现代设计理论与方法2012

现代设计理论与方法（最终版）现代设计理论与方法(最终版)现代设计目标：缩短产品设计周期；提高产品质量；降低生产成本。

T缩短产品设计周期Q--提高产品质量C--降低其成本2、传统设计法特点：静态的、经验的、手工式的、（近似计算）现代设计法特点：动态的、科学的、计算机化的、（精确计算）3、现代设计理论与方法的发展分为：（1)直觉设计阶段（2)经验设计阶段（3)半理论半经验设计阶段（4)现代设计阶段4、系统－执行特定功能而达到特定目的，相互联系，相互作用的元素。

具有特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整体，即由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体都是系统。

5、系统化设计的特征：由上而下、由总到细。

基本方法：系统的分析和综合。

6、黑箱法定义：把系统看成是一个不透明的，不知其内部结构的“黑箱”，在不打开黑箱的前提下，利用外部观测，通过分析黑箱与周围环境的信息联系,了解其功能的一种方法。

根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换，得到相应的解决方法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。

7、系统化设计的步骤：8、评价的目标内容：（1)技术评价目标可行性，创造性，可靠性（2)经济评价目标成本，利润，市场潜力（3）社会评价目标社会效益和影响9、技术-经济评价法（a)技术价Wt :Wt=(Piqi)/Pmax （Pi-各技术评分值；qi-加权系数；Pmax-最高分值5分或10分）（b)经济价Ww：Ww=Hi/H=0、7Hz/H （Hi-理想成本；H-实际成本）（c)技术-经济综合评价：均值法：W=（Wt+Ww)/2 双曲线法：W= (Wt、Ww )10、产品价值 V=F/C ( F-功能 C-成本)11、寿命周期成本（要会画出它的曲线图，并做分析）C=C1+C2 C1-生产成本 C2-使用成本12、提高V途径（分5种情况讨论）F ↑ /C → =V ↑ 功能F → /C ↓ =V ↑ 成本F ↑ /C ↓ =V ↑ 功能、成本F ↑↑ /C ↑ =V ↑ 功能F ↓ /C ↓↓ =V ↑ 成本第二章机械优化设计1、优化设计的数学模型统一形式描述：min f(x)x=[x1,x2,………xn]T s、t、gi(x)<=0 i=1,2,3…mhj(x)=o j=1,2,……n(p（k）s（k） x（k）第K步迭代点α（k）第K步迭步长 s（k）第K步迭代方向3、终止准则：（1）点距准则：(2)下降准则：(3）梯度准则：4、一维搜索方法: 对一维（也称一元或单变量）目标函数f(x)寻求其最优解x*的过得程称为一维优化，所使用的方法称为一维优化方法。

证明：作变换 X Y Q b 式中： (Y ) f (Y Q 1b)
1
致 1 结论：Q为正定矩阵的二次型 Y QY 的等值面是以 Y 0知 2 的同心椭球面族。原二次函数就是以 X Q b 为中 力 行 心的同心椭球面族，椭圆中心为极小值点。
0
f x2
f xn x
T
0
明 德x0
f i 1 xi
n
cos i f ( x0 )T d f ( x0 ) cos(f , d )
x0
多元函数的梯度的模：
f 1/ 2 f ( x0 ) [ ( ) ] i 1 xi x0
x2 1
该方向上的单位向量为
4 2 2 5 0 5 f ( x ) e 0 2 2 1 f ( x ) 4 (2) 5 5
2 2 1 0 5 5 5 5 新点 x x1 x 0 e 1 1 1 5 1 5 5 5
明 德 任 责
Q为对称矩阵，f ( X ) X T QX
二次型
f ( X ) 致 2QX
知 力 行
第二节 多元函数的泰勒展开
1、一元函数
f x 在
x x0
点处的泰勒展开为：
1 x0 x f x0 x 2 f x f x0 f 2
f x1 x x2 x 2 0
2 f x1x2 x1 2 x f 2 致 2 知 x2 x
0
明 德 任 责
力 行
2 f x12 令 G ( x0 ) 2 f x x 2 1

k 1 k k k k k a a
为了使目标函数值沿搜索方向 f ( x ) 能够获得最大 的下降值，其步长因子 k 应取一维搜索的最佳步长。即有 明
k
得
'( ) f [ x k f ( x )] f ( x k ) 0
k k T
[f ( x )] f ( x ) 0
o
x1
最速下降方法特点
（1）初始点可任选，每次迭代计算量小，存储量少， 程序简短。即使从一个不好的初始点出发，开始的几步 迭代，目标函数值下降很快，然后慢慢逼近局部极小点。 （2）任意相邻两点的搜索方向是正交的，它的迭代路 径为绕道逼近极小点。当迭代点接近极小点时，步长变 得很小，越走越慢。
明 德 任 责 致 知 力 行
2 1 2
m max(1 , 2 )
d2
致 o F3 f ( x ) 知 x 力 ( 若 F F 和 F 2 F F )( F F ) 0.5 ( F F ) d1换em 行 否则，使用原来的方向组e1、e2，以F2、F3最小值点位新的起点
x00 e1 x10
该方法只需要计算目标函数值，无需求其导数，因此
计算比较简单，其几何概念也比较清晰，属于直接法的 无约束最优化方法。这类方法适用于不知道目标函数的 数学表达式而仅知其具体算法的情况。这也是直接法的 一个优点。
明 德 任 责 致 知 力 行
定义：单纯形 n维空间中的恰好有n+1个顶点（极点）的有界的凸多面体 明 称之为一个单纯形。 根据定义，可知，一维空间中的单纯形是线段，二维空间 德 中的单纯形是三角形，而三维空间中的单纯形则是四面体。 任 在单纯形替换算法中，从一个单纯形到另一个单纯形的迭 责 代主要通过反射、扩张、收缩和缩边这4个操作来实现。下面 以二维问题为例来对4种操作进行说明（参见下图）。

4. 可靠性设计（reliability design） 可靠性设计（ ）
可靠性设计是保证系统及其零部件满足给定 的可靠性指标的设计方法。可靠性理论是在第二 次世界大战期间发展起来的。把可靠性理论应用 在机械设计方面的研究始于20世纪60年代，首先 应用于军事和航天等工业部门，随后逐渐扩展到 民用工业。对于一个复杂的产品来说，为了提高 整体系统的性能，都是采用提高组成产品的每个 零部件的性能来达到；这样就使得产品的造价昂 贵，有时甚至难以实现，例如对于由几万甚至几 十万个零部件组成的很复杂的产品。
因此它对开发新产品，改造旧产品和提高产品 的市场竞争能力有着十分重要的作用。 设计方法学的研究内容包括：分析设计过 程及各设计阶段的任务；研究解决设计问题的 逻辑步骤和应遵循的工作原则；研究并促进各 种创新技法在设计中的运用；通过各种现代设 计理论和方法在设计中的应用, 实现产品的科学 合理设计, 提高产品的竞争能力；深入分析各种 类型设计特点，有针对性地进行设计；利用系 统工程方法编制设计信息库等。
随后，出现了手动游标、图形输入板等多种形 式的图形输入设备。随着超大规模集成电路制 成的微处理器和存储器件的出现和计算机工作 站的问世，使CAD技术在中小型企业得到普 及。随着CAD技术向标准化、集成化、智能化 方向发展，出现了计算机集成制造系统。随着 固化技术、网络技术、多处理机、智能技术和 并行处理技术的应用，使CAD技术正在趋自动 化和智能化，并在机械设计、机器人、工厂自 动化、电子电气、软件开发、服装业、出版 业、土木建筑、地质等各个领域得到广泛应 用。
另外，可靠性设计利用概率论和统计学方法， 通过考虑载荷、材料性能、实验结果等随机性 进行可靠性设计，以解决载荷、应力和材料性 能不确定的问题，以取得高可靠性设计结果。 （3）系统性 设计方法学是通过从抽象到具体的发散的 思维方法，以产品的功能、原理、结构为构思 的模型，经过横向变异和纵向综合，由计算机 构造多种可行方案，经评价优选出最佳方案。 创造性设计学是运用创造技法，充分发挥想象 力进行创造性辩证思维，形成新的设计构思。

2009-2010 学年第二学期研究生课程考核（读书报告、研究报告）考核科目：现代设计方法及理论学生所在院（系）：机电学院学生所在学科：机械制造及其自动化题目：机械产品方案的现代设计方法及发展趋势第1页（共6页）机械产品方案的现代设计方法及发展趋势科学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。

然而，产品的设计，尤其是机械产品方案的设计手段，则显得力不从心，跟不上时代发展的需要。

目前，计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的研究，并初见成效，而产品开发初期方案的计算机辅助设计却远远不能满足设计的需要。

为此，作者在阅读了大量文献的基础上，概括总结了国内外设计学者进行方案设计时采用的方法，并讨论了各种方法之间的有机联系和机械产品方案设计计算机实现的发展趋势。

根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，可以将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。

1、系统化设计方法系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。

系统化设计思想于 70 年代由德国学者 Pahl 和 Beitz 教授提出，他们以系统理论为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。

德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准 VDI2221“技术系统和产品的开发设计方法。

制定的机械产品方案设计进程模式，基本上沿用了德国标准 VDI2221 的设计方式。

除此之外，我国许多设计学者在进行产品方案设计时还借鉴和引用了其他发达国家的系统化设计思想，其中具有代表性的是：(1)将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。

1.工业产品设计特征：需求特征、创造性特征、程序特征、时代特征2.现代设计方法与传统设计方法相比，主要完成了一下几个方面的转变：（1）产品结构分析的定量化；（2）产品工况分析的动态化; (3)产品质量分析的可靠性化；（4）产品设计结果的最优化；（5）产品设计过程的高效化和自动化3.现代产品设计按其创新程度可分为：开发性设计、适应性设计、变型设计4.现代产品设计的进程：产品规划（决策）、原理方案设计、技术设计、施工设计5.优化设计：借助最优化数值计算方法和计算机技术，求取工程问题的最优设计方案6.优化设计过程：设计课题分析、建立数学模型、选择优化方法、上机计算择优7.优化数学模型三要素:设计变量X、目标函数f（X）、约束条件gu（X）≤0,hv（X）=08.要运用数值迭代法寻找到目标函数的极小值X，这里关键要解决三个问题：如何确定迭代步长a、怎样选定搜索方向S、如何判断是否找到了最优点，以中止迭代9.无约束优化问题采用迭代中止准则：点距足够小、函数下降量足够小、函数梯度充分小10.可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力11.可靠性四要素：研究对象、规定的条件、规定的时间、规定的功能12.失效率：产品工作t时刻尚未失效的产品，在该时刻t以后的下一个单位时间内发生失效的概率13.机械可靠性设计和机械常规设计方法的主要区别：它把一切设计参数都视为随机变量，表现在：零部件的设计应力s是一个随机变量；零件的强度参数c也是一个随机变量14.CAD技术：利用计算机的软硬件辅助设计者对产品进行规划、分析、计算、综合、模拟、评价绘图和编写、技术文件等设计活动15.有限元法定义:基本思想：16.单元分析：连续体离散化后，即可对单元体进行特性分析，简称为单元分析主要工作：选择单元位移模式（位移函数）和分析单元的特性，即建立单元刚度矩阵。

16.有限元法的解题步骤：结构的力学模型简化、单元划分和插值函数的确定、单元特性分析、整体分析（单元组集）17.整体结构的节点力与节点位移之间的关系：18.工业造型的设计基本内容：产品的人机工程设计、产品的形态设计、产品的色彩设计、产品的铭牌、表识、字体等的设计19.反求工程（RE）：也称逆向工程、就是针对消化吸收先进技术的系列分析方法和应用技术的综合的一项新技术。

研究生课程教学大纲课程编号：00212710课程名称：现代设计理论与方法英文名称：Modern Design Theory and Method学时：32学分：2适用学科：机械设计及理论课程性质：学位课先修课程：机械设计、机械原理一、课程的性质及教学目标教学目的：“现代设计理论与方法”是一门新兴的综合性、交叉性学科。

现代机械设计理论与方法是机械设计理论与方法专业方向的一门重要的专业课程，旨在从总体的角度系统地向学生讲授现代机械设计的基本思想和方法。

教学要求：通过对本课程的学习，应达到如下要求：1.解国内外现代机械设计的最新理论和方法；了解现代设计的起源、发展和在现代工业中的具体应用。

2.掌握人现代设计理论与方法的基础理论、基本知识和基本的研究方法。

3.培养学生具有初步运用上述理论、知识和方法指导机械设计的能力。

4.掌握创造和设计思维过程；“人—机—环境”大系统观。

5.熟练运用可靠性设计、绿色设计、工业设计、人机工程设计、的理论和方法。

6.本课程是一门涉及知识面广，并且偏重于应用的课程。

学习中要重视理论联系实际，注重分析问题和解决问题的方法，学会综合运用本课程的知识来解决具体的设计问题。

二、课程的教学内容及基本要求教学内容1、绪论：了解运动生物力学的基本概念、课程要求和学习方法，了解现代设计及其重要性，掌握现代机械设计所研究的内容和我国机械工程的发展与机械设计的关系现代机械与传统机械的特点重点：现代机械设计所研究的内容。

难点：现代机械设计与传统机械设计的区别。

2、创造与设计思维原理和方法学和人-机—环境与大系统观重点：创造与设计思维原理和方法学难点：人-机—环境与大系统观3、可靠性设计：了解可靠性设计的发展过程、可靠性定义及指标的量化，掌握可靠性的数学模型和系统可靠性的综合与分解。

重点：可靠性定义及指标的量化、可靠性的数学模型。

难点：系统可靠性的综合与分解。

4、绿色产品设计：了解绿色产品设计的基本概念和设计原则，掌握绿色产品设计的主要内容、策略和原则；绿色产品设计的基本方法；绿色产品设计的评价工具和绿色产品案例。

• 现代设计在工程设计中的应用具有以下特点：
• (1) 充分应用计算机、计算技术、应用数学和力 学等学科的新成就；
• (2) 在设计思想的现代化、 设计理论的科学化、 设计过程的智能化、设计手段的自动化、设计评 价的定量化等方面，已经吸收了现代科学技术的 最新成果，呈现出新的发展态势；
• (3) 现代设计理论与方法在工程机械领域的推广 和应用，必将极大地促进工程机械产品设计的现 代化，从而促进工程机械产品的现代化。
反求工程设计
本方法是消化吸收并改进国内外先进技术的一 系列工作方法和技术的总和。通过实物或技术资料 对已有的先进产品进行分析、解剖、试验，了解其 材料、组成、结构、性能、功能，掌握其工艺原理 和工作机理，以消化仿制、改进或发展、创造新产 品的一种方法和技术。
反求工程设计的流程示意：产品样件→数据采 集→数据处理CAD/CAE/CAM系统 →模型重构→制 造系统→新产品。
计机理以及关键零部件的设计研究，并随着经验 的积累，以及设计与工艺的结合的设计，称为传 统设计或者常规设计。
传统设计以经验为基础，运用力学、数学等 公式，图表等作为设计依据，通过经验公式或类 比的方式进行设计。
现代设计
继承了传统设计的精华，吸取了当代科技成果 和计算机技术。 与传统设计相比，主要完成了一下转变：
优化设计
优化就是采取措施不断改进当前的状态或过程， 其核心是达到改进的目的。
优化包含很多方面，主要是根据所需要求进行 优化，比如提升性能、降低成本、轻量化等，或者 需要进行材料或者结构等方面的改进优化。
优化设计是综合各方面的因素、指标、约束等 产生一个最优的设计方案。可用于方案选择、参数 匹配及优选、结构设计、机构设计及系统设计等方 面。

1.3.1 功能满足原则
产品设计的目的是构造能够实现规定功能的产品。如果产品不具备要求的功能，设计就失去价值。因此满足功能是各类 产品设计的必要原则。
1.3.2 质量保障原则
保证质量是产品设计的重要原则。产品质量主要由性能和可靠性决定，因此这类原则主要包括：
(1)性能指标。指产品的各类技术指标，如机床加工精度、传动系统运动精度，电视机分辨率等。先进的技术指标是实 现高质量产品的前提。
色设计 (9)模糊设计 (10)面向对象的设计
(11)工业造型设计
2）计算机辅助设计技术
（1）有限元法 （2）优化设计 （3）计算机辅助设计 （4）模拟仿真与虚拟设计 （5）智能计算机辅助设计
（6）工程数据库(PDM)
3）可信性设计
（1）可靠性设计 （2）安全设计 （3）动态设计 （4）防断裂设计（5）抗疲劳设计 （6）减摩耐磨设计 （7）防腐 蚀设计（8）健壮设计 （9）耐环境设计 （10）维修设计和维修保障设计 （11）测试性设计 （12）人机工程设计
现代设计理论与方法
第 1 章 现代设计技术概论
1.ห้องสมุดไป่ตู้ 现代设计的特征
现代设计是传统设计的深入、丰富和完善，而非独立于传统设计的全新设计。虽然目前对现代设计尚无确切定义，但可 从以下特征来理解。
⑴ 以计算机技术为核心
这是现代设计的主要特征。计算机技术的飞速发展对设计产生了巨大影响，表现为以下几方面：
①设计手段的更新 计算机技术推动了设计手段从“手工”向“自动”的转变。
2
第 2 章 价值工程 2.1 价值工程的原理
价值工程是一项科学的管理方法，它用技术与经济相结合的科学方法，研究产品（系统或服务）的功能与生产成本的 关系，达到以最低成本取得必要的功能效果。

现代设计理论和方法一、概论1、设计：一种创造性活动为满足人们的某种需求。

2、优化：依据科学理论工程技术知识、材料进行所谓的最佳利用。

3、设计方法发展过程：四个阶段：直觉设计，经验设计，传统设计，现代设计。

4、现在是从传统设计到现代设计的过度（继承创新）5、现代设计与传统设计的关系：继承的关系；共存与突破的关系。

6、现阶段的设计相对而言落后于人们对设计的要求，只要表现为：⑴对客观设计过程研究、了解不够，尚未很好的掌握设计中的客观规律；⑵当前设计的优劣主要取决于设计者的经验；⑶设计生产率较低；⑷设计进度与质量不能很好控制；⑸设计手段与方法有待改进；⑹尚未形成能为大家接受，能有效指导设计实践，有较系统的设计理论。

7、设计的本质---革新和创造8、设计的基本内涵：存在着客观需求，需求是设计的动力源泉。

9、设计是建立技术系统的重要环节，对产品的技术和经济效果起决定性的作用。

10、现代设计方法的特点：程式性、创造性、系统性、优化性、综合性、计算机辅助设计（CAD）.11、设计工作阶段：⑴明确设计任务阶段：要进行需求分析、市场预测、可行性分析、确定设计参数及制约条件，最后给出详细想设计要求表作为设计、评价、决策的依据。

⑵方案设计阶段：实质上是产品功能原理的设计。

系统化设计法：针对功能系统将总功能分解为分功能----功能元，通过各种方法求得各功能元的多个解，组合功能元的解或直接求得多个系统原理解，在此基础上通过评价再求得较好的最佳原理方案。

⑶技术设计阶段：要将功能原理方案具体化为机器及零部件的合理结构，这阶段的主要工作包括总体设计、结构设计、商品化设计、模型试验等。

⑷施工设计阶段：12、解决问题的逻辑步骤：分析---综合---评价---决策。

评价类型：评定方案的完善程度；评定解答方案与所提问题的要求的相符程度；评定最优解答方案；评定某项特性的最优值。

决策：是在评价的基础上根据已定的目标作出行动的决定。

基本原则：系统原则、可行性原则、满意原则、反馈原则、多方案原则。

现代设计理论及方法机电工程学院现代设计理论及方法学生姓名：贾乐乐学号： 2 0 1 2 9 3 7 0专业班级：机械工程指导教师：武照云2013 年 5 月18 日反求工程技术（逆向工程RE）Reverse Engineering摘要：本文详细介绍了反求工程的含义、方法、发展等情况，对于反求工程的应用以及涉及到知识产权的问题也一并作了概述。

从一个较高的层面全面的介绍反求工程，注重对概念及思想、理论的探索，而不是直接的方法论。

关键词：反求工程逆向工程（RE）技术Abstract:This paper introduces the meaning of reverse engineering, the method, the development and so on, for reverse engineering application and related to intellectual property is also a and summarized. From a higher level comprehensive introduction reverse engineering, pays great attention to the concept and idea, theoretical exploration, not directly methodology.Keywords:Reverse Engineering Technology Innovation0 前言二战结束后,日本急于恢复和振兴经济，在60年代初提出科技立国方针:“一代引进,二代国产化,三代改进出口,四代占领国际市场”,其中在汽车、电子、光学设备和家电等行业上最突出。

为要国产化的改进,迫切需要对别国产品进行消化、吸收、改进和挖潜。

这就是反求设计(Inverse Design)或反求工程(Inverse En-gineering),这两者是同一内涵,仅是不同国家的不同提法。

现代设计理论与方法学生姓名：学号：指导老师：班级：摘要本文主要介绍现代设计理论及方法：优化设计，并运用实例进行简要说明现代优方法。

一、现代设计理论及方法概述现代设计是以知识为基础的，以知识获取为中心，设计是知识的物化，新设计是新知识的物化。

现代设计中的每个设计，总是由许多不同利益方合作来完成的，对产品也应当有一种广义的理解：产品也可以是一个过程，一个软件或一个组织结构。

现代设计方法是以设计产品为目标的一个总的知识群体的总称。

它运用了系统工程，实行人、机、环境系统一体化设计，使设计思想、设计进程、设计组织更合理化、现代化，大力采用许多动态分析方法，使问题分析动态化，实际进程、设计方案和数据的选择更为优化，计算、绘图等计算机化。

所以人们常用动态化、优化、计算机化概括其核心内容。

二、优化、优化设计和机械优化设计的含义1、优化是从处理各种事物的一切可能的方案中，寻求最优的方案。

优化的原理与方法，在科学的、工程的和社会的实际问题中的应用，便是优化设计。

2、常用优化设计方法：单变量方法，无约束问题搜索方法，有约束问题搜索方法，现代优化方法。

3、现代优化方法：遗传算法的提出遗传算法简称GA（Genetic Algorithm），最早由美国Michigan 大学的J. Holland教授提出（于上世纪60-70年代，以1975年出版的一本著作为代表）,模拟自然界遗传机制和生物进化论而成的一种并行随机搜索最优化方法。

遗传算法是以达尔文的自然选择学说为基础发展起来的。

遗传算法将“优胜劣汰，适者生存”的生物进化原理引入优化参数形成的编码串联群体中，按所选择的适应度函数并通过遗传中的选择、交叉及变异对个体进行筛选，使适应度高的个体被保留下来，组成新的群体，新的群体既继承了上一代的信息，又优于上一代。

这样周而复始，群体中个体适应度不断提高，直到满足一定的条件。

遗传算法的算法简单，可并行处理，并能到全局最优解。

4、遗传算法的应用领域（1）函数优化（2）组合优化（3）生产调度问题（4）自动控制（5）机器人（6）图像处理遗传算法的应用步骤对于一个需要进行优化的实际问题，一般可按下述步骤构造遗传算法：第一步：确定决策变量及各种约束条件，即确定描述个体的变量X和问题的解空间范围；第二步：建立优化模型，即确定目标函数的类型及数学描述形式或量化方法。

目录专业课程、任选课程教学大纲 (2)A组：A.1. 现代设计理论与方法课程教学大纲（课程编号：0201401） (2)A.2. 机械创新设计课程教学大纲（课程编号：0201402） (4)A.3. 机械系统设计课程教学大纲（课程编号：0201403） (6)B组：B.1. 微机控制技术课程教学大纲（课程编号：0202401） (8)B.2. 计算机功率接口技术课程教学大纲（课程编号：0202402） (10)B.3. 运动控制技术课程教学大纲（课程编号：0202403） (12)C组：C.1. 数控技术课程教学大纲（课程编号：0204401） (14)C.2. 计算机辅助制造课程教学大纲（课程编号：0204402） (16)C.3. 制造业信息化基础课程教学大纲（课程编号：0204403） (19)D组：D.1. 制造质量分析与控制课程教学大纲（课程编号：0206401） (21)D.2. 计算机测控技术课程教学大纲（课程编号：0206402） (23)D.3. 机械故障诊断学基础课程教学大纲（课程编号：0206403） (25)E组：E.1. 电子机械设计课程教学大纲（课程编号：0207401） (27)E.2. 自动化装备技术课程教学大纲（课程编号：0207402） (29)E.3. 电子专用设备原理与实现课程教学大纲（课程编号：0207403） (31)F组：F.1. 电磁兼容性原理与应用课程教学大纲（课程编号：0208401） (33)F.2. 电子设备热设计课程教学大纲（课程编号：0208402） (36)F.3. 电子设备振动冲击隔离课程教学大纲（课程编号：0208403） (38)G组：G.1. 汽车构造课程教学大纲（课程编号：0211401） (40)G.2. 汽车构造拆装实习教学大纲（课程编号：0200401） (43)G.3. 汽车电器与电子设备课程教学大纲（课程编号：0211402） (45)G.4. 发动机与汽车理论课程教学大纲（课程编号：0211403） (47)G.5. 汽车电子控制技术课程教学大纲（课程编号：0211404） (49)H组：H.1. 产品开发设计课程教学大纲（课程编号：0212401） (51)H.2. 产品结构设计原理课程教学大纲（课程编号：0212402） (53)H.3. 产品概念设计课程教学大纲（课程编号：0212403） (55)专业课、任选课课程教学大纲A. 1. 《现代设计理论与方法》课程教学大纲（课程编号0201401 学分-学时-实验 2-32-8）东南大学机械工程学院一、课程的地位、作用和任务本课程是面向机械工程及自动化专业三、四年级及研究生开设的学科特色课。

把设计对象看作黑箱，通过系统与环境的输入和输出，明确系统 的整体功能目标和约束条件，由功能出发去决定系统内部结构。
（3）进行功能分解
系统是由相互联系的分层次的诸要素组成，这是系统的可分解性 和相关性。通过功能分析把总功能分解为相互联系的分功能（功能 元），使问题变得易于求解。分功能的相互联系可用功能树或功能结 构图表达。
（3）设计评价
设计方案的优劣如何评价？其核心取决于设计评价指标体系。 设计方法学研究和总结评价指标体系的建立，以及应用价值工程 和多目标优化设计技术进行各种定性、定量的综合评价方法。
（4）设计信息
设计方法学研究设计信息库的建立和应用，即探讨如何把分散在 不同学科领域的大量设计信息集中起来，建立各种设计信息库，使之 可通过计算机等先进设备方便快速地调阅参考。
各国在设计方法学研究过程中，发展了“设计方法学” ( Design Methodology ) 这门学科，从而使它成为现代设计方法的一 个重要组成部分。
设计方法学是以系统的观点来研究产品的设计程序、设计规律和 设计中的思维与工作方法的一门综合性学科。
设计方法学所研究的内容包括：
（1）设计过程及程序
原理方案拟定的功能分析，首先是总功能分析。 分析系统的总功能常采用 “黑箱法” 。
黑箱法是根据系统的输入和输出关系来研究系统功能的一种方法。 它将待求的系统看作未知数内容的 “黑箱” ，分析比较系统的 输 入和输出的能量、物料和信息，其性质或状态上的差别和关系就反映 了系统的总功能。因此，可以从输入和输出的差别和关系的比较中找 出实现功能的原理方案来，从而把黑箱打开，确定系统的结构。
第10章 系统化设计和 创造性设计法
X Design Methodology
第10章 系统化设计法和创造性设计法

约束：从预定义传感器列表中选择或是定义新的传感 器。在使用仿真结果时，选择与传感器相关的仿真算 例。设计算例会运行选中的模拟算例，并跟踪所有迭 代的传感器值，也能为约束使用从动整体变量。 目标：使用传感器定义目标。可以定义精确目标，例 如，以悬臂长度作为变量的悬臂顶部偏转 1mm。
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2.1 基本思路
Solidworks利用设计算例方法实现参数优化。即利用
参数化的、基于特征的建模以及该软件的自动更新功 能来自动化优化过程。通过对参数系列所对应的模型 的分析，快速对比不同设计下的结果。 该软件具有能在最少的运行次数内快速检测出趋势并 确定最佳解决方案的技术。程序使用的是基于实验设 计的方法。
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4. 基于Solidworks的尺寸优化
4.2 Solidwoks尺寸优化的算例
变量：从预定义参数列表中选择或是通过选择添加参 数来定义新的参数。可以使用任意仿真参数和驱动全 局变量。变量可定义为范围、离散值或带步长范围， 也可以定义离散和连续变量的组合。如果只定义离散 变量，则程序仅会从预定义情形中查找最优情形。
创建分析特征
敏感度分析
可行性分析
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2. SolidWorks优化的基本思路
2.2 基本步骤
最优化分析
最优化分析则从达到设计目标值的多种参数的组合 中找到最优的组合。
多目标设计研究用来处理大量设计变量与设计约束 相矛盾时，产生的众多设计目标。经过过滤程序， 使用不同方法分析试验数据、缩小范围，筛选出最 佳、首选方案。 提取最优方案相对应的设计参数值，并依据设计 尺寸所需的精度对其值进行处理。 将最优设计参数用于三维模型，获得优化后的模型。