現(xiàn)代設(shè)計理論與方法重點

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1、緒論1、設(shè)計的的本質(zhì)是由功能到結(jié)構(gòu)的映射過程，是技術(shù)人員根據(jù)需要進行構(gòu)思、計劃并把計劃變?yōu)楝F(xiàn)實可行的機械系統(tǒng)的過程。2、計劃具有個性化、抽象化、多解性的基本特征。3、現(xiàn)代設(shè)計方法：計算機輔助設(shè)計概念：計算機輔助設(shè)計是利用計算機及其圖形設(shè)備輔助人們進行設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計是從多種設(shè)計方案中選擇最佳方案的方法，它以數(shù)學(xué)中的最優(yōu)化理論為基礎(chǔ)，以計算機為手段，根據(jù)設(shè)計所追求的性能目標，建立目標函數(shù)，在滿足給定的各種約束條件下，尋求最優(yōu)的設(shè)計方案。有限元設(shè)計就是利用假想的線和面將連續(xù)的介質(zhì)內(nèi)部和邊界分割成有限大小、有限數(shù)目、離散的單位來研究。穩(wěn)健設(shè)計通過質(zhì)量工程方法在產(chǎn)品設(shè)計階段就要求把產(chǎn)品設(shè)計完美、健全，

2、不受或盡量減少生產(chǎn)線波動帶來的影響，以保證產(chǎn)品達到預(yù)期的質(zhì)量效果。虛擬設(shè)計是一種新技術(shù)，它可以在虛擬環(huán)境中用交互手段對在計算機內(nèi)建立的模型進行修改，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，提高了產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量和一次設(shè)計成功率。創(chuàng)新設(shè)計、智能設(shè)計、表面設(shè)計、綠色設(shè)計、動態(tài)設(shè)計、摩擦設(shè)計、協(xié)同設(shè)計、工業(yè)設(shè)計等。一1、計算機輔助設(shè)計（簡稱CAD）：是計算機科學(xué)領(lǐng)域的一門重要技術(shù)，是集計算、設(shè)計繪圖、工程信息管理、網(wǎng)絡(luò)通信等領(lǐng)域知識于一體的高新技術(shù)，是先進制造技術(shù)的重要組成部分。2、CAD：（computeraideddesign）：即計算機輔助設(shè)計CAE(computeraidedengineering）：即計算機輔助

3、分析，CAM（computeraidedmanufacture）：即計算機輔助制造，CAPP（computeraidedprocessplanning）：即計算機輔助工藝設(shè)計，CIMS（computerintegratedmanufacturingsystem）：即計算機集成制造系統(tǒng)，8、CAD的特點：1）規(guī)范化、高質(zhì)量規(guī)范設(shè)計流程，統(tǒng)一文檔格式，提高設(shè)計質(zhì)量。9、CAD發(fā)展方向：脫離圖版，實現(xiàn)全自動無紙化設(shè)計、生產(chǎn)和制造，是CAD發(fā)展的最終目標。10.CAD的基本功能及優(yōu)點：1）人機交互2）幾何造型3）計算分析4）系統(tǒng)仿真5）工程繪圖6）數(shù)據(jù)管理11、CAD系統(tǒng)組成：CAD系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)：

4、計算機、圖形輸入設(shè)備、輸出設(shè)備CAD系統(tǒng)的軟件：軟件系統(tǒng)、支撐軟件、應(yīng)用軟件。二1、優(yōu)化設(shè)計：是從多種方案中選擇最佳方案的設(shè)計方法。它以數(shù)學(xué)中最優(yōu)化理論為基礎(chǔ)，以計算機為手段，根據(jù)設(shè)計所追求的性能目標，建立目標函數(shù)，在滿足給定的各種約束條件下，尋求最優(yōu)的設(shè)計方案。1、P49頁：例2-1黃金分割法求函數(shù)，3無約束優(yōu)化方法：坐標輪換法、牛頓法、約束優(yōu)化方法：遺傳算法、懲罰函數(shù)法、復(fù)合形法多目標優(yōu)化方法：多目標優(yōu)化問題、主要目標法、統(tǒng)一目標法三1、有限元法的概念：把復(fù)雜的結(jié)構(gòu)看成由有限個單元組成的整體的一種設(shè)計方法2、有限元法的基本思想：化整為零，積零其整，把復(fù)雜的結(jié)構(gòu)看成由有限個單元組成的整體3

5、、彈性力學(xué)中的基本假設(shè)：連續(xù)性假設(shè)，完全彈性假設(shè)，各向同性假設(shè)，均勻性假設(shè)，微小性假設(shè)，無初應(yīng)力假設(shè)2、彈性力學(xué)的基本方程：平衡方程、幾何方程、物理方程、邊界條件3、彈性力學(xué)的基本原理：虛位移原理、最小勢能原理4、有限元模型的性能指標：可靠性、精確性、魯棒性、計算成本的經(jīng)濟性、通用軟件的規(guī)范性5、縮小結(jié)題規(guī)模的常用措施：對稱性和反對稱性、周期性條件、降維處理和幾何簡化、子結(jié)構(gòu)技術(shù)、線性近似化、多工況載荷的合并處理第四章：穩(wěn)健設(shè)計1、穩(wěn)健設(shè)計的基本概念：穩(wěn)健設(shè)計就是通過調(diào)整設(shè)計變量及控制其容差使可控因素和不可控因素當與設(shè)計值發(fā)生變差時仍能保證產(chǎn)品質(zhì)量的一種工程方法。換言之，若作出的設(shè)計即使在各

6、種因素的干擾下產(chǎn)品質(zhì)量也是穩(wěn)定的，或者用廉價的零部件能組裝出質(zhì)量上乘、性能穩(wěn)定與可靠的產(chǎn)品，則認為該產(chǎn)品的設(shè)計是穩(wěn)健的·。2、穩(wěn)健設(shè)計的一般步驟：1，確定產(chǎn)品的指標體系，建立可控和不可控因素對產(chǎn)品質(zhì)量影響的質(zhì)量設(shè)計模型，該模型應(yīng)能充分顯示出各功能因素變差對產(chǎn)品質(zhì)量特性的影響2，對穩(wěn)健設(shè)計模型進行試驗設(shè)計和數(shù)值分析模擬計算，獲取質(zhì)量特性的可靠分析數(shù)據(jù)3，尋找穩(wěn)健設(shè)計解或穩(wěn)健設(shè)計優(yōu)化解，獲得穩(wěn)健產(chǎn)品的設(shè)計方案3、產(chǎn)品的質(zhì)量：通常認為就是產(chǎn)品滿足規(guī)定要求或潛在需求的特征和特性總和，簡言之，產(chǎn)品的質(zhì)量就是產(chǎn)品適用性。4、質(zhì)量損失模型：1）功能波動（1、物品間干擾（物品間噪聲）2、外干擾（外噪聲）3、

7、內(nèi)干擾（內(nèi)噪聲））2）質(zhì)量損失函數(shù)3）質(zhì)量水平4)損失函數(shù)中系數(shù)K的決定方法5、Taguchi三次設(shè)計基本內(nèi)容：系統(tǒng)設(shè)計、參數(shù)設(shè)計、容差設(shè)計五1、虛擬現(xiàn)實的含義：從本質(zhì)上講，虛擬現(xiàn)實就是一種先進的計算機用戶接口，它通過給用戶同時提供諸如視覺、聽覺、觸覺等各種直觀而又自然的實時感知交互手段，最大限度地方便用戶的操作，從而減輕用戶的負擔，提高整個系統(tǒng)的工作效率。2、虛擬現(xiàn)實的兩個本質(zhì)特征：1）多感知性：所謂多感知