现代设计理论与方法PPT课件

现代机械设计理论与方法南京理工大学机械工程学院机械设计与自动化系梁医公共邮箱：moderndesign@126.com参考书目1.机械优化设计，孙靖民，哈尔滨工业大学2.MATLAB原理与工程应用（AnEngineer’sGuidetoMATLAB），EdwardB.Magrad等,电子工业出版社3.现代设计技术，王国强等，化学工业出版社；4.创新算法——TRIZ、系统创新和技术创造力，GenrichAltshuller著，华中科技大学出版社5.现代机械设计方法，谢里阳，机械工业出版社6.现代设计理论与方法，张鄂，科学出版社7.机械优化设计方法，陈立周，冶金工业出版社8.现代优化计算方法，邢文训谢金星，清华大学出版社9.MATLAB遗传算法工具箱及其应用，雷英杰等西安电子科技大学出版社教学环节1.课堂讲授；2.课后作业；3.课外分组查阅文献，课堂进行演示和交流；4.课外独立查阅文献，撰写综述类小;5.课程开卷考试。成绩评定综合成绩计算表 序号 考核项目 成绩 备注 1 开卷考试 50% 50分制开卷考试,2个小时 2 课堂演示及考勤 20% 20分制，根据课堂演示的表现和平时考勤,15分钟 3 小论文 30％ 30分制，根据小论文的质量课程内容第0章现代机械设计概述第1章优化设计概述第2章数学基础第3章一维搜索方法Matlab介绍第4章无约束优化方法第5章约束优化方法第6章多目标及离散变量优化方法第7章现代优化算法第8章优化实例现代机械设计概述——《现代设计技术》王国强设计是为提供社会所需的产品所必要的一系列创新思维和活动。1、设计的定义运用基础知识、专业知识、实践经验和系统工程等方法，进行设想和构思、计算和分析的过程。设计的最终目的：提供满足人们需求、具有一定功能、优质高效、价廉物美，并具有市场竞争力的产品。结果技术文件(提供产品制造依据)设计是形成产品的第一道工序。2、设计的作用产品的质量和经济效益取决于设计、制造和管理的综合水平，而产品设计是关键。3、传统设计与现代设计人类的生活与生产，社会的进步1)设计的思想和方法的发展设计的思想和方法2）传统设计与现代设计的区别传统设计灵感和经验现代设计基于设计科学实现产品本身预定的功能人-机-环境，系统的设计偏重于普通强度准则(理论力学、材料力学)有限单元法、断裂力学、弹塑性力学……可靠性设计，人机工程设计，摩擦学设计，绿色设计，美学设计人脑三维构思，二维图形表达三维实体设计串行设计，设计过程漫长并行设计技术,高效快速④传统设计如图所示系统总体要求系统任务分解和指标分配机械系统要求概念设计详细设计确认制造控制系统要求概念设计详细设计确认制造系统联调与测试修改及优化传统设计流程图缺点:分系统设计之间缺乏协调，在设计过程中无法对整个系统给出准确的描述，工作效率低、产品开发周期长、开发费用高。现代设计流程如图所示系统总体要求系统任务分解和指标分配概念设计概念设计详细设计概念设计详细设计要求要求虚拟集成仿真/测试原型/测试制造制造系统联调与测试机械系统控制系统修改及优化现代设计流程虚拟样机技术把不同领域的工程师结合起来，协同设计，减少冗余建模，共享数据,对不能够用实验进行校验的场合进行仿真。显著降低设计成本，减少设计实验周期。设计技术体系先进制造工艺材料科学自动化技术系统管理技术自然科学政治经济文化社会科学……相关学科与技术应用技术支撑技术主体技术基础技术现代设计方法学可靠性设计技术设计试验技术各种产品设计领域计算机辅助设计技术传统设计理论与方法传统设计技术体系二、现代设计理论与方法（现代设计技术）的范畴新兴的多元交叉学科常用的现代设计理论与方法：1．优化设计2．可靠性设计3．模糊设计4．工业设计5．有限元法6．动态设计7．计算机辅助设计CAD8．疲劳强度设计9．损伤容限设计10．摩擦学设计11．模块化设计12．热稳定设计13．精度设计14．相似设计15．并行设计16.设计方法学17．绿色设计19．虚拟设计18.创新设计20．智能工程(设计)21．反求工程(设计)22．设计专家系统23．神经网络分析设计24.机电一体化系统设计三、现代设计技术特点1）设计范畴扩展化2）设计手段计算机化传统设计——只限于产品设计。现代设计——将产品设计向前扩展到产品规划向后扩展到工艺设计，使产品规划、产品设计、工艺设计形成一个有机整体。早期的计算机辅助分析计算和辅助绘图优化设计、并行设计、三维建模、设计过程管理、设计制造一体化、仿真和虚拟制造等6）分析手段精确化5）设计手段拟实化4）设计过程智能化3）设计过程并行化与产品相关的各种过程并行交叉进行，可减少修改工作量，加快设计进程，提高设计质量。借助人工智能和专家系统技术，由计算机完成一部分原来必须由设计者进行的创造性工作。三维造型技术、仿真和虚拟技术以及快速原型技术的出现，使得零件在制造前就能看到其形状，并可据此改进设计效果。利用有限元等功能强大的分析工具，准确模拟系统的真实工作情况，得到符合实际的最优解。运用概率论、统计学方法进行产品的可靠性设计。7）集成设计环境利用计算机工具软件，可以在系统集成设计、分析、测试与仿真环境下完成产品设计。例如：Pro/E、UG等软件。8）强调设计的逻辑性和系统性传统设计——采用经验法和类比法，现代设计——强调设计的逻辑性与系统性。例如：设计方法学中的功能分析法，应用“设计目录”进行设计等，可获得多种设计，经比较和优化，最终获得最佳方案。9）动态多变量优化传统设计——静态分析现代设计——考虑载荷谱等随机变量，动态多变量设计10）强调产品的环保性11）强调产品宜人性12）强调用户参与13）强调设计阶段质量控制现代质量控制理论认为，产品质量首先是设计出来的，其次才是制造出来的。14）设计制造一体化15）产品全寿命周期最优化现代设计强调从市场调研、用户要求，到产规划、产品设计、工艺设计、制造过程质量控制、成本核算、销售价格、包装运输、售后服务、维修保养、报废处理、回收再利用等产品全寿命周期的综合最优化。四、学习现代设计理论与方法的意义没有优秀的产品设计和创新是难以在竞争中取胜的。要求所有相关人员了解现代设计技术及其在市场竞争中的作用，要求产品开发各个环节，尤其是设计与制造环节的工程技术人员熟练地掌握现代设计技术，以创造出综合性能优良的产品。了解现代设计的基础理论;掌握实用工程软件的应用，并用于解决工程实际问题。学习现代设计技术的主要任务:结束