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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