現(xiàn)代設計方法及應用內容簡介

本書是根據(jù)目前高等學校教學改革的實際需要，參照高等學校相關課程教學的基本要求，并結合課題組相關教學、科研成果編寫而成的。 本書共7章：第1章為緒論，對現(xiàn)代設計方法與系統(tǒng)進行了概述；第2章介紹并行設計中的相關模型、關鍵技術與方法等；第3章介紹TRIZ中的基礎知識、基本工具等；第4章介紹公理化設計的相關模型、設計定理等；第5章介紹可拓設計中的相關模型、可拓變換、推理方法等；第6章介紹遺傳算法的基本原理與應用等；第7章介紹其他現(xiàn)代智能設計方法。為了便于學習，章后給出了工程案例分析。 本書可作為高等學校理工科類研究生或本科生的選修教材，也可供相關專業(yè)的工程技術人員、管理人員參考。

出版時間：2019-01千 字 數(shù)：308版次：01-01頁 數(shù)：192

開本：16開裝幀：I S B N ：9787121358135

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紙質書定價：￥49.0

第1章 緒論

1.1 設計與設計方法

1.1.1 設計的概念和定義

1.1.2 設計的本質與類型

1.2 傳統(tǒng)設計與現(xiàn)代設計

1.2.1 設計的發(fā)展與變遷

1.2.2 現(xiàn)代設計手段與特征

1.2.3 傳統(tǒng)設計與現(xiàn)代設計的比較

1.2.4 現(xiàn)代設計方法的內容與范疇

1.3 設計系統(tǒng)

第2章 并行設計

2.1 并行設計模型與方法

2.1.1 國內外發(fā)展概況

2.1.2 串行設計與并行設計

2.1.3 并行設計模型

2.1.4 并行設計方法

2.1.5 并行工程及其實現(xiàn)途徑

2.1.6 并行工程體系結構

2.2 并行設計中的關鍵技術

2.2.1 并行設計中的DFX

2.2.2 并行設計中的CAX

2.2.3 并行設計中的PDM

2.2.4 并行設計中的其他關鍵技術

2.3 質量功能展開(QFD)

2.3.1 QFD基本概念

2.3.2 質量屋

2.3.3 QFD分解模型

2.3.4 QFD實施步驟

2.4 常用的評價與決策技術

2.4.1 層次分析法

2.4.2 熵權法

2.4.3 模糊綜合評價法

2.4.4 灰色關聯(lián)決策分析法

2.5 工程應用案例

2.5.1 案例1： 并行工程在汽車制造領域的應用

2.5.2 案例2：并行工程在飛機裝配領域的應用

2.5.3 其他并行工程應用案例分析

2.6 展望

第3章 發(fā)明問題解決理論(TRIZ)

3.1 TRIZ理論發(fā)展概況

3.1.1 TRIZ理論來源

3.1.2 TRIZ理論的發(fā)展歷程

3.1.3 TRIZ理論的傳播與發(fā)展

3.2 TRIZ理論的核心內容

3.2.1 TRIZ理論的基本體系結構

3.2.2 技術系統(tǒng)進化法則

3.2.3 TRIZ理論的問題分析工具

3.2.4 TRIZ理論的問題求解工具

3.2.5 TRIZ解題流程——解決發(fā)明問題規(guī)則系統(tǒng)(ARIZ)

3.3 TRIZ理論的應用案例分析

3.3.1 TRIZ理論應用案例分析一：巧取果仁

3.3.2 TRIZ理論應用案例分析二：扳手的改進設計

3.3.3 TRIZ理論應用案例分析三：燃氣灶的改進設計

第4章 公理化設計

4.1 公理化設計發(fā)展狀況

4.2 公理化設計的基本概念

4.3 設計公理的數(shù)學描述

4.3.1 獨立性公理數(shù)學模型

4.3.2 信息公理數(shù)學模型

4.4 公理化設計的定理、推論與基本流程

4.4.1 部分設計定理

4.4.2 部分設計推論

4.4.3 公理化設計的基本流程

4.5 公理化設計學術研究熱點

4.6 公理化設計案例分析

4.6.1 獨立性公理應用案例：冷熱水龍頭的設計

4.6.2 獨立性公理應用案例：產品設計實例分解

4.6.3 信息公理應用案例一：購房位置優(yōu)選

4.6.4 信息公理應用案例二：復雜產品設計方案評價

第5章 可拓設計

5.1 可拓設計概述

5.2 可拓設計建模

5.2.1 常用建模方法

5.2.2 物元模型

5.2.3 事元模型

5.2.4 關系元模型

5.2.5 復合元模型

5.3 可拓變換

5.3.1 可拓變換類型

5.3.2 基本變換

5.3.3 常用的可拓變換運算方法

5.3.4 傳導變換

5.3.5 共軛變換

5.4 可拓評價

5.4.1 可拓距

5.4.2 可拓關聯(lián)函數(shù)

5.4.3 可拓優(yōu)度評價

5.4.4 可拓集

5.5 可拓推理

5.5.1 發(fā)散推理

5.5.2 相關推理

5.5.3 蘊含推理

5.5.4 共軛推理

5.5.5 可擴推理

5.5.6 可拓知識庫

5.6 可拓工程應用

5.6.1 可拓設計案例分析

5.6.2 基于可拓理論的設計知識推送案例分析

5.6.3 基于可拓理論的故障診斷案例分析

第6章 遺傳算法

6.1 遺傳算法的發(fā)展概況

6.2 遺傳算法的基本原理

6.2.1 遺傳算法的基本概念

6.2.2 遺傳算法的基本操作

6.2.3 遺傳算法實現(xiàn)的基本過程

6.2.4 遺傳算法的基本參數(shù)分析

6.2.5 遺傳算法的早熟收斂性分析

6.2.6 基本遺傳算法的改進

6.2.7 遺傳算法的基本特征及其優(yōu)越性

6.3 遺傳算法的應用

6.3.1 遺傳算法的應用領域

6.3.2 簡單遺傳算法的應用

第7章 其他現(xiàn)代智能設計方法簡介

7.1 反求工程設計

7.1.1 反求工程設計的相關概念

7.1.2 反求工程設計的應用特點

7.1.3 反求工程設計的基本內容

7.1.4 反求工程設計的基本實現(xiàn)步驟與關鍵技術

7.2 模塊化設計

7.2.1 模塊化設計的相關概念

7.2.2 模塊化設計方式

7.2.3 模塊劃分

7.2.4 模塊化設計流程

7.3 綠色設計

7.3.1 綠色設計的相關概念

7.3.2 綠色設計的主要內容

7.3.3 綠色設計的實施過程

7.4 有限元法

7.4.1 有限元法的基本思想

7.4.2 常用的單元

7.4.3 有限元法求解的基本步驟

7.5 其他智能設計方法

7.5.1 人機工程

7.5.2 相似性設計

7.5.3 建模和仿真技術

7.5.4 疲勞設計

7.5.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡

參考文獻

本書在對現(xiàn)代設計的概念、特點、技術體系以及多種現(xiàn)代設計方法進行概括介紹的基礎上,精選內容,重點介紹應用廣泛、實用性強的設計方法。具體內容包括設計方法學,機械最優(yōu)化設計,可靠性設計和有限元方法。本書將現(xiàn)代設計的基本理論、現(xiàn)代設計的工具軟件及典型工程應用實例相結合,以加深讀者對所述現(xiàn)代設計方法的理解、掌握和實際應用。

本書可作為機械工程及相關專業(yè)本科生的教材,亦可作為工程技術人員繼續(xù)教育的培訓教材,還可供從事機電產品設計的工程技術人員和科技管理干部參考。

本書是關于介紹“現(xiàn)代設計方法及其應用”的教學用書,書中重點介紹應用廣泛、實用性強的設計方法。具體內容包括設計方法學,機械最優(yōu)化設計,可靠性設計和有限元方法。 本書可作為機械工程及相關專業(yè)本科生的教材,亦可作為工程技術人員繼續(xù)教育的培訓教材。2100433B

第1章 緒論

1.1 設計的概念

1.2 傳統(tǒng)設計與現(xiàn)代設計

1.3 部分現(xiàn)代設計方法簡介

1.4 學習現(xiàn)代設計方法的意義

習題

第2章 設計方法學

2.1 概述

2.2 設計系統(tǒng)

2.3 技術系統(tǒng)及其設計類型

2.4 產品規(guī)劃方法

2.5 方案的系統(tǒng)化設計

2.6 創(chuàng)造性思維和方法

2.7 TRIZ理論與計算機輔助創(chuàng)新

2.8 設計中的評價與決策

習題

第3章 優(yōu)化設計

3.1 優(yōu)化問題的數(shù)學描述

3.2 優(yōu)化方法的數(shù)學基礎

3.3 一維優(yōu)化

3.4 多維無約束優(yōu)化方法

3.5 多維約束優(yōu)化方法

3.6 機械最優(yōu)化設計中的其他相關問題

3.7 優(yōu)化設計工具軟件

3.8 優(yōu)化設計實例

習題

第4章 機械可靠性設計

4.1 概述

4.2 可靠性的定義及度量指標

4.3 可靠性工程中常用概率分布

4.4 可靠性設計原理

4.5 機械強度可靠度計算

4.6 系統(tǒng)的可靠性設計

4.7 故障樹分析

習題

第5章 有限元法

5.1 概述

5.2 彈性力學的基本理論

5.3 彈性力學有限元法

5.4 等參數(shù)單元的原理及數(shù)值積分

5.5 有限元分析中的若干處理方法

5.6 有限元分析軟件

5.7 有限元方法應用實例

習題

附表

附表1 標準正態(tài)分布表

附表2 TRIZ沖突解決原理矩陣

參考文獻

文章節(jié)選：

第2章 設計方法學

2.1 概述

方法是人類思維的寶貴財富,是探索科學真理的鑰匙。認識事物、解決問題都需要正確的方法。培根說過:“沒有一個正確的方法,猶如在黑暗中摸索行走。”巴甫洛夫也曾指出:“好的方法將為人們開展更廣闊的圖景,使人們認識更深層次的規(guī)律,從而更有效地改造世界。”設計方法學(Design Methodology)是一門新興學科,是現(xiàn)代設計方法的重要組成部分。

工業(yè)產品設計是一種創(chuàng)造性活動,設計的結果直接影響產品性能質量、成本和企業(yè)經(jīng)濟效益。由于在產品開發(fā)和提高產品設計水平的工作中,科學的設計方法起著重要的作用,因此加強對產品設計方法學的研究有著十分重要的意義。

從20世紀60年代以來,在工業(yè)發(fā)達國家中對設計方法學的研究有著迅速的發(fā)展。一些國家已形成了各自的研究體系和風格。比較有代表性的如:德國的學者和工程技術人員比較著重研究設計的進程、步驟和規(guī)律,進行系統(tǒng)化的邏輯分析,并將成熟的設計模式、解法等編成規(guī)范和資料供設計人員參考;英美學派偏重分析創(chuàng)造性開發(fā)和計算機在設計中的應用;日本學者則充分利用國內電子技術和計算機的優(yōu)勢,在創(chuàng)造工程學、質量工程、價值工程方面做了不少工作。自1946年開始,前蘇聯(lián)進行發(fā)明創(chuàng)造方法學的研究——TRIZ(heory of Invention Problem Solving),以G.S.Altshuler為首的研究機構分析了世界近250萬件高水平發(fā)明專利,并綜合多學科領域的原理和法則后,建立了TRIZ理論體系。運用這一理論,可大大加快人們創(chuàng)造發(fā)明的進程而且能得到高質量的創(chuàng)新產品。

各國研究的設計方法在內容上各有側重,但共同的特點都是總結設計規(guī)律,啟發(fā)創(chuàng)造性,采用現(xiàn)代化的先進理論和方法使設計過程自動化、合理化,其目的是為了提高設計水平和質量,設計出更多功能全、性能好、成本低、外形美的產品,以滿足社會的需求和適應日趨尖銳的市場競爭。

我國在20世紀80年代不斷吸收引進國外研究成果,開展了設計方法學的理論和應用研究,并取得了一系列成果。

各國在設計方法研究過程中共同推進和發(fā)展了“設計方法學”這門學科,從而使它成為現(xiàn)代設計方法的一個重要組成部分。設計方法學是以系統(tǒng)的觀點來研究產品的設計程序、設計規(guī)律和設計中的思維與工作方法的一門綜合性學科。它所研究的內容包括如下部分。

1)設計對象設計對象是一個能實現(xiàn)一定技術過程的技術系統(tǒng)。能滿足一定需要的技術過程不是唯一的,能實現(xiàn)某個具有一定技術過程的技術系統(tǒng)也不是唯一的。影響技術過程和技術系統(tǒng)的因素很多,全面系統(tǒng)地考慮、研究確定的最優(yōu)技術系統(tǒng)即為設計對象。

……