第1章绪论

1．1设计的基本概念

1．1．1设计的概念与内涵

1．1．2产品设计的重要性及产品开发面临的挑战

1．2传统设计与现代设计

1．2．1设计发展的基本阶段

1．2．2现代设计的目标和特点

1．2．3现代设计技术体系

1．3设计过程与设计方法

1．3．1机电产品设计的一般过程

1．3．2设计方法

1．4设计类型与设计原则

1．4．1设计类型

1．4．2设计原则

1．5部分现代设计方法简介

1．5．1优化设计

1．5．2计算机辅助设计

1．5．3有限元法

1．5．4可靠性设计

.1．5．5创新设计

1．5．6工业产品艺术造型设计

1．5．7虚拟设计

1．5．8价值工程

1．5．9并行工程

1．5．10模块化设计

1．5．11反求工程

1．5．12相似性设计

1．5．13健壮性设计

1．5．14智能设计

1．5．15绿色设计

1．5．16动态设计

1．6学习现代设计方法学的意义

思考题

第2章优化设计方法

2．1概述

2．2优化设计的数学模型

2．3优化设计的数学基础

2．3．1多元函数的方向导数与梯度

2．3．2多元函数的泰勒(taylor)展开式与海赛(hessian)矩阵

2．3．3无约束目标函数极值点存在的充分条件和必要条件

2．3．4凸集、凸函数与凸规划

2．3．5约束优化设计问题的极值条件

2．4一维搜索方法

2．4．1优化问题的数值迭代法

2．4．2一维搜索的最优化方法

2．5无约束优化方法

2．5．1无约束优化问题的求解方法及其分类

2．5．2最速下降法

2．5．3牛顿型方法

2．5．4共轭梯度法

2．6有约束优化方法

2．6．1复合形法

2．6．2随机方向法

2．6．3惩罚函数法

2．7matlab简介及其在优化方法中的应用

2．7．1matlab简介

2．7．2matlab软件在优化方法中的应用

思考题

第3章计算机辅助设计

3．1概述

3．1．1计算机辅助设计的基本概念

3．1．2计算机辅助设计系统的功能与特点

3．1．3计算机辅助设计的系统结构

3．1．4计算机辅助设计中主要关键技术

3．1．5我国计算机辅助设计应用现状与发展

3．2设计资料的处理

3．2．1数表的处理

3．2．2线图的处理

3．2．3列表函数插值

3．2．4建立经验公式的方法

3．3．1概述

3．3．2图形变换

3．3．3交互式绘图

3．3．4参数化绘图

3．3．5图形软件标准

3．4计算机辅助设计建模技术及产品数据模型

3．4．1概述

3．4．2三维几何建模技术

3．4．3特征建模技术

3．4．4曲线和曲面建模技术

3．5计算机辅助机构分析

3．5．1概述

3．5．2建立计算机辅助机构分析模型的相关规定

3．5．3建立计算机辅助机构分析模型的方法

3．5．4建立机构动力学模型的若干问题及解决方法

3．5．5往复式电动锯惯性力平衡

3．6计算机仿真

3．6．1仿真的基本概念

3．6．2计算机仿真的一般过程

3．6．3仿真在cad、cam系统中的应用

3．6．4偏心轮推杆行星传动运动学仿真

思考题

第4章有限元法

4．1概述

4．2弹性力学基本理论

4．2．1基本变量

4．2．2一点的应力分析

4．2．3弹性力学平面问题

4．2．4弹性力学平面问题的基本方程

4．2．5边界条件及圣维南原理

4．2．6弹性力学的一般原理

4．3有限元基本原理

4．3．1三节点单元位移模式

4．3．2单元载荷移置

4．3．3单元刚度矩阵

4．3．4单元刚度矩阵的物理意义与性质

4．3．5刚度矩阵集成

4．3．6约束条件的处理

4．3．7整体刚度矩阵的特点与存储方法

4．4等参单元及数值积分

4．4．1等参单元的概念

4．4．2坐标变换

4．4．3平面等参数单元

4．4．4等参元中的数值积分

4．5有限元分析中若干问题的处理

4．5．1离散化时应注意的问题

4．5．2有大应力梯度时的处理

4．5．3应力计算结果的整理

4．6有限元分析软件的应用

4．6．1有限元分析软件概述

4．6．2ansys的主要功能模块

4．6．3ansys的特征

4．6．4ansys的数据接口

4．6．5ansys结构分析基本流程

4．7应用实例

思考题

第5章可靠性设计

5．1可靠性概论

5．1．1可靠性的基本概念

5．1．2机械可靠性设计

5．1．3机械可靠性设计的基本特点

5．1．4机械可靠性设计的主要内容

5．2机械可靠性设计原理与可靠度计算

5．2．1应力—强度干涉理论与可靠度的一般表达式

5．2．2应力分布的确定

5．2．3强度分布的确定

5．2．4应力与强度分布已知时的可靠度计算

5．3机械静强度可靠性设计

5．3．1设计参数的统计处理与计算

5．3．2机械静强度可靠性设计

5．4疲劳强度可靠性设计

5．4．1疲劳强度可靠性设计基础

5．4．2稳定变应力疲劳强度可靠性设计

5．4．3不稳定变应力疲劳强度可靠性设计

5．5可靠性试验

5．5．1概述

5．5．2可靠性试验的目的

5．5．3可靠性试验的分类

5．5．4可靠性寿命试验

5．5．5指数型产品的寿命试验

5．5．6加速寿命试验

思考题

第6章创新设计

6．1概述

6．1．1创新

6．1．2设计

6．1．3创新设计

6．1．4创新设计要素

6．2创新思维的基本方法

6．2．1创新思维

6．2．2创新思维的特点

6．2．3创新思维的类型

6．2．4创新思维的基本过程

6．2．5创新思维的基本方法

6．3创新思维技法

6．3．1设问类技法

6．3．2联想类技法

6．3．3头脑风暴法

6．3．4组合类技法

6．3．5列举类技法

6．4产品创新设计

6．4．1现代工业设计发展概况

6．4．2现代工业设计流程

6．4．3现代工业设计表现技法

6．5产品创新设计实例

思考题

参考文献 2100433B

陶栋材主编的《现代设计方法学》在讨论传统设计和现代设计的关系、特点，以及对多种常用现代设计方法进行概括介绍的基础上，重点介绍了优化设计、计算机辅助设计、有限元法、可靠性设计和创新设计，同时本书融入了编者多年来在现代设计方法学方面的一部分研究成果。通过对本书的学习；读者可以掌握现代设计方法学的基本思想原理、设计过程和应用。

《现代设计方法学》可作为机械类硕士生研究生和高年级本科生教材，也可供其他专业师生和从事机电产品设计的工程技术人员参考。

设计方法学是研究产品设计规律、设计程序及设计中思维和工作方法的一门综合性学科。设计方法学以系统工程的观点分析设计的战略进程和设计方法、手段的战术问题。在总结设计规律、启发创造性的基础上促进研究现代设计理论、科学方法、先进手段和工具在设计中的综合运用。对开发新产品, 改造旧产品和提高产品的市场竞争能力有积极的作用。

设计方法学的研究内容包括以下几方面:

1. 分析设计过程及各设计阶段的任务, 寻求符合科学规律的设计程序。将设计过程分为设计规划(明确设计任务)、方案设计、技术设计和施工设计四个阶段, 明确各阶段的主要工作任务和目标, 在此基础上建立产品开发的进程模式, 探讨产品全寿命周期的优化设计及一体化开发策略。

2. 研究解决设计问题的逻辑步骤和应遵循的工作原则。以系统工程分析、综合、评价、决策的解题步骤贯彻于设计各阶段, 使问题逐步深入扩展, 多方案求优。

3. 强调产品设计中设计人员创新能力的重要性, 分析创新思维规律, 研究并促进各种创新技法在设计中的运用。

4. 分析各种现代设计理论和方法如系统工程、创造工程、价值工程、优化工程、相似工程、人机工程、工业美学等在设计中的应用, 实现产品的科学合理设计, 提高产品的竞争能力。

5. 深入分析各种类型设计如开发型设计、扩展型设计、变参数设计、反求设计等的特点, 以便按规律更有针对性地进行设计。

6. 研究设计信息库的建立。用系统工程方法编制设计目录——设计信息库。把设计过程中所需的大量信息规律地加以分类、排列、储存, 便于设计者查找和调用, 便于计算机辅助设计的应用。

7. 研究产品的计算机辅助设计。运用先进理论,建立知识库系统, 利用智能化手段使设计自动化逐步实现。

设计方法学的关键是针对设计条件的集合，寻找最佳的解决方案（the best solution）。她强调应用的头脑风暴（brainstorming），鼓励创新意识和协同思维，以便处理想法，达成最佳方案。迎合用户的需求和设想是最关键的考量。当然，设计方法学也运用基本的研究方法，例如分析和测试。

设计方法学的发展脉络：可行性设计——最优化设计——系统设计。

十九世纪中后期, 随着工业革命的发展, 人们开始注意总结工程设计的规律和方法。二十世纪六十年代以来, 由于科学技术的飞速发展和产品竞争的日益剧烈, 各国普遍重视设计环节, 推动了设计方法学的研究。德国等欧洲国家重点抓系统化设计并注意总结设计规律和方法, 并用技术文件方式进行推广。美国、日本等国则更重视创造性设计和设计中的计算机应用。70 年代后期欧洲成立了设计研究组织WDK(Workshop Design-Konstruktion) 及相应的许多专业研究小组。目前每隔一年召开一次国际工程设计会议ICED ( International Conference on EngineeringDesign) , 设计方法学的研究更引向深入。2100433B

设计方法学内容简介

本书共10章，上篇是“思维篇”（1~4章），通过对思维、心理、视觉等方面的大量研究，系统分析了设计思维与方法的基本原理和规律；下篇是“方法篇”（5~10章），从艺术设计的基础开始论述，然后将焦点转向了视觉传达设计、工业产品设计、环境设计几个方面，阐述了如何运用科学的方法增进创造性思维成果的可行性。

“设计方法学”作为设计类各专业的核心课程，历来受到各类高校设计专业的重视。本书是一部讲授创新思维与设计方法的书籍，分上、下两篇。_{上篇是“思维篇”，通过对思维、心理、视觉等方面的大量研究，系统分析了设计思维与方法的基本原理和规律；下篇是“方法篇”，从艺术设计的基础开始论述，然后将焦点转向了视觉传达设计、工业产品设计、环境设计几个方面，阐述了如何运用科学的方法增进创造性思维成果的可行性。}

设计方法学作者简介

郑建启 毕业于中央工艺美术学院，现任武汉理工大学工业设计系主任，三十多年来，一直致力于工业设计、展示设计、室内设计的专业教育与工程实践，迄今完成重大设计课题三十多项，出版著作多部，发表论文与作品数十篇,获“中国之星”等国家省部级科研成果奖近二十项2。

设计方法学目录

前言Ⅰ

上篇思维篇

第1章概述

1.1思维科学研究的对象、意义

1.2思维研究的简史

第2章创造性思维是艺术设计思维的核心

2.1创造性思维与艺术设计

2.2创造性思维概述

2.3创造性思维的方向和结果

2.4创造性思维的主要形式

2.5几种思维形式的辨证关系

第3章创造思维的基本规律

3.1创造思维的本质

3.2创造思维规律

3.3系统组合率

3.4形式组合率

第4章艺术设计思维训练

4.1创造思维训练概述

4.2思维的可训练性

4.3艺术设计思维训练的意义

4.4增进创造性思维的具体策略

下篇方法篇

第5章创造力及其开发

5.1创造力的基本概念

5.2创造力的普遍性和可开发性

5.3创造能力的培养

第6章现代设计方法与方法论研究

6.1设计方法的流派介绍

6.2现代设计方法及方法论研究

第7章设计艺术形态构成

7.1关于形态的理解

7.2造形原理

7.3形态设计的来源

7.4如何“造形”

第8章工业产品设计方法

8.1产品方案创造的原则及注意事项

8.2产品方案创造的方法

8.3方案创造的程序

8.4产品设计程序

8.5产品设计案例

第9章综合系统、信息、控制论的设计方法

9.1现代系统思维方式的兴起与思维方式的变革

9.2系统设计原理与方法

9.3现代产品系统化特征

9.4系统科学方法

第10章走向多元的设计时代

参考文献

本书结合国内新近建筑设计特点和建筑发展现状，更新了第1版中建筑设计方法学的发展成果、资料和数据，使内容更加贴近现在的实际情况。在书中，作者创造性地提出了开放型和个人化的设计方法，即将建筑功能分解为“掩蔽物”、“产品”与“文物”三个层次，通过设计管理，实现个人设计师与社会设计师的结合，同时还简要介绍了国内外设计方法学的发展和重要观点。