设计方法精选(九篇)

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第1篇：设计方法范文

LLPC产品工业设计中需要满足加工效率高、安全性、良好人机与操控、良好维护性等要求。因此，对应地，设计过程中考虑分析加工各个功能模块的布局，获得高效率的加工方式;考虑在设备加工过程中操作人员的安全性问题;考虑人员操作的易用性，获得良好的精确操作及监视需要;考虑使用后的定期维护需要，需要将控制模块进行独立布局，而不影响其他模块。概括地，该产品的特点有:(1)体量大;基于计算机辅助设计的设计方法容易造成尺度把握不当而造成装配误差。同时该产品的人机尺度与交互关系成为设计要点，设计过程中应注重计算机数据对人机尺度的检测与验证。通过分析确定的人机尺寸数据输入前期的模块化设计中，为后期造型与结构设计作重要参考。(2)零件多;大型机床功能较繁琐，实现功能的零件多，设计过程中需要利用计算机辅助设计软件基于零件的三维数据构建三维模型，佘月明等人对复杂层次关系的造型做了研究［5］，必要时候采用逆向工程方法进行三维数据采集。(3)构造复杂，需要提前进行产品布局设计;大型机床产品功能模块多，因此构造必然复杂，零件装配点多而连接关系复杂，因此，在计算机辅助设计时，应先构建主体零件，次要零件的尺寸、位置及装配关系。(4)生产方式与材料特性对造型风格影响大;确定功能模块的布局后，则需要导入生产方式的考虑，以建立造型设计的基本工程要求。魏专等人研究的造型比例关系在数控机床造型设计中的应用［6］，提供了一定参考。

2LLPC产品的多目标体系构建

针对该产品的多个特点及设计的要求，在产品计划阶段我们对该产品的要求进行目标化，构建出多目标的体系，如图1所示，通过目标体系对产品设计的指导，加强产品的设计的方向和过程控制。(1)整体性:该部门要求产品具有整体感的结构与外观设计。产品的复杂性与零件数量多，要求在产品设计过程中，对整体结构进行统一规划，避免产生多个零件群的链接关系，及产品设计装配时考虑都与一个共同体进行链接。另外对产品的外观需要保持整体性，避免结构零件的外露而破坏整体性。(2)维护性:该目标要求是产品应具有灵活的维护性，产品构造上可采用模块化装配方式，每个模块相对独立，如果某个部件出现故障需要维修，只需在对局部该模块进行修理和维护，不改变其他模块的链接关系，无需拆解整体结构，这与传统整体式结构相比体现出了高效性、便利性和较低的成本。著名奥运场馆水立方的外墙设计采用了模块化的结构，整体造型的局部每块覆膜都是独立装嵌的，如果某一个模块受损坏，只需要根据该模块编号更换该模块的一个覆膜即可，维护非常方便。这种理念是设计师在整体风格与系统性因素分析所获得的。导入维护性目标，在大型激光加工中心产品结构上，系统分析功能模块与布局。(3)外观品质:该目标要求是产品外观风格设计具有一定品质感，框架式构造与外壳的加工方式对外观风格影响明显，可利用加工方式获得的造型特点进行整体造型设计，通过外观主型面的造型分割形成设备品质感较强的风格。(4)可靠性:该目标要求是研发流程可控性好，风险低;基于框架式构造的产品设计流程稳健可靠，属于比较规范合理的产品设计流程，通过对功能布局、整体结构、框架结构等几个关键环节的质量控制，确定了整体结构后，该产品设计即可定型，后期的可变因素很小，大大降低了设计风险。在产品周期中，如果那个部件出现问题，可更换或者局部改良，不影响其他零部件品质。(5)拓展性:该目标要求产品的更新换代可行性。对于大型机床产品，产品的系列化与延续性对于品牌的战略尤其重要，单一的产品系列势必导致片面的市场格局。在保证产品品质的基础上可根据市场细分，基于同一平台拓展出不同功能定位的产品。这一策略在汽车品牌的车型开发中常见。模块化结构形式有助于功能的模块化定义，对于影响终端界面的模块可进行更新换代，而共用的基础部分保持不变，即可根据产品的系列化定位进行基于平台架构的不同功能组合延展，在不增加太多成本的基础上实现不同产品系列的拓展。(6)易用性:该目标要求整体产品在人机交互过程中，保证操作人员从尺寸、操作范围、操作过程等方面便于使用。对于体量大的LLPC产品，人机易用性是产品设计重要的目标。

3多目标作用下的产品框架方式创意

在产品设计的工程结构中，一般会采用单体式结构，即每个主体零件都成为结构的一部分，结构上并没独立承重与支持的单体，这种结构方式简单实用。另一种整体式结构是框架式结构，当需要考虑产品的稳定性和扩展性时，可采用这种设计理念，它对产品起整体支撑作用，其他零件则只需设计与它的装配关系。框架式结构的产品具有便于拆卸、维护、更换、重组、升级等优点。LLPC产品设计开发过程将面临着模块布局、人机界面、安全性、操作性、维护性等多个目标要求，多重因素的叠加促使该产品的结构主体成为重要的关键点。提出框架式设计理念对以上目标问题进行整合规划设计，以求获得实用功能布局、友好人机关系、便利功能维护、高效操作性的设计结果，提高产品的品质与形象。

4框架式结构应用的可行性对比分析

基于以上初步讨论，我们需要将两者进行对比性分析，寻找框架式理念的优势与LLPC产品多目标要求的吻合度，同时对比传统单体式结构。大型激光加工中应用框架式结构设计的可行性是LLPC产品自身的产品特点分别与应用框架式与单体式结构设计对比分析，寻找其多元性系统性的关系，根据对比结果评估其应用的对应情况，见表格1。从上表对比可见，框架式结构理念对于LLPC产品的工业设计具有较好的优势，符合多个目标的要求，此对比情况对于产品开发初期的规划与设计定位具有重要的指导作用。

5设计过程验证———框架式结构的应用过程

基于多目标体系的构建，我们综合了相关的产品设计方法，应用该结构形式对LLPC产品进行了工业设计的过程应用，进一步验证其作用，以多个目标为导向，我们应用了功能定量优化设计、人机交互设计、外观特征造型设计、计算机辅助设计等多种设计方法，研究过程包括:(1)产品规划设计初期，我们对所需完成的工作作出一个计划性安排，流程的规划主要包括:功能定量优化法优化功能分区与结构机构———基于结构优化的框架搭接———基于布局方案与品牌形象外化的外观造型设计———基于装配与维护的细节设计———基于计算机辅助评价方法———基于基础零件标准化的生产监控。(2)产品结构机构设计在LLPC产品设计前期，以整体性目标导向，导入框架式理念，对产品进行模块化布局设计，根据优化的模块方案，进行了产品框架结构与机构的设计，设计结果见图2。(3)外观创意设计完成产品整体框架构建后，以外观品质、易用性目标导向，导入生产方式与框架式特指进行外观创意设计。主要完成内容有外观造型的风格化、色彩方案、人机界面、观察门的开合方式等。其中重点是在框架范围内根据合理的人机关系进行功能细化的设计;然后根据生产方式及产品风格进行外观造型特征营造设计，设计结果如图3所示。(4)零件标准化完成外观方案设计及三维数据建立后，则进行结构设计阶段。考虑到产品装配过程中涉及到较多的装配位置及装配误差问题，以可靠性目标导向，基于简化原则。结构零件中的连接零件采用统一标准设计，仅在链接孔位预留装配余地，大大减少了零件数量简化了生产工序与装配流程。连接零件的设计采用可调式设计方案，装配时可根据零件尺寸误差进行局部调整。(5)三维数据的评估完成LLPC产品整体外观结构数据构建后，即可基于计算机辅助软件进行零件装配，图4所示，装配的顺序应根据零件的重要性与尺寸从大到小分别装配。完成产品整体零件模拟装配后即可进行结构分析与装配干涉分析，以验证数据的可靠性与可行性。分析检查过程中，如发现零件的干涉(装配过盈)，则根据零件的重要性进行逐级调整参数。(6)设计完成的产品实物将生产完成的产品结构、外观零件根据预先设计的装配流程进行装配工装。完成装配的产品实物如图5所示，最后根据产品实物进行人机操作验证，见图6。根据系列设计方法的指导与辅助，完成了多目标导向的框架式结构在LLPC产品工业设计中的应用研究与实践，有效验证了多目标作用的效果与框架式结构在大型产品机床设备中的应用设计可行性。

6结束语

第2篇：设计方法范文

关键词：压力容器；设计要求；设计方法；理论实践；分析法

在工业生产进行的过程中，液体或气体被进行盛装是司空见惯的一件事情。这就需要使用能够对一定压力进行承受的压力容器来对过程进行完成。因为压力容器的生产工艺是很复杂的，所以使用具备很好的密闭性的压力容器是一项硬性要求，对每一项操作环节的质量进行确保是我们必须要做的事情，只有这样才能充分发挥压力容器的功能。研究压力容器的设计要求以及设计方法是一件非常有重要意义的事情，它能够使设计标准得到统一的规范，使压力容器的产品质量得到提升。

1设备的安全性

不断对压力容器的设计进行提高是为保证人们的生命财产安全和压力容器安全平稳的运行的主要手段。对于一台新诞生的压力容器来说，首先就需要对其进行安全性及稳定性的设计。相关人员在对压力容器设计的过程中，选择不仅经济且实惠的材料是很有必要的，如此不仅能够降低设备制造成本，也能够在一定成上确保压力容器使用的安全性。压力容器所具有的不同特点在于其工作介质、内直径以及工作介质。除此之外，目前压力容器在生产生活中得到了非常广泛的应用，比如科研、石化以及锅炉制造、能源等多个方面均得到了大量的应用。压力容器的结构主要由支座、封头、接管、筒体以及密封元件等要素构成。如果压力容器在实际应用的过程中受到承压或者是其他外在因素的影响，若没有及时对其进行处理或者处理不当，则会导致十分严重的后果——爆炸，极大的威胁到工作人员生命及财产安全。此外，因为压力容器的自身因素影响，目前很多国家都对压力容器进行十分严格谨慎的检查，这也是很多国家当前最重视的事情之一。只有完全符合压力容器的相关标准，才能通过允许进入使用阶段。

2设备的完整性

针对压力容器来说，确保生产活动得以顺利进行的首要保障便是保证压力容器设计的完整性。比如，在制作锅炉的过程中，压力容器一定要具备能够承受高温以及高压环境的能力。除此之外，在生产过程中会产生一些具有腐蚀性的物质，若没有及时对腐蚀性物质进行处理或没有采取较好的处理方式，便会导致爆炸等安全事故。因此，很多锅炉制造的企业需要充分地认识到压力容器设计重要性，确保安全生产。在实际生产过程中不断地提高设备的运行可靠性，采用科学且合理的方式处理压力容器中的能量，控制其破坏性，还要考虑容器的安全性，保证设计的结构简单很有必要。除了要确保压力容器的质量外，也应该充分地考虑到企业制造成本，在设计的过程中一旦出现任何的问题，相关人员应该及时地对领导及专家进行沟通与交流，并且采用科学严谨的方式进行处理，尽可能地降低维修费用，提高企业经济效益，确保其健康稳定的发展。

3压力容器

生产出一台压力容器的过程，首先是要对压力容器整体的构思于规划。压力容器进行设计要有节约与环保的意识，必须要选择经济实惠的材料以便于节约成本，在一个方面就是要保证压力容器的安全性能。它与一般的容器相比较，主要有三方面与传统容器不同，1内直径、2工作压力、3工作介质。广泛的用途也成了压力容器的突出特点与优势。压力容器中的反应，当受到了承压等外在因素的影响时， 一旦没有得到及时有效的处理措施，随即产生的后果就是会发生严重的事故———爆炸，不仅造成社会的负担的增加，更重要的是给人民的生命与财产构成很大的威胁，此外，压力容器自身因素的影响也不能排除，最近几年，很多国家都重视了压力容器的检查，在运营之前，首先做的工作就是排查故障，一旦不符合要求，则立即淘汰。

4可靠性

产品的可靠性对于其安全生产及使用价值等多方面来说非常重要的。一般来说，一个产品能够达到真正的可靠性标准，其首先不仅要能够满足消费者对产品性能的需求与需要，而且也能够确保产品在使用过程中不会出现任何故障及问题。根据大数据显示，产品的制造，用户所处的位置、使用方

法都影响产品的可靠性。对此，何为可靠性呢？可靠性就是在规定时间内和规定的条件内，产品能够完成规定功能的程度。设备、元器件、系统等都是产品涉及的内容。因此，设计产品内容很多。在同样时期规定的条件其所包括的内容也相继也比较多，比如产品的使用条件、储存条件以及相关的维护方法等。除此之外，规定时间对于产品的可靠性具有较为密切的联系，也就是说随着产品使用时间的不断延长与年费的增加，相应就伴随着产品的可靠性及安全性出现不同程度的下降与下滑，产品的老化问题也会在一定程度上影响其元件构成。此外，产品的可靠性与产品功能之间也存在密不可分的关系。众所周知，产品的好坏影响人民的日常生活，主要原因在于产品的生产就是要满足人们的日常生活或工作需求为目的，而由于各个企业自身条件的限制与束缚，其所生产出来的产品功能及质量都有所不同，进而也会导致市场上产品的可靠性参差不齐。

5结语

压力容器进行设计时几个注意的地方要不容忽视，一定可靠性是压力容器设计的关键的所在，提高设备运行的可靠性是生产运营全过程不能忽略的。必须严格遵守国家行业标准和准则，要使用淘汰制，在多种设计方案和途径中选出最佳的一种，把剩下的进行省略，实践才是检验真理的唯一标准，保障压力容器性能与质量。

参考文献：

[1]矫立超,周昌玉,代巧,董浩.压力容器非概率可靠性设计方法[J].南京工业大学学报(自然科学版),2013(05):110-113.

[2]刘有艳,周昌玉.压力容器筒体可靠性设计研究[J].机械设计与制造,2011(12):118-120.

第3篇：设计方法范文

关键词：解续设计 设计方法 概念设计

一 序言

现代传媒及心理学认为：概念是人对能代表某种事物或发展过程的特点及意义所形成的思维

结论。设计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个概念的视觉表现和分类。所以设计的工作首先是寻找问题的概念，这是一个设计思维的过程――寻找问题，找到解决问题的方法和结论（设计概念）；再将概念进行视觉表现和分类；最后进入生产制造应用。概念设计就是停留在设计思维上的设计形式，而不考虑生产工艺和技术上的限制。无论是实际应用的商品设计还是概念设计，其核心均是设计思维――形象思维与逻辑思维相结合的思维模式，既有感性的发散联想又有理性的分析归纳。

每个人都有自己的思考模式，然而商业社会要求的“思考”，是“与众不同的创意”。换言之，你的想法必须具有原创性和策略性。围绕众多概念设计而展开的“How To Think”创意思考原理分析，帮助总结归纳出“解续设计”思考方法，结合商业设计于实际教学中进行应用。

二 解续设计的理念

一件产品的外观，可以透露这个产品的过去或功能的线索，进而带动一连串回忆或是想象的历程，这些就是在知觉感知下的产品感受，连接产品形式与感受的就是产品的设计概念。设计概念的形成主要来自对设计问题的分析和功能发展的构思。概念设计即是利用设计概念并以其为主线贯穿全部设计过程的设计方法，一般是由设计问题分析、功能发展出发，找出符合设计要求的各种可行解决方案。概念设计的迷人之处就是其独特的设计思路和思考视角。

概念设计的思路有多种，本文是通过对类似案例的研究总结，而提出“解续设计”思路，我们来看两个典型案例。

案例一“SPOONIN”速溶咖啡包装。“勺+袋”创意包装让冲泡速溶咖啡变得更加简单便捷。

该设计的外形上并无太大改变，而一旦你撕开包装袋之后，便会发现里面藏有一只一次性的搅拌棒，你无须在为搅拌咖啡而烦恼。我们总结，可以发现，其是解决速溶咖啡在冲泡的过程中的搅拌问题，解决问题的思路是对现有包装的结构进行再设计，而不是通过增加额外的零件进行解决，延长了包装袋的使用寿命，见图1。

案例二“纸杯”药袋包装。当你撕开包装准备吃药的时候，就可以用这个纸杯直接在饮水机上接水来服用药片了。药品说明被印刷在撕口处，而药品的包装本身则是一个折叠纸杯。我们总结，可以发现，其是解决在公共场合吃药的过程中的水杯问题，解决问题的思路是对现有包装的结构进行再设计，而不是通过增加额外的零件进行解决，延长了包装袋的使用寿命，见图2。

通过以上案例分析，我们可以发现，都是通过对现有产品的某个零配件或结构进行再设计，解决产品在使用过程中会出现的问题。我们把这样的思路称为“解续设计”，总结其特点如下：

A 思考在产品使用过程中会遇到的问题，或产品使用寿命结束后，延长寿命或回收过程中会遇到的问题。

B 对产品现有零部件的功能进行再设计，不增加新的零件，尽量整合产品结构。

三 解续设计的步骤

从解续设计的设计思路出发，结合造型联想四个阶段步骤：建立设计情境、设计特征明确化、技术特质的应用、设计张力的强化，梳理出解续设计的四个阶段步骤：问题情境、功能解构、技术应用、细节强化。

A 问题情境：设想产品在使用前、使用过程中以及使用后的情境，分析会遇到的问题，或产品使用寿命结束后，延长寿命或回收过程中会遇到的问题。

B 功能解构：根据上述问题分析，设定产品进行功能解构的部分，对产品现有零部件的功能进行再设计，尽量整合产品结构。

C 技术应用：以特别的技术或机构处理来辅助功能的解构，进行应用评估。

D 细节强化：强化相应的细节，让产品更加吸引人（呈现好看、好摸的质感），以产生更强烈的视觉冲击力。

四 解续设计的应用

解续设计的设计思路既适用独立设计师的概念设计发想，也适用于设计教学。以下就是应用于二组结合上海世博会中国馆，设计后世博时代专属上海的具有纪念意义的礼品或旅游纪念品的设计创作。上海世博会中国馆给世界人民留下了深刻美好的印象，作为永久建筑保存于上海，成为上海的一笔永久的文化财富。特以中国馆为切入点策划《东方之冠》――中国馆系列礼品设计项目，选择了茶道、砚台二个传统礼品产品作为解续设计的对象。

设计案例一：《东方之冠》――华鼎茗樽：

该设计是将茶道中相关的茶海、茶壶、茶杯、茶叶等不同部分整合成一个系统，外观上看是一个中国馆造型的茶海，但内部却整合了茶壶、茶杯、茶叶。文人墨客之中常常以茶代酒，以茶会友，樽虽为酒器，用在此也颇有一份巧合，见图3。

问题情境：对茶道的整个过程进行情境分析，发现茶海、茶壶、茶杯、茶叶是分开购买的，而且是分开存放的，不能满足部分需要整体购买用户的需求，同时节省包装费用。功能解构：选定茶海作为功能解构部分，对其进行结构拆分，将茶壶、茶杯、茶叶等部分整合其中，既起到包装的作用，同时也是整个产品的外观造型。

技术应用：对传统茶海结构进行更改，变成上下两层。上部分用中国馆造型，起到台面的作用，同时按照中国馆造型特点，进行结构拆分，顶部安置一天地盖，内放一把紫砂茶壶，顶部四边分别设置四个滑盖，内放茶杯，每边3个；中国馆的四根柱子内放四筒茶叶；下部分为底座，起到茶海的走水作用。

细节强化：底座茶海犹如一个托盘，稳稳托住中国馆这个皇冠，造型同上部中国馆造型配合整体，表面的四条引水槽暗喻上海海纳百川的精神。茶海上面中国馆的造型以中国红为主色，采用木头材料喷涂大红漆，略带金属光泽；茶海底座以黑色珠光为主色，采用木头材料喷涂珠光黑色油漆。

设计案例二：《东方之冠》――墨宝：

该设计是将传统的砚台、墨以及镇纸整合成一个整体，是对传统砚台的形式和陈列方式的全新改变。整体分为两大部分，砚台一部分，墨和镇纸一部分，见图4。

问题情境：对墨宝的整个使用过程进行情境分析，发现砚台、墨以及镇纸没有整体包装的，砚台的造型和使用方式都非常的守旧，不能满足部分新生代购买用户的需求。

功能解构：选定砚台作为功能解构部分，对其外包装进行结构拆分，将镇纸和墨等部分整合其中，既起到保护砚台的作用，同时也提供一种新的使用方式。

技术应用：砚台的外壳分为上下盖，上盖向前推动，然后旋转打开，露出内置的一块砚台；镇纸按照中国馆造型特点，按比例缩小，以铝合金材料冲压成形，一片一片叠装而成，其中国馆造型的下端四根柱子连接成整体，与砚台上壳采用孔对位配合；镇纸内置一根墨，墨通过一端的铝合金盖与中国馆造型的镇纸进行固定配合。

细节强化：镇纸的中国馆原形，表面氧化度中国红；砚台采用传统端砚，外壳采用塑料，表面喷涂汽车的金属灰色漆，造型饱满温润的贝壳形态，造型语义采用世博园中国馆与黄浦江的位置关系，用砚台外壳上表面内凹造型线条寓意分割浦东和浦西的黄浦江。

第4篇：设计方法范文

关键词 节约型社会 产品设计 简约 生态 伦理

中图分类号：TB472 文献标识码：A

随着“节约型”社会的提出，“节约型”设计也应运而生。“节约型”设计与绿色设计、生态设计和循环设计虽然叫法不同，但其内涵却大体一致，也可以说“节约型”设计是集合了绿色、生态和循环设计的一种设计。其最为重要的思想是将一些人弃之不用的物品或包装依据他们原有的造型特点、特质特性加以重新设计、改良成全新的物品，可以让它们再重新走入我们的生活，延续它们的生命。概括起来可以给“节约型”设计这样的一个定义：节约型设计是产品一次生命周期结束后的第二次生命创造。着重考虑产品的可重复利用性，并将其作为设计目标，再满足重复利用的同时考虑保证产品应有的基本功能、使用寿命、经济型和质量等。因此，“节约型”设计适合人们的生活需要，是人类文化发展进步的必然结果。

1简约设计观

简约设计是指运用最简单的结构、最俭省的材料、最洗练的造型及最纯净的表面处理等原则来进行产品设计的一种思想。

简约主义是从现代主义中演化过来的一种设计风格，是对现代主义的部分继承和发展，也是社会文明发展到现阶段的必然趋势。美国的国际主义现代建筑可以说是极简设计的典型代表，最后却不得不被炸毁拆除。谁能说它们是节约的设计？可能国际主义的设计师们有过节约的考虑，然而事与愿违，结果不仅造成了巨大的浪费，还带来了其他的社会问题。在产品的设计阶段，应以简洁、明快、实用、经济为设计原则，强调功能与形式的统一，使设计出的产品更加的合理化和实用化，能真实准确地反映其自身的价值，满足消费群体的各种必要的审美和需求。在我国资源极度缺乏、环境问题日益严重的今天，推崇简约的设计理念，摒弃奢侈豪华的设计风格，是设计师应具有的社会责任。

2生态设计观

生态设计是环境管理领域的一个新概念，也称为“绿色设计”或“可持续设计”，是指将环境因素纳入设计之中，在产品生命周期的每一环节都考虑其可能带来的环境影响，通过设计改进使产品的环境影响降为最低。

中国自古以来就有崇尚自然、热爱自然的传统，古人将自己和天地万物紧密地联系在一起，视为不可分割的整体。“天人合一”就是这一思想的集中体现，它要求人一定要尊重自然规律，按照规律办事，从而达到人与自然的和谐统一。然而中国当今一些制造商、开发商往往出于经济原因不愿在项目中推行生态技术，而更乐于在形式上冠以生态节能的名号。这些企业更多的是关注眼前的经济利益，而忽视项目所能创造的生态价值，更损害了广大消费者的利益。在这一严峻情势下，很多设计师都已意识到生态设计的重要性，做出与国际接轨的绿色设计。我校美术学院学生多人入选芬兰国际2012生态设计特别展”。展览作品中，他们对日常废旧材料所蕴涵的潜力的再发掘引人深思。这种设计不依循僵化的设计理论教条，而尊重日常生活中存在的基本规律，其态度本身就如同生活一样具有可持续性，使日常材料的潜力得到再发掘，进而突破常规情境得到功能转换、意义多样并蕴涵情感的多重目的。

3伦理设计观

设计伦理的中心点就是可持续发展，可持续发展是调节人类生活方式的新型伦理规范。设计中的异化现象屡见不鲜，如对产品的过度包装就提高了产品的售价；缩短产品的使用寿命，使消费者不得不购买新产品；设计过多的功能键暗示产品的科技水平来提高价值，结果为了一些不必要的功能增加的厚厚的说明书连专家也很难看懂，更不用说普通的消费者。设计师在设计的过程中，要真正为消费者着想，要考虑社会效应。设计师的责任应该是“使这个世界更美好”，而不是更糟糕。用最少的资源实现最佳地社会效果，才有可能让这个世界更美好。我们提倡“以人为本，以人为中心”，同时也要强调人与社会、人与自然的和谐，单纯强调人的中心位置显然是不合适的。所以，只有将伦理学的内容带入设计中，只有让伦理设计意识成为每个设计师的自觉的组成部分，才有可能在未来的设计活动中彻底杜绝那种不负责任的、不道德的设计。

4中国节约型产品设计的发展趋势

日本当代设计的代表“无印良品”的根本就是省去不必要的设计，诞生的商品都是单纯的，无印良品的艺术顾问设计大师原研哉说：“要让每个消费者都觉得用得顺手，这正是我要的感觉。”其实很多人之所以喜欢无印良品，就是因为喜欢它的简简单单，不矫揉造作，简言之，就是喜欢在设计中体现的自然，坚持的自然。作为另一个具有悠久历史的东方中国，在进行产品设计时，更应该多发掘传统的自然观与美学观；拥有13亿人口的人口大国，更应该以人为本，设计出不似国际主义那种单调冷漠、也不像巴洛克那样奢华浮夸的节约型人性化产品。

参考文献

[1] [日]原研哉.设计中的设计（全本）[M].朱鄂，译.南宁：广西师范大学出版社，2010.

第5篇：设计方法范文

【关键词】机械设计；优化设计；方法

引 言

机械优化设计，所涉及的学科众多。其中包含物理学、材料学、应用数学及化学、应用力学以及计算机程序设计等，系处理较为复杂的设计的有效工具之一。此次研究除去阐述优化设计方法，还总结出归纳出无约束优化设计法、有约束优化设计法、基因遗传算法三类优化设计手段，并对三者的特点进行论述，最后，对选取优化设计手段的几大要素进行阐述。

一、优化设计手段的论述

机械优化领域的设计灵魂即是优化设计方法，伴随计算机技术及数学科学迅速发展，解析法、数值分析法及非数值分析法为其所发展经历的三个阶段。

20世纪的50年代初，解决最优化问题的两种最主要的数学方法是，古典的变分法与微分法。此两种手段具计算精准及概念清晰的主要特征，可是，不足之处是仅限于解决一些小型或是特殊问题，于处理大型的实际问题之时，因过大的计算量，无形中增加了计算的难度。

20世纪50年代末，于优化设计中，其求优方法的理论基础即是数学规划手段。该方法是以数值分析为前提，结合已知的信息及条件，最后通过一连串的迭代过程得出问题最优解。但是其相关的理论还是比较简单的，计算的过程亦相对容易，只是计算的量极其大，可是此亦正是计算机所有工作中最为擅长的一项，当然，计算机也就归为了数值优化措施工具中最关键的那一类。

20世纪80年代末，如模拟退火、进化规划、混沌、人工神经网络、遗传算法及禁忌搜索等一些优化方法层出不穷，上述算法经模拟自然现象及规律而获得某些结论，一步步产生具有特点的优化方法，它的内容涉及到物理学、统计力学、数学、生物学、神经学、人工智能等。

二、设计方法

该设计方法被大量的应用到机械工程中，主要是因为它可以在特定的背景中确保方案最为合理，而且不需要使用太多的人力物力。该方法从最初的数值法到后来的数值分析，最后过渡到非数值分析。最近几年由于电脑技术的广泛应用，在设计的时候可以通过合理的选取设计数值进而得到最为优秀的方案，而且还能够大大的缩短用时。将该方法和电脑科技有效的融会到一起，是时展的产物，必将得到发扬。

三、类型和特征简介

1、无约束优化设计法

具体的说分成两个类型，一种是像共轭梯度法、最速下降法、牛顿法等方法，它是利用目标函数的一阶或二阶导数的无约束优化方法。另一种是像单形替换法、坐标轮换法等，利用目标函数值的无约束优化方法。

2、遗传算法

该方法是对随机群体不断的演变选择，进而获取最为合理的方法。它非常的类似于自然界的淘汰法则，适应社会发展的必然得到发展，而落后的必然会被遗弃。该方法有两大特点，即能够起到优化整体的作用，同时还有很好的适应能力。它被应用到很多领域中，比如问题诊断等等。最近几年它在工程方面也体现出了自身的巨大价值。接下来就具体的展开论述。第一是它能够论述可靠性问题。第二是能够辨别参数。它能够大体的分辨结论数值，明确了大体的区间之后，再通过遗传措施对设定的数值以及结论数值一起优化处理。第三，能够设计机械方案。为了和目前的编码体系保持一致，其设置了一系列的遗传方法，通过这些方法掌控它的搜索活动，而且通过复制等活动不断的迭代，进而得到最为优秀的方案。除此之外，它还可以应用到很多的其他行业中，比如节能设计以及数控加工误差等。上文讲述了很多它的优点，不过它也并非是完美的。比如目前还无法优化其自身的数值，无法通过新的设置来提升效率，目前的操作方法还不是很完善等等的一些问题。一般采用惩罚函数法求解约束优化问题时，其难点是如何选择合适的惩罚因子。该因子太大的话，会使得搜索工作变得困难，但是如果设置得太小的话，可能造成整个惩罚函数的极小解不是原目标函数的极小解。

3、约束优化设计法

根据处理约束条件的方法不同可分为间接法和直接法。间接法常见的有增广乘子法、惩罚函数法。它是将非线性优化问题转化成线性规划问题或是将约束优化问题转化成无约束优化问题来求解。直接法常见的方法有复合形法、网络法和约束坐标轮换法等。它的本质是创造一个迭代的步骤，确保所有的迭代点都能够在可行区间之中，进而不断的降低数值，一直到最为合理为止。

4、蚁群算法

是通过人工模拟蚂蚁搜索食物的过程来求解旅行商问题，在1991年由意大利学者M.Dorigo等人提出。蚁群算法适合非线性问题的求解，避免了导数等数学信息，对系统优化问题的数学模型没有很高的要求。主要应用在：交通建模及规划电信路由控制、集成电路布线设计、有序排列问题、二次分配、车间任务调度等问题的求解。虽然蚁群算法具有并行计算、正反馈选择和群体合作等优点，但也存在着容易出现“停滞”现象和需要较长的搜索时间两个缺陷。吴庆洪等提出了应用改进型蚁群算法解决有序排列问题，运用新的状态转移规则，讨论不同的轨迹更新规则对仿真结果的影响的一种具有变异特征的蚁群算法，并通过统计数据验证了相对于标准的蚁群优化算法中，改进型蚁群算法的优势所在。

5、模拟退火算法

模拟退火算法，最早在1953年由Metropolis提出，1983年Kirkpatrick成功地应用在组合最优化问题。模拟退火算法是一种通用的优化算法，用以求解不同的非线性问题；能够发挥出良好的收敛性特征，而且适应能力很是强大；对不可微甚至不连续的函数优化，能以较大概率求得全局优化解；能处理不同类型的优化设计变量；并且对目标函数和约束函数没有任何要求；不需要任何的辅助信息。目前已经广泛的应用于：神经网络、图像处理、控制工程、数值分析和生产调度等。这个方法虽然有很多的优点，不过它也存在一些缺点，比如它的效果不是很好，而且整个运算活动耗费的时间非常久。通过上文的分析我们得知了这几种算法本身的优点和缺陷，应该尽量的避免其缺陷，将优势结合到一起，对其进行完善。

四、合理选取方法

通过上文中对设计特征的分析，我们得知要想保证设计合理，就要正确的选取优化方法。这主要是因为即使是一个完全相同的内容它也会存在很多不一样的解决措施。然而并非是并存的这几个措施都能够将问题解决得天衣无缝。比如一些措施会使得设计的最终结果和我们当初的设置不符。要想避免这种现象，就需要我们牢牢此遵守四个基础原则。第一，要保证可靠性好，第二要保证使用的计算程序是合理的，第三要确保其稳定，最后要保证效率。除此之外，还需要工作者的工作经验丰富，只有这样才可以分析相关的函数值，结合复杂性等要素对其进行合理的选取判断。优化设计的选择取决于数学模型的特点，对于只含线性约束的非线性规划问题，最适应采用梯度投影法；对于约束函数和目标函数均为显函数且设计变量个数较少的问题，采用惩罚函数法较好；针对那些求导有难度的要使用直接解法；对于高度非线性的函数，就要选取那些较为稳定的措施。

结束语

从机械产品设计的全局来看，目前比较先进的优化设计，大多数还停留在设计方案后参数优化方面，面向产品设计，应将优化设计拓宽到机械设计产品的全生命周期过程，是适应机械产品设计。随着机械技术不断地发展，在现代科学技术支持下，现代机械先进优化设计技术将进行新一轮的发展。

参考文献

[1]李秀昌.浅谈机械制造中数控技术的应用[J].科技致富向导，2013（9）.

第6篇：设计方法范文

关键词：一次性机械；设计方法；对比

1一次性机械设计方法的主导思想

机械零件的失效方式主要有表面损伤失效、断裂失效、破坏正常工作条件失效和变形失效等。所以，机械零件的失效除了非正常的原因外，大多是由于工作时间较长引起的。常规机械零件的设计都会留有余量来延缓疲劳和磨损等失效形式的发生，但一次性机械的使用寿命较短，一些失效形式不会发生在一次性机械中。在一次性机械零件的设计中，不用预防疲劳，只要保证其在使用中不会受力破坏即可。一次性机械的设计一般只考虑静力破坏，即一次最大载荷作用下的破坏。另外，一次性机械的设计还应考虑将体积和重量最小化，去掉余量，保证静应力小于强度极限或者屈服极限即可。一次性机械是一类特殊机械，其设计方法的相关研究也是一个新的方向。就一次性机械设计的现代化方法而言，和优化设计、可靠性设计和有限寿命设计等方法有所不同，下文是具体的分析。

2一次性机械设计方法和可靠性设计方法与有限寿命设计方法的对比

可靠性工程的起步较早，距今已有半个多世纪的历史。但是其相关的发展是以电子产品为主导的，在机械产品的相关发展起步较晚。再者，因为机械产品在应用中的情况比较复杂，其载荷分布和强度分布的数据不能细致的分析，所以，在机械产品方面的可靠性应用不够广泛。可靠性工程是一种研究设计参数和其影响因素的随机性特性的专门学科，机械产品却在实际工程应用中受环境的影响，机械所受的力和其应有的强度是离散的随机变量。所以，一次性机械的设计方法是在传统的可靠性设计上再引入数理统计和概率论的相关知识。也可以说，一次性机械的设计方法是升华后的可靠性设计，两者有一定的相关性，却有着设计内容上的差异。机械结构有限寿命设计方法是用寿命指标和产品可靠工作时间代替了经验设计中的保险系数，以此来增加机械结构的可靠性。随着机械使用时间的增加，其性能会因疲劳磨损而劣化或者丧失。有限寿命设计要求机械在其使用寿命期间，不会因为疲劳磨损而产生失效的现象。传统的有限寿命设计法是考虑机械在最大载荷和最危险的情况下不会失效，现代的有限寿命设计方法融合了材料力学、计算力学。实验力学和断裂力学等多种学科，通过测试工程机械的实际受力状态，利用计算机进行受力分析，最终得出科学的寿命设计。一次性机械的使用寿命较短，一些失效形式不会发生在一次性机械中。所以，一次性机械和有限寿命设计方法与可靠性设计方法的区别主要有以下两点：（1）设计对象不同。一次性机械设计方法针对的是使用寿命较短，且在工作中不承受交变载荷或者短时间承受交变载荷的机械，这要求机械在寿命内完成任务即可。有限寿命设计方法和可靠性设计方法针对的都是长期使用的机械，这些机械的失效都是由疲劳磨损引起的。（2）主导思想不同。一次性机械在达到疲劳点之前就会达到使用寿命，所以在设计中不用留下磨损余量，只需要根据静应力强度设计体积最小和质量最轻的结构就可以。可靠性设计却需要根据应力计算概率分布，使设计的零件有可预测的寿命和失效率。有限寿命设计需要根据各种理论估算零件的寿命，最大化估计失效时间。

3一次性机械设计方法和与其他现代化方法的对比

机械设计的方法除了上述的有限寿命设计方法和可靠性设计方法外还有优化设计，这种方法是在一系列的限制条件满足后，求最优的设计参数。这种设计方法的计算量相当大，需要分析多种参数对设计的影响。但是在计算机广泛的应用在机械设计领域后，该方法有了长足的发展。依托计算机的发展而兴起的设计方法除了优化设计外，还有有限单元设计方法等。与现代化的设计方法相比，一次性机械设计的对象、设计思想和设计目的都有不同。不同的设计方法完善了机械设计的整个领域。

4结语

一次性机械的设计是较新的设计方法，它的设计思想、设计内容和设计目的与其他几种方法有一定的差异。而且一次性机械的适用范围也较广，在很多领域都是必不可少的。所以，关于一次性机械设计方法的研究还需要更进一步，使之逐步完善，更好的应用在实际的机械工程中。

作者:康杰 单位:西华大学

参考文献：

[1]李跃峰.典型一次性机械零件设计及其应用研究[D].哈尔滨工业大学，2013.

[2]薛红彦.一次性机械的设计方法的研究[D].哈尔滨工业大学，2006.

第7篇：设计方法范文

摘要；文章阐述了抗震设计方法的转变，并介绍了两种不同设计方法的优缺点，对能量分析方法在抗震结构计算中的应用进行了分析。

关键词：推覆分析方法；结构能量反应分析；地震动三要素；耗散能量

目前世界各国的抗震设计规范大多数都以保障生命安全为基本目标，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防水准，据此制定了各种设计规范和条例。依此设计思想设计的各种建筑物在地震中虽然基本保证了生命安全，却不能在大地震，甚至在中等大小的地震中有效的控制地震损失。特别是随着现代工业社会的发展，城市的数量和规模不断扩大，城市变成了人口高度密集、财富高度集中的地区，一般的地震和1995年的日本阪神地震，造成了巨．大的经济损失和人员伤亡。严重的震害引起工程界对现有抗震设计思想和方法上存在的不足进行深刻的反思，进一步探讨更完善的结构抗震设计思想和方法已成为迫切的需要。上个世纪九十年代，美国地震工程和结构工程专家经过深刻总结后，主张改进当前基于承载力的设计方法。加州大学伯克利分校的J.P.Moehlelll提出了基于位移的抗震设计理论；日本建设省建筑研究院根据建筑物的性能要求，提出了一个有关抗震和结构要求的框架，内容包括建议方案，性能目标，检验性能水准等：我国学者已认识到这一思潮的影响，并在各自研究领域加以引用和研究，如王亚勇、钱镓茹、方鄂华、吕西林分别发表了有关剪力墙、框架构件的变形容许值的研究成果，程耿东采用可靠度的表达形式，将结构构件层次的可靠度应用水平过渡到考虑不同功能要求的结构体系，王光远把这一理论引入到结构优化设计领域，提出基于功能的抗震优化设计概念。

我国现行的结构抗震设计，主要是以承载力为基础的设计，即用线弹性方法计算结构在小震作用下的内力、位移；用组合的内力验算构件截面，使结构具有一定的承载力；位移限值主要是使用阶段的要求，也是为了保护非结构构件；结构的延性和耗能能力是通过构造措施获得的。结构的计算分析方法基本上可以分为弹性方法和弹塑性方法。当前在建筑结构抗震设计和研究中广泛地采用底部剪力法和振型分解反应谱法等。这些方法没有考虑结构屈服之后的内力重分布。实际上结构在强震作用下往往处于非线性工作状态，弹性分析理论和设计方法不能精确地反映强震作用下结构的工作特性，让结构在强震作用下处在弹性工作状态下工作将造成材料的巨大浪费，是不经济的。随着人们认识的提高，结构的地震反应分析设计方法经过了两个文献的转变：(1)静力分析方法到动力分析方法的转变：(2)从线性分析方法到非线性分析方法的转变。其中动力分析方法就经过了从振型分解反应谱法到时程分析法、从线性分析到非线性分析、从确定性分析到非确定性分析的三个大的转变。作为一种简化实用近似方法，目前的推覆分析方法(Push—overAnalysis)受到众多学者的重视。它属于弹塑性静力分析，是进行结构在侧向力单调加载下的弹塑性分析。具体做法是在结构分析模型上施加按某种方式(研究中常用的有倒三角形、抛物线和均匀分布等侧向力分布方式)模拟地震水平惯性力作用的侧向力并逐步单调加大，使结构从弹性阶段开始，经历开裂、屈服直至达到预定的破坏状态甚至倒塌。这样可了解结构的内力、变形特性和能量耗散及其相互关系，塑性铰出现的顺序和位置，薄弱环节及可能的破坏机制。这种方法弥补了传统静力线性分析方法如底部剪力法、振型分解法等的不足并克服了动力时程分析方法过程中，计算工作量大的问题，仅用于近似评估结构抵御地震的能力。但是，传统的推覆分析方法基本上只适用于第一振型影响为主的多层规则结构，对于高层建筑或不规则的建筑，高阶振型的影响不容忽视，并且对于非对称结构，还必须考虑正、反侧反推覆的不同所带来的影响。此外推覆分析方法无法得知结构在特定强度地震作用下的结构反应和破坏情况，这限制了它在抗震性能设计中的使用。地震动能量是刻画地震强弱的综合指标，它综合体现了地面最大加速度和地震持时两个反映地面运动特性的重要因素。结构地震反应的能量分析方法是一种能较好地反映结构在地震地面运动作用下的非线性性质及地震动三要素(幅值、频谱特性和持时)对结构抗震性能影响的方法。地震时，结构处于能量场中，地面与结构之间有连续的能量输入、转化与耗散。研究这种能量的输入与耗散，以估计结构的抗震能力，是结构抗震能量分析方法所关心的问题。结构在地震(反复交变荷载)作用下，每经过一个循环，加载时先是结构吸收或存储能量，卸载时释放能量，但两者不相等。两者之差为结构或构件在一个循环中的“耗散能量”(耗能)，亦即一个滞回环内所含的面积。能量等于力与变形的乘积。一个结构(构件)所耗散的地震能量多，不仅因为它承担了较大的地震作用，还因为它产生了较大的变形。从这个意义上来看，耗能构件是用它自身某种程度破坏所作的牺牲，来维持整个结构的安全。所以，每次大的地震作用之后，人们看到那些没有其它途径耗散所吸收的地震作用的能量的结构，只有通过结构自身的破坏来释放所有的多余能量。因此，结构的抗震设计应当注意保证结构刚度、强度和变形能力的协调与统一，如结构的延性设计就是在传统的单一强度概念条件下进行的弹性抗震设计的基础上，充分考虑结构和构件的塑性变形能力，在设防烈度下允许结构出现可能修复的损坏，当地震作用超过设防烈度时，利用结构的弹塑性变形来存储和消耗巨大的地震能量，保证结构裂而不倒。

能量法在近半个世纪的研究中发现较快，但由于地震本身的复杂性能量与结构反应之间的关系仍需我们进行进一步的探索。

第8篇：设计方法范文

一、科学主义设计观--艺术设计的方法立足于现实生活，遵循客观规律

科学主义设计观是遵循客观规律的设计方法论。认为，在人与自然的关系上，积极的、占主导方面的是人。在人与自然的关系中，人具有合理调节相互关系的全部责任和义务。在人与自然发生冲突时，人类不能把责任推给没有知觉、没有灵性的自然界，只能发挥人特有的主观能动性，用积极的方法去认识和把握自然规律，寻找协调人与自然和谐相处的方法和途径，这也是科学主义设计观哲学性的体现。现如今应用自然面料的设计越来越多，低碳环保是顺应时展的新课题。用简单的面料，简单的款式，简单的颜色实现最单纯的设计。中国著名服装设计师将被人们遗忘的中国传统面料工艺——茛绸，创新开发，使焕然一新的茛绸重新进入人们的视线，这漂亮的翻身仗牢牢锁住了大众的眼球。茛绸是运用植物染料上色，人工晾晒，完全遵循古法，是真正的绿色环保面料。除此之外，养生保健的功效也是其让人惊喜的亮点。梁子将古韵古风的茛绸与流行时尚相结合，抛开科技时代带来的复杂性与化学性，返璞归真，回归自然，遵循现如今绿色时尚的发展规律与可持续发展的理念，设计出了一系列符合现代人审美的新茛绸服饰，开创了新时代茛绸服饰。

二、人本主义设计观——艺术设计的方法取材

于人们的审美需要，满足人的审美需要是重心人本主义是以人和他的能力为中心的一种理论思想,强调人必须为了理解自己与他人的关系及他在宇宙中的地位而发展自己理性的力量,强调人必须真实的认识自己的局限和潜能,发展对他人和自己爱的力量,认识并把握和世界的关系其本质是以人和他的自律性为基础的。以日本著名服装设计大师三宅一生为例。他的时装一直以无结构模式进行设计，摆脱了西方传统的造型模式，而以深向的反思维进行创意。掰开、揉碎，再组合，形成惊人奇突的构造，同时又具有宽泛、雍容的内涵。三宅一生品牌的作品看似无形，却疏而不散。正是这种玄奥的东方文化的抒发，赋予了作品以神奇魅力。这是以人为本的真实体现。立体主义大师三宅一生(IsseyMiyake)在2010年10月全新的1325.系列，堪称服装设计届的里程碑。这一系列最大的创新之处，就在于每一件时装都由一块布料剪裁而成，并且可以折叠成一个规则又极具美感的平面几何图形。而1325四个数字则各有寓意：1代表一整件面料，3代表三维立体，2表示折叠后的二维形状，5则代表全新的立体体验。这一系列的设计体现出了以人为本的人本主义精髓将束缚感沉重感统统甩到脑后，将人的感受排在设计的第一位。良好的折叠性能够有效的节省空间，不论外出旅行还是居家生活都能够方便快捷的实现收纳储物。不拘于人体曲线的廓形设计能够让人体摆脱面料的束缚，实现人体的自由活动。

三、艺术设计的方法是辩证唯物主义和历史唯物主义方法论在艺术领域的呈现

艺术设计方法论是遵循的现实实践。在辨证唯物主义中强调认识论的重要性，正确的认识能够促进推动事物的发展，反之则阻碍。而历史唯物主义则强调人的主体性，人是历史的创造者。设计活动本身是一种复杂的人类行为。这些行为包括一系列动作、信息的接收、认知与反馈等过程。“意义”指主体意识下行为的“愿意与目的”。这样的意识还会在行为结束后的反思性关注中产生“情感”与“价值”的判断。因此，在“设计”的“意义”中还包含了“情感的产生”与“价值的判断”。“设计”总是蕴含着“意义”的。为了强化“意义”，人们可能把事的过程复杂化、精细化或神圣化，比如宗教、祭祀仪式、喜庆节日、正式的社交晚宴等。这些行为包含着情绪、价值观等“非理性”的成分，有时往往难以理解。因此，我们要对“人”的这些行为沿着“生物学——心理学——文化社会学”的路径逐步的深入研究，“描绘”外显行为的内在规律，发现动作背后的意义。设计方法论并非设计方法，二者虽仅有一字之差内涵却相差千里。在辨证唯物主义中与历史唯物主义的指导下艺术设计方法论系统科学的为设计者们提供了理论支持，使设计者的作品具有深远的思想内涵。

四、艺术设计的方法是对“美”的寻求之道

技术、自然科学、哲学、社会学、艺术、宗教学、心理学等学科都表达不清的某种东西，在探索、创造和设计中却让人们领悟了人类的意义，这就是“求美”的过程。“求美”之中蕴含着无限情感的创造力。在设计遨游的航程中，感知过程无不空灵完美，寻常山石景致也会具有神奇之韵，在求美活动中，主体会越过艺术世界的领域，到哲学的云端上去渺渺于怀，慨叹天淡云闲、万事浮埃、千载悠悠，这或许是人类热爱生活的缘故吧!因为探索的情感，会净化和提升我们人类的心灵。从这个意义上讲，超越了现实情感的真实就是为了探索知识的抽象特征。求美的最高境界，就在于它能够表现：言说不清但又不得不说的东西。在设计的领域里就“美”的追寻。

五、总结

第9篇：设计方法范文

1 道路设计方法简介

现有的道路设计方法主要有现场勘探设计、纸上设计和计算机设计。

现场勘探设计是指有经验的专业人员通过对现场地形进行勘探，根据专业知识和经验，在现场设计出道路的路线、坡度、坡向及大概的标高。其优点是设计出来的道路与现场地形结合较好；缺点是过多地依靠主观经验，没有进行精确的客观计算，无法在路线行车舒适性及工程量上达到最优。

纸上设计是设计人员通过对地形图的分析，考虑路线行车舒适性及工程量等因素，在图纸上进行道路设计。其优点是可以统筹全局，精确设计并计算工程量；缺点是会因地形图的不准确而影响设计道路的适用性，且修改比较困难。

计算机设计是使用电子地形图，利用计算机进行辅助设计，过程与纸上设计相似。其优点是精确度比纸上设计更高，且大部分计算过程由计算机完成，修改也简单方便，能有效提高工作效率；尽管如此，为确保准确性，最好能通过现场勘探确保地形图的准确性及对其完全地理解。

2 道路设计方法思考

三种现有道路设计方法相比之下，计算机设计能依据最精确的地形图，最大限度地代替设计人员进行计算，很好地提高设计人员的工作效率。因此，计算机设计成为时下应用最为广泛的道路设计方法。

计算机设计一般通过应用道路设计软件来实现。国内的这类软件基本是由开发人员根据国内道路设计的一些专业要求，基于AutoCAD进行二次开发而来。

道路设计主要分三步：第一步是道路平面设计，即对道路路线进行设计；第二步是道路纵断面设计，即通常所称的拉坡，主要根据自然地形、行车舒适性及工程量大小进行；第三步是道路横断面设计，主要包括路面宽度及分幅情况，由道路的性质、交通流情况及交通量大小决定。具体设计时，道路平面设计和纵断面设计相互影响较大，这两步总要相互对照进行，设计经验不足时需要多次修改才能达到最优。道路横断面设计可能在路线两边可用宽度不足时会影响平面设计，而对纵断面设计影响很小。

国内的道路设计软件一般也是根据以上三步进行的。首先根据地形图进行路线设计，之后绘出纵断面图，继而完成道路纵断面设计；若发现设计路线有不妥的地方，需要调整路线，重新绘制纵断面图，直至设计出满意的道路纵断面；完成以上两步后开始进行道路横断面图的绘制，主要根据已经设计好的道路纵断面，结合道路平面进行绘制；若发现道路平面或纵断面有不妥的地方，需要返回对其重新设计，如此反复直至平纵横协调一致，达到最优，至此道路设计完成，出图。

可以看出，国内现有这类软件只是简单地将道路设计过程从纸上搬到计算机上，主要利用计算机完成一些繁琐的计算和绘图过程，并没有应用当今计算机技术优势功能，如高仿真、智能化和3D技术。因此，设计师们不应局限于这些常用的道路设计软件，开阔视野，寻找那些将道路设计变得更加直观、简单化，且能够最大限度地帮助设计者拓宽设计思路的道路设计软件和方法。

3 国外道路设计方法探究―利用Civil3d进行道路设计

为分析国外学者研究道路设计方法的新思路及创新，这里对一款较为先进的国外道路设计软件――C3D的道路设计过程进行简单地研究，希望从中得到一些启示。

地形图分析处理。C3D可以对处理好的地形图进行高程分析，精度可以根据需要调整。通过高程分析，可以直观地看出地形的起伏状态，如图1。

图1 地形高程分析（颜色由浅到深表示高程由低到高）

路线设计。在C3D中，绘制出路线后，能很快生成路线位置的地形纵断面，从而直观地查看原始地形的情况。同时，生成的地形纵断面与路线动态关联，可以帮助设计者很快地寻找到最优路线。

纵断面设计。完成路线设计后让C3D生成道路纵断面图，可以选择纵断面图表格中所需要的数据；该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http：//

总第539期2014年第07期-----转载须注名来源然后在纵断面图中绘制出道路纵断面设计线，该设计线和道路纵断面图也是动态关联的，方便纵断面设计线的优化修改。

道路装配设计。道路装配设计也就是常说的横断面设计，C3D提供了各类道路所需的多种配件，设计者将这些配件进行组合，形成符合要求的道路装配即可，而且组合好的装配可以保存起来，供以后使用。

道路建模。道路建模是C3D的一个先进技术，根据道路路线、纵断面及道路装配可以建立道路的实体模型，如图2、图3。实体模型是在三维空间中建立的，通过它我们可以全方位直观地观察道路情况，还能以第一视角模仿汽车在道路上的行驶状态。当路线发生改变时，重新生成道路模型即可，非常方便。

图2 道路模型局部

图3 道路整体模型与地形结合情况

至此，利用C3D设计道路的过程基本完成。

C3D道路设计主要有以下几个优点：（1）观察地形及设计道路的三维形态非常直观；（2）动态关联特性为设计者省去很多繁琐的计算和修改工作；（3）道路建模精确地将道路实体化，为效果图制作及道路仿真提供方便；（4）为专业人员的二次开发预留了足够的接口。

4 道路设计软件发展方向探讨

结合上述对道路设计方法和C3D道路设计过程的分析，提出道路设计软件创新与发展的几个方向：

直观化。充分利用计算机3D优势，直观地显示地形图及设计道路，使设计者能够细致地查看各阶段设计道路的具体情况，以便提出最优方案或对方案做出相应的修改；

智能化。智能化主要有三个方面，一是动态关联，例如道路的平纵横设计动态关联，当其中一个发生改变时，其他两个即时改变，避免重复工作；二是自动纠错功能，例如当设计路线经过不宜穿越地形（峡谷、河流、地质不良等）时，软件自动提示设计者；三是智能路线设计，即按设计要求给出最佳路线，例如按标准横断面及坡度、坡长要求，自动推荐出土石方量最小的设计方案；

模拟仿真。通过模拟仿真检查设计道路的整体情况，同时在汇报时便于业主对方案的了解；

自动检查。以道路设计标准为依据，对设计道路进行检查，例如对车速、路线线形、视距等进行检查；

标准化出图。通过设置软件的绘图格式，使所绘图纸能很好地满足国内道路设计行业的出图要求。

综上所述，计算机设计凭借其计算精准快速和绘图便捷等特点，已经成为道路设计的主要方法。然而，国内主流道路设计软件只是简单地将纸上设计搬到计算机上，帮助设计者完成复杂的计算及绘图过程，并没有充分发挥计算机的优势而提供更好的设计环境，让设计者设计出最优的方案。