現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法-緒論

現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法教材：《現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法》梅順齊華中科技大學(xué)出版社2009《優(yōu)化設(shè)計(jì)》何忠保吉林大學(xué)出版社2005參考書(shū)：《現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法》王安麟華中科技大學(xué)出版社2010《最優(yōu)化理論與算法》陳寶林清華大學(xué)出版社2005《常用算法程序集》徐士良清華大學(xué)出版社2004課程目的：

起到為有關(guān)專(zhuān)業(yè)課提供現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法手段的作用教學(xué)基本要求：

1.了解常用的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的基本原理及用途。

2.在優(yōu)化設(shè)計(jì)方面受到一定的訓(xùn)煉，掌握必要的軟件應(yīng)用技術(shù)；培養(yǎng)解決專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)研究的能力，為學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課準(zhǔn)備技術(shù)基礎(chǔ)。

第一章概論一、設(shè)計(jì)的概念設(shè)計(jì)有兩種概念：(1)廣義：為了達(dá)到某一特定目的，從構(gòu)思到建立一個(gè)切實(shí)可行的實(shí)施方案，并用明確的手段表示出來(lái)的系列行為。(2)狹義：將客觀(guān)需求轉(zhuǎn)化為滿(mǎn)足該需求的技術(shù)系統(tǒng)的圖紙及技術(shù)文檔的活動(dòng)。國(guó)際工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)會(huì)：設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性活動(dòng)，它的目的在于決定產(chǎn)品的包括性能、過(guò)程、服務(wù)及整個(gè)生命周期各個(gè)方面的品質(zhì)，以獲得一種使生產(chǎn)者和消費(fèi)者都能滿(mǎn)意的整體。

第一節(jié)現(xiàn)代設(shè)計(jì)于光遠(yuǎn)：設(shè)計(jì)＝設(shè)想+計(jì)算重要性010203040506070設(shè)計(jì)生產(chǎn)準(zhǔn)備與加工原材料與外購(gòu)件的采購(gòu)管理和銷(xiāo)售對(duì)成本的影響所需的工時(shí)成本發(fā)展階段直覺(jué)設(shè)計(jì)→經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)→半理論半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)→現(xiàn)代設(shè)計(jì)17世紀(jì)20世紀(jì)初20世紀(jì)60年代

1)直覺(jué)設(shè)計(jì)階段從自然現(xiàn)象中直接得到啟示，或憑人的直觀(guān)感覺(jué)來(lái)設(shè)計(jì)制作工具。2)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段有經(jīng)驗(yàn)的人將自己的經(jīng)驗(yàn)或構(gòu)思用圖紙表達(dá)出來(lái)，然后根據(jù)圖紙組織生產(chǎn)。3)半理論半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段

以理論計(jì)算和長(zhǎng)期設(shè)計(jì)實(shí)踐形成的經(jīng)驗(yàn)、公式、圖標(biāo)、設(shè)計(jì)手冊(cè)等作為設(shè)計(jì)依據(jù)，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式、近似系數(shù)或類(lèi)比等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。4)現(xiàn)代設(shè)計(jì)階段

設(shè)計(jì)工作實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化和精密計(jì)算。同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)不僅考慮產(chǎn)品本身，還要考慮對(duì)系統(tǒng)和環(huán)境的影響；不僅考慮技術(shù)領(lǐng)域，還要考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等因素；不僅考慮當(dāng)前，還要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)是過(guò)去長(zhǎng)期的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)活動(dòng)的延伸和發(fā)展，是隨著設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，由個(gè)別到一般、具體到抽象、感性到理性，逐步歸納、演繹、綜合而發(fā)展起來(lái)的。

二、現(xiàn)代設(shè)計(jì)的概念現(xiàn)代設(shè)計(jì)的內(nèi)涵：以滿(mǎn)足產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、時(shí)間、成本／價(jià)格綜合效益最優(yōu)為目的，以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)為主體，以知識(shí)為依托，以多種科學(xué)方法及技術(shù)為手段，研究、改進(jìn)、創(chuàng)造產(chǎn)品活動(dòng)過(guò)程所用到的技術(shù)群體的總稱(chēng)。1、設(shè)計(jì)方法學(xué)2、優(yōu)化設(shè)計(jì)3、可靠性設(shè)計(jì)4、有限元法5、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)6、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)7、人工神經(jīng)元算法8、工程遺傳算法9、智能工程10、價(jià)值工程11、工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計(jì)12、人機(jī)工程13、并行工程14、模塊化設(shè)計(jì)15、相似性設(shè)計(jì)16、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)17、三次設(shè)計(jì)18、反求設(shè)計(jì)19、健壯設(shè)計(jì)20、精度設(shè)計(jì)21、綠色設(shè)計(jì)22、疲勞設(shè)計(jì)23、虛擬設(shè)計(jì)24、設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)表1-1現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法三、現(xiàn)代設(shè)計(jì)的特點(diǎn)系統(tǒng)性：現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是邏輯的、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是經(jīng)驗(yàn)的、類(lèi)比的設(shè)計(jì)方法。社會(huì)性：現(xiàn)代設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的整個(gè)過(guò)程，從產(chǎn)品的概念形成到報(bào)廢處理的全壽命周期中的所有問(wèn)題，都要以面向社會(huì)、面向市場(chǎng)為指導(dǎo)思想全面考慮解決。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是由專(zhuān)業(yè)技術(shù)主管指導(dǎo)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)程中注意技術(shù)性，設(shè)計(jì)試制后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析、成本核算，很少考慮社會(huì)問(wèn)題。創(chuàng)造性：現(xiàn)代設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)激勵(lì)創(chuàng)造沖動(dòng)，突出創(chuàng)新意識(shí)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比、直接主觀(guān)的決策。最優(yōu)化：現(xiàn)代設(shè)計(jì)重視綜合集成，在性能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、制造工藝、使用、環(huán)境等各種約束條件下，和廣泛的學(xué)科領(lǐng)域之間，通過(guò)計(jì)算機(jī)以高效率綜合集成最新科技成果，尋求最優(yōu)方案和參數(shù)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)屬于自然優(yōu)化，難以對(duì)多變量系統(tǒng)在廣泛的影響因素下進(jìn)行定量?jī)?yōu)化。動(dòng)態(tài)化：現(xiàn)代設(shè)計(jì)在靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上，考慮載荷譜、負(fù)載率等隨機(jī)變量，進(jìn)行動(dòng)態(tài)多變量最優(yōu)化。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)以靜態(tài)分析和少變量為主，將載荷、應(yīng)力等因素作集中處理，由此考慮安全系數(shù)，與實(shí)際工況相差較遠(yuǎn)。宜人性：現(xiàn)代設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的實(shí)用性、外觀(guān)質(zhì)量的美觀(guān)性、藝術(shù)性、時(shí)代性、在保證產(chǎn)品物質(zhì)功能的前提下，要求對(duì)用戶(hù)產(chǎn)生新穎舒暢等精神功能。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的物質(zhì)功能，忽視或不能全面考慮精神功能。智能化：現(xiàn)代設(shè)計(jì)在已認(rèn)識(shí)的人的思維規(guī)律基礎(chǔ)上，以計(jì)算機(jī)為主模仿人的智能活動(dòng)，能夠設(shè)計(jì)出高度智能化的產(chǎn)品。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)在局部上自發(fā)地運(yùn)用了某些仿生規(guī)律，但很難達(dá)到高度智能化的要求。

CA化：現(xiàn)代設(shè)計(jì)廣泛使用計(jì)算機(jī)使設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、制造、改進(jìn)一體化，大大提高設(shè)計(jì)精度、穩(wěn)定性和效率，修改也極為方便。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是人工計(jì)算繪圖。傳統(tǒng)現(xiàn)代第二節(jié)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)定義：由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的，用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)流和能量流在內(nèi)的動(dòng)力學(xué)任務(wù)的、機(jī)械和電子部件相互聯(lián)系的伺服系統(tǒng)。一、現(xiàn)代機(jī)械表1-2各個(gè)發(fā)展階段的機(jī)械產(chǎn)品的典型組成部分表1-3新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的五個(gè)階段發(fā)展階段特點(diǎn)負(fù)責(zé)單位工程方法傳統(tǒng)技術(shù)推動(dòng)某種新技術(shù)的應(yīng)用，推動(dòng)新功能產(chǎn)品的形成設(shè)計(jì)部門(mén)串行工程方法(信息處理間斷，數(shù)據(jù)生成重復(fù))需求拉動(dòng)市場(chǎng)的某種需求，促進(jìn)新功能產(chǎn)品的出現(xiàn)設(shè)計(jì)部門(mén)推拉結(jié)合技術(shù)推動(dòng)與需求拉動(dòng)相結(jié)合設(shè)計(jì)部門(mén)現(xiàn)代功能和過(guò)程集合開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品同時(shí)考慮功能、制造、成本、周期等，由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)下的包括設(shè)計(jì)、工藝、計(jì)劃、制造和裝配部門(mén)的生產(chǎn)系統(tǒng)共同開(kāi)發(fā)并行設(shè)計(jì)組并行工程方法(信息處理集成化，數(shù)據(jù)集中一次生成)系統(tǒng)集成和網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品由生產(chǎn)系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)共同完成。并行設(shè)計(jì)組(擴(kuò)大)并行工程方法，精簡(jiǎn)機(jī)構(gòu)、模糊分工，并行工作二、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)三、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)不同，分為三種類(lèi)型：開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)：應(yīng)用可行的新技術(shù)，創(chuàng)新構(gòu)思，設(shè)計(jì)工作原理和功能結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的產(chǎn)品，或趕超先進(jìn)水平，或適應(yīng)政策要求，或避開(kāi)市場(chǎng)熱點(diǎn)開(kāi)發(fā)有特色的冷門(mén)產(chǎn)品。效益高、風(fēng)險(xiǎn)大。適應(yīng)性設(shè)計(jì)：工作原理方案保持不變，變更局部或增設(shè)部件，加強(qiáng)輔助功能。變型設(shè)計(jì)：工作原理和功能結(jié)構(gòu)不變，變更現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置和尺寸，改進(jìn)材料工藝。1、任務(wù)：針對(duì)某一確定的功能要求，尋求一些物理效應(yīng)，并借助于某些作用原理來(lái)求得一些實(shí)現(xiàn)該功能目標(biāo)的解法原理2、重點(diǎn)：創(chuàng)新構(gòu)思，思維發(fā)散，多解評(píng)優(yōu)，簡(jiǎn)圖示意3、特點(diǎn)：

(1)以新的物理效應(yīng)代替舊的物理效應(yīng)，使機(jī)器的工作原理發(fā)生根本變化(2)開(kāi)發(fā)人員有新概念、新構(gòu)思，引入新技術(shù)、新材料、新工藝(3)機(jī)器的品質(zhì)發(fā)生質(zhì)的變化4、工作要點(diǎn)：

(1)明確所要設(shè)計(jì)任務(wù)的功能目標(biāo)；

(2)調(diào)查分析已有的解法原理；(3)創(chuàng)新構(gòu)思，尋求更合理的解法；(4)初步預(yù)想實(shí)用化的可能性；(5)認(rèn)真進(jìn)行原理性試驗(yàn)（一）功能原理設(shè)計(jì)對(duì)于最典型的開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)分三個(gè)階段：（二）實(shí)用性設(shè)計(jì)1、任務(wù)：使原理構(gòu)思轉(zhuǎn)化為具有實(shí)用水平的機(jī)器。完成從整體設(shè)計(jì)、部件設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)到制造施工的全部技術(shù)資料。2、重點(diǎn)：性?xún)r(jià)比，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、特點(diǎn)：工作具體精細(xì)，既先進(jìn)又符合國(guó)情，經(jīng)濟(jì)合理、易造便修4、工作要點(diǎn):(1)總體設(shè)計(jì)定工藝方案，定基本常數(shù)，定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，作工作循環(huán)圖。滿(mǎn)足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、文化要求。

(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案應(yīng)當(dāng)可靠、明確、簡(jiǎn)單。①等強(qiáng)度原理；②合理力流原理；③變形協(xié)調(diào)原理；④力平衡原理；⑤任務(wù)分配原理；⑥自補(bǔ)償、自增強(qiáng)、自平衡、自保護(hù)原理；⑦穩(wěn)定性原理。

(3)執(zhí)行件設(shè)計(jì)①可靠性設(shè)計(jì)；②動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)；③抗磨損設(shè)計(jì)；④人機(jī)學(xué)設(shè)計(jì)；⑤熱變形設(shè)計(jì)；⑥抗疲勞設(shè)計(jì)。（三）商品化設(shè)計(jì)1、任務(wù)：要保證產(chǎn)品在技術(shù)上和在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中都取得成功2、重點(diǎn)：產(chǎn)品功能原理的新穎性，產(chǎn)品技術(shù)性能的先進(jìn)性，對(duì)市場(chǎng)要求的適應(yīng)性。

3、特點(diǎn)：

(1)銷(xiāo)售策略：市場(chǎng)調(diào)查，廣告宣傳，售后服務(wù)

(2)經(jīng)營(yíng)策略：提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加技術(shù)儲(chǔ)備，樹(shù)立企業(yè)信譽(yù)

(3)設(shè)計(jì)策略：性能的適用性變化，藝術(shù)造型、價(jià)值分析4、工作要點(diǎn)：

(1)性能的改變：①適應(yīng)不同條件②開(kāi)發(fā)新功能③增添附加功能

(2)產(chǎn)品性能尺寸系列化，零部件標(biāo)準(zhǔn)化，非標(biāo)零部件通用化，零部件設(shè)計(jì)模塊化

(3)工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型，以先進(jìn)的科技功能為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)美觀(guān)適用的外型和布局，滿(mǎn)足精神功能要求

(4)價(jià)值分析研究如何以最低壽命周期費(fèi)用可靠地實(shí)現(xiàn)必要的功能，其目標(biāo)是提高產(chǎn)品的價(jià)值四、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般過(guò)程1、產(chǎn)品規(guī)劃階段2、原理方案設(shè)計(jì)階段3、技術(shù)設(shè)計(jì)階段4、施工設(shè)計(jì)階段

產(chǎn)品規(guī)劃階段

產(chǎn)品規(guī)劃、明確設(shè)計(jì)任務(wù)就是決策開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，為新技術(shù)系統(tǒng)設(shè)定技術(shù)過(guò)程和邊界，是一項(xiàng)創(chuàng)造性的工作。要在集約信息、調(diào)研預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，識(shí)別社會(huì)的真正需求，進(jìn)行可行性分析，提出可行性報(bào)告和合理的設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng)目表。原理方案設(shè)計(jì)階段是指新產(chǎn)品的功能原理設(shè)計(jì)。用系統(tǒng)化設(shè)計(jì)法將確定了的新產(chǎn)品總功能按層次分解為分功能直到功能元。用形態(tài)學(xué)矩陣來(lái)組合按不同方法求得的各功能元的多個(gè)解，得到技術(shù)系統(tǒng)的多個(gè)功能原理解。經(jīng)過(guò)必要的原理試驗(yàn)，通過(guò)評(píng)價(jià)決策，尋求其中的最優(yōu)解即新產(chǎn)品的最優(yōu)原理方案，列表給出原理參數(shù)，并作出新產(chǎn)品的功能原理方案圖。技術(shù)設(shè)計(jì)階段

技術(shù)設(shè)計(jì)是把新產(chǎn)品的最優(yōu)原理方案具體化。首先是總體設(shè)計(jì)，按照人——機(jī)——環(huán)境——社會(huì)的合理要求，對(duì)產(chǎn)品各部分的位置、運(yùn)動(dòng)、控制等進(jìn)行總體布局。然后分為同時(shí)進(jìn)行的實(shí)用化設(shè)計(jì)和商品化設(shè)計(jì)兩條設(shè)計(jì)路線(xiàn)，分別經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和造型設(shè)計(jì)得到若干個(gè)結(jié)構(gòu)方案和外觀(guān)方案。分別經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和評(píng)價(jià)，得到最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案和最優(yōu)造型方案。最后分別得出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)條件、總體布置草圖、結(jié)構(gòu)裝配草圖和造型設(shè)計(jì)技術(shù)條件、總體效果草圖、外觀(guān)構(gòu)思模型。施工設(shè)計(jì)階段

施工設(shè)計(jì)是把技術(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)果變成施工的技術(shù)文件。一般來(lái)說(shuō)，要完成零件工作圖、部件裝配圖、造型效果圖、設(shè)計(jì)和使用說(shuō)明書(shū)、設(shè)計(jì)和工藝文件等。

階段步驟方法主要指導(dǎo)理論產(chǎn)品規(guī)劃設(shè)計(jì)方法預(yù)測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)方法學(xué)技術(shù)預(yù)測(cè)理論市場(chǎng)學(xué)信息學(xué)表1-4機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)一般進(jìn)程信息集約可行性報(bào)告、設(shè)計(jì)要求項(xiàng)目表產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)預(yù)測(cè)調(diào)研可行性分析明確任務(wù)要求階段步驟方法主要指導(dǎo)理論原理方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)化設(shè)計(jì)法創(chuàng)造技法評(píng)價(jià)決策方法系統(tǒng)工程學(xué)形態(tài)學(xué)創(chuàng)造學(xué)思維心理學(xué)決策論模糊數(shù)學(xué)總功能分析原理參數(shù)表、方案原理圖功能分解功能載體組合功能原理方案(多個(gè))功能元求解原理試驗(yàn)評(píng)價(jià)決策最優(yōu)原理方案階段步驟方法主要指導(dǎo)理論技術(shù)設(shè)計(jì)價(jià)值設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì)宜人性設(shè)計(jì)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)系列化設(shè)計(jì)機(jī)械性能設(shè)計(jì)工藝性設(shè)計(jì)自動(dòng)化設(shè)計(jì)價(jià)值工程學(xué)最優(yōu)化方法、工程遺傳算法可靠性理論與實(shí)驗(yàn)人機(jī)工程學(xué)工業(yè)美學(xué)模塊化設(shè)計(jì)、相似理論有限元法、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)、高等機(jī)構(gòu)學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)的工藝基礎(chǔ)控制理論、智能工程、人工神經(jīng)元計(jì)算方法、專(zhuān)家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案(多個(gè))結(jié)構(gòu)價(jià)值分析試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造型設(shè)計(jì)造型價(jià)值分析外觀(guān)方案(多個(gè))評(píng)價(jià)決策評(píng)價(jià)決策最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案最優(yōu)造型方案最優(yōu)技術(shù)設(shè)計(jì)方案總體布置圖、裝配草圖、技術(shù)文件總體效果圖、外觀(guān)效果模型階段步驟方法主要指導(dǎo)理論施工設(shè)計(jì)各種制造、裝配、造型、裝飾、檢驗(yàn)等方法各種工藝學(xué)批量生產(chǎn)計(jì)算機(jī)輔助制造銷(xiāo)售反饋控制法零件工作圖外觀(guān)件加工工藝、面飾工藝規(guī)程部件裝配圖效果圖、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)文件造型工藝文件試制修改批量生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)第三節(jié)部分現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介可靠性設(shè)計(jì)：對(duì)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性分析和預(yù)測(cè)，采用簡(jiǎn)化系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)、余度設(shè)計(jì)和可維修設(shè)計(jì)等措施以提高系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)可靠度的設(shè)計(jì)。特點(diǎn)：對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)，①認(rèn)為作用在零部件上的載荷和材料性能等都不是定值，而是隨機(jī)變量，具有明顯的離散性質(zhì)，在數(shù)學(xué)上必須用分布函數(shù)來(lái)描述；②由于載荷和材料性能等都是隨機(jī)變量，所以必須用概率統(tǒng)計(jì)的方法求解；③認(rèn)為所設(shè)計(jì)的任何產(chǎn)品都存在一定的失效可能性，并且可以定量地回答產(chǎn)品在工作中的可靠程度，從而彌補(bǔ)了常規(guī)設(shè)計(jì)法的不足。

1、可靠性設(shè)計(jì)(Reliabilitydesign)概念：是一個(gè)把復(fù)雜性結(jié)構(gòu)看成由若干通過(guò)節(jié)點(diǎn)相連的單元技術(shù)?；舅枷耄簩?wèn)題的求解域劃分為一系列單元，單元之間僅靠節(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)，單元內(nèi)部點(diǎn)的待求量可由單元節(jié)點(diǎn)量通過(guò)選定的函數(shù)關(guān)系插值求得。單元?jiǎng)澐衷郊?xì)，計(jì)算結(jié)果就越精確?；静襟E：連續(xù)體離散化→單元分析→整體分析→確定約束條件→解方程組→結(jié)果分析與討論FEM軟件：Abaqus、Ansys、Marc等2、有限元法(Finiteelementmethod)概念：將數(shù)學(xué)規(guī)劃理論、機(jī)械振動(dòng)理論和數(shù)值計(jì)算方法結(jié)合起來(lái)，以計(jì)算機(jī)為工具，對(duì)產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行優(yōu)化的方法。機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)：按照機(jī)械動(dòng)態(tài)特性的要求對(duì)機(jī)械設(shè)備或圖形進(jìn)行審核、修改或重新設(shè)計(jì)。3、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)(Dynamicdesign)CAD概念：是指設(shè)計(jì)者以計(jì)算機(jī)為工具，用各自的專(zhuān)業(yè)知識(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行規(guī)劃、分析計(jì)算、綜合、模擬、評(píng)價(jià)、繪圖和編寫(xiě)技術(shù)文件等設(shè)計(jì)活動(dòng)的總稱(chēng)。功能：幾何造型，工程計(jì)算分析，模擬與試驗(yàn)，自動(dòng)繪圖特點(diǎn)：提高設(shè)計(jì)工作效率，縮短設(shè)計(jì)周期，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代；提高設(shè)計(jì)質(zhì)量；圖紙輸出格式統(tǒng)一，質(zhì)量高，修改方便；減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；有利于產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化；有利于計(jì)算機(jī)輔助制造的發(fā)展。4、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

(ComputerAidedDesign)

計(jì)算機(jī)輔助軟件：UG、ADAMAS、SolidEdge、Catia、ProE等波音777飛機(jī)5、人工神經(jīng)元算法(Artificialneuralnetworks)神經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)傳入信號(hào)刺激樣本神經(jīng)中樞感受器輸入部腦/脊髓/神經(jīng)元胞體訓(xùn)練部（多參數(shù)模型、函數(shù)）運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元輸出部信號(hào)傳出效應(yīng)器實(shí)際輸出神經(jīng)與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的比較概念：借鑒人腦的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，通過(guò)大量簡(jiǎn)單計(jì)算單元(神經(jīng)元)互連組成的大規(guī)模并行分布式信息處理和非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。原理：輸入部接收外來(lái)的輸入樣本X，由訓(xùn)練部進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的權(quán)系數(shù)W調(diào)整，然后由輸出部輸出結(jié)果。特點(diǎn)：連續(xù)時(shí)間非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)、網(wǎng)絡(luò)的全局作用、大規(guī)模并行分布處理及高度的魯棒性和學(xué)習(xí)聯(lián)想能力，同時(shí)它又有一般非線(xiàn)性動(dòng)力系統(tǒng)的共性。兩個(gè)階段：學(xué)習(xí)和計(jì)算

BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖中板斷面平均溫度概念：是基于生物界的自然選擇與遺傳機(jī)理的一種搜索算法，綜合了適者生存和遺傳信息的結(jié)構(gòu)性和隨機(jī)性交換的生物進(jìn)化特點(diǎn)，使最滿(mǎn)足目標(biāo)的決策獲得最大的生存可能。特點(diǎn)：遺傳算法的一次迭代，相當(dāng)于生物進(jìn)化中的一代遺傳，產(chǎn)生一組最大生成可能的新的人工物種。雖然具有一定的隨機(jī)性，但是充分利用歷經(jīng)的信息來(lái)確定新的更好的搜索點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用廣泛、非線(xiàn)性性、適應(yīng)性、并行性組成：編碼、適應(yīng)度函數(shù)、遺傳算子(選擇、交叉和變異)、運(yùn)行參數(shù)6、工程遺傳算法(Geneticalgorithm)概念：復(fù)雜和簡(jiǎn)單系統(tǒng)、知識(shí)的描述、定性和定量的分析和決策、人機(jī)交互系統(tǒng)、知識(shí)的自動(dòng)化處理與使用。原則：開(kāi)放性；透明性；繼承性；集成性。

7、智能工程(Intelligenceengineering)名稱(chēng)內(nèi)容智能工程人工智能目的性利用具有智能的計(jì)算機(jī)去解決實(shí)際問(wèn)題計(jì)算機(jī)智能化(模擬人的智能)學(xué)科之間聯(lián)系應(yīng)用導(dǎo)向的工程學(xué)科相互促進(jìn)理論研究導(dǎo)向的學(xué)科相互發(fā)展研究?jī)?nèi)容知識(shí)的自動(dòng)化處理及應(yīng)用研究人類(lèi)各種智能活動(dòng)，判斷、圖像識(shí)別、規(guī)劃，設(shè)計(jì)等研究方法計(jì)算機(jī)集成方法，力求近似于人類(lèi)智能解決問(wèn)題智能活動(dòng)過(guò)程的機(jī)理，注重其普遍適應(yīng)性概念：從產(chǎn)品的功能研究開(kāi)始，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，或重新審查設(shè)計(jì)圖樣文件，剔除那些與用戶(hù)要求的功能無(wú)關(guān)的材料、結(jié)構(gòu)、零部件，代以更新的構(gòu)思，設(shè)計(jì)出功能相同而成本更低的產(chǎn)品。

價(jià)值=功能/成本設(shè)計(jì)步驟：了解設(shè)計(jì)對(duì)象，明確要求的功能，分析成本的組成，進(jìn)行價(jià)值初評(píng)，制定改進(jìn)方案，獲得價(jià)值最高的新產(chǎn)品。一般可先做技術(shù)評(píng)價(jià)，再分別做經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和社會(huì)評(píng)價(jià)，最后做綜合評(píng)價(jià)。定量的評(píng)價(jià)方法：加權(quán)評(píng)分法、比較價(jià)值法、環(huán)比評(píng)分法、強(qiáng)制評(píng)分法、幾何平均值評(píng)分法等。8、價(jià)值工程(Valueengineering)定義：用藝術(shù)手段按照美學(xué)法則對(duì)工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行造型工作，使產(chǎn)品在保證使用功能的前提下，具有美的、富于表現(xiàn)力的審美特性。造型設(shè)計(jì)的三要素：使用功能、藝術(shù)形象、物質(zhì)技術(shù)條件。應(yīng)遵循的原則有：體現(xiàn)高新科技水平的功能美、符合三化的規(guī)范美、顯示新型材質(zhì)的肌理美、體現(xiàn)先進(jìn)加工手段的工藝美、表達(dá)各造型因素整體調(diào)和統(tǒng)一的和諧美、追求時(shí)代精神的新穎美、體現(xiàn)色光新成就的色彩美。

造型設(shè)計(jì)要有機(jī)的運(yùn)用統(tǒng)一與變化、比例與尺度、均衡與穩(wěn)定、節(jié)奏與韻律等美學(xué)法則。9、工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計(jì)(Visualdesign)10、人機(jī)工程(Man-machineengineering)研究目的：就是設(shè)計(jì)一切器物都要考慮人們生活、工作的安全、舒適、高效。定義：從系統(tǒng)論的觀(guān)點(diǎn)研究“人－機(jī)系統(tǒng)”中人、機(jī)之間的交互作用，研究人的生理和心理特征，合理分配人與機(jī)器的功能，正確設(shè)計(jì)人、機(jī)界面，使人、機(jī)相互協(xié)調(diào)，發(fā)揮最大的潛力。研究?jī)?nèi)容：研究封閉的“人－機(jī)系統(tǒng)”的每個(gè)環(huán)節(jié)的特性及信息的傳遞：主要感受器感受信息的范圍(視野)、能力(視力)、差別(視差)；分析器感知、解釋和處理信息的速度、時(shí)間、變化規(guī)律；執(zhí)行器產(chǎn)生力的過(guò)程和范圍，作出反應(yīng)的速度和準(zhǔn)確度；機(jī)器的控制器和顯示器這個(gè)人－機(jī)界面如何設(shè)計(jì)，才能顯示和控制在空間、位置、運(yùn)動(dòng)、人的習(xí)慣模式上相互協(xié)調(diào)，適合人的生理和心理特征，提高傳遞信息的準(zhǔn)確度和速度，符合思維邏輯，創(chuàng)造良好的工作條件。人機(jī)合理分工的原則：機(jī)宜人、人適機(jī)。設(shè)計(jì)中應(yīng)把笨重、快速、單調(diào)、規(guī)律性強(qiáng)、高階運(yùn)算及在嚴(yán)酷和危險(xiǎn)條件下的工作分配給機(jī)器；而將指令程序的編制、機(jī)器的監(jiān)護(hù)維修、故障排除和處理意外事故等工作安排人去承擔(dān)。11、并行工程(Concurrentengineering)傳統(tǒng)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式是串行的：產(chǎn)品設(shè)計(jì)→工藝設(shè)計(jì)→計(jì)劃調(diào)度→生產(chǎn)制造。設(shè)計(jì)工程師與制造工程師之間互相不了解，互相不交往，中間有如隔了一堵墻，效率低下。

并行工程能改變企業(yè)組織結(jié)構(gòu)和工作方法，促進(jìn)人們之間的相互理解，激勵(lì)積極性，提高協(xié)同作戰(zhàn)的能力，塑造良好的企業(yè)文化氛圍，形成和諧的“社會(huì)－技術(shù)”系統(tǒng)。定義：對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式。要求：產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員在開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中，從概念形成到報(bào)廢處理的所有因素，充分利用企業(yè)內(nèi)的一切資源，最大限度地滿(mǎn)足市場(chǎng)和用戶(hù)的需求。功能：利用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理、信息集成和網(wǎng)絡(luò)通信的能力，發(fā)揮并行設(shè)計(jì)組的集體力量，將新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究和生產(chǎn)準(zhǔn)備等各種工程活動(dòng)，盡可能并行交叉地進(jìn)行。這對(duì)換代快、批量不大的產(chǎn)品，能顯著縮短周期、提高質(zhì)量、降低成本。12、模塊化設(shè)計(jì)(Modulardesign)概念：將系統(tǒng)根據(jù)功能分解為若干模塊，通過(guò)模塊的不同組合，得到不同品種，不同規(guī)格的產(chǎn)品。目的：降低程序的復(fù)雜度，使程序設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)等操作簡(jiǎn)單化。特點(diǎn)：可以滿(mǎn)足日益增多的多品種、多規(guī)格的要求。便于發(fā)展變型產(chǎn)品，更新?lián)Q代，縮短設(shè)計(jì)和制造周期，降低成本，便于維修，產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠；但對(duì)結(jié)合部位和形體設(shè)計(jì)有特殊要求。13、相似性設(shè)計(jì)(Similaritydesign)相似方法：把個(gè)別現(xiàn)象的研究結(jié)果推廣到所有相似現(xiàn)象上去的方法。相似理論是現(xiàn)象模擬和研究相似現(xiàn)象的基礎(chǔ)。概念：相似理論在產(chǎn)品系列化中的應(yīng)用關(guān)鍵：找出相似系統(tǒng)各尺寸參數(shù)的相似比。方法：可用相似準(zhǔn)則、方程分析、量綱分析列出相似比方程，求出相似比。先設(shè)計(jì)基型產(chǎn)品，確定產(chǎn)品系列是幾何相似還是半相似，選擇計(jì)算級(jí)差，求得擴(kuò)展型產(chǎn)品的參數(shù)尺寸，確定系列產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸。14、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)(Tribo-systemsdesign)摩擦學(xué)：研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面的科學(xué)及有關(guān)的應(yīng)用技術(shù)。由于摩擦損耗占世界能源總消耗量的1/3~1/2，在一般機(jī)械中磨損失效的零件約占全部報(bào)廢零件的4/5，為節(jié)約能源、提高設(shè)備可靠性、發(fā)展高速機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，摩擦學(xué)發(fā)展迅速。概念：是機(jī)械構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)之后的重要設(shè)計(jì)組成部分，以摩擦、磨損及潤(rùn)滑理論為基礎(chǔ)，以系統(tǒng)工程的觀(guān)點(diǎn)，通過(guò)一系列分析計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比，合理設(shè)計(jì)機(jī)械零部件，采用先進(jìn)材料和工藝，正確選擇潤(rùn)滑方式和裝置，預(yù)測(cè)并排除可能發(fā)生的故障，減少機(jī)械設(shè)備的摩擦損耗，達(dá)到經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定摩擦率，提高設(shè)備的工作效率和運(yùn)行可靠性。主要研究?jī)?nèi)容：1、摩擦與磨損機(jī)理

研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面之間的物理化學(xué)作用和表面性能的變化，控制和預(yù)測(cè)磨損過(guò)程。2、潤(rùn)滑理論研究流體動(dòng)、靜壓潤(rùn)滑、彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑、邊界潤(rùn)滑等理論3、新型耐摩減摩材料與表面處理工藝如陶瓷材料代替金屬或作表面涂層；表面強(qiáng)化、表面潤(rùn)滑、表面復(fù)合處理等4、新型潤(rùn)滑材料

如高水基液壓介質(zhì)和潤(rùn)滑劑5、測(cè)試技術(shù)采用放射性同位素分析儀、紅外線(xiàn)分析儀、振動(dòng)與噪聲監(jiān)測(cè)儀等進(jìn)行監(jiān)測(cè)、診斷和早期識(shí)別。

15、三次設(shè)計(jì)(Threetimedesign)日本質(zhì)量管理學(xué)家田口玄一在20世紀(jì)60年代提出一種設(shè)計(jì)方法：把新產(chǎn)品、新工藝設(shè)計(jì)分為三個(gè)階段，稱(chēng)為三次設(shè)計(jì)法。系統(tǒng)設(shè)計(jì)：根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，規(guī)劃產(chǎn)品功能，確定產(chǎn)品基本結(jié)構(gòu)及組成該產(chǎn)品的各種零部件的參數(shù)，提出初始設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要依靠專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行。(基礎(chǔ))參數(shù)設(shè)計(jì)：在初始設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，運(yùn)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)各零部件參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合，完成最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。使產(chǎn)品的技術(shù)特性合理，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，成本低廉。(核心)容差設(shè)計(jì)：在最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析導(dǎo)致產(chǎn)品技術(shù)特性波動(dòng)的原因，找出關(guān)鍵零部件，確定合適的容差，進(jìn)而確定定差，并求得質(zhì)量和成本的最佳平衡。(補(bǔ)充)16、反求工程設(shè)計(jì)(Inverseengineeringdesign)概念：反求工程是針對(duì)消化吸收先進(jìn)技術(shù)的系列分析方法和應(yīng)用技術(shù)的組合。內(nèi)容：包括設(shè)計(jì)反求、工藝反求、管理反求等。方法：以先進(jìn)產(chǎn)品的實(shí)物、軟件(圖樣、程序、技術(shù)文件等)或影象(圖片、照片等)作為研究對(duì)象，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)的理論方法，生產(chǎn)工程學(xué)、材料學(xué)和有關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，進(jìn)行系統(tǒng)地分析研究，探索掌握其關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)而開(kāi)發(fā)出同類(lèi)產(chǎn)品?！扒蟆保案摹保皠?chuàng)”實(shí)物反求設(shè)計(jì)的一般進(jìn)程如下：1、準(zhǔn)備工作：廣泛了解國(guó)際國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、產(chǎn)品系列的技術(shù)水平、生產(chǎn)水平、管理水平和發(fā)展趨勢(shì)，以確定是否具備引進(jìn)條件。進(jìn)行反求工程設(shè)計(jì)的項(xiàng)目分析、產(chǎn)品水平、市場(chǎng)預(yù)測(cè)、用戶(hù)要求、發(fā)展前景、經(jīng)濟(jì)效益。寫(xiě)出可行性報(bào)告。2、功能分析：對(duì)實(shí)物進(jìn)行功能分析，找出相應(yīng)的功能載體和工作原理。3、實(shí)物性能測(cè)試：項(xiàng)目有整機(jī)性能、運(yùn)轉(zhuǎn)性能、動(dòng)態(tài)特性、壽命、可靠性等。測(cè)試時(shí)結(jié)合實(shí)際測(cè)試與理論計(jì)算。4、實(shí)物分解：分解工作必須保證能恢復(fù)原機(jī)。不可拆連接一般不分解，盡量不解剖或少解剖。5、測(cè)繪零件：完成零件工作圖，部件裝配圖和機(jī)器總裝圖軟件反求工程設(shè)計(jì)的一般進(jìn)程是：1、準(zhǔn)備工作與實(shí)物反求設(shè)計(jì)相似。2、反求原理方案分析引進(jìn)的軟件資料，探求其成品的工作可靠性和能否達(dá)到技術(shù)要求。原理方案的科學(xué)性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面的可行性、生產(chǎn)率的合理性與先進(jìn)性、使用維護(hù)的宜人性、零部件加工與裝配的工藝性、外觀(guān)造型的藝術(shù)性等。3、反求結(jié)構(gòu)方案分析資料，探求其結(jié)構(gòu)要素的新穎性，新材料、新工藝的特點(diǎn)，先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，如何創(chuàng)造性地滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理。影象反求設(shè)計(jì)的一般進(jìn)程是：1、準(zhǔn)備工作與實(shí)物反求設(shè)計(jì)相似。2、確定基本尺寸根據(jù)影像形成原理分析確定影像中能反映的各種尺寸。影像多數(shù)為透視圖，在掌握透視變換和透視投影的基礎(chǔ)上，根據(jù)影像資料作出透視圖，從而初定產(chǎn)品的外形尺寸、部件尺寸和一切能觀(guān)察到的尺寸和外部特征。3、功能原理分析根據(jù)外部尺寸和結(jié)構(gòu)特征，分析產(chǎn)品的功能原理、總體布局、性能參數(shù)、傳動(dòng)