設(shè)計方法精選(九篇)

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第1篇：設(shè)計方法范文

LLPC產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計中需要滿足加工效率高、安全性、良好人機與操控、良好維護性等要求。因此，對應(yīng)地，設(shè)計過程中考慮分析加工各個功能模塊的布局，獲得高效率的加工方式;考慮在設(shè)備加工過程中操作人員的安全性問題;考慮人員操作的易用性，獲得良好的精確操作及監(jiān)視需要;考慮使用后的定期維護需要，需要將控制模塊進行獨立布局，而不影響其他模塊。概括地，該產(chǎn)品的特點有:(1)體量大;基于計算機輔助設(shè)計的設(shè)計方法容易造成尺度把握不當(dāng)而造成裝配誤差。同時該產(chǎn)品的人機尺度與交互關(guān)系成為設(shè)計要點，設(shè)計過程中應(yīng)注重計算機數(shù)據(jù)對人機尺度的檢測與驗證。通過分析確定的人機尺寸數(shù)據(jù)輸入前期的模塊化設(shè)計中，為后期造型與結(jié)構(gòu)設(shè)計作重要參考。(2)零件多;大型機床功能較繁瑣，實現(xiàn)功能的零件多，設(shè)計過程中需要利用計算機輔助設(shè)計軟件基于零件的三維數(shù)據(jù)構(gòu)建三維模型，佘月明等人對復(fù)雜層次關(guān)系的造型做了研究［5］，必要時候采用逆向工程方法進行三維數(shù)據(jù)采集。(3)構(gòu)造復(fù)雜，需要提前進行產(chǎn)品布局設(shè)計;大型機床產(chǎn)品功能模塊多，因此構(gòu)造必然復(fù)雜，零件裝配點多而連接關(guān)系復(fù)雜，因此，在計算機輔助設(shè)計時，應(yīng)先構(gòu)建主體零件，次要零件的尺寸、位置及裝配關(guān)系。(4)生產(chǎn)方式與材料特性對造型風(fēng)格影響大;確定功能模塊的布局后，則需要導(dǎo)入生產(chǎn)方式的考慮，以建立造型設(shè)計的基本工程要求。魏專等人研究的造型比例關(guān)系在數(shù)控機床造型設(shè)計中的應(yīng)用［6］，提供了一定參考。

2LLPC產(chǎn)品的多目標(biāo)體系構(gòu)建

針對該產(chǎn)品的多個特點及設(shè)計的要求，在產(chǎn)品計劃階段我們對該產(chǎn)品的要求進行目標(biāo)化，構(gòu)建出多目標(biāo)的體系，如圖1所示，通過目標(biāo)體系對產(chǎn)品設(shè)計的指導(dǎo)，加強產(chǎn)品的設(shè)計的方向和過程控制。(1)整體性:該部門要求產(chǎn)品具有整體感的結(jié)構(gòu)與外觀設(shè)計。產(chǎn)品的復(fù)雜性與零件數(shù)量多，要求在產(chǎn)品設(shè)計過程中，對整體結(jié)構(gòu)進行統(tǒng)一規(guī)劃，避免產(chǎn)生多個零件群的鏈接關(guān)系，及產(chǎn)品設(shè)計裝配時考慮都與一個共同體進行鏈接。另外對產(chǎn)品的外觀需要保持整體性，避免結(jié)構(gòu)零件的外露而破壞整體性。(2)維護性:該目標(biāo)要求是產(chǎn)品應(yīng)具有靈活的維護性，產(chǎn)品構(gòu)造上可采用模塊化裝配方式，每個模塊相對獨立，如果某個部件出現(xiàn)故障需要維修，只需在對局部該模塊進行修理和維護，不改變其他模塊的鏈接關(guān)系，無需拆解整體結(jié)構(gòu)，這與傳統(tǒng)整體式結(jié)構(gòu)相比體現(xiàn)出了高效性、便利性和較低的成本。著名奧運場館水立方的外墻設(shè)計采用了模塊化的結(jié)構(gòu)，整體造型的局部每塊覆膜都是獨立裝嵌的，如果某一個模塊受損壞，只需要根據(jù)該模塊編號更換該模塊的一個覆膜即可，維護非常方便。這種理念是設(shè)計師在整體風(fēng)格與系統(tǒng)性因素分析所獲得的。導(dǎo)入維護性目標(biāo)，在大型激光加工中心產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，系統(tǒng)分析功能模塊與布局。(3)外觀品質(zhì):該目標(biāo)要求是產(chǎn)品外觀風(fēng)格設(shè)計具有一定品質(zhì)感，框架式構(gòu)造與外殼的加工方式對外觀風(fēng)格影響明顯，可利用加工方式獲得的造型特點進行整體造型設(shè)計，通過外觀主型面的造型分割形成設(shè)備品質(zhì)感較強的風(fēng)格。(4)可靠性:該目標(biāo)要求是研發(fā)流程可控性好，風(fēng)險低;基于框架式構(gòu)造的產(chǎn)品設(shè)計流程穩(wěn)健可靠，屬于比較規(guī)范合理的產(chǎn)品設(shè)計流程，通過對功能布局、整體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)等幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，確定了整體結(jié)構(gòu)后，該產(chǎn)品設(shè)計即可定型，后期的可變因素很小，大大降低了設(shè)計風(fēng)險。在產(chǎn)品周期中，如果那個部件出現(xiàn)問題，可更換或者局部改良，不影響其他零部件品質(zhì)。(5)拓展性:該目標(biāo)要求產(chǎn)品的更新?lián)Q代可行性。對于大型機床產(chǎn)品，產(chǎn)品的系列化與延續(xù)性對于品牌的戰(zhàn)略尤其重要，單一的產(chǎn)品系列勢必導(dǎo)致片面的市場格局。在保證產(chǎn)品品質(zhì)的基礎(chǔ)上可根據(jù)市場細分，基于同一平臺拓展出不同功能定位的產(chǎn)品。這一策略在汽車品牌的車型開發(fā)中常見。模塊化結(jié)構(gòu)形式有助于功能的模塊化定義，對于影響終端界面的模塊可進行更新?lián)Q代，而共用的基礎(chǔ)部分保持不變，即可根據(jù)產(chǎn)品的系列化定位進行基于平臺架構(gòu)的不同功能組合延展，在不增加太多成本的基礎(chǔ)上實現(xiàn)不同產(chǎn)品系列的拓展。(6)易用性:該目標(biāo)要求整體產(chǎn)品在人機交互過程中，保證操作人員從尺寸、操作范圍、操作過程等方面便于使用。對于體量大的LLPC產(chǎn)品，人機易用性是產(chǎn)品設(shè)計重要的目標(biāo)。

3多目標(biāo)作用下的產(chǎn)品框架方式創(chuàng)意

在產(chǎn)品設(shè)計的工程結(jié)構(gòu)中，一般會采用單體式結(jié)構(gòu)，即每個主體零件都成為結(jié)構(gòu)的一部分，結(jié)構(gòu)上并沒獨立承重與支持的單體，這種結(jié)構(gòu)方式簡單實用。另一種整體式結(jié)構(gòu)是框架式結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要考慮產(chǎn)品的穩(wěn)定性和擴展性時，可采用這種設(shè)計理念，它對產(chǎn)品起整體支撐作用，其他零件則只需設(shè)計與它的裝配關(guān)系。框架式結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品具有便于拆卸、維護、更換、重組、升級等優(yōu)點。LLPC產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程將面臨著模塊布局、人機界面、安全性、操作性、維護性等多個目標(biāo)要求，多重因素的疊加促使該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)主體成為重要的關(guān)鍵點。提出框架式設(shè)計理念對以上目標(biāo)問題進行整合規(guī)劃設(shè)計，以求獲得實用功能布局、友好人機關(guān)系、便利功能維護、高效操作性的設(shè)計結(jié)果，提高產(chǎn)品的品質(zhì)與形象。

4框架式結(jié)構(gòu)應(yīng)用的可行性對比分析

基于以上初步討論，我們需要將兩者進行對比性分析，尋找框架式理念的優(yōu)勢與LLPC產(chǎn)品多目標(biāo)要求的吻合度，同時對比傳統(tǒng)單體式結(jié)構(gòu)。大型激光加工中應(yīng)用框架式結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性是LLPC產(chǎn)品自身的產(chǎn)品特點分別與應(yīng)用框架式與單體式結(jié)構(gòu)設(shè)計對比分析，尋找其多元性系統(tǒng)性的關(guān)系，根據(jù)對比結(jié)果評估其應(yīng)用的對應(yīng)情況，見表格1。從上表對比可見，框架式結(jié)構(gòu)理念對于LLPC產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計具有較好的優(yōu)勢，符合多個目標(biāo)的要求，此對比情況對于產(chǎn)品開發(fā)初期的規(guī)劃與設(shè)計定位具有重要的指導(dǎo)作用。

5設(shè)計過程驗證———框架式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用過程

基于多目標(biāo)體系的構(gòu)建，我們綜合了相關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計方法，應(yīng)用該結(jié)構(gòu)形式對LLPC產(chǎn)品進行了工業(yè)設(shè)計的過程應(yīng)用，進一步驗證其作用，以多個目標(biāo)為導(dǎo)向，我們應(yīng)用了功能定量優(yōu)化設(shè)計、人機交互設(shè)計、外觀特征造型設(shè)計、計算機輔助設(shè)計等多種設(shè)計方法，研究過程包括:(1)產(chǎn)品規(guī)劃設(shè)計初期，我們對所需完成的工作作出一個計劃性安排，流程的規(guī)劃主要包括:功能定量優(yōu)化法優(yōu)化功能分區(qū)與結(jié)構(gòu)機構(gòu)———基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的框架搭接———基于布局方案與品牌形象外化的外觀造型設(shè)計———基于裝配與維護的細節(jié)設(shè)計———基于計算機輔助評價方法———基于基礎(chǔ)零件標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)監(jiān)控。(2)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)機構(gòu)設(shè)計在LLPC產(chǎn)品設(shè)計前期，以整體性目標(biāo)導(dǎo)向，導(dǎo)入框架式理念，對產(chǎn)品進行模塊化布局設(shè)計，根據(jù)優(yōu)化的模塊方案，進行了產(chǎn)品框架結(jié)構(gòu)與機構(gòu)的設(shè)計，設(shè)計結(jié)果見圖2。(3)外觀創(chuàng)意設(shè)計完成產(chǎn)品整體框架構(gòu)建后，以外觀品質(zhì)、易用性目標(biāo)導(dǎo)向，導(dǎo)入生產(chǎn)方式與框架式特指進行外觀創(chuàng)意設(shè)計。主要完成內(nèi)容有外觀造型的風(fēng)格化、色彩方案、人機界面、觀察門的開合方式等。其中重點是在框架范圍內(nèi)根據(jù)合理的人機關(guān)系進行功能細化的設(shè)計;然后根據(jù)生產(chǎn)方式及產(chǎn)品風(fēng)格進行外觀造型特征營造設(shè)計，設(shè)計結(jié)果如圖3所示。(4)零件標(biāo)準(zhǔn)化完成外觀方案設(shè)計及三維數(shù)據(jù)建立后，則進行結(jié)構(gòu)設(shè)計階段。考慮到產(chǎn)品裝配過程中涉及到較多的裝配位置及裝配誤差問題，以可靠性目標(biāo)導(dǎo)向，基于簡化原則。結(jié)構(gòu)零件中的連接零件采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，僅在鏈接孔位預(yù)留裝配余地，大大減少了零件數(shù)量簡化了生產(chǎn)工序與裝配流程。連接零件的設(shè)計采用可調(diào)式設(shè)計方案，裝配時可根據(jù)零件尺寸誤差進行局部調(diào)整。(5)三維數(shù)據(jù)的評估完成LLPC產(chǎn)品整體外觀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)構(gòu)建后，即可基于計算機輔助軟件進行零件裝配，圖4所示，裝配的順序應(yīng)根據(jù)零件的重要性與尺寸從大到小分別裝配。完成產(chǎn)品整體零件模擬裝配后即可進行結(jié)構(gòu)分析與裝配干涉分析，以驗證數(shù)據(jù)的可靠性與可行性。分析檢查過程中，如發(fā)現(xiàn)零件的干涉(裝配過盈)，則根據(jù)零件的重要性進行逐級調(diào)整參數(shù)。(6)設(shè)計完成的產(chǎn)品實物將生產(chǎn)完成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、外觀零件根據(jù)預(yù)先設(shè)計的裝配流程進行裝配工裝。完成裝配的產(chǎn)品實物如圖5所示，最后根據(jù)產(chǎn)品實物進行人機操作驗證，見圖6。根據(jù)系列設(shè)計方法的指導(dǎo)與輔助，完成了多目標(biāo)導(dǎo)向的框架式結(jié)構(gòu)在LLPC產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用研究與實踐，有效驗證了多目標(biāo)作用的效果與框架式結(jié)構(gòu)在大型產(chǎn)品機床設(shè)備中的應(yīng)用設(shè)計可行性。

6結(jié)束語

第2篇：設(shè)計方法范文

關(guān)鍵詞：壓力容器；設(shè)計要求；設(shè)計方法；理論實踐；分析法

在工業(yè)生產(chǎn)進行的過程中，液體或氣體被進行盛裝是司空見慣的一件事情。這就需要使用能夠?qū)σ欢▔毫M行承受的壓力容器來對過程進行完成。因為壓力容器的生產(chǎn)工藝是很復(fù)雜的，所以使用具備很好的密閉性的壓力容器是一項硬性要求，對每一項操作環(huán)節(jié)的質(zhì)量進行確保是我們必須要做的事情，只有這樣才能充分發(fā)揮壓力容器的功能。研究壓力容器的設(shè)計要求以及設(shè)計方法是一件非常有重要意義的事情，它能夠使設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)得到統(tǒng)一的規(guī)范，使壓力容器的產(chǎn)品質(zhì)量得到提升。

1設(shè)備的安全性

不斷對壓力容器的設(shè)計進行提高是為保證人們的生命財產(chǎn)安全和壓力容器安全平穩(wěn)的運行的主要手段。對于一臺新誕生的壓力容器來說，首先就需要對其進行安全性及穩(wěn)定性的設(shè)計。相關(guān)人員在對壓力容器設(shè)計的過程中，選擇不僅經(jīng)濟且實惠的材料是很有必要的，如此不僅能夠降低設(shè)備制造成本，也能夠在一定成上確保壓力容器使用的安全性。壓力容器所具有的不同特點在于其工作介質(zhì)、內(nèi)直徑以及工作介質(zhì)。除此之外，目前壓力容器在生產(chǎn)生活中得到了非常廣泛的應(yīng)用，比如科研、石化以及鍋爐制造、能源等多個方面均得到了大量的應(yīng)用。壓力容器的結(jié)構(gòu)主要由支座、封頭、接管、筒體以及密封元件等要素構(gòu)成。如果壓力容器在實際應(yīng)用的過程中受到承壓或者是其他外在因素的影響，若沒有及時對其進行處理或者處理不當(dāng)，則會導(dǎo)致十分嚴重的后果——爆炸，極大的威脅到工作人員生命及財產(chǎn)安全。此外，因為壓力容器的自身因素影響，目前很多國家都對壓力容器進行十分嚴格謹慎的檢查，這也是很多國家當(dāng)前最重視的事情之一。只有完全符合壓力容器的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，才能通過允許進入使用階段。

2設(shè)備的完整性

針對壓力容器來說，確保生產(chǎn)活動得以順利進行的首要保障便是保證壓力容器設(shè)計的完整性。比如，在制作鍋爐的過程中，壓力容器一定要具備能夠承受高溫以及高壓環(huán)境的能力。除此之外，在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生一些具有腐蝕性的物質(zhì)，若沒有及時對腐蝕性物質(zhì)進行處理或沒有采取較好的處理方式，便會導(dǎo)致爆炸等安全事故。因此，很多鍋爐制造的企業(yè)需要充分地認識到壓力容器設(shè)計重要性，確保安全生產(chǎn)。在實際生產(chǎn)過程中不斷地提高設(shè)備的運行可靠性，采用科學(xué)且合理的方式處理壓力容器中的能量，控制其破壞性，還要考慮容器的安全性，保證設(shè)計的結(jié)構(gòu)簡單很有必要。除了要確保壓力容器的質(zhì)量外，也應(yīng)該充分地考慮到企業(yè)制造成本，在設(shè)計的過程中一旦出現(xiàn)任何的問題，相關(guān)人員應(yīng)該及時地對領(lǐng)導(dǎo)及專家進行溝通與交流，并且采用科學(xué)嚴謹?shù)姆绞竭M行處理，盡可能地降低維修費用，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，確保其健康穩(wěn)定的發(fā)展。

3壓力容器

生產(chǎn)出一臺壓力容器的過程，首先是要對壓力容器整體的構(gòu)思于規(guī)劃。壓力容器進行設(shè)計要有節(jié)約與環(huán)保的意識，必須要選擇經(jīng)濟實惠的材料以便于節(jié)約成本，在一個方面就是要保證壓力容器的安全性能。它與一般的容器相比較，主要有三方面與傳統(tǒng)容器不同，1內(nèi)直徑、2工作壓力、3工作介質(zhì)。廣泛的用途也成了壓力容器的突出特點與優(yōu)勢。壓力容器中的反應(yīng)，當(dāng)受到了承壓等外在因素的影響時， 一旦沒有得到及時有效的處理措施，隨即產(chǎn)生的后果就是會發(fā)生嚴重的事故———爆炸，不僅造成社會的負擔(dān)的增加，更重要的是給人民的生命與財產(chǎn)構(gòu)成很大的威脅，此外，壓力容器自身因素的影響也不能排除，最近幾年，很多國家都重視了壓力容器的檢查，在運營之前，首先做的工作就是排查故障，一旦不符合要求，則立即淘汰。

4可靠性

產(chǎn)品的可靠性對于其安全生產(chǎn)及使用價值等多方面來說非常重要的。一般來說，一個產(chǎn)品能夠達到真正的可靠性標(biāo)準(zhǔn)，其首先不僅要能夠滿足消費者對產(chǎn)品性能的需求與需要，而且也能夠確保產(chǎn)品在使用過程中不會出現(xiàn)任何故障及問題。根據(jù)大數(shù)據(jù)顯示，產(chǎn)品的制造，用戶所處的位置、使用方

法都影響產(chǎn)品的可靠性。對此，何為可靠性呢？可靠性就是在規(guī)定時間內(nèi)和規(guī)定的條件內(nèi)，產(chǎn)品能夠完成規(guī)定功能的程度。設(shè)備、元器件、系統(tǒng)等都是產(chǎn)品涉及的內(nèi)容。因此，設(shè)計產(chǎn)品內(nèi)容很多。在同樣時期規(guī)定的條件其所包括的內(nèi)容也相繼也比較多，比如產(chǎn)品的使用條件、儲存條件以及相關(guān)的維護方法等。除此之外，規(guī)定時間對于產(chǎn)品的可靠性具有較為密切的聯(lián)系，也就是說隨著產(chǎn)品使用時間的不斷延長與年費的增加，相應(yīng)就伴隨著產(chǎn)品的可靠性及安全性出現(xiàn)不同程度的下降與下滑，產(chǎn)品的老化問題也會在一定程度上影響其元件構(gòu)成。此外，產(chǎn)品的可靠性與產(chǎn)品功能之間也存在密不可分的關(guān)系。眾所周知，產(chǎn)品的好壞影響人民的日常生活，主要原因在于產(chǎn)品的生產(chǎn)就是要滿足人們的日常生活或工作需求為目的，而由于各個企業(yè)自身條件的限制與束縛，其所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品功能及質(zhì)量都有所不同，進而也會導(dǎo)致市場上產(chǎn)品的可靠性參差不齊。

5結(jié)語

壓力容器進行設(shè)計時幾個注意的地方要不容忽視，一定可靠性是壓力容器設(shè)計的關(guān)鍵的所在，提高設(shè)備運行的可靠性是生產(chǎn)運營全過程不能忽略的。必須嚴格遵守國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則，要使用淘汰制，在多種設(shè)計方案和途徑中選出最佳的一種，把剩下的進行省略，實踐才是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，保障壓力容器性能與質(zhì)量。

參考文獻：

[1]矯立超,周昌玉,代巧,董浩.壓力容器非概率可靠性設(shè)計方法[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2013(05):110-113.

[2]劉有艷,周昌玉.壓力容器筒體可靠性設(shè)計研究[J].機械設(shè)計與制造,2011(12):118-120.

第3篇：設(shè)計方法范文

關(guān)鍵詞：解續(xù)設(shè)計 設(shè)計方法 概念設(shè)計

一 序言

現(xiàn)代傳媒及心理學(xué)認為：概念是人對能代表某種事物或發(fā)展過程的特點及意義所形成的思維

結(jié)論。設(shè)計是人在理智上具有的，在心里所想象的，建立于理念之上的那個概念的視覺表現(xiàn)和分類。所以設(shè)計的工作首先是尋找問題的概念，這是一個設(shè)計思維的過程――尋找問題，找到解決問題的方法和結(jié)論（設(shè)計概念）；再將概念進行視覺表現(xiàn)和分類；最后進入生產(chǎn)制造應(yīng)用。概念設(shè)計就是停留在設(shè)計思維上的設(shè)計形式，而不考慮生產(chǎn)工藝和技術(shù)上的限制。無論是實際應(yīng)用的商品設(shè)計還是概念設(shè)計，其核心均是設(shè)計思維――形象思維與邏輯思維相結(jié)合的思維模式，既有感性的發(fā)散聯(lián)想又有理性的分析歸納。

每個人都有自己的思考模式，然而商業(yè)社會要求的“思考”，是“與眾不同的創(chuàng)意”。換言之，你的想法必須具有原創(chuàng)性和策略性。圍繞眾多概念設(shè)計而展開的“How To Think”創(chuàng)意思考原理分析，幫助總結(jié)歸納出“解續(xù)設(shè)計”思考方法，結(jié)合商業(yè)設(shè)計于實際教學(xué)中進行應(yīng)用。

二 解續(xù)設(shè)計的理念

一件產(chǎn)品的外觀，可以透露這個產(chǎn)品的過去或功能的線索，進而帶動一連串回憶或是想象的歷程，這些就是在知覺感知下的產(chǎn)品感受，連接產(chǎn)品形式與感受的就是產(chǎn)品的設(shè)計概念。設(shè)計概念的形成主要來自對設(shè)計問題的分析和功能發(fā)展的構(gòu)思。概念設(shè)計即是利用設(shè)計概念并以其為主線貫穿全部設(shè)計過程的設(shè)計方法，一般是由設(shè)計問題分析、功能發(fā)展出發(fā)，找出符合設(shè)計要求的各種可行解決方案。概念設(shè)計的迷人之處就是其獨特的設(shè)計思路和思考視角。

概念設(shè)計的思路有多種，本文是通過對類似案例的研究總結(jié)，而提出“解續(xù)設(shè)計”思路，我們來看兩個典型案例。

案例一“SPOONIN”速溶咖啡包裝。“勺+袋”創(chuàng)意包裝讓沖泡速溶咖啡變得更加簡單便捷。

該設(shè)計的外形上并無太大改變，而一旦你撕開包裝袋之后，便會發(fā)現(xiàn)里面藏有一只一次性的攪拌棒，你無須在為攪拌咖啡而煩惱。我們總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)，其是解決速溶咖啡在沖泡的過程中的攪拌問題，解決問題的思路是對現(xiàn)有包裝的結(jié)構(gòu)進行再設(shè)計，而不是通過增加額外的零件進行解決，延長了包裝袋的使用壽命，見圖1。

案例二“紙杯”藥袋包裝。當(dāng)你撕開包裝準(zhǔn)備吃藥的時候，就可以用這個紙杯直接在飲水機上接水來服用藥片了。藥品說明被印刷在撕口處，而藥品的包裝本身則是一個折疊紙杯。我們總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)，其是解決在公共場合吃藥的過程中的水杯問題，解決問題的思路是對現(xiàn)有包裝的結(jié)構(gòu)進行再設(shè)計，而不是通過增加額外的零件進行解決，延長了包裝袋的使用壽命，見圖2。

通過以上案例分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，都是通過對現(xiàn)有產(chǎn)品的某個零配件或結(jié)構(gòu)進行再設(shè)計，解決產(chǎn)品在使用過程中會出現(xiàn)的問題。我們把這樣的思路稱為“解續(xù)設(shè)計”，總結(jié)其特點如下：

A 思考在產(chǎn)品使用過程中會遇到的問題，或產(chǎn)品使用壽命結(jié)束后，延長壽命或回收過程中會遇到的問題。

B 對產(chǎn)品現(xiàn)有零部件的功能進行再設(shè)計，不增加新的零件，盡量整合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

三 解續(xù)設(shè)計的步驟

從解續(xù)設(shè)計的設(shè)計思路出發(fā)，結(jié)合造型聯(lián)想四個階段步驟：建立設(shè)計情境、設(shè)計特征明確化、技術(shù)特質(zhì)的應(yīng)用、設(shè)計張力的強化，梳理出解續(xù)設(shè)計的四個階段步驟：問題情境、功能解構(gòu)、技術(shù)應(yīng)用、細節(jié)強化。

A 問題情境：設(shè)想產(chǎn)品在使用前、使用過程中以及使用后的情境，分析會遇到的問題，或產(chǎn)品使用壽命結(jié)束后，延長壽命或回收過程中會遇到的問題。

B 功能解構(gòu)：根據(jù)上述問題分析，設(shè)定產(chǎn)品進行功能解構(gòu)的部分，對產(chǎn)品現(xiàn)有零部件的功能進行再設(shè)計，盡量整合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

C 技術(shù)應(yīng)用：以特別的技術(shù)或機構(gòu)處理來輔助功能的解構(gòu)，進行應(yīng)用評估。

D 細節(jié)強化：強化相應(yīng)的細節(jié)，讓產(chǎn)品更加吸引人（呈現(xiàn)好看、好摸的質(zhì)感），以產(chǎn)生更強烈的視覺沖擊力。

四 解續(xù)設(shè)計的應(yīng)用

解續(xù)設(shè)計的設(shè)計思路既適用獨立設(shè)計師的概念設(shè)計發(fā)想，也適用于設(shè)計教學(xué)。以下就是應(yīng)用于二組結(jié)合上海世博會中國館，設(shè)計后世博時代專屬上海的具有紀念意義的禮品或旅游紀念品的設(shè)計創(chuàng)作。上海世博會中國館給世界人民留下了深刻美好的印象，作為永久建筑保存于上海，成為上海的一筆永久的文化財富。特以中國館為切入點策劃《東方之冠》――中國館系列禮品設(shè)計項目，選擇了茶道、硯臺二個傳統(tǒng)禮品產(chǎn)品作為解續(xù)設(shè)計的對象。

設(shè)計案例一：《東方之冠》――華鼎茗樽：

該設(shè)計是將茶道中相關(guān)的茶海、茶壺、茶杯、茶葉等不同部分整合成一個系統(tǒng)，外觀上看是一個中國館造型的茶海，但內(nèi)部卻整合了茶壺、茶杯、茶葉。文人墨客之中常常以茶代酒，以茶會友，樽雖為酒器，用在此也頗有一份巧合，見圖3。

問題情境：對茶道的整個過程進行情境分析，發(fā)現(xiàn)茶海、茶壺、茶杯、茶葉是分開購買的，而且是分開存放的，不能滿足部分需要整體購買用戶的需求，同時節(jié)省包裝費用。功能解構(gòu)：選定茶海作為功能解構(gòu)部分，對其進行結(jié)構(gòu)拆分，將茶壺、茶杯、茶葉等部分整合其中，既起到包裝的作用，同時也是整個產(chǎn)品的外觀造型。

技術(shù)應(yīng)用：對傳統(tǒng)茶海結(jié)構(gòu)進行更改，變成上下兩層。上部分用中國館造型，起到臺面的作用，同時按照中國館造型特點，進行結(jié)構(gòu)拆分，頂部安置一天地蓋，內(nèi)放一把紫砂茶壺，頂部四邊分別設(shè)置四個滑蓋，內(nèi)放茶杯，每邊3個；中國館的四根柱子內(nèi)放四筒茶葉；下部分為底座，起到茶海的走水作用。

細節(jié)強化：底座茶海猶如一個托盤，穩(wěn)穩(wěn)托住中國館這個皇冠，造型同上部中國館造型配合整體，表面的四條引水槽暗喻上海海納百川的精神。茶海上面中國館的造型以中國紅為主色，采用木頭材料噴涂大紅漆，略帶金屬光澤；茶海底座以黑色珠光為主色，采用木頭材料噴涂珠光黑色油漆。

設(shè)計案例二：《東方之冠》――墨寶：

該設(shè)計是將傳統(tǒng)的硯臺、墨以及鎮(zhèn)紙整合成一個整體，是對傳統(tǒng)硯臺的形式和陳列方式的全新改變。整體分為兩大部分，硯臺一部分，墨和鎮(zhèn)紙一部分，見圖4。

問題情境：對墨寶的整個使用過程進行情境分析，發(fā)現(xiàn)硯臺、墨以及鎮(zhèn)紙沒有整體包裝的，硯臺的造型和使用方式都非常的守舊，不能滿足部分新生代購買用戶的需求。

功能解構(gòu)：選定硯臺作為功能解構(gòu)部分，對其外包裝進行結(jié)構(gòu)拆分，將鎮(zhèn)紙和墨等部分整合其中，既起到保護硯臺的作用，同時也提供一種新的使用方式。

技術(shù)應(yīng)用：硯臺的外殼分為上下蓋，上蓋向前推動，然后旋轉(zhuǎn)打開，露出內(nèi)置的一塊硯臺；鎮(zhèn)紙按照中國館造型特點，按比例縮小，以鋁合金材料沖壓成形，一片一片疊裝而成，其中國館造型的下端四根柱子連接成整體，與硯臺上殼采用孔對位配合；鎮(zhèn)紙內(nèi)置一根墨，墨通過一端的鋁合金蓋與中國館造型的鎮(zhèn)紙進行固定配合。

細節(jié)強化：鎮(zhèn)紙的中國館原形，表面氧化度中國紅；硯臺采用傳統(tǒng)端硯，外殼采用塑料，表面噴涂汽車的金屬灰色漆，造型飽滿溫潤的貝殼形態(tài)，造型語義采用世博園中國館與黃浦江的位置關(guān)系，用硯臺外殼上表面內(nèi)凹造型線條寓意分割浦東和浦西的黃浦江。

第4篇：設(shè)計方法范文

關(guān)鍵詞 節(jié)約型社會 產(chǎn)品設(shè)計 簡約 生態(tài) 倫理

中圖分類號：TB472 文獻標(biāo)識碼：A

隨著“節(jié)約型”社會的提出，“節(jié)約型”設(shè)計也應(yīng)運而生。“節(jié)約型”設(shè)計與綠色設(shè)計、生態(tài)設(shè)計和循環(huán)設(shè)計雖然叫法不同，但其內(nèi)涵卻大體一致，也可以說“節(jié)約型”設(shè)計是集合了綠色、生態(tài)和循環(huán)設(shè)計的一種設(shè)計。其最為重要的思想是將一些人棄之不用的物品或包裝依據(jù)他們原有的造型特點、特質(zhì)特性加以重新設(shè)計、改良成全新的物品，可以讓它們再重新走入我們的生活，延續(xù)它們的生命。概括起來可以給“節(jié)約型”設(shè)計這樣的一個定義：節(jié)約型設(shè)計是產(chǎn)品一次生命周期結(jié)束后的第二次生命創(chuàng)造。著重考慮產(chǎn)品的可重復(fù)利用性，并將其作為設(shè)計目標(biāo)，再滿足重復(fù)利用的同時考慮保證產(chǎn)品應(yīng)有的基本功能、使用壽命、經(jīng)濟型和質(zhì)量等。因此，“節(jié)約型”設(shè)計適合人們的生活需要，是人類文化發(fā)展進步的必然結(jié)果。

1簡約設(shè)計觀

簡約設(shè)計是指運用最簡單的結(jié)構(gòu)、最儉省的材料、最洗練的造型及最純凈的表面處理等原則來進行產(chǎn)品設(shè)計的一種思想。

簡約主義是從現(xiàn)代主義中演化過來的一種設(shè)計風(fēng)格，是對現(xiàn)代主義的部分繼承和發(fā)展，也是社會文明發(fā)展到現(xiàn)階段的必然趨勢。美國的國際主義現(xiàn)代建筑可以說是極簡設(shè)計的典型代表，最后卻不得不被炸毀拆除。誰能說它們是節(jié)約的設(shè)計？可能國際主義的設(shè)計師們有過節(jié)約的考慮，然而事與愿違，結(jié)果不僅造成了巨大的浪費，還帶來了其他的社會問題。在產(chǎn)品的設(shè)計階段，應(yīng)以簡潔、明快、實用、經(jīng)濟為設(shè)計原則，強調(diào)功能與形式的統(tǒng)一，使設(shè)計出的產(chǎn)品更加的合理化和實用化，能真實準(zhǔn)確地反映其自身的價值，滿足消費群體的各種必要的審美和需求。在我國資源極度缺乏、環(huán)境問題日益嚴重的今天，推崇簡約的設(shè)計理念，摒棄奢侈豪華的設(shè)計風(fēng)格，是設(shè)計師應(yīng)具有的社會責(zé)任。

2生態(tài)設(shè)計觀

生態(tài)設(shè)計是環(huán)境管理領(lǐng)域的一個新概念，也稱為“綠色設(shè)計”或“可持續(xù)設(shè)計”，是指將環(huán)境因素納入設(shè)計之中，在產(chǎn)品生命周期的每一環(huán)節(jié)都考慮其可能帶來的環(huán)境影響，通過設(shè)計改進使產(chǎn)品的環(huán)境影響降為最低。

中國自古以來就有崇尚自然、熱愛自然的傳統(tǒng)，古人將自己和天地萬物緊密地聯(lián)系在一起，視為不可分割的整體。“天人合一”就是這一思想的集中體現(xiàn)，它要求人一定要尊重自然規(guī)律，按照規(guī)律辦事，從而達到人與自然的和諧統(tǒng)一。然而中國當(dāng)今一些制造商、開發(fā)商往往出于經(jīng)濟原因不愿在項目中推行生態(tài)技術(shù)，而更樂于在形式上冠以生態(tài)節(jié)能的名號。這些企業(yè)更多的是關(guān)注眼前的經(jīng)濟利益，而忽視項目所能創(chuàng)造的生態(tài)價值，更損害了廣大消費者的利益。在這一嚴峻情勢下，很多設(shè)計師都已意識到生態(tài)設(shè)計的重要性，做出與國際接軌的綠色設(shè)計。我校美術(shù)學(xué)院學(xué)生多人入選芬蘭國際2012生態(tài)設(shè)計特別展”。展覽作品中，他們對日常廢舊材料所蘊涵的潛力的再發(fā)掘引人深思。這種設(shè)計不依循僵化的設(shè)計理論教條，而尊重日常生活中存在的基本規(guī)律，其態(tài)度本身就如同生活一樣具有可持續(xù)性，使日常材料的潛力得到再發(fā)掘，進而突破常規(guī)情境得到功能轉(zhuǎn)換、意義多樣并蘊涵情感的多重目的。

3倫理設(shè)計觀

設(shè)計倫理的中心點就是可持續(xù)發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展是調(diào)節(jié)人類生活方式的新型倫理規(guī)范。設(shè)計中的異化現(xiàn)象屢見不鮮，如對產(chǎn)品的過度包裝就提高了產(chǎn)品的售價；縮短產(chǎn)品的使用壽命，使消費者不得不購買新產(chǎn)品；設(shè)計過多的功能鍵暗示產(chǎn)品的科技水平來提高價值，結(jié)果為了一些不必要的功能增加的厚厚的說明書連專家也很難看懂，更不用說普通的消費者。設(shè)計師在設(shè)計的過程中，要真正為消費者著想，要考慮社會效應(yīng)。設(shè)計師的責(zé)任應(yīng)該是“使這個世界更美好”，而不是更糟糕。用最少的資源實現(xiàn)最佳地社會效果，才有可能讓這個世界更美好。我們提倡“以人為本，以人為中心”，同時也要強調(diào)人與社會、人與自然的和諧，單純強調(diào)人的中心位置顯然是不合適的。所以，只有將倫理學(xué)的內(nèi)容帶入設(shè)計中，只有讓倫理設(shè)計意識成為每個設(shè)計師的自覺的組成部分，才有可能在未來的設(shè)計活動中徹底杜絕那種不負責(zé)任的、不道德的設(shè)計。

4中國節(jié)約型產(chǎn)品設(shè)計的發(fā)展趨勢

日本當(dāng)代設(shè)計的代表“無印良品”的根本就是省去不必要的設(shè)計，誕生的商品都是單純的，無印良品的藝術(shù)顧問設(shè)計大師原研哉說：“要讓每個消費者都覺得用得順手，這正是我要的感覺。”其實很多人之所以喜歡無印良品，就是因為喜歡它的簡簡單單，不矯揉造作，簡言之，就是喜歡在設(shè)計中體現(xiàn)的自然，堅持的自然。作為另一個具有悠久歷史的東方中國，在進行產(chǎn)品設(shè)計時，更應(yīng)該多發(fā)掘傳統(tǒng)的自然觀與美學(xué)觀；擁有13億人口的人口大國，更應(yīng)該以人為本，設(shè)計出不似國際主義那種單調(diào)冷漠、也不像巴洛克那樣奢華浮夸的節(jié)約型人性化產(chǎn)品。

參考文獻

[1] [日]原研哉.設(shè)計中的設(shè)計（全本）[M].朱鄂，譯.南寧：廣西師范大學(xué)出版社，2010.

第5篇：設(shè)計方法范文

【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計；優(yōu)化設(shè)計；方法

引 言

機械優(yōu)化設(shè)計，所涉及的學(xué)科眾多。其中包含物理學(xué)、材料學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)及化學(xué)、應(yīng)用力學(xué)以及計算機程序設(shè)計等，系處理較為復(fù)雜的設(shè)計的有效工具之一。此次研究除去闡述優(yōu)化設(shè)計方法，還總結(jié)出歸納出無約束優(yōu)化設(shè)計法、有約束優(yōu)化設(shè)計法、基因遺傳算法三類優(yōu)化設(shè)計手段，并對三者的特點進行論述，最后，對選取優(yōu)化設(shè)計手段的幾大要素進行闡述。

一、優(yōu)化設(shè)計手段的論述

機械優(yōu)化領(lǐng)域的設(shè)計靈魂即是優(yōu)化設(shè)計方法，伴隨計算機技術(shù)及數(shù)學(xué)科學(xué)迅速發(fā)展，解析法、數(shù)值分析法及非數(shù)值分析法為其所發(fā)展經(jīng)歷的三個階段。

20世紀的50年代初，解決最優(yōu)化問題的兩種最主要的數(shù)學(xué)方法是，古典的變分法與微分法。此兩種手段具計算精準(zhǔn)及概念清晰的主要特征，可是，不足之處是僅限于解決一些小型或是特殊問題，于處理大型的實際問題之時，因過大的計算量，無形中增加了計算的難度。

20世紀50年代末，于優(yōu)化設(shè)計中，其求優(yōu)方法的理論基礎(chǔ)即是數(shù)學(xué)規(guī)劃手段。該方法是以數(shù)值分析為前提，結(jié)合已知的信息及條件，最后通過一連串的迭代過程得出問題最優(yōu)解。但是其相關(guān)的理論還是比較簡單的，計算的過程亦相對容易，只是計算的量極其大，可是此亦正是計算機所有工作中最為擅長的一項，當(dāng)然，計算機也就歸為了數(shù)值優(yōu)化措施工具中最關(guān)鍵的那一類。

20世紀80年代末，如模擬退火、進化規(guī)劃、混沌、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法及禁忌搜索等一些優(yōu)化方法層出不窮，上述算法經(jīng)模擬自然現(xiàn)象及規(guī)律而獲得某些結(jié)論，一步步產(chǎn)生具有特點的優(yōu)化方法，它的內(nèi)容涉及到物理學(xué)、統(tǒng)計力學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)、神經(jīng)學(xué)、人工智能等。

二、設(shè)計方法

該設(shè)計方法被大量的應(yīng)用到機械工程中，主要是因為它可以在特定的背景中確保方案最為合理，而且不需要使用太多的人力物力。該方法從最初的數(shù)值法到后來的數(shù)值分析，最后過渡到非數(shù)值分析。最近幾年由于電腦技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在設(shè)計的時候可以通過合理的選取設(shè)計數(shù)值進而得到最為優(yōu)秀的方案，而且還能夠大大的縮短用時。將該方法和電腦科技有效的融會到一起，是時展的產(chǎn)物，必將得到發(fā)揚。

三、類型和特征簡介

1、無約束優(yōu)化設(shè)計法

具體的說分成兩個類型，一種是像共軛梯度法、最速下降法、牛頓法等方法，它是利用目標(biāo)函數(shù)的一階或二階導(dǎo)數(shù)的無約束優(yōu)化方法。另一種是像單形替換法、坐標(biāo)輪換法等，利用目標(biāo)函數(shù)值的無約束優(yōu)化方法。

2、遺傳算法

該方法是對隨機群體不斷的演變選擇，進而獲取最為合理的方法。它非常的類似于自然界的淘汰法則，適應(yīng)社會發(fā)展的必然得到發(fā)展，而落后的必然會被遺棄。該方法有兩大特點，即能夠起到優(yōu)化整體的作用，同時還有很好的適應(yīng)能力。它被應(yīng)用到很多領(lǐng)域中，比如問題診斷等等。最近幾年它在工程方面也體現(xiàn)出了自身的巨大價值。接下來就具體的展開論述。第一是它能夠論述可靠性問題。第二是能夠辨別參數(shù)。它能夠大體的分辨結(jié)論數(shù)值，明確了大體的區(qū)間之后，再通過遺傳措施對設(shè)定的數(shù)值以及結(jié)論數(shù)值一起優(yōu)化處理。第三，能夠設(shè)計機械方案。為了和目前的編碼體系保持一致，其設(shè)置了一系列的遺傳方法，通過這些方法掌控它的搜索活動，而且通過復(fù)制等活動不斷的迭代，進而得到最為優(yōu)秀的方案。除此之外，它還可以應(yīng)用到很多的其他行業(yè)中，比如節(jié)能設(shè)計以及數(shù)控加工誤差等。上文講述了很多它的優(yōu)點，不過它也并非是完美的。比如目前還無法優(yōu)化其自身的數(shù)值，無法通過新的設(shè)置來提升效率，目前的操作方法還不是很完善等等的一些問題。一般采用懲罰函數(shù)法求解約束優(yōu)化問題時，其難點是如何選擇合適的懲罰因子。該因子太大的話，會使得搜索工作變得困難，但是如果設(shè)置得太小的話，可能造成整個懲罰函數(shù)的極小解不是原目標(biāo)函數(shù)的極小解。

3、約束優(yōu)化設(shè)計法

根據(jù)處理約束條件的方法不同可分為間接法和直接法。間接法常見的有增廣乘子法、懲罰函數(shù)法。它是將非線性優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成線性規(guī)劃問題或是將約束優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成無約束優(yōu)化問題來求解。直接法常見的方法有復(fù)合形法、網(wǎng)絡(luò)法和約束坐標(biāo)輪換法等。它的本質(zhì)是創(chuàng)造一個迭代的步驟，確保所有的迭代點都能夠在可行區(qū)間之中，進而不斷的降低數(shù)值，一直到最為合理為止。

4、蟻群算法

是通過人工模擬螞蟻搜索食物的過程來求解旅行商問題，在1991年由意大利學(xué)者M.Dorigo等人提出。蟻群算法適合非線性問題的求解，避免了導(dǎo)數(shù)等數(shù)學(xué)信息，對系統(tǒng)優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型沒有很高的要求。主要應(yīng)用在：交通建模及規(guī)劃電信路由控制、集成電路布線設(shè)計、有序排列問題、二次分配、車間任務(wù)調(diào)度等問題的求解。雖然蟻群算法具有并行計算、正反饋選擇和群體合作等優(yōu)點，但也存在著容易出現(xiàn)“停滯”現(xiàn)象和需要較長的搜索時間兩個缺陷。吳慶洪等提出了應(yīng)用改進型蟻群算法解決有序排列問題，運用新的狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則，討論不同的軌跡更新規(guī)則對仿真結(jié)果的影響的一種具有變異特征的蟻群算法，并通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)驗證了相對于標(biāo)準(zhǔn)的蟻群優(yōu)化算法中，改進型蟻群算法的優(yōu)勢所在。

5、模擬退火算法

模擬退火算法，最早在1953年由Metropolis提出，1983年Kirkpatrick成功地應(yīng)用在組合最優(yōu)化問題。模擬退火算法是一種通用的優(yōu)化算法，用以求解不同的非線性問題；能夠發(fā)揮出良好的收斂性特征，而且適應(yīng)能力很是強大；對不可微甚至不連續(xù)的函數(shù)優(yōu)化，能以較大概率求得全局優(yōu)化解；能處理不同類型的優(yōu)化設(shè)計變量；并且對目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)沒有任何要求；不需要任何的輔助信息。目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖像處理、控制工程、數(shù)值分析和生產(chǎn)調(diào)度等。這個方法雖然有很多的優(yōu)點，不過它也存在一些缺點，比如它的效果不是很好，而且整個運算活動耗費的時間非常久。通過上文的分析我們得知了這幾種算法本身的優(yōu)點和缺陷，應(yīng)該盡量的避免其缺陷，將優(yōu)勢結(jié)合到一起，對其進行完善。

四、合理選取方法

通過上文中對設(shè)計特征的分析，我們得知要想保證設(shè)計合理，就要正確的選取優(yōu)化方法。這主要是因為即使是一個完全相同的內(nèi)容它也會存在很多不一樣的解決措施。然而并非是并存的這幾個措施都能夠?qū)栴}解決得天衣無縫。比如一些措施會使得設(shè)計的最終結(jié)果和我們當(dāng)初的設(shè)置不符。要想避免這種現(xiàn)象，就需要我們牢牢此遵守四個基礎(chǔ)原則。第一，要保證可靠性好，第二要保證使用的計算程序是合理的，第三要確保其穩(wěn)定，最后要保證效率。除此之外，還需要工作者的工作經(jīng)驗豐富，只有這樣才可以分析相關(guān)的函數(shù)值，結(jié)合復(fù)雜性等要素對其進行合理的選取判斷。優(yōu)化設(shè)計的選擇取決于數(shù)學(xué)模型的特點，對于只含線性約束的非線性規(guī)劃問題，最適應(yīng)采用梯度投影法；對于約束函數(shù)和目標(biāo)函數(shù)均為顯函數(shù)且設(shè)計變量個數(shù)較少的問題，采用懲罰函數(shù)法較好；針對那些求導(dǎo)有難度的要使用直接解法；對于高度非線性的函數(shù)，就要選取那些較為穩(wěn)定的措施。

結(jié)束語

從機械產(chǎn)品設(shè)計的全局來看，目前比較先進的優(yōu)化設(shè)計，大多數(shù)還停留在設(shè)計方案后參數(shù)優(yōu)化方面，面向產(chǎn)品設(shè)計，應(yīng)將優(yōu)化設(shè)計拓寬到機械設(shè)計產(chǎn)品的全生命周期過程，是適應(yīng)機械產(chǎn)品設(shè)計。隨著機械技術(shù)不斷地發(fā)展，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)支持下，現(xiàn)代機械先進優(yōu)化設(shè)計技術(shù)將進行新一輪的發(fā)展。

參考文獻

[1]李秀昌.淺談機械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用[J].科技致富向?qū)В?013（9）.

第6篇：設(shè)計方法范文

關(guān)鍵詞：一次性機械；設(shè)計方法；對比

1一次性機械設(shè)計方法的主導(dǎo)思想

機械零件的失效方式主要有表面損傷失效、斷裂失效、破壞正常工作條件失效和變形失效等。所以，機械零件的失效除了非正常的原因外，大多是由于工作時間較長引起的。常規(guī)機械零件的設(shè)計都會留有余量來延緩疲勞和磨損等失效形式的發(fā)生，但一次性機械的使用壽命較短，一些失效形式不會發(fā)生在一次性機械中。在一次性機械零件的設(shè)計中，不用預(yù)防疲勞，只要保證其在使用中不會受力破壞即可。一次性機械的設(shè)計一般只考慮靜力破壞，即一次最大載荷作用下的破壞。另外，一次性機械的設(shè)計還應(yīng)考慮將體積和重量最小化，去掉余量，保證靜應(yīng)力小于強度極限或者屈服極限即可。一次性機械是一類特殊機械，其設(shè)計方法的相關(guān)研究也是一個新的方向。就一次性機械設(shè)計的現(xiàn)代化方法而言，和優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計和有限壽命設(shè)計等方法有所不同，下文是具體的分析。

2一次性機械設(shè)計方法和可靠性設(shè)計方法與有限壽命設(shè)計方法的對比

可靠性工程的起步較早，距今已有半個多世紀的歷史。但是其相關(guān)的發(fā)展是以電子產(chǎn)品為主導(dǎo)的，在機械產(chǎn)品的相關(guān)發(fā)展起步較晚。再者，因為機械產(chǎn)品在應(yīng)用中的情況比較復(fù)雜，其載荷分布和強度分布的數(shù)據(jù)不能細致的分析，所以，在機械產(chǎn)品方面的可靠性應(yīng)用不夠廣泛。可靠性工程是一種研究設(shè)計參數(shù)和其影響因素的隨機性特性的專門學(xué)科，機械產(chǎn)品卻在實際工程應(yīng)用中受環(huán)境的影響，機械所受的力和其應(yīng)有的強度是離散的隨機變量。所以，一次性機械的設(shè)計方法是在傳統(tǒng)的可靠性設(shè)計上再引入數(shù)理統(tǒng)計和概率論的相關(guān)知識。也可以說，一次性機械的設(shè)計方法是升華后的可靠性設(shè)計，兩者有一定的相關(guān)性，卻有著設(shè)計內(nèi)容上的差異。機械結(jié)構(gòu)有限壽命設(shè)計方法是用壽命指標(biāo)和產(chǎn)品可靠工作時間代替了經(jīng)驗設(shè)計中的保險系數(shù)，以此來增加機械結(jié)構(gòu)的可靠性。隨著機械使用時間的增加，其性能會因疲勞磨損而劣化或者喪失。有限壽命設(shè)計要求機械在其使用壽命期間，不會因為疲勞磨損而產(chǎn)生失效的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的有限壽命設(shè)計法是考慮機械在最大載荷和最危險的情況下不會失效，現(xiàn)代的有限壽命設(shè)計方法融合了材料力學(xué)、計算力學(xué)。實驗力學(xué)和斷裂力學(xué)等多種學(xué)科，通過測試工程機械的實際受力狀態(tài)，利用計算機進行受力分析，最終得出科學(xué)的壽命設(shè)計。一次性機械的使用壽命較短，一些失效形式不會發(fā)生在一次性機械中。所以，一次性機械和有限壽命設(shè)計方法與可靠性設(shè)計方法的區(qū)別主要有以下兩點：（1）設(shè)計對象不同。一次性機械設(shè)計方法針對的是使用壽命較短，且在工作中不承受交變載荷或者短時間承受交變載荷的機械，這要求機械在壽命內(nèi)完成任務(wù)即可。有限壽命設(shè)計方法和可靠性設(shè)計方法針對的都是長期使用的機械，這些機械的失效都是由疲勞磨損引起的。（2）主導(dǎo)思想不同。一次性機械在達到疲勞點之前就會達到使用壽命，所以在設(shè)計中不用留下磨損余量，只需要根據(jù)靜應(yīng)力強度設(shè)計體積最小和質(zhì)量最輕的結(jié)構(gòu)就可以。可靠性設(shè)計卻需要根據(jù)應(yīng)力計算概率分布，使設(shè)計的零件有可預(yù)測的壽命和失效率。有限壽命設(shè)計需要根據(jù)各種理論估算零件的壽命，最大化估計失效時間。

3一次性機械設(shè)計方法和與其他現(xiàn)代化方法的對比

機械設(shè)計的方法除了上述的有限壽命設(shè)計方法和可靠性設(shè)計方法外還有優(yōu)化設(shè)計，這種方法是在一系列的限制條件滿足后，求最優(yōu)的設(shè)計參數(shù)。這種設(shè)計方法的計算量相當(dāng)大，需要分析多種參數(shù)對設(shè)計的影響。但是在計算機廣泛的應(yīng)用在機械設(shè)計領(lǐng)域后，該方法有了長足的發(fā)展。依托計算機的發(fā)展而興起的設(shè)計方法除了優(yōu)化設(shè)計外，還有有限單元設(shè)計方法等。與現(xiàn)代化的設(shè)計方法相比，一次性機械設(shè)計的對象、設(shè)計思想和設(shè)計目的都有不同。不同的設(shè)計方法完善了機械設(shè)計的整個領(lǐng)域。

4結(jié)語

一次性機械的設(shè)計是較新的設(shè)計方法，它的設(shè)計思想、設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計目的與其他幾種方法有一定的差異。而且一次性機械的適用范圍也較廣，在很多領(lǐng)域都是必不可少的。所以，關(guān)于一次性機械設(shè)計方法的研究還需要更進一步，使之逐步完善，更好的應(yīng)用在實際的機械工程中。

作者:康杰 單位:西華大學(xué)

參考文獻：

[1]李躍峰.典型一次性機械零件設(shè)計及其應(yīng)用研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013.

[2]薛紅彥.一次性機械的設(shè)計方法的研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2006.

第7篇：設(shè)計方法范文

摘要；文章闡述了抗震設(shè)計方法的轉(zhuǎn)變，并介紹了兩種不同設(shè)計方法的優(yōu)缺點，對能量分析方法在抗震結(jié)構(gòu)計算中的應(yīng)用進行了分析。

關(guān)鍵詞：推覆分析方法；結(jié)構(gòu)能量反應(yīng)分析；地震動三要素；耗散能量

目前世界各國的抗震設(shè)計規(guī)范大多數(shù)都以保障生命安全為基本目標(biāo)，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)防水準(zhǔn)，據(jù)此制定了各種設(shè)計規(guī)范和條例。依此設(shè)計思想設(shè)計的各種建筑物在地震中雖然基本保證了生命安全，卻不能在大地震，甚至在中等大小的地震中有效的控制地震損失。特別是隨著現(xiàn)代工業(yè)社會的發(fā)展，城市的數(shù)量和規(guī)模不斷擴大，城市變成了人口高度密集、財富高度集中的地區(qū)，一般的地震和1995年的日本阪神地震，造成了巨．大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。嚴重的震害引起工程界對現(xiàn)有抗震設(shè)計思想和方法上存在的不足進行深刻的反思，進一步探討更完善的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計思想和方法已成為迫切的需要。上個世紀九十年代，美國地震工程和結(jié)構(gòu)工程專家經(jīng)過深刻總結(jié)后，主張改進當(dāng)前基于承載力的設(shè)計方法。加州大學(xué)伯克利分校的J.P.Moehlelll提出了基于位移的抗震設(shè)計理論；日本建設(shè)省建筑研究院根據(jù)建筑物的性能要求，提出了一個有關(guān)抗震和結(jié)構(gòu)要求的框架，內(nèi)容包括建議方案，性能目標(biāo)，檢驗性能水準(zhǔn)等：我國學(xué)者已認識到這一思潮的影響，并在各自研究領(lǐng)域加以引用和研究，如王亞勇、錢鎵茹、方鄂華、呂西林分別發(fā)表了有關(guān)剪力墻、框架構(gòu)件的變形容許值的研究成果，程耿東采用可靠度的表達形式，將結(jié)構(gòu)構(gòu)件層次的可靠度應(yīng)用水平過渡到考慮不同功能要求的結(jié)構(gòu)體系，王光遠把這一理論引入到結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域，提出基于功能的抗震優(yōu)化設(shè)計概念。

我國現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，主要是以承載力為基礎(chǔ)的設(shè)計，即用線彈性方法計算結(jié)構(gòu)在小震作用下的內(nèi)力、位移；用組合的內(nèi)力驗算構(gòu)件截面，使結(jié)構(gòu)具有一定的承載力；位移限值主要是使用階段的要求，也是為了保護非結(jié)構(gòu)構(gòu)件；結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力是通過構(gòu)造措施獲得的。結(jié)構(gòu)的計算分析方法基本上可以分為彈性方法和彈塑性方法。當(dāng)前在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計和研究中廣泛地采用底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法等。這些方法沒有考慮結(jié)構(gòu)屈服之后的內(nèi)力重分布。實際上結(jié)構(gòu)在強震作用下往往處于非線性工作狀態(tài)，彈性分析理論和設(shè)計方法不能精確地反映強震作用下結(jié)構(gòu)的工作特性，讓結(jié)構(gòu)在強震作用下處在彈性工作狀態(tài)下工作將造成材料的巨大浪費，是不經(jīng)濟的。隨著人們認識的提高，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析設(shè)計方法經(jīng)過了兩個文獻的轉(zhuǎn)變：(1)靜力分析方法到動力分析方法的轉(zhuǎn)變：(2)從線性分析方法到非線性分析方法的轉(zhuǎn)變。其中動力分析方法就經(jīng)過了從振型分解反應(yīng)譜法到時程分析法、從線性分析到非線性分析、從確定性分析到非確定性分析的三個大的轉(zhuǎn)變。作為一種簡化實用近似方法，目前的推覆分析方法(Push—overAnalysis)受到眾多學(xué)者的重視。它屬于彈塑性靜力分析，是進行結(jié)構(gòu)在側(cè)向力單調(diào)加載下的彈塑性分析。具體做法是在結(jié)構(gòu)分析模型上施加按某種方式(研究中常用的有倒三角形、拋物線和均勻分布等側(cè)向力分布方式)模擬地震水平慣性力作用的側(cè)向力并逐步單調(diào)加大，使結(jié)構(gòu)從彈性階段開始，經(jīng)歷開裂、屈服直至達到預(yù)定的破壞狀態(tài)甚至倒塌。這樣可了解結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形特性和能量耗散及其相互關(guān)系，塑性鉸出現(xiàn)的順序和位置，薄弱環(huán)節(jié)及可能的破壞機制。這種方法彌補了傳統(tǒng)靜力線性分析方法如底部剪力法、振型分解法等的不足并克服了動力時程分析方法過程中，計算工作量大的問題，僅用于近似評估結(jié)構(gòu)抵御地震的能力。但是，傳統(tǒng)的推覆分析方法基本上只適用于第一振型影響為主的多層規(guī)則結(jié)構(gòu)，對于高層建筑或不規(guī)則的建筑，高階振型的影響不容忽視，并且對于非對稱結(jié)構(gòu)，還必須考慮正、反側(cè)反推覆的不同所帶來的影響。此外推覆分析方法無法得知結(jié)構(gòu)在特定強度地震作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)和破壞情況，這限制了它在抗震性能設(shè)計中的使用。地震動能量是刻畫地震強弱的綜合指標(biāo)，它綜合體現(xiàn)了地面最大加速度和地震持時兩個反映地面運動特性的重要因素。結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的能量分析方法是一種能較好地反映結(jié)構(gòu)在地震地面運動作用下的非線性性質(zhì)及地震動三要素(幅值、頻譜特性和持時)對結(jié)構(gòu)抗震性能影響的方法。地震時，結(jié)構(gòu)處于能量場中，地面與結(jié)構(gòu)之間有連續(xù)的能量輸入、轉(zhuǎn)化與耗散。研究這種能量的輸入與耗散，以估計結(jié)構(gòu)的抗震能力，是結(jié)構(gòu)抗震能量分析方法所關(guān)心的問題。結(jié)構(gòu)在地震(反復(fù)交變荷載)作用下，每經(jīng)過一個循環(huán)，加載時先是結(jié)構(gòu)吸收或存儲能量，卸載時釋放能量，但兩者不相等。兩者之差為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在一個循環(huán)中的“耗散能量”(耗能)，亦即一個滯回環(huán)內(nèi)所含的面積。能量等于力與變形的乘積。一個結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)所耗散的地震能量多，不僅因為它承擔(dān)了較大的地震作用，還因為它產(chǎn)生了較大的變形。從這個意義上來看，耗能構(gòu)件是用它自身某種程度破壞所作的犧牲，來維持整個結(jié)構(gòu)的安全。所以，每次大的地震作用之后，人們看到那些沒有其它途徑耗散所吸收的地震作用的能量的結(jié)構(gòu)，只有通過結(jié)構(gòu)自身的破壞來釋放所有的多余能量。因此，結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計應(yīng)當(dāng)注意保證結(jié)構(gòu)剛度、強度和變形能力的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，如結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計就是在傳統(tǒng)的單一強度概念條件下進行的彈性抗震設(shè)計的基礎(chǔ)上，充分考慮結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的塑性變形能力，在設(shè)防烈度下允許結(jié)構(gòu)出現(xiàn)可能修復(fù)的損壞，當(dāng)?shù)卣鹱饔贸^設(shè)防烈度時，利用結(jié)構(gòu)的彈塑性變形來存儲和消耗巨大的地震能量，保證結(jié)構(gòu)裂而不倒。

能量法在近半個世紀的研究中發(fā)現(xiàn)較快，但由于地震本身的復(fù)雜性能量與結(jié)構(gòu)反應(yīng)之間的關(guān)系仍需我們進行進一步的探索。

第8篇：設(shè)計方法范文

一、科學(xué)主義設(shè)計觀--藝術(shù)設(shè)計的方法立足于現(xiàn)實生活，遵循客觀規(guī)律

科學(xué)主義設(shè)計觀是遵循客觀規(guī)律的設(shè)計方法論。認為，在人與自然的關(guān)系上，積極的、占主導(dǎo)方面的是人。在人與自然的關(guān)系中，人具有合理調(diào)節(jié)相互關(guān)系的全部責(zé)任和義務(wù)。在人與自然發(fā)生沖突時，人類不能把責(zé)任推給沒有知覺、沒有靈性的自然界，只能發(fā)揮人特有的主觀能動性，用積極的方法去認識和把握自然規(guī)律，尋找協(xié)調(diào)人與自然和諧相處的方法和途徑，這也是科學(xué)主義設(shè)計觀哲學(xué)性的體現(xiàn)。現(xiàn)如今應(yīng)用自然面料的設(shè)計越來越多，低碳環(huán)保是順應(yīng)時展的新課題。用簡單的面料，簡單的款式，簡單的顏色實現(xiàn)最單純的設(shè)計。中國著名服裝設(shè)計師將被人們遺忘的中國傳統(tǒng)面料工藝——茛綢，創(chuàng)新開發(fā)，使煥然一新的茛綢重新進入人們的視線，這漂亮的翻身仗牢牢鎖住了大眾的眼球。茛綢是運用植物染料上色，人工晾曬，完全遵循古法，是真正的綠色環(huán)保面料。除此之外，養(yǎng)生保健的功效也是其讓人驚喜的亮點。梁子將古韻古風(fēng)的茛綢與流行時尚相結(jié)合，拋開科技時代帶來的復(fù)雜性與化學(xué)性，返璞歸真，回歸自然，遵循現(xiàn)如今綠色時尚的發(fā)展規(guī)律與可持續(xù)發(fā)展的理念，設(shè)計出了一系列符合現(xiàn)代人審美的新茛綢服飾，開創(chuàng)了新時代茛綢服飾。

二、人本主義設(shè)計觀——藝術(shù)設(shè)計的方法取材

于人們的審美需要，滿足人的審美需要是重心人本主義是以人和他的能力為中心的一種理論思想,強調(diào)人必須為了理解自己與他人的關(guān)系及他在宇宙中的地位而發(fā)展自己理性的力量,強調(diào)人必須真實的認識自己的局限和潛能,發(fā)展對他人和自己愛的力量,認識并把握和世界的關(guān)系其本質(zhì)是以人和他的自律性為基礎(chǔ)的。以日本著名服裝設(shè)計大師三宅一生為例。他的時裝一直以無結(jié)構(gòu)模式進行設(shè)計，擺脫了西方傳統(tǒng)的造型模式，而以深向的反思維進行創(chuàng)意。掰開、揉碎，再組合，形成驚人奇突的構(gòu)造，同時又具有寬泛、雍容的內(nèi)涵。三宅一生品牌的作品看似無形，卻疏而不散。正是這種玄奧的東方文化的抒發(fā)，賦予了作品以神奇魅力。這是以人為本的真實體現(xiàn)。立體主義大師三宅一生(IsseyMiyake)在2010年10月全新的1325.系列，堪稱服裝設(shè)計屆的里程碑。這一系列最大的創(chuàng)新之處，就在于每一件時裝都由一塊布料剪裁而成，并且可以折疊成一個規(guī)則又極具美感的平面幾何圖形。而1325四個數(shù)字則各有寓意：1代表一整件面料，3代表三維立體，2表示折疊后的二維形狀，5則代表全新的立體體驗。這一系列的設(shè)計體現(xiàn)出了以人為本的人本主義精髓將束縛感沉重感統(tǒng)統(tǒng)甩到腦后，將人的感受排在設(shè)計的第一位。良好的折疊性能夠有效的節(jié)省空間，不論外出旅行還是居家生活都能夠方便快捷的實現(xiàn)收納儲物。不拘于人體曲線的廓形設(shè)計能夠讓人體擺脫面料的束縛，實現(xiàn)人體的自由活動。

三、藝術(shù)設(shè)計的方法是辯證唯物主義和歷史唯物主義方法論在藝術(shù)領(lǐng)域的呈現(xiàn)

藝術(shù)設(shè)計方法論是遵循的現(xiàn)實實踐。在辨證唯物主義中強調(diào)認識論的重要性，正確的認識能夠促進推動事物的發(fā)展，反之則阻礙。而歷史唯物主義則強調(diào)人的主體性，人是歷史的創(chuàng)造者。設(shè)計活動本身是一種復(fù)雜的人類行為。這些行為包括一系列動作、信息的接收、認知與反饋等過程。“意義”指主體意識下行為的“愿意與目的”。這樣的意識還會在行為結(jié)束后的反思性關(guān)注中產(chǎn)生“情感”與“價值”的判斷。因此，在“設(shè)計”的“意義”中還包含了“情感的產(chǎn)生”與“價值的判斷”。“設(shè)計”總是蘊含著“意義”的。為了強化“意義”，人們可能把事的過程復(fù)雜化、精細化或神圣化，比如宗教、祭祀儀式、喜慶節(jié)日、正式的社交晚宴等。這些行為包含著情緒、價值觀等“非理性”的成分，有時往往難以理解。因此，我們要對“人”的這些行為沿著“生物學(xué)——心理學(xué)——文化社會學(xué)”的路徑逐步的深入研究，“描繪”外顯行為的內(nèi)在規(guī)律，發(fā)現(xiàn)動作背后的意義。設(shè)計方法論并非設(shè)計方法，二者雖僅有一字之差內(nèi)涵卻相差千里。在辨證唯物主義中與歷史唯物主義的指導(dǎo)下藝術(shù)設(shè)計方法論系統(tǒng)科學(xué)的為設(shè)計者們提供了理論支持，使設(shè)計者的作品具有深遠的思想內(nèi)涵。

四、藝術(shù)設(shè)計的方法是對“美”的尋求之道

技術(shù)、自然科學(xué)、哲學(xué)、社會學(xué)、藝術(shù)、宗教學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科都表達不清的某種東西，在探索、創(chuàng)造和設(shè)計中卻讓人們領(lǐng)悟了人類的意義，這就是“求美”的過程。“求美”之中蘊含著無限情感的創(chuàng)造力。在設(shè)計遨游的航程中，感知過程無不空靈完美，尋常山石景致也會具有神奇之韻，在求美活動中，主體會越過藝術(shù)世界的領(lǐng)域，到哲學(xué)的云端上去渺渺于懷，慨嘆天淡云閑、萬事浮埃、千載悠悠，這或許是人類熱愛生活的緣故吧!因為探索的情感，會凈化和提升我們?nèi)祟惖男撵`。從這個意義上講，超越了現(xiàn)實情感的真實就是為了探索知識的抽象特征。求美的最高境界，就在于它能夠表現(xiàn)：言說不清但又不得不說的東西。在設(shè)計的領(lǐng)域里就“美”的追尋。

五、總結(jié)

第9篇：設(shè)計方法范文

1 道路設(shè)計方法簡介

現(xiàn)有的道路設(shè)計方法主要有現(xiàn)場勘探設(shè)計、紙上設(shè)計和計算機設(shè)計。

現(xiàn)場勘探設(shè)計是指有經(jīng)驗的專業(yè)人員通過對現(xiàn)場地形進行勘探，根據(jù)專業(yè)知識和經(jīng)驗，在現(xiàn)場設(shè)計出道路的路線、坡度、坡向及大概的標(biāo)高。其優(yōu)點是設(shè)計出來的道路與現(xiàn)場地形結(jié)合較好；缺點是過多地依靠主觀經(jīng)驗，沒有進行精確的客觀計算，無法在路線行車舒適性及工程量上達到最優(yōu)。

紙上設(shè)計是設(shè)計人員通過對地形圖的分析，考慮路線行車舒適性及工程量等因素，在圖紙上進行道路設(shè)計。其優(yōu)點是可以統(tǒng)籌全局，精確設(shè)計并計算工程量；缺點是會因地形圖的不準(zhǔn)確而影響設(shè)計道路的適用性，且修改比較困難。

計算機設(shè)計是使用電子地形圖，利用計算機進行輔助設(shè)計，過程與紙上設(shè)計相似。其優(yōu)點是精確度比紙上設(shè)計更高，且大部分計算過程由計算機完成，修改也簡單方便，能有效提高工作效率；盡管如此，為確保準(zhǔn)確性，最好能通過現(xiàn)場勘探確保地形圖的準(zhǔn)確性及對其完全地理解。

2 道路設(shè)計方法思考

三種現(xiàn)有道路設(shè)計方法相比之下，計算機設(shè)計能依據(jù)最精確的地形圖，最大限度地代替設(shè)計人員進行計算，很好地提高設(shè)計人員的工作效率。因此，計算機設(shè)計成為時下應(yīng)用最為廣泛的道路設(shè)計方法。

計算機設(shè)計一般通過應(yīng)用道路設(shè)計軟件來實現(xiàn)。國內(nèi)的這類軟件基本是由開發(fā)人員根據(jù)國內(nèi)道路設(shè)計的一些專業(yè)要求，基于AutoCAD進行二次開發(fā)而來。

道路設(shè)計主要分三步：第一步是道路平面設(shè)計，即對道路路線進行設(shè)計；第二步是道路縱斷面設(shè)計，即通常所稱的拉坡，主要根據(jù)自然地形、行車舒適性及工程量大小進行；第三步是道路橫斷面設(shè)計，主要包括路面寬度及分幅情況，由道路的性質(zhì)、交通流情況及交通量大小決定。具體設(shè)計時，道路平面設(shè)計和縱斷面設(shè)計相互影響較大，這兩步總要相互對照進行，設(shè)計經(jīng)驗不足時需要多次修改才能達到最優(yōu)。道路橫斷面設(shè)計可能在路線兩邊可用寬度不足時會影響平面設(shè)計，而對縱斷面設(shè)計影響很小。

國內(nèi)的道路設(shè)計軟件一般也是根據(jù)以上三步進行的。首先根據(jù)地形圖進行路線設(shè)計，之后繪出縱斷面圖，繼而完成道路縱斷面設(shè)計；若發(fā)現(xiàn)設(shè)計路線有不妥的地方，需要調(diào)整路線，重新繪制縱斷面圖，直至設(shè)計出滿意的道路縱斷面；完成以上兩步后開始進行道路橫斷面圖的繪制，主要根據(jù)已經(jīng)設(shè)計好的道路縱斷面，結(jié)合道路平面進行繪制；若發(fā)現(xiàn)道路平面或縱斷面有不妥的地方，需要返回對其重新設(shè)計，如此反復(fù)直至平縱橫協(xié)調(diào)一致，達到最優(yōu)，至此道路設(shè)計完成，出圖。

可以看出，國內(nèi)現(xiàn)有這類軟件只是簡單地將道路設(shè)計過程從紙上搬到計算機上，主要利用計算機完成一些繁瑣的計算和繪圖過程，并沒有應(yīng)用當(dāng)今計算機技術(shù)優(yōu)勢功能，如高仿真、智能化和3D技術(shù)。因此，設(shè)計師們不應(yīng)局限于這些常用的道路設(shè)計軟件，開闊視野，尋找那些將道路設(shè)計變得更加直觀、簡單化，且能夠最大限度地幫助設(shè)計者拓寬設(shè)計思路的道路設(shè)計軟件和方法。

3 國外道路設(shè)計方法探究―利用Civil3d進行道路設(shè)計

為分析國外學(xué)者研究道路設(shè)計方法的新思路及創(chuàng)新，這里對一款較為先進的國外道路設(shè)計軟件――C3D的道路設(shè)計過程進行簡單地研究，希望從中得到一些啟示。

地形圖分析處理。C3D可以對處理好的地形圖進行高程分析，精度可以根據(jù)需要調(diào)整。通過高程分析，可以直觀地看出地形的起伏狀態(tài)，如圖1。

圖1 地形高程分析（顏色由淺到深表示高程由低到高）

路線設(shè)計。在C3D中，繪制出路線后，能很快生成路線位置的地形縱斷面，從而直觀地查看原始地形的情況。同時，生成的地形縱斷面與路線動態(tài)關(guān)聯(lián)，可以幫助設(shè)計者很快地尋找到最優(yōu)路線。

縱斷面設(shè)計。完成路線設(shè)計后讓C3D生成道路縱斷面圖，可以選擇縱斷面圖表格中所需要的數(shù)據(jù)；該文原載于中國社會科學(xué)院文獻信息中心主辦的《環(huán)球市場信息導(dǎo)報》雜志http：//

總第539期2014年第07期-----轉(zhuǎn)載須注名來源然后在縱斷面圖中繪制出道路縱斷面設(shè)計線，該設(shè)計線和道路縱斷面圖也是動態(tài)關(guān)聯(lián)的，方便縱斷面設(shè)計線的優(yōu)化修改。

道路裝配設(shè)計。道路裝配設(shè)計也就是常說的橫斷面設(shè)計，C3D提供了各類道路所需的多種配件，設(shè)計者將這些配件進行組合，形成符合要求的道路裝配即可，而且組合好的裝配可以保存起來，供以后使用。

道路建模。道路建模是C3D的一個先進技術(shù)，根據(jù)道路路線、縱斷面及道路裝配可以建立道路的實體模型，如圖2、圖3。實體模型是在三維空間中建立的，通過它我們可以全方位直觀地觀察道路情況，還能以第一視角模仿汽車在道路上的行駛狀態(tài)。當(dāng)路線發(fā)生改變時，重新生成道路模型即可，非常方便。

圖2 道路模型局部

圖3 道路整體模型與地形結(jié)合情況

至此，利用C3D設(shè)計道路的過程基本完成。

C3D道路設(shè)計主要有以下幾個優(yōu)點：（1）觀察地形及設(shè)計道路的三維形態(tài)非常直觀；（2）動態(tài)關(guān)聯(lián)特性為設(shè)計者省去很多繁瑣的計算和修改工作；（3）道路建模精確地將道路實體化，為效果圖制作及道路仿真提供方便；（4）為專業(yè)人員的二次開發(fā)預(yù)留了足夠的接口。

4 道路設(shè)計軟件發(fā)展方向探討

結(jié)合上述對道路設(shè)計方法和C3D道路設(shè)計過程的分析，提出道路設(shè)計軟件創(chuàng)新與發(fā)展的幾個方向：

直觀化。充分利用計算機3D優(yōu)勢，直觀地顯示地形圖及設(shè)計道路，使設(shè)計者能夠細致地查看各階段設(shè)計道路的具體情況，以便提出最優(yōu)方案或?qū)Ψ桨缸龀鱿鄳?yīng)的修改；

智能化。智能化主要有三個方面，一是動態(tài)關(guān)聯(lián)，例如道路的平縱橫設(shè)計動態(tài)關(guān)聯(lián)，當(dāng)其中一個發(fā)生改變時，其他兩個即時改變，避免重復(fù)工作；二是自動糾錯功能，例如當(dāng)設(shè)計路線經(jīng)過不宜穿越地形（峽谷、河流、地質(zhì)不良等）時，軟件自動提示設(shè)計者；三是智能路線設(shè)計，即按設(shè)計要求給出最佳路線，例如按標(biāo)準(zhǔn)橫斷面及坡度、坡長要求，自動推薦出土石方量最小的設(shè)計方案；

模擬仿真。通過模擬仿真檢查設(shè)計道路的整體情況，同時在匯報時便于業(yè)主對方案的了解；

自動檢查。以道路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，對設(shè)計道路進行檢查，例如對車速、路線線形、視距等進行檢查；

標(biāo)準(zhǔn)化出圖。通過設(shè)置軟件的繪圖格式，使所繪圖紙能很好地滿足國內(nèi)道路設(shè)計行業(yè)的出圖要求。

綜上所述，計算機設(shè)計憑借其計算精準(zhǔn)快速和繪圖便捷等特點，已經(jīng)成為道路設(shè)計的主要方法。然而，國內(nèi)主流道路設(shè)計軟件只是簡單地將紙上設(shè)計搬到計算機上，幫助設(shè)計者完成復(fù)雜的計算及繪圖過程，并沒有充分發(fā)揮計算機的優(yōu)勢而提供更好的設(shè)計環(huán)境，讓設(shè)計者設(shè)計出最優(yōu)的方案。