學模型,將機械設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學問題,構(gòu)成一個完整的數(shù)學規(guī)劃命題,逐步求解這個規(guī)劃命題,使其最佳地滿足設(shè)計要求,從而獲得可行方案中的最優(yōu)設(shè)計方案。優(yōu)化設(shè)計改變了傳統(tǒng)的設(shè)計方式。傳統(tǒng)設(shè)計方法是被動地重復分析產(chǎn)品的性能,而不是主動設(shè)計產(chǎn)品的參數(shù)。作為一項設(shè)計不僅要求方案可行、合理,而且應該是某些指標達到最優(yōu)的理想方案。并從大量的可行設(shè)計方案中找出種最優(yōu)化的設(shè)計方案,從而實現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計可以滿足多方面的性能要求。產(chǎn)品要求總體結(jié)構(gòu)尺寸小,傳動效率高

14、,生產(chǎn)成本低等,這些要求用傳統(tǒng)設(shè)計方法設(shè)計是無法解決的。實踐證明,最優(yōu)化設(shè)計是保證產(chǎn)品具有優(yōu)良的性能,減輕自重或體積,降低工程造價的一種有效設(shè)計方法。優(yōu)化設(shè)計的一般過程與傳統(tǒng)設(shè)計方法有所不同。它是以計算機自動設(shè)計選優(yōu)為其基本特征的。由于計算機的運用速快,分析計算一個方案只要幾秒以至千分之一秒鐘,因而可以從大量的方案中選出最優(yōu)方案。因此可以為設(shè)計人員提供大量的設(shè)計分析數(shù)據(jù),有助于考察設(shè)計結(jié)果,從而可以提高機械產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。4、機械優(yōu)化設(shè)計的應用 機構(gòu)運動參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計是機械優(yōu)化設(shè)計中發(fā)展較早的領(lǐng)域,不僅研究了連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等再現(xiàn)函數(shù)和軌跡的優(yōu)化設(shè)計問題,而且還提出一些標準化程序。機械零、部

15、件的優(yōu)化設(shè)計最近十幾年也有很大發(fā)展,主要是研究各種減速器的優(yōu)化設(shè)計、液壓軸承和滾動軸承的優(yōu)化設(shè)計以及軸、彈簧、制動器等的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化。除此之外,在機床、鍛壓設(shè)備、壓延設(shè)備、起重運輸設(shè)備、汽車等的基本參數(shù)、基本工作機構(gòu)和主體結(jié)構(gòu)方面也進行了優(yōu)化設(shè)計工作。近年來發(fā)展起來的計算機輔助設(shè)計(CAD) 引入優(yōu)化設(shè)計方法后,把優(yōu)化設(shè)計方法與計算機輔助設(shè)計結(jié)合起來,使設(shè)計過程完全自動化,已成為設(shè)計應用技術(shù)。三、相似性設(shè)計對于設(shè)計復雜機械產(chǎn)品而言, 新產(chǎn)品的設(shè)計大都是原有產(chǎn)品的繼承和發(fā)展,找出與原有產(chǎn)品的相似性與差異性,可用簡單(子)系統(tǒng)組合有相似性與差異性的復雜機械系統(tǒng),已是機械工程專家的共識。如今，單元化

16、和集成化是工程產(chǎn)品設(shè)計發(fā)展的趨勢。在CAD、CBR、CBD、KBE、智能設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計、協(xié)同設(shè)計、相似設(shè)計及設(shè)計重用中都涉及相似性和變異修改。傳統(tǒng)相似設(shè)計方法要求所有特征都對應相似這不適合設(shè)計復雜系統(tǒng)。因此,用相似單元系統(tǒng)綜合集成有相似性與差異性的復雜機械產(chǎn)品方法，是機械科學中一個重要問題。 1、 復雜機械相似系統(tǒng)構(gòu)成原理1) 復雜相似機械產(chǎn)品系統(tǒng)的概念 系統(tǒng)間組成單元及特性有共性形成相似性。系統(tǒng)間有相似性形成相似系統(tǒng)。簡單機械系統(tǒng)間相似性形成簡單相似機械系統(tǒng)，復雜機械產(chǎn)品間存在相似性構(gòu)成復雜相似機械產(chǎn)品系統(tǒng)。復雜相似機械產(chǎn)品系統(tǒng)間是多單元及多種特性綜合的系統(tǒng)相似性，相似性程度主要由相似性單元

17、的數(shù)量和特性相似程度大小所決定。2) 復雜自然相似系統(tǒng)構(gòu)成原理 兩個或兩個以上和諧有序的自然相似系統(tǒng)都是由多層次、多個對應相似特性的子系統(tǒng)按系統(tǒng)序結(jié)構(gòu)有共性組成。不同層次的主子系統(tǒng)間有自相似性。例如，復雜相似高等生物體系統(tǒng)由對應相似的細胞的子系統(tǒng)按系統(tǒng)序結(jié)構(gòu)組成；復雜天體系統(tǒng)是對應相似的星體子系統(tǒng)按系統(tǒng)序結(jié)構(gòu)組成；復雜相似國家社會系統(tǒng)都對應省(州、市)、縣、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))子系統(tǒng)按系統(tǒng)序結(jié)構(gòu)有共性組成。 3) 復雜機械相似系統(tǒng)構(gòu)成原理 人工設(shè)計復雜相似機械產(chǎn)品系統(tǒng)應遵從自然相似系統(tǒng)的組成原理：用對應相似性的機械和電子零部件單元子系統(tǒng)按系統(tǒng)序結(jié)構(gòu)有共性組成復雜相似機械產(chǎn)品系統(tǒng)。 例如，兩部復雜相似汽車系

18、統(tǒng)，常由具有對應相似性的發(fā)動機、變速器、前橋、后橋、懸掛、空調(diào)器、油泵、信息檢測和控制單元子系統(tǒng)按相似序結(jié)構(gòu)組合而成。2、 相似系統(tǒng)集成設(shè)計原理 相似學第一定律:當對應系統(tǒng)序結(jié)構(gòu)存在共同性時，系統(tǒng)之間形成相似特性。而且,系統(tǒng)相似性大小隨序結(jié)構(gòu)共同性程度增大而上升，序結(jié)構(gòu)共同性程度減少而下降。相似學第二定律:當不同系統(tǒng)中信息內(nèi)容與規(guī)律、信息作用方式與過程存在共同性時，系統(tǒng)間形成相似特性。而且,不同系統(tǒng)的信息內(nèi)容、作用形式和規(guī)律越接近系統(tǒng)間特性越相似,系統(tǒng)間相似特性隨信息內(nèi)容、規(guī)律變化而變化。相似學第三定律:當支配系統(tǒng)本質(zhì)的規(guī)律有共性時系統(tǒng)間形成相似性。受相同自然規(guī)律支配的系統(tǒng)間將存在相似性,相似特性的性質(zhì)隨支配的自然規(guī)律而異。系統(tǒng)相似度大小與支配系統(tǒng)本質(zhì)規(guī)律的共性相關(guān)聯(lián), 相似性變化與系統(tǒng)演化方向與過程相關(guān)。應用相似規(guī)律的必要條件是支配相似特性的本質(zhì)原理一致性和系統(tǒng)相似度Q0。以上就是對本門課程的學