1、. 學(xué) 號(hào)：XXXXXXXX天 津 商 業(yè) 大 學(xué) 論 文 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用 學(xué) 院:生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院專業(yè)班級(jí):輕工過(guò)程與裝備1501學(xué)生姓名:*學(xué) 號(hào)：XXXXXXX 2016年1月 3日.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用摘要：設(shè)計(jì)是人類改造自然的基本活動(dòng)之一。它與人類的生產(chǎn)活動(dòng)及生活緊密相關(guān)。人類在改造自然的歷史長(zhǎng)河中，一直從事設(shè)計(jì)活動(dòng)，通過(guò)成功的設(shè)計(jì)物品來(lái)滿足文明社會(huì)的需要。人類生活在大自然和人類自身“設(shè)計(jì)”的世界中，從某種意義上講，人類文明的歷史，就是不斷進(jìn)行設(shè)計(jì)活動(dòng)的歷史。以下我將會(huì)概括這學(xué)期所學(xué)習(xí)的主要現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及學(xué)習(xí)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的意義。關(guān)鍵詞：現(xiàn)代設(shè)計(jì)；人類；自然；文明社會(huì)從廣義

2、上說(shuō)，設(shè)計(jì)是指為了達(dá)到某一特定目的，從構(gòu)思到建立一個(gè)切實(shí)可行的實(shí)施方案，并且用明確的手段表示出來(lái)的系列行為。設(shè)計(jì)的目的既可以是精神性的也可以是物質(zhì)性的。在漫長(zhǎng)的歷史進(jìn)程中，出現(xiàn)了兩種主要形式的設(shè)計(jì)活動(dòng)，一是單純?yōu)榱藵M足審美需求而出現(xiàn)的藝術(shù)設(shè)計(jì)，一是單純?yōu)榱藵M足功能需求而出現(xiàn)的工程設(shè)計(jì)。通常所說(shuō)的設(shè)計(jì)一般指工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，是把設(shè)計(jì)理解為根據(jù)客觀需求完成滿足該需求的技術(shù)系統(tǒng)的圖紙及技術(shù)文檔活動(dòng)。隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)科學(xué)也在不斷向深度和廣度發(fā)展，其內(nèi)容、要求、理論、和手段等都在不斷更新，產(chǎn)品設(shè)計(jì)概念的內(nèi)涵和外延也在擴(kuò)大。1. 設(shè)計(jì)方法學(xué)1.1設(shè)計(jì)方法的涵義方法是人類思維的寶貴財(cái)富

3、，是探索科學(xué)真理的鑰匙。認(rèn)識(shí)事物、解決問(wèn)題都需要正確的方法。好的方法將為人們開(kāi)展更廣闊的圖景，使人們認(rèn)識(shí)更深層次的規(guī)律，從而更有效地改造世界。設(shè)計(jì)方法學(xué)是一門新興學(xué)科，是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的重要組成部分。工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性活動(dòng)，設(shè)計(jì)的結(jié)果直接影響產(chǎn)品性能質(zhì)量、成本和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。由于在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平的工作中，科學(xué)的設(shè)計(jì)方法起著重要的作用，因此加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(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(yùn)籌學(xué)及管理科學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，用于解決工程問(wèn)題，使之達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計(jì)、最優(yōu)控制和最優(yōu)管理的一門科學(xué)。系統(tǒng)工程的方法是把事物當(dāng)作一個(gè)整體的系統(tǒng)來(lái)研究，從系統(tǒng)出發(fā)，分析各組

4、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，是一種比較全面的綜合研究方法?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)中的許多問(wèn)題，都可以用系統(tǒng)論思想和方法去分析、認(rèn)識(shí)和把握。1.2現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)思想科學(xué)技術(shù)發(fā)展的歷史和實(shí)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)革命尤其是現(xiàn)在的工業(yè)化過(guò)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高不斷地提供了先進(jìn)設(shè)備、器械和用品?？茖W(xué)技術(shù)成果要轉(zhuǎn)變?yōu)橛懈?jìng)爭(zhēng)力的新產(chǎn)品,設(shè)計(jì)起著關(guān)鍵性的作用?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)以理論計(jì)算為設(shè)計(jì)主題，最本質(zhì)的工作是從無(wú)到有創(chuàng)造出一部機(jī)器以滿足我們的要求，由設(shè)計(jì)分析和設(shè)計(jì)綜合共同

5、構(gòu)成貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的始終。也就是說(shuō),機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題是一個(gè)決定機(jī)械產(chǎn)品一序列的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)環(huán)境效果的問(wèn)題。2現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的比較2.1傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論發(fā)展時(shí)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(shí)計(jì)算手段的局限等一系列原因,人們的思維還未被充分開(kāi)發(fā)。同時(shí)，社會(huì)對(duì)機(jī)械生產(chǎn)的要求不象今天這樣向高速、高效、精密、輕量化、自動(dòng)化方向發(fā)展,機(jī)械系統(tǒng)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也不象今天這樣日趨復(fù)雜。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)在進(jìn)行理論分析時(shí),基于其觀念的制約和所確定的力學(xué)數(shù)學(xué)模型的需要,常將復(fù)雜的具體問(wèn)題作了一些等效處理,使理論分析的目的性和問(wèn)題的本質(zhì)更加明確,也使分析的過(guò)程得到簡(jiǎn)化。2.2現(xiàn)代設(shè)計(jì)

6、方法1) 系統(tǒng)性:現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是邏輯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù),強(qiáng)調(diào)用系統(tǒng)工程處理技術(shù)系統(tǒng)問(wèn)題。設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)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) 創(chuàng)造性:突出人的創(chuàng)造性,發(fā)揮集體智慧,力求探尋更多突破性方案,開(kāi)發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品。3) 社會(huì)性:現(xiàn)代設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的整個(gè)過(guò)程,從產(chǎn)品的概念形成到報(bào)廢處理的全生命周期的所有問(wèn)題,都要以面向社會(huì)、面向市場(chǎng)為指導(dǎo)思想全面考慮解決。4) 宜人性:現(xiàn)代設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的實(shí)用性、外觀質(zhì)量的美觀性、藝術(shù)性、時(shí)代性,在保證產(chǎn)品功能的前提下,要求對(duì)用戶產(chǎn)生新穎、舒暢等精神功能。5) 動(dòng)態(tài)化:現(xiàn)代設(shè)計(jì)在靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上,考

7、慮載荷譜、負(fù)載率等隨機(jī)變量,進(jìn)行動(dòng)態(tài)多變量最優(yōu)化。6) 最優(yōu)化:現(xiàn)代設(shè)計(jì)重視綜合集成,在性能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、制造工藝、使用、環(huán)境等各種約束條件下,和廣泛的學(xué)科領(lǐng)域之間,通過(guò)計(jì)算機(jī)以高效率綜合集成最新科技成果,尋求最優(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)字化建模是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的核心技術(shù)之一。它應(yīng)包括全局產(chǎn)品信息的數(shù)字化定義、將產(chǎn)品信息自動(dòng)數(shù)字化的廣義計(jì)算機(jī)輔助工具的選用以及通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)全過(guò)程中大數(shù)字化信息所進(jìn)行的全面管理與控制即產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等三方面的內(nèi)容。8）計(jì)算機(jī)化:現(xiàn)代設(shè)計(jì)廣泛使用計(jì)算機(jī)使設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、制造、改進(jìn)一體化,日新月異的功能強(qiáng)大的軟件使設(shè)計(jì)工作面貌不斷更

8、新,能夠包容的影響設(shè)計(jì)的因素日益增多,大大提高了設(shè)計(jì)的精度、穩(wěn)定性和效率,修改設(shè)計(jì)極為方便。9）集成化。包括以信息集成為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的集成和復(fù)雜產(chǎn)品開(kāi)發(fā)涉及領(lǐng)域間的集成?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)系統(tǒng)已不再是單純的、或系統(tǒng),以并行工程、多設(shè)計(jì)領(lǐng)域集成為代表的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)巧將成為企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)化的發(fā)展方向。3現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的主要內(nèi)容1)可靠性設(shè)計(jì)以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)為理論基礎(chǔ),以失效分析、失效預(yù)測(cè)及各種可靠性試驗(yàn)為依據(jù),以保證產(chǎn)品的可靠性為目標(biāo)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。2)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的觀點(diǎn),研究?jī)?nèi)外系統(tǒng)和各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系,通過(guò)各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作,取長(zhǎng)補(bǔ)短來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)最佳的總功能。3)優(yōu)化設(shè)計(jì)把最優(yōu)

9、化數(shù)學(xué)原理應(yīng)用與工程設(shè)計(jì)問(wèn)題,在所有可行方案中尋求最佳設(shè)計(jì)方案的一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí),首先要將工程問(wèn)題按優(yōu)化設(shè)計(jì)所規(guī)定的格式建立數(shù)學(xué)模型,然后選用合適的優(yōu)化計(jì)算方法在計(jì)算機(jī)上對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行尋優(yōu)求解,得到工程設(shè)計(jì)問(wèn)題的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。4)有限元法以電子計(jì)算機(jī)為工具的一種現(xiàn)代數(shù)值計(jì)算方法。它不僅能用于工程中復(fù)雜的非線行問(wèn)題、非穩(wěn)態(tài)問(wèn)題的求解,還可用于工程設(shè)計(jì)中進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動(dòng)力分析,并能準(zhǔn)確地計(jì)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(jì)算的有力分析工具。5)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算快速準(zhǔn)確、存儲(chǔ)量大、邏輯判斷功能強(qiáng)等特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)信息處理,并通過(guò)人機(jī)交互作用完成設(shè)計(jì)

10、工作的一種設(shè)計(jì)方法。6)反求工程設(shè)計(jì)通過(guò)實(shí)物或技術(shù)資料對(duì)已有的先進(jìn)產(chǎn)品進(jìn)行分析、解剖、試驗(yàn),了解其材料、組成、結(jié)構(gòu)、性能、功能,掌握其工藝原理和工作機(jī)理,以進(jìn)行消化仿制、改進(jìn)或發(fā)展、創(chuàng)造新產(chǎn)品的一種方法和技術(shù)。7)機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)根據(jù)產(chǎn)品的動(dòng)載工況,以及對(duì)產(chǎn)品提出的動(dòng)態(tài)性能要求與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,按動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行分析計(jì)算、優(yōu)化與試驗(yàn)、并反復(fù)進(jìn)行的一種設(shè)計(jì)方法。8)模塊化設(shè)計(jì)對(duì)在一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上,劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊,然后通過(guò)模塊的選擇和組合構(gòu)成不同產(chǎn)品的一種設(shè)計(jì)方法。4現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的發(fā)展趨勢(shì)人們隨著對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)深化和生活水平的提高,對(duì)

11、產(chǎn)品的要求也愈來(lái)愈高。因此，不斷的改進(jìn)設(shè)計(jì)理念,使用先進(jìn)設(shè)計(jì)制造技術(shù),提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低成本,提高生產(chǎn)率,生產(chǎn)出符合用戶需求的高科技產(chǎn)品,這也是現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展方向。具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面:1)設(shè)計(jì)對(duì)象由單機(jī)走向系統(tǒng)；2)設(shè)計(jì)要求由單目標(biāo)走向多目標(biāo)；3)設(shè)計(jì)所涉及的領(lǐng)域由單一領(lǐng)域走向多個(gè)領(lǐng)域；4)承擔(dān)設(shè)計(jì)工作的人員從單人走向小組,使人們從設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)字化中逐步確立主動(dòng)地位,激發(fā)主動(dòng)創(chuàng)造性；5)產(chǎn)品更新度加快,使設(shè)計(jì)周期縮短；6)產(chǎn)品設(shè)計(jì)由自由發(fā)展走向有計(jì)劃的發(fā)展；7)設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。這就是說(shuō),現(xiàn)代產(chǎn)品的設(shè)計(jì),除了要求考慮技術(shù)方面的因素外,它還要求設(shè)計(jì)

12、者應(yīng)將產(chǎn)品-人-環(huán)境-社會(huì)視為一個(gè)完整的系統(tǒng)。設(shè)計(jì)時(shí),必須從系統(tǒng)角度來(lái)全面考慮各方面的問(wèn)題。既要考慮產(chǎn)品本身,還要考慮對(duì)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(huì)效益；不但考慮當(dāng)前,還需考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法將會(huì)是各學(xué)科群之間的相互交叉滲透,愈益頻繁的一門綜合性學(xué)科,涉及的內(nèi)容十分廣泛,而且隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,必將會(huì)有許多新的設(shè)計(jì)方法不斷涌現(xiàn)?？偨Y(jié) 通過(guò)這學(xué)期王老師的講解，讓我初步了解了很多現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，對(duì)我以后的課題研究具有很大的幫助。尤其是有限元法，可能以后我用的最多的就是有限元，剛開(kāi)始聽(tīng)到“有限元”這三個(gè)字，感覺(jué)好迷茫，什么也不懂，不是那是干什么的，后來(lái)才明白原來(lái)它

13、是通過(guò)兩次近似將具有無(wú)限多個(gè)自由度的連續(xù)體轉(zhuǎn)化為只有有限個(gè)自由度的單元集合體，使問(wèn)題簡(jiǎn)化為數(shù)值求解的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。有限元法把原來(lái)尋求整個(gè)求解區(qū)域上滿足控制方程的連續(xù)函數(shù)問(wèn)題，轉(zhuǎn)變?yōu)樵诟鲉卧蠈ふ液线m的近似函數(shù)使其在每個(gè)單元上滿足控制方程的問(wèn)題。本科的時(shí)候?qū)W了好幾門力學(xué)，當(dāng)時(shí)都是用手計(jì)算的，沒(méi)有學(xué)什么軟件，現(xiàn)在才明白原來(lái)存在好多強(qiáng)大的軟件可以直接計(jì)算，省去了好多時(shí)間，所以以后我要好好學(xué)習(xí)一些有用的軟件，學(xué)會(huì)了對(duì)自己來(lái)說(shuō)就是一筆巨大的財(cái)富，一個(gè)人的力量是無(wú)窮的，只要合理利用和學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)永遠(yuǎn)都在進(jìn)行中，而沒(méi)有完成時(shí)。感謝這學(xué)期王老師的認(rèn)真講解，讓我了解到了許多從未接觸過(guò)的知識(shí)，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法涉及到了方方面面，各行各業(yè)，在每個(gè)公司設(shè)計(jì)一種產(chǎn)品，都要根據(jù)一種方法，而不能茫目設(shè)計(jì)，否則會(huì)適得其反。以后我會(huì)更加努力提升自己的各方面素質(zhì)，多學(xué)點(diǎn)知識(shí)，也許有一天我也會(huì)設(shè)計(jì)出自己的產(chǎn)品。參考文獻(xiàn)1趙松年,佟杰新,盧秀春.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.2孫新民.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法實(shí)用教程M.人民郵電出版社,1999.3張鄂.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法M.陜西:西安交通大學(xué)出版社,1999.4劉維信.機(jī)械零件的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)M.北京:中國(guó)科技出版社,1993.5劉靜香,張春梅.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方