机械设计课程论文长春工业大学机械设计课程小论文现代设计方法之我见教学点：长春工业大学写作时间：2013.10.1机械设计课程论文【论文摘要】：21世纪是一个高科技集体爆发的世纪，随着经济的发展众多的高科技产品不断涌现，人们对工业产品的需求越来越大，同时对工业产品的功能要求也日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。根据目前国内外设计学者进行机械产品设计时的主要思维特点，现代工业产品的设计方法可概括为系统化、结构模块化、计算机辅助自动化、人性化、智能化等，这些形成了现代设计的主要框架。【关键词】：现代设计方法；计算机辅助设计；有限元设计；逆向设计；优化设计；人性化设计现代设计方法之我见1、引言现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。它是以设计产品为目标的一个总的知识群体的统称，是为了适应市场剧烈竞争的需要，努力提高设计质量和缩短设计周期，以计算机在设计中的广泛应用为基础，于60年代以来在设计领域相继诞生与发展的一系列新兴学科的集成。与传统设计方法相比，更注重产品设计的全过程、注重分析系统内部单元的相对关系、注重从人性化角度解决产品的功能问题，是一种计算机化的、动态的、科学的设计，主动地设计产品的性能2、浅谈现代设计方法（1）什么是现代设计方法、有哪些主要特征随着计算机技术的发展，新的设计理论、新的设计方法不断涌现，这些新的设计方法与传统设计方法相比有了很大的不同，被称之为现代设计方法。

现代设计方法的主要特征是：以计算机为手段，运用工程设计的新理论和新方法，使产品设计结果达到最优，使设计过程高效化和自动化。现代设计方有很多，如优化设计、有限元、CAD计算机辅助设计、人性化设计、逆向设计等，这些方法使整个工程设计过程逐步向自动化、集成化、智能化发展，使设计出的产品的性能好、技术含量高、质量优良、具有市场竞争力。（2）计算机辅助设计计算机辅助设计是把计算机技术引入设计过程，利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。简称CAD。在设计过程中，计算机可以帮助设计人员担负数据计算、信息存储、图形数据加工等工作都交给了计算机来完成，并利用计算机对不同方案进行分析、计算和比较，以此来决定最优方案。目前CAD技术正向标准化、集成化、智能化方向发展，在CAD系统中各种设计信息：数字、文字、图形等现代冰箱设计思路，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索，设计过程越来越趋于自动化。现代CAD系统的功能包括:1)设计组件重用；2)简易的设计修改和版本控制功能；3)设计的标准组件的自动产生；4)设计是否满足要求和实际规则的检验；5)无需建立物理原型的设计模拟；6)装配件的自动设计；7)工程文档的输出，例机械设计课程论文如制造图纸，材料明细表；8)设计到生产设备的直接输出；9)到快速原型或快速制造工业原型的机器的直接输出CAD技术已在建筑设计、电子和电气、科学研究、机械设计、软件开发、机器人、服装业、出版业、工厂自动化、土木筑、地质、计算机艺术等各个领域得到广泛应用。

（3）有限元法设计有限元法是以电子计算机为工具的一种现代数值计算方法，有限元法设计就是将复杂问题分解成些许个互相联系的小问题，再对每一个小单元假定一个合适的近似解，然后推导求解由这些小问题组成的大问题的解，从而得以解决问题的一种设计方法。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。有限元法的计算过程是：将连续构件转化为若干个小单元；建立各单元的结点位移和结点力之间的关系式，求出各单元的刚度矩阵；利用结构力的平衡条件和边界条件，求出结点位移及各单元内的应力值。有限元法是一种高效能、常用的计算方法。目前，该法不仅能用于工程中复杂的非线性问题、非稳态问题的求解，而且还可用于工程设计中进行复杂结构的静态和动力分析，并能准确地计算形状复杂零件的应力分布和变形，成为复杂零件强度和刚度计算的有力分析工具。有限元法十分有效、通用性强、应用广泛，已有许多功能完善的大型或专用程序系统供工程设计使用，如，ANSYS，ASKA，SAP等。结合计算机辅助设计技术，有限元法也被用于计算机辅助制造中。由于有限元通用程序使用方便，计算精度高，其计算结果已成为各类工业产品设计和性能分析的可靠依据。

（4）逆向设计以往的正向工程产品设计过程是一个从无到有的过程：设计人员首先是根据产品的用途和功能来构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后由此转化反映在二维图纸，或建立产品的三维数字化模型，最终将这个图纸或模型转入制造流程，通过加工制造完成产品。逆向工程是相对于正向工程而言的，我们所说的逆向工程是根据现有的产品或产品样品，把现有的产品实物通过激光扫描和点采集等一系列的现代技术手段进行三维扫描，将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号数据，把获取的数据通过计算机专业设计软件对点云数据进行插补、光顺、整合等数据处理，并形成设计图纸，用于生产制造。逆向工程设计不是简单的复制和模仿，而是运用相关手段对产品进行分析再设计等创新处理，对产品样品的综合性能进行分析，从而使产品表现出更加优良的性能，缩短新产品的开发周期现代冰箱设计思路，提高设计开发效率。随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字化测量技术的迅猛发展，逆向工程软件的开发也取得了巨大成就，目前主流应用的逆向工程软件有：、、、、Catia（5）优化设计优化设计就是在满足设计要求的众多设计方案中选出最佳设计方案的设计方法。

优化设计是把最优化数学原理应用于工程设计问题，它以数学中的最优解理论为基础，以计算机为手段，根据所设计产品要求的性能和目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。优化设计过程中首先机械设计课程论文要建立数学模型，将设计问题中的物理模型转变为数学模型，并选取设计变量、列出目标函数、给出约束条件。选择适当的最优化方法求解数学模型，最后通过计算机程序计算自动筛选出最优设计方案。通常采用的最优化算法是逐步逼近法，有线性规划和非线性规划等。机械设计行业最早使用最优化技术是在20世纪60年代，早期的机械优化设计大多集中在机构学问题上，特别是机构运动参数的优化选择方面，此后逐渐发展到机构动力学优化设计和机械零部件及机械产品的优化设计。近十几年来随着数学理论和电子计算机技术的飞速发展发展，尤其在优化设计软件开发方面取得了巨大成就，使得优化设计在生产实践中得到了广泛的应用。优化设计能够在短时间内帮助设计师设计出结构最合理、性能最好、质量最高、成本最低的优质产品。其在机械设计中已经得到很好的应用和发展，已经成为了机械设计过程中不可或缺的重要环节。（5）人性化设计所谓人性化设计就是使得设计生产出的产品更具人性化，能够适应现代人的生活方式，适应绝大多数人的生活习惯，并且同样能够为特殊群体服务。

现代社会经济的飞速发展，因需要而消费工业产品的时代已经过去了，人们 越来越多的是出于对现代高科技产品的新奇与享受而进行消费。因此设计人员在 设计新型产品时要充分考虑人性化原则，让产品能够尽可能的符合人们对新型产 品的想象，使用更加方便快捷。只有这样，我们设计出的产品才能拥有更强的生 3、结束语随着人们对生活质量的要求的提高，以及现代社会经济发展速度的提升，人 们对工业产品的性能要求越来越高。因此与时俱进的设计理念和设计方法就成为 了实现我们理想的产品实际的最佳途径。所以，我们必须了解现代设计的基本内 容，并将之运用于行业的具体设计工作中，并不断总结提高。只有这样，我们才 能设计出真正有生命力的产品，提高效益，并服务社会。文中简要陈述了作者对 现代设计方法的一些浅层理解，相信随着社会对产品设计周期缩短与设计质量提 高的需求越发强烈时，现代设计方法一定会越来越多，越来越完善。 参考文献 小松博客(等).优化设计(百度百科). 2013-04-27 逆向建模技术与产品创新设计.2009-9 作者不详.产品逆向工程设计．2012-09-01 现代设计方法实用教程.2009-07-01