现代设计方法教学大纲

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1、《现代设计方法》教学大纲课程编码B1049学分2学分总学时32适用专业工业工程先修课程本课程的先修课程有：高等数学、画法几何与机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、公差与技术测量、工程数学、计算机应用基础与程序设计。一、课程的性质、目的与任务：随着科学技术的飞速发展，现代社会对生产与生活、物质与精神提出了更多更高的要求，这就需要设计人员学习和掌握现代科学设计理论和方法，开拓思路，提高现代设计能力，使所设计的产品具有先进性、可靠性、经济性、及时性。本课程是本科专业的一门选修课，其主要任务是简要

2、阐明设计领域中普遍运用的科学理论、方法及其设计规律。并通过几种常用现代设计理论与方法的介绍和学习，达到拓宽学生视野，增强学生创新意识的目的。本课程讲述了现代设计方法的基本设计思想、设计过程以及应用，讲解了部分设计方法学的新理论、新方法和新手段，包括项目策划及功能分析设计方法、创造及创新设计方法、反求工程及反求设计、相似设计与模块化设计、概念设计等设计方法该课程属于专业选修课范畴。通过本课程的学习，使学生深入研究设计过程的本质，以系统的观点研究设计进程和解决具体设计问题。通过总结设计规律，启发设计师的设计

3、灵感及创造性，指导设计师正确运用现代技术手段和理论方法，以实现设计过程的科学化、自动化和合理化。以计算机为手段，能应用几种具体的现代设计方法解决产品设计中的主要问题，获得解决实际工程问题的能力；二、教学基本要求：本课程的特点是具有综论性。现代设计方法涉及面广，而课堂教学学时有限，这就需要学生不仅要结合课堂学习来掌握一些基本的现代设计方法，而且还需课外自学浏览去更多地了解在课内尚未具体介绍的某些常规现代设计方法。要求学习后能对现代设计方法的总体情况有一个全面的了解，对主要常用设计方法能比较熟悉，以便今后在

4、学习工作中能自觉地运用这些方法去不断地创造新的科学知识和新的技术成果。学好本门课程，还需具备高级计算机算法语言编程上机能力和概率与数理统计及数值分析方面的初步知识。三、教学内容：第一章绪论4学时本章教学目标：使学生了解设计的作用和地位，对设计方法学的概念基本理解，掌握现代设计的原则。本章教学基本要求：1、了解现代设计方法的概念与特点。2、了解机械产品设计的三个阶段和一般进程。3、了解九种现代设计方法，扩大知识范围。本章教学重点：现代设计方法学的概念和设计基本原则。本章教学难点：常用现代设计方法。第一节现

5、代设计的概念与特点第二节机械产品设计的一般进程。第三节常用现代设计方法第二章设计方法学4学时本章教学目标：使学生掌握基本设计方法的涵义，能够采用正确的方法进行设计。本章教学基本要求：1、了解设计方法学的涵义及研究对象。2、理解并能够确定技术系统。3、掌握系统设计的原理、方法与步骤；掌握评价决策方法中的技术经济评价法和模糊评价法。本章教学重点：设计方法学的基本知识。本章教学难点：创新思维与技法。第一节设计方法学第二节技术系统及其确定第三节系统化设计、评价决策第四节创新思维与技法第五节设计实例第三章 优化设

6、计4学时本章教学目标：对优化设计的理论能够较深入的了解，掌握优化设计的步骤。本章教学基本要求：1、熟悉优化设计的定义、数学模型和分类；掌握数学模型、设计变量与设计空间、约束条件、可行域及目标函数等常用术语。2、理解函数的方向导数和梯度的基本概念，无约束与有约束目标函数达到最优解的规律；3、了解一维搜索的基本概念，掌握黄金分割法和二次插值的原理及计算步骤；4、了解无约束优化算法的特点，理解梯度法、共轭梯度法、牛顿法的基本原理，掌握其迭代方法，掌握共轭方向的基本溉念、性质和如何在迭代中形成共轭方向。理解复合

7、形法的本质及迭代过程，罚函数法的概念及运算方法。本章教学重点：优化设计基本知识。本章教学难点：优化设计的基本算法。第一节优化设计概述第二节一维搜索方法第三节无约束优化算法第四节约束优化算法第五节应用实例第四章可靠性设计4学时本章教学目标：对可靠性设计的基本理论深入理解，掌握可靠性设计步骤。本章教学基本要求：1、理解可靠性的基本概念和可靠性设计中常用的特征量。2、掌握应力-强度干涉理论和零部件可靠性设计的基本方法，能够用这些方法对机械零部件进行可靠性设计与计算。本章教学重点：可靠性设计的基本知识。本章教学

8、难点：可靠性设计的应用。第一节概述第二节应力-强度干涉模型和零件可靠性设计第三节系统的可靠性设计第四节机械系统的故障树分析第五章有限元法4学时本章教学目标：掌握有限元法的基本思想，掌握平面刚架有限元分析的基本原理及计算步骤。本章教学基本要求：1、理解“先分后合”的基本思路，了解它在工程中广泛应用。2、掌握有限元法的基本原理与步骤，对常用的一维、二维单元进行有限元分析。3、理解形函数的概念，熟悉单元方程的建立过程及其表达形式，理解单元刚度矩阵