现代设计理论与方法

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1、现代设计理论与方法CAD特点：规范化，高质量，高效性，交互性，网络化，虚拟化。CAD基本功能：人机交互，几何造型，计算分析，系统仿真，工程绘图，数据管理。CAD硬件组成：计算机，图形输入设备，输出设备。按工作方式和功能分为：检索型，派生型，互交型。智能型。二维图形基本变换包括：比例，对称，错切，旋转，平移变换，透视变换。全比例变换。几何造型中常用曲线：Bezier曲线，B样条曲线，非均匀有理B样条曲线NURBS优化设计：从多种方案中选择最佳方案的设计方法。一维优化方法主要有：分数发，黄金分割法，二次插值法，三

2、次插值法。黄金分割法基本原理及解法：等比例缩短区间，通过比较单峰区间内两点的函数值。。。。常用约束优化方法：遗传算法，惩罚函数法，复合型法有限元方法的原理:将连续的求解域离散为由有限个单元组成的组合体，以此组合体来模拟和逼近原求解域。解题思路：化整为零，积零为整，把复杂的结构看成有有限个单元组成的整体。弹性力学中的基本方程有：平衡方程，几何方程，物理方程，边界条件第一章现代设计学现代设计特征：(1)以计算机技术为核心：无纸化设计；三维“产品模型”表示；先进设计、分析方法；并行设计方式；CAD，CAPP，CAM

3、，CAE一体化；企业管理水平提高；企业之间优势互补和资源共享。(2)以设计理论为指导：以理论指导为主、经验为辅。现代设计基本原则：功能满足原则、质量保障原则、工艺优良原则、经济合理原则、社会使用原则。设计过程模型的支配因素：时间T、质量Q、成本C、环境E。设计过程模型的分类：按支配因素分类有：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。现代设计方法分类：实名称谓法、计算机辅助设计法、分段设计法。第二章逆工程设计方法逆工程设计：通过从各种方式获得的实物模型中抽取数据进行再设计的一种开发模式，包括

4、现有产品的修改、破碎零件的重构和工业检测。为何车身设计中较多使用逆工程设计：在自动化制造领域常涉及大量复杂曲面设计制造与检测，车身设计中也广泛采用从车身油泥模型中取三维数据并作为各车身片制作模具的原始加工依据的逆设计方法。逆工程设计以三维表面测量和表面重构为核心，大幅提高产品数据建模效率，更准确快捷地用计算机模型反映设计师的设计意图。逆工程设计基本步骤：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模型建立、部件装配、产品功能模拟、再设计。坐标测量机的分类：接触式：机械手、坐标测量机

5、；非接触式：光学测量机、声学测量机、磁学测量机。逆工程曲面建模的两种方法：按照NURBS曲面建模要求精心规划测量方案及数据预处理工作，采用通用CAD/CAM系统完成；采用专用CAD逆工程CAD软件完成初步建模，再交给CAD/CAM系统完成后续设计与建模工作。逆工程软件有：SDRC系列中的ImagewareSurface和ImagewareVerdict。点处理过程：读入点阵数据；将分离的点云对齐；去除噪点；规划如何创建曲面；曲面检查与光顺。曲线创建过程：决定曲线类型；创建曲线；诊断和修改曲线。曲面创建过程：决

6、定曲面类型；创建曲面；实时曲面诊断；动态曲面修改；曲面连续性管理；扫描数据处理。Class1曲面：通常都是曲率连续面，且要求曲面上控制点必须非常均匀整齐排列。Class1曲面判定标准是在保证数学条件基础上捕捉设计师在油泥模型上的意图，并非完全重现油泥模型。第三章虚拟现实技术虚拟现实：是一种可以创造和体验虚拟世界的计算机系统，虚拟世界由计算机生城，通过视、听、触觉等使用户产生身临其境的感觉。虚拟现实的特征：交互性、沉浸感、想象。虚拟现实的常用设备：输入：三维鼠标、手持式操纵器、力矩球、数据手套、数据衣、语音识别

7、；输出：立体声耳机、立体眼镜、头盔式显示器；开发软件：OpenGL、CAD、3DS-MAX等。虚拟现实观察方法：红蓝眼镜法、液晶眼镜法、头盔显示器法。红蓝眼镜法：原理：通过颜色过滤的方法使人左右眼分别观察到不同的图像从而产生立体效果。优点：造价低、设备简单易实现。第四章并行工程串行工程：采用递阶结构，各阶段工作按顺序进行，一个阶段完成后下一个才开始，各个阶段依次排列且都有自己的输入输出。缺点：设计改动量大、开发周期长、成本高。并行工程：集成地、并行地设计产品及其相关各种过程的系统方法，在设计之初就考虑产品整个

8、生命周期中的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。并行工程、并行设计的关系：并行工程的核心是并行设计。并行工程体系结构：由过程管理、工程设计、质量管理、生产制造、支持环境五个分系统组成。并行工程特点：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；计算机仿真技术。计算机仿真技术的内容：过程仿真(APS)、加工过程仿真(MPS)、生产计划调度仿真(PPDS)。面向工程的设计包括：面向