第一篇 绿色设计 1
第一章 绿色设计的产生与研究进展 3
1.1 绿色设计产生的背景 3
1.2 绿色设计是绿色消费的必然要求 3
1.3 绿色设计是可持续发展的必然选择 4
1.4 绿色设计是消除贸易保护的有效方法 5
1.5 绿色设计的研究现状与研究进展 6
1.5.1 绿色设计的研究现状 6
1.5.2 绿色设计研究进展 7
第二章 绿色设计的基本概念 11
2.1 产品的生命周期概念 11
2.2 绿色设计概念 12
2.2.1 绿色产品定义 12
2.2.2 绿色设计的定义 13
2.2.3 绿色设计的特点 13
2.2.4 绿色设计与传统设计的关系 14
2.3 绿色设计主要研究对象 15
2.3.1 绿色设计的材料选择与管理 15
2.3.2 产品的可回收性设计 16
2.3.3 产品的装配与拆卸性设计 16
2.3.4 产品的包装设计 16
2.3.5 绿色产品的成本分析 16
2.3.6 绿色产品设计数据库与知识库 17
第三章 绿色设计方法 18
3.1 绿色设计方法概述 18
3.2 绿色设计中产品需求的获取方法 19
3.2.1 获取产品需求的拓扑结构 19
3.2.2 产品需求描述的规范化 20
3.2.3 环境需求分析 20
3.3 绿色设计方法 21
3.3.1 系统设计法 21
3.3.2 模块化设计法 22
3.3.3 长寿命设计法 25
3.4 绿色设计实施模式 26
3.5 绿色设计步骤 26
3.6 绿色设计的实施 28
3.7 绿色设计准则 29
第四章 绿色材料及其选择 31
4.1 影响材料选择的因素 31
4.2 绿色材料的定义与特征 32
4.2.1 绿色设计对材料的要求 32
4.2.2 绿色材料的定义 33
4.2.3 绿色材料的特征 33
4.3 绿色材料的选择与管理 33
4.3.1 绿色材料选择的原则 33
4.3.2 绿色材料选择考虑的因素 33
4.3.3 绿色材料的管理 34
4.3.4 绿色材料的现状与发展 34
第五章 绿色设计的关键技术 37
5.1 拆卸技术 37
5.1.1 拆卸设计的定义及其特点 37
5.1.2 拆卸设计准则 38
5.2 回收技术 40
5.2.1 回收设计的定义及其特点 40
5.2.2 回收设计准则 41
5.3 绿色设计的数据库与知识库 41
5.3.1 绿色设计的数据与知识的种类、特点 42
5.3.2 绿色设计的数据与知识的获取与表达 42
5.3.3 绿色设计的数据库与知识库的设计 43
5.3.4 构造绿色设计数据库与知识库的一般步骤 44
第六章 绿色设计的效益与应用 46
6.1 21世纪产品的特点 46
6.2 绿色设计效益 47
6.2.1 绿色设计的社会效益 47
6.2.2 绿色设计的经济效益 47
6.3 绿色设计的应用 48
6.3.1 绿色设计在汽车工业中的应用 48
6.3.2 绿色设计在电冰箱工业中的应用 50
第二篇 虚拟设计 53
第七章 虚拟设计概述 55
7.1 虚拟设计概念 55
7.1.1 虚拟现实技术概念 56
7.1.2 虚拟现实技术的发展 56
7.1.3 虚拟现实的基本特征 57
7.1.4 虚拟现实系统 59
7.1.5 虚拟设计的概念 59
7.2 虚拟设计与计算机仿真的关系 59
7.2.1 计算机仿真（Computer Simulation,CS） 59
7.2.2 虚拟设计与计算机仿真关系 60
7.3 虚拟设计与计算机辅助设计的关系 60
7.3.1 计算机辅助设计（Computer Aided Design,CAD） 60
7.3.2 虚拟设计与计算机辅助设计的关系 60
7.4 虚拟设计与虚拟制造的关系 60
7.4.1 虚拟制造（Virtual Manufacturing,VM） 60
7.4.2 虚拟设计与虚拟制造的关系 61
7.5 虚拟产品及其设计过程 62
7.5.1 虚拟产品（Virtual Product,VP） 62
7.5.2 虚拟产品设计过程 62
第八章 虚拟设计系统 64
8.1 虚拟设计系统构造 64
8.2 虚拟环境生成系统 64
8.2.1 虚拟环境生成系统的功能 64
8.2.2 虚拟环境生成系统的组成 64
8.2.3 虚拟环境生成系统中的数据库 64
8.2.4 虚拟环境生成方法 65
8.3 虚拟设计系统中的交互技术 67
8.3.1 视觉显示设备 67
8.3.2 三维虚拟声音 69
8.3.3 触觉反馈系统 71
8.3.4 跟踪探测装置 73
8.4 虚拟现实接口的任务 75
8.4.1 形状设计的基本活动 75
8.4.2 虚拟现实接口的任务 75
第九章 虚拟环境设计及其典型开发系统 78
9.1 虚拟环境设计方法 78
9.1.1 面向对象技术 78
9.1.2 面向智能体技术 80
9.1.3 虚拟环境开发系统管理模型简介 80
9.2 典型的虚拟环境开发系统 81
9.2.1 常见的虚拟环境编辑器 81
9.2.2 分布式虚拟环境开发系统dVES 83
9.2.3 虚拟环境开发系统RB2 83
9.2.4 虚拟现实建模语言VRML介绍 86
第十章 虚拟设计技术的综合应用 89
10.1 大众公司现行虚拟设计系统 89
10.1.1 硬件配置 89
10.1.2 系统软件 90
10.2 大众公司应用举例 91
10.2.1 虚拟人“Ramsis” 91
10.2.2 用虚拟模型代替实物模型 91
10.2.3 汽车碰撞有限元计算 92
10.2.4 虚拟产品诊所 92
10.2.5 人机工程学模型 92
10.2.6 全球虚拟设计系统 92
10.3 虚拟技术在工业领域中的应用 93
10.4 虚拟技术在其他领域中的应用 93
10.4.1 虚拟技术在军事上的作用 93
10.4.2 虚拟技术在宇航中的作用 94
10.4.3 虚拟技术在股票市场中的作用 94
10.5 虚拟制造技术的学术研究 95
10.6 支持虚拟制造的主要软件 96
10.7 虚拟制造技术研究与应用的方向 96
10.7.1 虚拟制造系统的研究 96
10.7.2 虚拟制造技术应用研究 97
10.7.3 支持虚拟制造的软件系统开发 97
第三篇 创新设计 99
第十一章 创新概述 101
11.1 创新的概念 101
11.1.1 创新的含义 101
11.1.2 创新的特点 102
11.2 创新的作用 102
11.3 创新的基本类型 103
11.3.1 物质创新 103
11.3.2 非物质创新 105
11.3.3 创新的另一分类 105
11.4 创新的基本特征 106
11.5 创新的基本因素 108
11.5.1 创新者——主体因素 108
11.5.2 创新目标——客体因素 108
11.5.3 创新环境——环境因素 109
第十二章 创新思维的形式 111
12.1 创新思维的含义 111
12.2 创新思维的基本类型 111
12.3 创新思维的主要形式 113
12.3.1 求异思维 113
12.3.2 发散思维 114
12.3.3 收敛思维 115
12.3.4 类比思维 117
12.3.5 灵感思维 118
第十三章 创新思维的特点和过程 120
13.1 创新思维的特点 120
13.1.1 思维的突破性 120
13.1.2 思维的求异性 121
13.1.3 思维的非逻辑性 121
13.1.4 思维的发散性 122
13.1.5 思维的广阔性 122
13.1.6 思维的灵活性 122
13.1.7 思维的洞察性 123
13.1.8 思维的坚定性 123
13.1.9 思维的批判性 123
13.2 创新思维的过程 124
13.2.1 准备阶段 124
13.2.2 思考阶段 125
13.2.3 酝酿阶段 125
13.2.4 灵感阶段 125
13.2.5 验证阶段 126
第十四章 创新思维的主要方法 127
14.1 联想 127
14.1.1 联想的含义 127
14.1.2 联想的基本特征 128
14.1.3 联想的创造功能 128
14.1.4 联想的分类 129
14.2 想象 130
14.2.1 想象的含义 130
14.2.2 想象的基本特征 130
14.2.3 想象的创造功能 131
14.2.4 想象的分类 131
14.3 灵感 132
14.3.1 灵感的含义 133
14.3.2 灵感的产生 133
14.3.3 灵感的基本特征 133
14.4 直觉 134
14.4.1 直觉的含义 134
14.4.2 直觉的基本特征 135
14.4.3 直觉的创造功能 135
14.4.4 直觉的分类 136
14.5 创新思维主要方法之间的关系 136
第十五章 创新设计法则和技法 138
15.1 创新设计的主要法则 138
15.1.1 综合法则 138
15.1.2 还原法则 138
15.1.3 对应法则 139
15.1.4 移植法则 139
15.1.5 离散法则 139
15.1.6 强化法则 139
15.1.7 换元法则 140
15.1.8 组合法则 140
15.1.9 逆反法则 140
15.1.10 群体法则 141
15.2 创新设计的主要技法 141
15.2.1 组合创造技法 141
15.2.2 移植创造技法 143
15.2.3 替代创造技法 145
15.2.4 变革创造技法 148
15.2.5 逆向创造技法 150
15.2.6 联想创造技法 150
15.2.7 信息创造技法 152
15.2.8 仿生创造技法 154
15.2.9 机遇创造技法 156
15.2.10 设问创造技法 157
15.2.11 列举创造技法 163
第十六章 创新技术发明实例 166
16.1 近代机床的诞生 166
16.1.1 机床发明的背景 166
16.1.2 综合与创新 167
16.1.3 继续前进 169
16.1.4 “近代机床的诞生”给我们的启示 170
16.2 贝尔与电话 171
16.2.1 电报引起的联想 171
16.2.2 偶然现象的启示 171
16.2.3 声学与电磁学的结合 172
16.2.4 艰难曲折的道路 173
16.2.5 向实用性前进 173
16.2.6 努力获得社会的承认 174
16.2.7 “贝尔与电话”给我们的启示 175
16.3 从巴贝基计算机到ENIAC 175
16.3.1 古典计算机的发展和巴贝基的计算机 175
16.3.2 现代计算机的开端与ENIAC 177
16.3.3 由巴贝基计算机到ENIAC计算机所想到的 177
16.3.4 “从巴贝基计算机到ENIAC”给我们的启示 180
16.4 内燃机的发展 180
16.4.1 内燃机的产生 180
16.4.2 往复式内燃机 182
16.4.3 转动式内燃机 184
16.4.4 内燃机的最新进展 185
16.4.5 “内燃机的发展”给我们的启示 186
16.5 三角转子发动机的研制 186
16.5.1 科学决策 186
16.5.2 会战形式 188
16.5.3 苦战劲头 189
16.5.4 协作精神 190
16.5.5 “三角转子发动机的研制”给我们的启示 191
16.6 食品保鲜的电冰箱 191
16.6.1 从天然冰雪到人工制冷 192
16.6.2 电冰箱的结构与工作原理 193
16.6.3 禁止使用氟里昂 194
16.6.4 新型的电冰箱 194
16.7 新型无人驾驶飞机 195
16.7.1 现有的无人飞行技术 195
16.7.2 新一代智能化飞行软件 196
16.7.3 未来的无人驾驶飞机 196
16.8 20世纪的重大创新发明 197
第十七章 21世纪科学技术发展大趋势 201
17.1 21世纪科学发展大趋势 202
17.1.1 向微观世界深入发展 202
17.1.2 向宏观、整体研究发展 203
17.1.3 向研究人脑高级功能、揭示智能本质方向发展 204
17.1.4 向计算机和通信技术广泛应用的领域发展 204
17.1.5 向人与资源、生态环境协调的方向发展 204
17.1.6 向非平衡、非线性复杂系统等学科交叉综合的领域发展 204
17.1.7 自然科学向传统社会科学研究的领域发展 205
17.2 21世纪高新技术发展大趋势 205
17.3 21世纪高新技术产业发展大趋势 206
主要参考文献 210