现代设计方法及其应用

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1、现代设计措施的应用 为了保证设计质量、加快设计速度、避免或减少设计失误,并适应科学技术发展,使设计工作现代化,引起了现代设计措施的研究。现代设计措施的特点是动态的、科学的、计算机化的措施。它将那些在科学领域内得到应用的所有科学措施论应用到工程设计中。产品设计是以社会需求为目的,在一定设计原则的约束下，运用设计措施和手段发明出产品构造的过程。市场竞争的需要和多种新措施、新技术、新工艺、新材料不断涌现,推动了设计措施和技术的进步，产品设计从老式的经验设计进入现代设计。 现代设计的特性是以计算机技术为核心(这是现代设计的重要特性），以设计理论为指引。老式设计:以生产经验为基本，以运用力学和数学形成的

2、计算公式、经验公式、图表、手册等为根据进行。随着理论研究的进一步,许多工程现象不断升华和总结为揭示事物内在规律和本质的理论,如摩擦学理论、模态分析理论、可靠性理论、疲劳理论、润滑理论等。 现代设计措施:是基于理论形成的措施。用这种措施指引设计可减小经验设计的盲目性和随意性，提高设计的积极性、科学性和精确性。因此，现代设计是以理论指引为主、经验为辅的一种设计。以计算机技术为核心对设计产生的影响的体现：设计手段的更新:推动了设计手段从“手工”向“自动”转变。产品表达的变化:推动了产品表达从“二维”向“三维”的转变。设计措施的发展：增进了新设计措施浮现,高性能的计算机硬件和先进的软件技术是这些措施实

3、行的保证。新设计措施有:限元分析、优化、模态分析、并行设计、虚拟设计、计算机仿真等。工作方式的变化：增进了设计方式从“串行”到“并行”的变化。设计与制造一体化管理水平的提高:产品设计是一种复杂的系统工程，设计过程中波及大量设计数据和设计行为的管理。数据库技术的发展变化了老式的手工管理模式,多种PDM系统的广泛应用大大提高了设计的管理水平，保证了设计过程的高效、协同和安全。 组织模式的开放：老式的局限于公司内部的封闭设计正在变为不受行政从属关系约束的、多公司共同参与的异地设计。 现代设计的内涵：“现代设计”就是以满足应市产品的质量、性能、时间、成本/价格综合效益最优为目的，以计算机辅助设计技术为

4、主体，以知识为依托,以多种科学措施及技术为手段，研究、改善、发明产品活动过程所用到的技术群体的总称。既:以市场需求为驱动,以知识获取为中心,以现代设计思想、措施为指引和现代技术手段为工具，考虑产品的整个生命周期和人、机、环境相容性因素的设计。现代设计作为一种研究领域，涉及范畴极其广泛。既涉及指引设计进程及逻辑规律的设计措施学，也涉及能用来提高设计效率和设计质量的多种单项技术（如A技术、有限元分析、可靠性设计等），同步还包具有高产品市场竞争优势的技术（如商品化设计、工业造型技术、市场预测与分析技术等)，贯穿其中很重要一点就是并行工程的应用。在产品设计开始就要同步考虑制造、使用及全生命周期的各个因

5、素,此外，对于一种任务,可以以网络技术为基本组织不同制造商来共同完毕。 现代设计可以综合理解为:计算机为工具,专业设计技术为基本,网络为效率，市场为导向的一种综合设计理念，其实现没有固定的模式。1、现代设计措施在汽车设计中的应用 现代设计措施以形态学为分类手段，以措施学为思想指引，其具体内容有诸多。系统工程是以大系统为研究对象的一门跨学科的边沿科学，它以应用数学和电子计算机等为工具，对系统的构成要素、组织构造、信息互换和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务。通过多种组织管理技术,使局部与整体之间关系协调配合，以实现系统的最优化。 应用系统工程的观点完毕汽车设计,一般可分为个阶段：（1）信息

6、获取(或称系统分析);()信息解决（或称系统选择);（)信息整顿(或称系统实行筹划）。 汽车设计波及多种专业学科的多种不同规定,要完毕一种成功的设计，必须应用系统工程的观点，全面均衡地、有层次地解决多种不同规定，使设计达到经济和艺术的有机结合。现代汽车工业,已经把一种公司的所有生产过程（涉及设计）作为一种整体，因此可以把它当作一种大系统。 在汽车设计中采用AD的长处在于:（）能减少设计计算、制图的时间,缩短新产品的设计和研制周期，适应产品更新换代的需要，提高市场竞争能力;（2）采用C系统可以分析多种方案,实现多方案择优;(3）能使设计人员从事务性和反复性劳动中解脱出来，有更多的时间进行发明性的

7、劳动。2、虚拟技术在汽车设计中的应用 随着市场竞争的全球化和科技的迅速发展,制造业格局发生了巨大的变化,老式的产品设计开发创新少、耗时多、效率低、成本高,已经不能适应动态变化的市场，虚拟产品开发技术将产品的开发过程,在计算机上进行产品设计、分析、加工等过程，可减少因制作物理模型所消耗的人力、物力和时间,同步提高质量,减少成本，保证产品开发的一次成型,增强公司迅速适应市场变化的能力。（1） 汽车虚拟设计技术及设计思路虚拟设计是以计算机辅助设计为基本,运用虚拟现实技术发展而来的一种新的设计手段。虚拟制造强调在实际投入原材料于产品实现过程之前,完毕产品设计与制造过程的有关分析,以保证制造实行的可行性

8、。（2） 虚拟设计技术在汽车中的应用虚拟设计技术可以在计算机中实现整车及零部件的概念设计、造型设计、总布局设计、构造设计等,同步对其性能如刚度、强度、固有频率、动态响应及使用寿命和噪声等进行模拟分析，以便在设计阶段就发现并尽量地解决问题,提高设计一次成功率。对汽车整车进行虚拟设计过程，涉及零部件的三维建模、虚拟装配和产品的外观造型。(3）现代设计措施中的/A技术来对汽车有关产品的构造进行分析。C就是计算机辅助设计,一种完整的CD系统,应由人机交互接口、科学计算、图形系统和工程数据库等构成。CAE是用计算机辅助求解的一种近似数值分析措施。它可分析计算复杂工程和产品构造强度、刚度等力学性能，也可对

9、构造进行优化设计等。CD系统的核心思想是构造的离散化。随着计算机的飞速发展，结合有限元法，形成了众多商品化的CD和A软件。 ADAM即机械系统动力学自动分析软件，用于虚拟样机分析。DM软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创立完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程措施，建立系统动力学方程,对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范畴、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。ADAMS软件由基本模块、扩展模块、接口模块、专业领域模块及工具箱5类模块构

10、成。3、软件之间数据传播技术 ANSYS与ADAS之间数据传送：ADAM软件分析对象重要是多刚体,但与NSYS软件结合使用可以考虑零部件的弹性特性。反之,D的分析成果可为AS分析提供人工难以拟定的边界条件。ANSYS进行模态分析的同步，可生成使用的柔性体模态中性文献,即.mnf文献。然后运用ADAM中的AAMSFlx模块将此文献调入DMS，以生成模型中的柔性体;再运用模态叠加法计算其在动力学仿真过程中的变形及连接节点上的受力状况。这样在机械系统的动力学模型中就可以考虑零部件的弹性特性，提高系统仿真的精度。反之,ADAS进行动力学分析时可生成ANSYS软件使用的载荷文献,即lod文献,运用此文献

11、可向NSYS软件输出动力学仿真后的载荷谱和位移谱信息。AYS可直接调用此文献生成有限元分析中力的边界条件，以进行应力、应变以及疲劳寿命的评估分析和研究，这样可得到基于精确动力学仿真成果的应力应变分析成果，提高计算精度。4、总结汽车零部件设计中通过AD软件的三维模型建立后，CA修饰零部件各部分构造时,运用消隐、渲染和着色功能,按一定方向选择光源，变化背景色和零件颜色,用光源参数控制光源，给模型赋予多种颜色和材质,让模型体现出塑料和金属的质感、多种色度和光泽感，得到生动逼真的效果图。然后再通过AE软件对设计好的软件进行载荷受力分析与动力学分析从而可以得到该零件的设计与否符合实际的应用。设计措施是使产品满足以及判断产品与否满足设计原则的根据。现代设计措施是基于设计理论形成的，因而更具科学性和逻辑性。但某些措施尚有完善和发展的过程,因此现代设计措施还不能完全取代老式设计措施,某些行之有效的经验措施目前仍在广泛使用,它们仍是现代设计措施的重要构成。