现代设计方法(2200)自学考试大纲

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1、《现代设计方法》（2200）自学考试大纲Ⅰ课程的性质与设置目的1、课程性质、特点与设置目的现代设计方法是全国高等教育自学考试机械制造与自动化专业的一门专业课。随着科学技术的发展，特别是计算机的广泛应用，机械设计方法也在迅速发展，大大加速了企业的改造和新产品的开发。本课程正是为了满足这一要求而设置的。通过本课程的学习，使考生初步了解这种发展趋势和近年出现的几种常用的现代设计方法，掌握其中的计算机辅助设计、有限元法、优化设计及可靠性设计的基本概念和用法，学习后续课程以及从事机电一体化系统设计和产品开发打下一定的基础。本课程的

2、特点使实践性非常强，应有必要的习题和上机实验。2、本课程与相关课程的关系学习本课程前，考生应具有“工程力学”、“机械设计”、“复变函数与概率论”、“线性代数”和“计算机软件基础”方面的知识。本课程为学习“机电一体化系统设计”等课程打下基础，并将在毕业设计中得到应用。本课程的重点是：CAD、有限元法、优化设计及可靠性设计的基本要领和简单应用。Ⅱ课程内容与考核目标第一章计算机辅助设计（CAD）一、学习目的与要求通过本章的学习，使考生了解计算机辅助设计的硬件系统的基本组成，常用软件的构成及特点；掌握二维、三维图形的处理，数据的

3、管理，工程数据、图表、线表等的处理方法。初步掌握实体造型、特征造型技术等计算机辅助设计的基本方法及技能，为今后工作中更好地应用CAD技术进行产品设计及开发工作打下一定的基础。本章特点是实践性非常强，要结合上机才能更好地完成本章的学习。二、课程内容第一节CAD系统概述第二节CAD系统的硬件第三节CAD系统的图形处理第四节工程数据的计算机处理三、考核知识点CAD及CAD系统的概念、组成及工作过程；CAD的基本硬件配置及其各自的工作原理、特点；CAD软件的组成；CAD系统的图形处理；参数化绘图；实体造型；特征造型；工程数据的计

4、算机处理四、考核要求（一）识记CAD概念及CAD的分类；常用输入/输出设备及其作用；光栅扫描显示器的工作原理及提高分辨率的方法；系统软件、支撑软件、专用软件的概念；组成图形的图素、世界坐标系、设备坐标系、规范化坐标系的定义；二维图形基本变换的原理及基本变换矩阵；三维图形基本变换的原理及基本变换矩阵；图形的连续变换、在显示器上三视图的形成、透视变换矩阵及轴测投影矩阵；窗口与视区的匹配及其作用；事物特性表的定义、标准件库建立的原则；几何模型的分类、实体几何模型的实现模式；CSG法、B-rep法、旋转法、移动法、光线投影法的概

5、念；特征的定义及特征造型的基本概念；消隐处理中常用的判别规则；数据、数据库的基本概念（二）领会7CAD系统的组成、工作过程及特点；微型计算机的基本组成原理及各部分的作用；图形显示器的显示方式及各自特点；CAD中主要输入/输出设备的工作原理及各自特点；操作系统的作用、主要工作及基本原理，DOS操作系统与UNIX操作系统的区别；软件工程的概念及采用软件工程方法进行软件开发的步骤；二、三维图形变换、连续变换的作用及应用；、图形裁煎算法；CAD中的动画处理方法及原理；三维实体几何模型实现的基本思想；消隐处理中的常用算法；参数化绘

6、图的基本思想及其实现；特征造型的原理；CAD中数据的常用处理方法、插值方法、曲线拟合的原理及应用；数据库的基本原理及开发；专家系统的组成及各部分的作用（三）简单应用选用相应的软、硬件配置所需要的CAD系统；简单形体的三视图、轴测投影图的形成；对工程中常见简单数据进行计算机处理（四）综合应用简单形体造型系统的设计；消隐、裁剪、图形匹配在图形处理系统中的应用；CAD系统图形库的建立；CAD数据库的建立方法第二章优化设计一、学习目的与要求通过本章的学习，了解优化设计的概念和特点；理解数学模型、设计变量与设计空间、约束条件和可行

7、域、目标函数及目标函数的等值线（面）、线性与非线性规划等常用术语；理解函数的方向导数和梯度的基本概念；掌握无约束与有约束目标函数达到最优解的规律；了解一维搜索的基本概念，掌握0.618法和二次插值的原理及计算步骤；理解梯度法、共轭梯度法、变尺度法及Powell法的基本原理，掌握其迭代方法，掌握其共轭方向的基本概念、性质和如何在迭代中形成共轭方向；理解复合形法的基本原理及迭代过程，掌握罚函数的概念及运算方法；了解优化方法选择应注意的问题及优化结果分析，以达到掌握优化设计的基本理论和方法，具有初步使用这些方法进行简单工作设计

8、和计算的能力。二、课程内容第一节优化设计概论第二节优化设计的基本概念第三节一维搜索方法第四节无约束设计的最优化方法第五节有约束优化设计的方法第六节优化设计的若干问题三、考核知识点优化设计概论；优化设计的基本概念；一维搜索方法；无约束设计的最优化方法；有约束优化设计的方法；优化设计的若干问题四、考核要求（一）识记优化设