現(xiàn)代設(shè)計方法及其應(yīng)用

學(xué)號：XXXXXXXX天津商業(yè)大學(xué)論文當(dāng)代設(shè)計辦法及其應(yīng)用學(xué)院:生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院專業(yè)班級:輕工過程與裝備1501學(xué)生姓名:***學(xué)號：XXXXXXX1月3日當(dāng)代設(shè)計辦法及其應(yīng)用摘要：設(shè)計是人類改造自然的基本活動之一。它與人類的生產(chǎn)活動及生活緊密有關(guān)。人類在改造自然的歷史長河中，始終從事設(shè)計活動，通過成功的設(shè)計物品來滿足文明社會的需要。人類生活在大自然和人類本身“設(shè)計”的世界中，從某種意義上講，人類文明的歷史，就是不停進(jìn)行設(shè)計活動的歷史。下列我將會概括這學(xué)期所學(xué)習(xí)的重要當(dāng)代設(shè)計辦法及學(xué)習(xí)當(dāng)代設(shè)計辦法的意義。核心詞：當(dāng)代設(shè)計；人類；自然；文明社會從廣義上說，設(shè)計是指為了達(dá)成某一特定目的，從構(gòu)思到建立一種切實可行的實施方案，并且用明確的手段表達(dá)出來的系列行為。設(shè)計的目的既能夠是精神性的也能夠是物質(zhì)性的。在漫長的歷史進(jìn)程中，出現(xiàn)了兩種重要形式的設(shè)計活動，一是單純?yōu)榱藵M足審美需求而出現(xiàn)的藝術(shù)設(shè)計，一是單純?yōu)榱藵M足功效需求而出現(xiàn)的工程設(shè)計。普通所說的設(shè)計普通指工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計，是把設(shè)計理解為根據(jù)客觀需求完畢滿足該需求的技術(shù)系統(tǒng)的圖紙及技術(shù)文檔活動。隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的不停發(fā)展，設(shè)計和設(shè)計科學(xué)也在不停向深度和廣度發(fā)展，其內(nèi)容、規(guī)定、理論、和手段等都在不停更新，產(chǎn)品設(shè)計概念的內(nèi)涵和外延也在擴(kuò)大。1.設(shè)計辦法學(xué)1.1設(shè)計辦法的涵義

辦法是人類思維的貴重財富，是探索科學(xué)真理的鑰匙。認(rèn)識事物、解決問題都需要對的的辦法。好的辦法將為人們開展更廣闊的圖景，使人們認(rèn)識更深層次的規(guī)律，從而更有效地改造世界。設(shè)計辦法學(xué)是一門新興學(xué)科，是當(dāng)代設(shè)計辦法的重要構(gòu)成部分。工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計是一種發(fā)明性活動，設(shè)計的成果直接影響產(chǎn)品性能質(zhì)量、成本和公司經(jīng)濟(jì)效益。由于在產(chǎn)品開發(fā)和提高產(chǎn)品設(shè)計水平的工作中，科學(xué)的設(shè)計辦法起著重要的作用，因此加強(qiáng)對產(chǎn)品設(shè)計辦法學(xué)的研究有著十分重要的意義。系統(tǒng)工程是在控制論、信息論、運籌學(xué)及管理科學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，用于解決工程問題，使之達(dá)成最優(yōu)化設(shè)計、最優(yōu)控制和最優(yōu)管理的一門科學(xué)。系統(tǒng)工程的辦法是把事物當(dāng)作一種整體的系統(tǒng)來研究，從系統(tǒng)出發(fā)，分析各構(gòu)成部分之間有機(jī)的聯(lián)系及系統(tǒng)與外界環(huán)境的關(guān)系，是一種比較全方面的綜合研究辦法。當(dāng)代設(shè)計中的許多問題，都能夠用系統(tǒng)論思想和辦法去分析、認(rèn)識和把握。1.2

當(dāng)代設(shè)計辦法的設(shè)計思想

科學(xué)技術(shù)發(fā)展的歷史和實際表明,機(jī)械工業(yè)是科學(xué)技術(shù)物化為生產(chǎn)力的重要載體。在以前的工業(yè)革命特別是現(xiàn)在的工業(yè)化過程中,機(jī)械與電子、信息、冶金、電力、化工、輕工、建筑等諸多領(lǐng)域科技成果的有機(jī)結(jié)合,為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高不停地提供了先進(jìn)設(shè)備、器械和用品?？茖W(xué)技術(shù)成果要轉(zhuǎn)變?yōu)橛懈偁幜Φ男庐a(chǎn)品,設(shè)計起著核心性的作用。當(dāng)代機(jī)械設(shè)計以理論計算為設(shè)計主題，最本質(zhì)的工作是從無到有發(fā)明出一部機(jī)器以滿足我們的規(guī)定，由設(shè)計分析和設(shè)計綜合共同構(gòu)成貫穿整個設(shè)計過程的始終。也就是說,機(jī)械設(shè)計問題是一種決定機(jī)械產(chǎn)品一序列的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及社會環(huán)境效果的問題。2

當(dāng)代設(shè)計辦法與傳統(tǒng)設(shè)計辦法的比較

2.1

傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計辦法

在傳統(tǒng)設(shè)計理論發(fā)展時期，由于受機(jī)械生產(chǎn)水平的制約、客觀條件的限制以及當(dāng)時計算手段的局限等一系列因素,人們的思維尚未被充足開發(fā)。同時，社會對機(jī)械生產(chǎn)的規(guī)定不象今天這樣向高速、高效、精密、輕量化、自動化方向發(fā)展,

機(jī)械系統(tǒng)和產(chǎn)品構(gòu)造也不象今天這樣日趨復(fù)雜。傳統(tǒng)設(shè)計在進(jìn)行理論分析時,基于其觀念的制約和所擬定的力學(xué)—數(shù)學(xué)模型的需要,常將復(fù)雜的具體問題作了某些等效解決,使理論分析的目的性和問題的本質(zhì)更加明確,也使分析的過程得到簡化。2.2

當(dāng)代設(shè)計辦法

1)系統(tǒng)性:當(dāng)代設(shè)計技術(shù)是邏輯系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù),強(qiáng)調(diào)用系統(tǒng)工程解決技術(shù)系統(tǒng)問題。設(shè)計時應(yīng)分析各部分的有機(jī)關(guān)系,力求系統(tǒng)整體最優(yōu)。同時考慮技術(shù)系統(tǒng)與外界的聯(lián)系,即人-

機(jī)-

環(huán)境的大系統(tǒng)關(guān)系。

2)發(fā)明性:突出人的發(fā)明性,發(fā)揮集體智慧,力求探尋更多突破性方案,開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品。

3)社會性:當(dāng)代設(shè)計開發(fā)新產(chǎn)品的整個過程,從產(chǎn)品的概念形成到報廢解決的全生命周期的全部問題,都要以面對社會、面對市場為指導(dǎo)思想全方面考慮解決。

4)宜人性:當(dāng)代設(shè)計強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的實用性、外觀質(zhì)量的美觀性、藝術(shù)性、時代性,在確保產(chǎn)品功效的前提下,規(guī)定對顧客產(chǎn)生新穎、舒暢等精神功效。

5)動態(tài)化:當(dāng)代設(shè)計在靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上,考慮載荷譜、負(fù)載率等隨機(jī)變量,進(jìn)行動態(tài)多變量最優(yōu)化。

6)最優(yōu)化:當(dāng)代設(shè)計重視綜合集成,在性能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、制造工藝、使用、環(huán)境等多個約束條件下,和廣泛的學(xué)科領(lǐng)域之間,通過計算機(jī)以高效率綜合集成最新科技成果,謀求最優(yōu)方案和參數(shù)。

7)數(shù)字化：產(chǎn)品在其生命周期內(nèi)的數(shù)字化建模是當(dāng)代設(shè)計辦法的核心技術(shù)之一。它應(yīng)涉及全局產(chǎn)品信息的數(shù)字化定義、將產(chǎn)品信息自動數(shù)字化的廣義計算機(jī)輔助工具的選用以及通過計算機(jī)對產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)全過程中大數(shù)字化信息所進(jìn)行的全方面管理與控制即產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等三方面的內(nèi)容。

8）計算機(jī)化:當(dāng)代設(shè)計廣泛使用計算機(jī)使設(shè)計、計算、繪圖、制造、改善一體化,日新月異的功效強(qiáng)大的軟件使設(shè)計工作面貌不停更新,能夠包容的影響設(shè)計的因素日益增多,大大提高了設(shè)計的精度、穩(wěn)定性和效率,修改設(shè)計極為方便。

9）集成化。涉及以信息集成為基礎(chǔ)實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)過程的集成和復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)涉及領(lǐng)域間的集成。當(dāng)代設(shè)計系統(tǒng)已不再是單純的、或系統(tǒng),以并行工程、多設(shè)計領(lǐng)域集成為代表的計算機(jī)集成制造系統(tǒng)巧將成為公司產(chǎn)品設(shè)計自動化的發(fā)展方向。3

當(dāng)代設(shè)計辦法的重要內(nèi)容

1)

可靠性設(shè)計

以概率論和數(shù)理統(tǒng)計為理論基礎(chǔ),以失效分析、失效預(yù)測及多個可靠性實驗為根據(jù),以確保產(chǎn)品的可靠性為目的的當(dāng)代設(shè)計辦法。

2)

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)的觀點,研究內(nèi)外系統(tǒng)和各子系統(tǒng)之間的互有關(guān)系,

通過各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作,取長補(bǔ)短來實現(xiàn)整個系統(tǒng)最佳的總功效。

3)

優(yōu)化設(shè)計

把最優(yōu)化數(shù)學(xué)原理應(yīng)用與工程設(shè)計問題,在全部可行方案中謀求最佳設(shè)計方案的一種當(dāng)代設(shè)計辦法。進(jìn)行工程設(shè)計時,首先要將工程問題按優(yōu)化設(shè)計所規(guī)定的格式建立數(shù)學(xué)模型,然后選用適宜的優(yōu)化計算辦法在計算機(jī)上對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行尋優(yōu)求解,得到工程設(shè)計問題的最優(yōu)設(shè)計方案。

4)

有限元法

以電子計算機(jī)為工具的一種當(dāng)代數(shù)值計算辦法。它不僅能用于工程中復(fù)雜的非線行問題、非穩(wěn)態(tài)問題的求解,還可用于工程設(shè)計中進(jìn)行復(fù)雜構(gòu)造的靜態(tài)和動力分析,并能精確地計算形狀復(fù)雜零件的應(yīng)力分布和變形,成為復(fù)雜零件強(qiáng)度和剛度計算的有力分析工具。5)

計算機(jī)輔助設(shè)計

運用計算機(jī)運算快速精確、存儲量大、邏輯判斷功效強(qiáng)等特點進(jìn)行設(shè)計信息解決,并通過人機(jī)交互作用完畢設(shè)計工作的一種設(shè)計辦法。

6)

反求工程設(shè)計

通過實物或技術(shù)資料對已有的先進(jìn)產(chǎn)品進(jìn)行分析、解剖、實驗,理解其材料、構(gòu)成、構(gòu)造、性能、功效,掌握其工藝原理和工作機(jī)理,以進(jìn)行消化仿制、改善或發(fā)展、發(fā)明新產(chǎn)品的一種辦法和技術(shù)。7)

機(jī)械動態(tài)設(shè)計

根據(jù)產(chǎn)品的動載工況,以及對產(chǎn)品提出的動態(tài)性能規(guī)定與設(shè)計準(zhǔn)則,按動力學(xué)辦法進(jìn)行分析計算、優(yōu)化與實驗、并重復(fù)進(jìn)行的一種設(shè)計辦法。8)

模塊化設(shè)計

對在一定范疇內(nèi)的不同功效或相似功效不同性能、不同規(guī)格的機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行功效分析的基礎(chǔ)上,劃分并設(shè)計出一系列功效模塊,然后通過模塊的選擇和組合構(gòu)成不同產(chǎn)品的一種設(shè)計辦法。4

當(dāng)代設(shè)計辦法的發(fā)展趨勢

人們隨著對客觀世界的認(rèn)識深化和生活水平的提高,對產(chǎn)品的規(guī)定也愈來愈高。因此，不停的改善設(shè)計理念,使用先進(jìn)設(shè)計制造技術(shù),提高產(chǎn)品質(zhì)量,減少成本,提高生產(chǎn)率,生產(chǎn)出符合顧客需求的高科技產(chǎn)品,這也是當(dāng)代設(shè)計技術(shù)的發(fā)展方向。

具體體現(xiàn)為下列幾個方面:

1)

設(shè)計對象由單機(jī)走向系統(tǒng)；2)

設(shè)計規(guī)定由單目的走向多目的；3)

設(shè)計所涉及的領(lǐng)域由單一領(lǐng)域走向多個領(lǐng)域；4)

承當(dāng)設(shè)計工作的人員從單人走向小組,使人們從設(shè)計過程數(shù)字化中逐步確立主動地位,激發(fā)主動發(fā)明性；5)

產(chǎn)品更新度加緊,使設(shè)計周期縮短；6)

產(chǎn)品設(shè)計由自由發(fā)展走向有計劃的發(fā)展；7)

設(shè)計的發(fā)展要適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,特別是適應(yīng)計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。這就是說,當(dāng)代產(chǎn)品的設(shè)計,除了規(guī)定考慮技術(shù)方面的因素外,它還規(guī)定設(shè)計者應(yīng)將產(chǎn)品-

人-

環(huán)境-

社會視為一種完整的系統(tǒng)。設(shè)計時,必須從系統(tǒng)角度來全方面考慮各方面的問題。既要考慮產(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(jì)、社會效益；不僅考慮現(xiàn)在,還需考慮久遠(yuǎn)發(fā)展。當(dāng)代設(shè)計辦法將會是各學(xué)科群之間的互相交叉滲入,愈益頻繁的一門綜合性學(xué)科,涉及的內(nèi)容十分廣泛,并且隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,必將會有許多新的設(shè)計辦法不停涌現(xiàn)?？偨Y(jié)通過這學(xué)期王老師的解說，讓我初步理解了諸多當(dāng)代設(shè)計辦法，對我后來的課題研究含有很大的協(xié)助。特別是有限元法，可能后來我用的最多的就是有限元，剛開始聽到“有限元”這三個字，感覺好迷茫，什么也不懂，不是那是干什么的，后來才明白原來它是通過兩次近似將含有無限多個自由度的持續(xù)體轉(zhuǎn)化為只有有限個自由度的單元集合體，使問題簡化為數(shù)值求解的構(gòu)造問題。有限元法把原來謀求整個求解區(qū)域上滿足控制方程的持續(xù)函數(shù)問題，轉(zhuǎn)變?yōu)樵诟鲉卧蠈ふ疫m宜的近似函數(shù)使其在每個單元上滿足控制方程的問題。本科的時候?qū)W了好幾門力學(xué)，當(dāng)時都是用手計算的，沒有學(xué)什么軟件，現(xiàn)在才明白原來存在好多強(qiáng)大的軟件能夠直接計算，省去了好多時間，因此后來我要好好學(xué)習(xí)某些有用的軟件，學(xué)會了對自己來說就是一筆巨大的財富，一種人的力量是無窮的，只要合理運用和學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)永遠(yuǎn)都在進(jìn)行中，而沒有完畢時。感謝這學(xué)期王老師的認(rèn)真解說，讓我理解到了許多從未接觸過的知識，當(dāng)代設(shè)計辦法涉及到了方方面面，各行各業(yè)，在每個公司設(shè)計一種產(chǎn)品，都要根據(jù)一種辦法，而不能茫目設(shè)計，否則會適得其反。后來我會更加努力提高自己的各方面素質(zhì)，多學(xué)點知識，可能有一天我也會設(shè)計出自己的產(chǎn)品。參考文獻(xiàn)[1]

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