现代设计理论与方法重点.doc

绪论
设计的的本质是由功能到结构的映射过程，是技术人员根据需要进行构思、计划并把计划变为现实可行的机械系统的过程。
计划具有个性化、抽象化、多解性的基本特征。
3、现代设计方法：
计算机辅助设计概念：计算机辅助设计是利用计算机及其图形设备辅助人们进行设计。
优化设计是从多种设计方案中选择最佳方案的方法，它以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，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。
有限元设计就是利用假想的线和面将连续的介质内部和边界分割成有限大小、有限数目、离散的单位来研究。
稳健设计通过质量工程方法在产品设计阶段就要求把产品设计完美、健全，不受或尽量减少生产线波动带来的影响，以保证产品达到预期的质量效果。
虚拟设计是一种新技术，它可以在虚拟环境中用交互手段对在计算机内建立的模型进行修改，缩短了产品开发周期，提高了产品设计质量和一次设计成功率。
创新设计、智能设计、表面设计、绿色设计、动态设计、摩擦设计、协同设计、工业设计等。一
计算机辅助设计（简称CAD）：是计算机科学领域的一门重要技术，是集计算、设计绘图、工程信息管理、网络通信等领域知识于一体的高新技术，是先进制造技术的重要组成部分。
CAD：（computeraideddesign）：即计算机辅助设计CAE(computeraidedengineering）：即计算机辅助分析，CAM（computeraidedmanufacture）：即计算机辅助制造，CAPP（computeraidedprocessplanning）：即计算机辅助工艺设计，CIMS（computerintegratedmanufacturingsystem）：即计算机集成制造系统，
8、CAD的特点：1）规范化、高质量规范设计流程，统一文档格式，提高设计质量。9、CAD发展方向：脱离图版，实现全自动无纸化设计、生产和制造，是CAD发展的最终目标。
CAD的基本功能及优点：1）人机交互2）几何造型3）计算分析4）系统仿真5）工程绘图6）数据管理
11、CAD系统组成：CAD系统的硬件结构：计算机、图形输入设备、输出设备
CAD系统的软件：软件系统、支撑软件、应用软件。
二
优化设计：是从多种方案中选择最佳方案的设计方法。它以数学中最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，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。
P49页：例2-1黄金分割法求函数，3无约束优化方法：坐标轮换法、牛顿法、
约束优化方法：遗传算法、惩罚函数法、复合形法多目标优化方法：多目标优化问题、主要目标法、统一目标法
三
有限元法的概念：把复杂的结构看成由有限个单元组成的整体的一种设计方法
有限元法的基本思想：化整为零，积零其整，把复杂的结构看成由有限个单元组成的整体
弹性力学中的基本假设：连续性假设，完全弹性假设，各向同性假设，均匀性假设，微小性假设，无初应力假设
2、弹性力学的基本方程：平衡方程、几何方程、物理方程、边界条件
3、弹性力学的基本原理：虚位移原理、最小势能原理
4、有限元模型的性能指标：可靠性、精确性、鲁棒性、计算成本的经济性、通用软件的规范性
5、缩小结题规模的常用措施：对称性和反对称性、周期性条件、降维处理和几何简化、子结构技术、线性近似化、多工况载荷的合并处理
第四章：稳健设计
稳健设计的基本概念：稳健设计就是通过调整设计变量及控制其容差使可控因素和不可控因素当与设计值发生变差时仍能保证产品质量的一种工程方法。换言之，若作出的设计即使在各种因素的干扰下产品质量也是稳定的，或者用廉价的零部件能组装出质量上乘、性能稳定与可靠的产品，则认为该产品的设计是稳健的·。
稳健设计的一般步骤：
确定产品的指标体系，建立可控和不可控因素对产品质量影响的质量设计模型，该模型应能充分显示出各功能因素变差对产品质量特性的影响
对稳健设计模型进行试验设计和数值分析模拟计算，获取质量特性的可靠分析数据
寻找稳健设计解或稳健设计优化解，获得稳健产品的设计方案
产品的质量：通常认为就是产品满足规定要求或潜在需求的特征和特性总和，简言之，产品的质量就是产品适用性。
质量损失模型：1）功能波动（1、物品间干扰（物品间噪声）2、外干扰（外噪声）3、内干扰（内噪声））2）质量损失函数3）质量水平4)损失函数中系数K的决定方法
Taguchi三次设计基本内容：系统设计、参数设计、容差设计
五
虚拟现实的含义：从本质上讲，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观而又自然的实时感知交互手段，最大限度地方便用户的操作，从而减轻用户的负担，提高整个系统的工作效率。
虚拟现实的两个本质特征：1）多感知性：所谓多感知就是