现代设计方法

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1、第一章1.现代设计方法与传统设计的区别现代设计方法是传统设计的深入 丰富和完善 而非独立与传统设计的全新设计现代设计的特征：以计算机技术为核心 以设计理论为指导 因此现代设计师以理论指导为主经验为辅的一种设计2.现代设计原则功能满足原则 质量保障原则 工艺优良原则 经济合理原则 社会实用原则3.产品设计本身包括 产品定义 概念设计 技术设计 详细设计四个阶段4.按选择支配因素的不同 把设计过程分为 顺序过程模型 设计为中心的模型 并行设计模型 动态过程模型四大类5.顺序过程模型的支配因素是为了保证产品质量与降低成本6.设计为中心的模型的支配因素hi产品的质量与成本7.并行设计模型的支配因素是产

2、品的质量及推向市场的时间8动态过程模型的驱动力是产品推向市场的时间9.总：产品设计过程模型的支配因素：时间 质量 成本 环境10.无论采用何种策略 质量功能布置都是实现设计意图的可选方法并且在设计的各个阶段选用11.现代设计方法按其设计的领域和内容 大体上可以分为 实名称谓法 计算机辅助设计法 分段设计方法12.三维软件完成功能：建立三维几何模型 尺寸标注 局部修改 产生彩色明暗图 剖切和生成各种视图，装配图分解，连接多种工程和分析和加工，测量模块，实现加工动态仿真等。第二章1，逆工程产品开发模式1） 逆向设计 2）仿真制造 3）设计检验综上所述，对产品模型进行三维自动测量并提供与下游技术过程

3、的接口是逆工程设计开发系统中极为关键的一步，快速原型制造和快速模型制作则是逆工程产品开发的最终目标。2.逆工程设计开发系统的基本 逆工程主要通过以下步骤来实现，数据采样，数据分析，数据恢复及修补，原始部件的分解，模型信息处理及CAD模型的建立，部件装配，产品功能模拟，再设计等。3.逆工程技术的评价标准 采样数据的完整性，尽可能短的设计周期，尽可能低的设计成本，标准部件的利用率，产品质量优良。3.坐标测量公为接触式和非接触式两大类 目前这些专用逆工程CAD软件或模块建模技术主要基于两种理论上基础NURBS曲面理论及三角BEZIER曲面理论5SURFACER在逆工程中的基本处理过程：点处理，线处理

4、，面处理 1）点处理过程2）曲线创建过程3）曲面创建过程4）CLASSI曲面应用第三章1. 虚拟实现技术又称灵境技术，是人的想象力的电子学计算机科学等相结合而产生的一项综合技术。2. 虚拟实现系统的特征。 交互性 沉浸性 想象3. 虚拟现实系统的关键技术：动态环境建模技术，实时三维图形生成技术，立体显示和传感器技术，应用系统开发工具，系统集成技术4. 虚拟现实的硬件与软件：1）常用的输入设备：三维鼠标，手持式操纵器，数据手套，数据衣，语音识别 2）常用的输出设备：立体声耳机，立体眼镜，头盔式显示器 3）虚拟现实常用的开发软件:OPENGL CAD 3DS-MAX , ，典型的VR软件包括有MR

5、 WTK VRMN CULT3D等5. VR的观察方法 ：红蓝眼镜方法，液晶眼镜方法和头盔等。第四章1. 并行工程是集成地并行地设计产品及相关的各种过程的系统方法 2. 并行工程与并行设计的关系：并行工程的核心是并行设计，并行设计作为一种设计哲理，是在原有信息集成的基础上，集成，并行地设计产品，它更强调功能上和过程上集成，在优化和重组产品开发过程的同时，实现多学科，多领域专家群体协同工作，从而达到压缩产品上市时间，降低成本的目的3. 并行工程通常由过程管理，工程设计，质量管理，生产制造，支持环境等五个系统所组成4. 并行工程的特点：基于集成制造的并行性 并行有序 群组协同 面向工程的设计 计算

6、机仿真技术5. 面向工程的设计有：面向装配的设计，面向质量的设计，面向成本的设计6. 计算机仿真技术包括：过程仿真，加工过程仿真，生产计划调度仿真等第五章1. 线框造型是计算机图形的最基本表达，它在计算机图形学和CAD/CAM技术领域发展过程中得到最早应用，同时也是最简单的一种三维造型方法，它是曲面造型，实体造型的基础 优点：1，用线框建立的物体模型，只有离散的空间线段，没有实在的面，所以比较容易处理，2，数据结构简单，数据量小，处理容易3，绘图显示速度快4，容易得到物体的正投影，轴测投影等视图2. 曲面造型是通过对实体的各个表面进行描述而构造实体模型的一种建模方法3. 常见的参数曲面有贝齐尔

7、曲面，B样条曲面，孔斯曲面，非均匀有理B样条曲面等4. 贝齐尔曲面具有凸包性，几何不变性，可交换性5. 实体造型是以基本实体体素采用并，交，差等组合运算来构成三维物体的一种建模方法6. 常用的实体造型方法有：几何体素法，边界表示法，混合模式表示法7. 特征是为了表达产品的完整信息，是一组与零件描述相关的信息集合 8. 特征造型分类：按产品定义数据的性质特征分为：形状特征，精度特征，管理特征，技术特征，材料特征，装配特征9. 参数化设计主要具有以下特点：基于特征，全尺寸约束，全数据相关，尺寸驱动设计修改10. 尺寸驱动的几何模型由几何元素，尺寸约束和拓扑约束组成第6章快速原型技术61研究快速原型

8、技术的最初目的是缩短产品开发周期、降低开发成本。6.1.1 快速原型制造技术的概念：原型是指用来建造未来模型或系统基础的一个模型或系统。原型可以飞为物理原型和分析原型。物理原型是近似或直接为产品的有形实体表示。分析原型是产品的非有形表示。概念：快速成型技术是一种借助计算机辅助设计，或用实体反求方法采集的到有关圆形或零件的几何形状、结构和材料的祝贺信息，从而获得目标原型的概念并建立数字化描述模型，然后将这些信息输入计算机控制机电集成制造系统，通过逐点、逐面进行材料的“三维堆砌”成型，在经过必要的处理，使其在外观、强度和性能等方面达到设计要求，实现快速、准确地制造原型或实际零件、部件的现代化方法。

9、一般来说，物体成型的方式可分为三类：去除成型、净尺成型和添加成型。（下三段）6.1.2 发展与现状：目前存在的问题：成本高、精度低、应用难以开展等。新的研究主要表现在以下几个方面：（1）新型工艺方法的研究，如：多种材料组织的熔融沉积成型、层扫描光固化法、侵入式光成型、直接光成型、光成型表面广顺工艺等方法。（2）多种材料的使用（3）成型精度的提高（4）相关工艺技术的不断成熟（精度成型技术是指零件成型后，仅需少量的加工或不许加工，就可作机械及构件的成型技术，它是一类先进制造技术。（5）应用范围的不断扩大。6.2 快速成型系统原理快速原型技术（RP）的思路源于三维实体呗切割成一系列微小单元的逆过程。

10、快速原型技术是利用“离散-堆积”的与传统去除加工方法相反的一种加工方法，并拥有同时处理多种材料和复杂结构的独特功能，能自动、快速、精确地将设计思想转变成具有一定功能的产品原型或直接制造零部件。目前，快速成型制造技术的原理都是采用分层累加法，即利用CAG在计算机上构成产品的三维模型，并声称STL文件，经过分层切片等步骤进行数据处理，之后计算机根据模型各层轮廓的信息，控制材料在工作台上一层一层地堆积，逐层叠加并最终形成原型产品。快速原型技术的具体过程如下：(1) 产品塞维模型的构造；(2)产品三维模型的表达；(3)三维模型的切片处理。6.3 快速原型技术的应用领域：(1)产品样本、设计、审评、性能

11、测试及装配实验。(2)汽车设计与制造。(3)快速模具的制造。(4)在医学领域的应用。(5)在微型机械方面的应用。功能：RP技术特别适用于形状复杂、惊喜的零件加工。（RP制造技术是一种新型的制造方法，它利用材料逐层叠加累积成型的原理来制造产品的）。6.4 快速成型制造技术的主要工艺几种典型的快速成型制造技术：(1) 立体印刷成型制造技术。（2）熔融沉积造型技术（3）三位打印技术。（4） 选择性激光烧结法（5）分层尸体制造法6.5 快速原型技术与其他先进设计方法的关系：第七章1. 专家系统是一种大型复杂的智能计算机软件是人工智能开始走向实用化的标志和里程碑，是人工智能从一般思维规律探索走向专门知识

12、利用的突破口。2. 专家系统的特点：1，可存储一个或多个专家的知识和经验能以接近专家的水平在稳定领域内工作 2，能高效准确迅速的工作不会像人类专家那样产生疲倦和不稳定性 3，使人类专家的领域知识突破累时间和孔家的限制ES程序可永久保存并可复制任意多的副本在不同地区和部门使用4，可通过符号的处理进行各种形式的推理也可以对不确定数据进行推理 5，具有透明性能以可理解的方式解释推理过程 6，具有自学能力可总结规律不断扩充和完善系统自身 7，提高工作效率产生巨大的经济效益和社会效益 8，对推动人工智能等其他学科的发展具有重要作用3. 专家系统的基本结构：1，知识库：是专家系统的知识存储器用来存放求解问

13、题的领域知识知识库中的知识分为两大类型一类是领域中的事实另一类是启发知识 2，数据库：用来存储有关领域问题的事实数据初始状态和推理过程中得到的各种中间状态及目标等专家系统的数据库是一个存储量很小的用于存储中间信息的工作存储器而不是通常概念的用于存放大量信息的数据库 3，推理机：是一组用来控制协调整个专家系统的程序 4，解释机制 5，知识获取机构 6，用户界面：它作为专家系统与外界的接口主要用于系统和外界的通讯与信息交换通常专家系统的使用者包括最终用户邻域专家知识工程师4. 智能CAD就是把人工智能的思想方法和技术引入系统的CAD中5. 机械设计过程的特点是不断综合和反复决策因此典型的机械设计专

14、家系统采用设计评价再设计的结构知识源按需要设置主要包括以下几种：初始设计知识源评价知识源再设计知识源图形处理系统6. 知识是人类在实践中所积累的认识和经验的综合三个定义（知识）：1，知识是经过消减塑造解释选择和转换的信息 2，知识是由特定领域的描述关系和过程组成的 3，知识=事实+信念+启发式7. 将知识分为几个层次：零级知识一级知识二级知识零级知识：是关于问题求解的常识性知识和原理性知识一级知识：指专家在求解复杂的不良结构问题时所特有的个性启发式知识二级知识：是在实际问题中求解中综合有效运用零级知识和一级知识时所采用的知识8. 领域知识：零级知识和一级知识二级以上的知识称为元知识9. 一阶谓

15、词逻辑表示法事一种基于数理逻辑的知识表示方式是指不予许对谓词符号或函数符号的进行量化的谓词演算他可以用来描述不同类型的知识定义：描述客观事物状态属性及事物之间的关系等特点：自然性精确性模块性10. 语义网络从本质上来看是知识的图解表示态势有节点和连接节点的弧组成的有向图其中节点表示实体概念和情况等弧表示各节点之间的关系11. 特点：知识的深化表达知识的结构化组织自索引性自然性（其比逻辑表示更直观更易于理解更适合于知识工程师同领域专家的沟通更符合人类的思维习惯）12. 产生式表示法：一个产生式规则一般形式为PQ 上式含义是 如果前提Q满足 则可退出P 通常把用产生式表示方法构成的智能系统称为产生

16、式系统 一个产生式系统的基本结构 ：综合数据库 规则库 控制系统三个部分 若产生式右边为空即 P 表示P是个无条件成立的结论或是一个无条件执行的动作若左边为空即Q 表示一个问题即 什么情况会使Q成立？ 13. 产生式表示法的特点：自然性 模块性 有效性 一致性14. 推理是指按照某种策略从已知事实出发去推理结论的过程 专家系统的推理包括两个基本问题 ：推理的方法 推理的控制策略15. 按推理方法及其分类：推理方法只要解决在推理过程中前提和结论之间的逻辑关系以及在非精确推理中不确定性的传递问题 分类： 按推理的逻辑基础分类：演绎推理 归纳推理 按所用知识的确定性分类：确定性分类和不确定性分类 按推理过程的单调性：单调推理 和非单调推理16. 推理的控制策略及其分类 推理的控制策略是指如何使用领域知识 使推理过程尽可能达到目标的策略 分类： 正向推理 逆向推理 混合推理 双向推理