現代設計方法(高等工科學校機械電子工程專業系列教材)（簡體書）

《現代設計方法》在討論現代設計和現代機械產品的基礎上，重點介紹設計方法學、優化設計、可靠性設計、有限元法、機械動態設計、計算機輔助設計、人工神經元計算方法、工程遺傳算法、智能工程等九種現代設計方法，對價值工程等九種現代設計方法作了簡單介紹。目的使學生在較少的學時內，較具體地了解現代設計與傳統設計的聯系與區別，常用的現代設計方法解決生產實際問題的范圍和思路，并初步掌握某些現代設計方法在機電工程中的應用，以便培養出知識面更廣、專業面更寬的人才，滿足改革形勢的要求。

趙松年,華東理工大學任教。

前言

第一章 緒論
第一節 現代設計
一、設計的概念
二、現代設計的概念
三、現代設計的特點
第二節 機械產品設計
一、現代機械
二、新產品開發
三、機械產品設計的三個階段
四、機械產品設計的一般進程
第三節 部分現代設計方法簡介
一、價值工程
二、工業產品藝術造型設計
三、人機工程
四、並行工程
五、模塊化設計
六、相似性設計
七、摩擦學設計
八、三次設計
九、反求工程設計
習題
參考文獻

第二章 設計方法學
第一節 概述
一、設計方法學的涵義
二、設計方法學的研究對象
第二節 技術系統及其確定
一、技術系統
二、信息集約
三、調研預測
四、可行性報告
第三節 系統化設計
一、功能分析
二、功能元求解
三、方案綜合
四、設計工具
第四節 評價決策
一、評價目標樹
二、評分法
三、技術-經濟評價法
四、模糊評價法
第五節 創新思維與技法
一、創造力開發
二、創新思維
三、創新技法
第六節 設計實例
一、現代設計的目標
二、設計實例——專門化數控磨床方案設計
習題
參考文獻

第三章 優化設計
第一節 概述
一、優化設計的發展及應用
二、傳統設計與優化設計
三、優化設計的數學模型
四、優化設計的分類
第二節 一維搜索
一、迭代算法及終止準則
二、一維搜索
第三節 無約束優化算法
一、共軛方向法
二、梯度法
三、共軛梯度法
四、牛頓法
五、變尺度法（DFP變尺度法）
六、小結
第四節 約束優化算法
一、復合形法
二、懲罰函數法
第五節 應用實例
一、OPB－1程序庫概述
二、OPB程序庫的使用
三、優化設計實例
習題
參考文獻

第四章 可靠性設計
第一節 概述
一、可靠性的概念和設計特點
二、可靠性設計中常用的特徵量
第二節 應力——強度干涉模型和零部件的可靠性設計
一、應力——強度干涉模型
二、可靠度的計算
三、零部件的可靠性設計
第三節 系統的可靠性設計
一、系統邏輯圖
二、系統的可靠性預測
三、系統的可靠性分配
第四節 機械系統的故障樹分析
一、基本概念
二、故障樹的建立
三、故障樹的定性分析
四、故障樹的定量分析
第五節 可靠性試驗概況
一、壽命試驗
二、篩選試驗
三、環境試驗
四、現場使用試驗
第六節 應用實例
習題
參考文獻

第五章 有限元法
第一節 概述
一、有限元法的基本思想
二、有限元法的應用
第二節 有限元法的基本步驟
一、引例
二、有限元法的基本步驟
三、總剛度矩陣的特性
第三節 二維線彈性問題
一、單元劃分
二、形函數
三、單元方程
四、實現等參變換的條件
第四節 有限元程序的應用
一、前處理
二、有限元分析
三、房處理
習題
參考文獻

第六章 機械動態設計
第一節 概述
第二節 理論建模方法
一、有限元建模法
二、單元的動力學方程
三、建立整體結構的動力學方程
四、邊界條件處理
五、特徵值問題的求解
六、應用實例
第三節 傳遞矩陣建模法
一、用傳遞矩陣法分析軸的橫向振動
二、計算固有頻率和主振型
三、應用實例
第四節 實驗建模方法
一、機械阻抗與頻響函數
二、振動系統頻率響應函數圖示法
三、傳遞函數測量的模態分析
四、不同激勵方式的選用
五、實模態和復模態的參數識別
六、應用實例
第五節 機械結構動力修改
一、結構動力修改準則
二、應用應例
習題
參考文獻

第七章 計算機輔助設計（CAD）
第一節 概述
一、CAD的概念
二、CAD系統的功能
三、CAD的工作過程
四、CAD的特點
五、CAD的發展趨勢
第二節 CAD系統的組成原理
一、CAD系統的硬件
二、CAD系統的軟件
三、CAD系統的類型及系統選擇
第三節 工程數據的計算機處理
一、數據組成
二、數據公式化
三、數據結構
四、工程數據庫及其管理系統
第四節 圖形生成與變換
一、坐標系、窗口與視區、圖形剪裁
二、幾何造型
三、二維圖形變換
四、三維圖形變換
第五節 應用實例
一、設計內容及要求
二、CAD系統選擇
三、系統設計
四、結構模塊設計
五、軟件接口設計
習題
參考文獻

第八章 人工神經元計算方法
第一節 概述
一、什麼是人工神經元計算
二、人工神經元計算的特點
三、人工神經元計算的應用
第二節 反向傳播網絡
一、網絡結構
二、網絡運算與傳遞函數
三、誤差反向傳播
四、網絡訓練與測試
五、小結
第三節 應用實例
一、人工神經元計算在金屬成形中的應用（介面摩擦與材料流動應力的測定）
二、人工神經元計算在機器人學中的應用（運動誤差補償）
習題
參考文獻

第九章 工程遺傳算法
第一節 概述
一、什麼是遺傳算法
二、遺傳算法的特點
三、遺傳算法的應用
第二節 簡單遺傳算法
一、遺傳算法的基本算子
二、遺傳算法的一個簡單算例
三、遺傳算法的數學描述
四、參數編碼與滿足度函數
第三節 遺傳算法的理論基礎
一、綱的術語
二、綱的定理
第四節 應用實例
一、桁架結構優化
二、冗余機器人的運動學反向解
習題
參考文獻

第十章 智能工程
第一節 概述
一、智能工程的定義
二、智能工程的基本概念和原則
三、智能工程的研究內容和方法
四、智能工程與人工智能、專家系統的區別與聯系
五、智能工程語言及環境
第二節 知識獲取及表達
一、知識的概念
二、知識獲取
三、知識表述
第三節 知識的運用
一、知識的推理
二、推理實現的基本方法
三、推理機的設計
四、元推理機的設計
第四節 專家系統的結構
一、基本結構
二、元知識系統結構
三、元知識在專家系統中的應用
四、專家系統的類型
第五節 應用實例
一、智能工程在齒輪減速箱設計專家系統（GBES）中的應用
二、功能模塊
三、GBES系統結構
四、GBES的主要功能特點
習題

參考文獻