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上篇 设计方法学 1

第1章 绪论 1

1.1概述 1

1.1.1设计的概念与本质 1

1.1.2设计的发展 1

1.2传统设计与现代设计 3

1.2.1传统设计 3

1.2.2现代设计 4

1.2.3传统设计与现代设计的关系 6

1.3常用现代机械设计方法简介 6

1.4现代机械设计理论与方法的发展及趋势 12

第2章 产品设计理论与方法 15

2.1设计方法学概述 15

2.2技术系统及其确定 15

2.2.1技术系统 15

2.2.2信息集约 17

2.2.3调研预测 17

2.2.4可行性分析 18

2.2.5功能分析 19

2.3评价决策方法 22

2.3.1评价目标 22

2.3.2方案评价方法 25

2.4价值分析 33

2.5产品成本构成及估算方法 34

第3章 机械创新设计方法 37

3.1创新与设计 37

3.2创造性思维 38

3.3一般创新技法 43

3.4 TRIZ理论 45

3.4.1 TRIZ理论的形成 45

3.4.2 TRIZ理论的发展与应用 46

3.4.3 TRIZ理论的主要内容 48

第4章 可靠性设计 55

4.1为什么研究可靠性 55

4.1.1可靠性的提出 55

4.1.2可靠性工作的意义 55

4.2可靠性基础知识 56

4.2.1故障（失效）及其分类 56

4.2.2可靠性 57

4.2.3可靠性与维修性的常用度量 57

4.2.4浴盆曲线 58

4.3系统可靠性设计 59

4.3.1串联、并联、串并联和并串联系统的可靠性 60

4.3.2 k/n表决系统的可靠性 62

4.3.3储备系统的可靠性 63

4.4故障（失效）分析 63

4.4.1故障的定义及分类 63

4.4.2故障（失效）分析的概念与作用 64

4.5维修度与有效度 65

第5章 绿色设计 67

5.1概述 67

5.2面向制造的设计 68

5.2.1面向制造的设计概述 68

5.2.2面向加工的设计 69

5.2.3面向装配的设计 71

5.3面向拆卸的设计 74

5.3.1面向拆卸的设计的概念及其特点 74

5.3.2面向拆卸的设计准则 75

5.3.3产品拆卸信息描述 77

5.3.4面向拆卸的设计评价 78

5.4面向回收的设计 80

5.4.1面向回收的设计的基本概念 80

5.4.2面向回收的设计的特点 81

5.4.3面向回收的设计的主要内容 82

5.4.4产品回收的基本原则 83

5.4.5面向回收的设计准则 84

5.4.6面向回收的设计过程 85

5.5面向质量的设计 86

5.5.1面向质量的设计思想的产生 86

5.5.2面向质量的设计的基本概念 87

5.5.3面向质量的设计的实现策略和方法 88

5.5.4面向质量的设计的关键技术 91

下篇 机械优化设计 92

第6章 机械优化设计概论 92

6.1优化设计含义 92

6.2优化设计的发展 92

6.3机械优化设计的内容与目的 93

第7章 优化设计的基本术语和数学模型 94

7.1机械优化设计问题示例 94

7.2机械优化设计的基本概念和基本术语 99

7.2.1设计变量 99

7.2.2目标函数 101

7.2.3约束条件 102

7.3优化设计的数学模型 104

7.4优化问题的几何描述 104

7.5优化设计的基本方法 106

7.5.1优化方法类型 106

7.5.2优化设计的数值迭代计算法 106

习题 109

第8章 优化数学方法的数学基础 110

8.1函数的二次型与矩阵的正定 110

8.1.1函数的二次型 110

8.1.2矩阵的正定及其判别法 111

8.1.3正定二元二次型函数的性质 111

8.2函数的梯度和二阶导数矩阵 113

8.2.1函数的方向导数 113

8.2.2二元函数的梯度 115

8.2.3函数的二阶导数矩阵 117

8.3函数的泰勒近似表达式和黑塞矩阵 117

8.4无约束目标函数极值存在条件 118

8.5函数的凸性与凸函数 119

8.5.1凸集 119

8.5.2凸函数 120

8.5.3凸性条件 121

8.5.4凸规划 121

习题 122

第9章 一维搜索的最优化方法 123

9.1概述 123

9.2搜索区间的确定 124

9.3黄金分割法 126

9.4二次插值法 129

9.4.1二次插值法的迭代过程 129

9.4.2二次插值法的计算步骤及算法框图 131

习题 133

第10章 无约束优化方法 134

10.1坐标轮换法 134

10.2鲍威尔方法 137

10.2.1共轭方向的生成 137

10.2.2基本算法 138

10.2.3鲍威尔改进算法 139

10.3梯度法 145

10.3.1梯度法的工作原理 145

10.3.2梯度法的迭代步骤 145

10.3.3梯度法的特点 146

10.4牛顿法 147

10.4.1牛顿法的基本思想 147

10.4.2一般牛顿法 147

10.4.3阻尼牛顿法 148

10.4.4牛顿法的特点 150

10.5变尺度法 150

10.5.1变尺度法的迭代公式 150

10.5.2 DFP法及其递推公式 150

10.5.3 DFP法迭代步骤 151

10.5.4变尺度法的特点 153

习题 153

第11章 约束优化方法 155

11.1约束优化问题的极值条件 155

11.2复合形法 158

11.3惩罚函数法 163

习题 169

第12章 优化设计实例 170

12.1圆柱齿轮减速器的优化设计 170

12.2单级圆柱齿轮减速器的优化设计 171

12.3二级圆柱齿轮减速器的优化设计 174

附录 部分习题VC++优化程序 178

参考文献 188