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目录 1

第1章 绪论 1

1.1 现代设计方法的基本概念 1

1.1.1 设计科学概论 1

1.1.2 传统设计与现代设计 2

1.1.3 现代设计方法的特点 3

1.2 设计过程与设计方法 5

1.2.1 机电产品设计的一般过程 5

1.2.2 设计方法 7

1.3 设计类型及设计原则 9

1.3.1 设计类型 9

1.3.2 设计原则 9

1.4 部分现代设计方法简介 9

习题1 16

2.1.1 创新学研究的内容 17

2.1 创新学研究的内容与方法 17

第2章 创新设计 17

2.1.2 创新学研究的方法 23

2.2 创新思维基本方法 25

2.2.1 创新思维的基本特征 25

2.2.2 直观思维形式 26

2.2.3 联想思维形式 27

2.2.4 幻想思维形式 28

2.2.5 灵感思维形式 29

2.3 创新思维技法 33

2.3.1 智力激励法 33

2.3.2 题目问答法 35

2.3.3 联想组合法 38

2.3.4 类比法 40

2.3.5 列举法 41

2.3.7 反求工程法 44

2.3.6 逆向发明法 44

2.3.8 废物利用法 46

2.4 机电产品创新设计 46

2.4.1 功能的概念 47

2.4.2 确定总功能 48

2.4.3 总功能分解 49

2.4.4 功能元（分功能）求解 54

2.5 创新设计实例 55

2.5.1 缆索机器人设计 55

2.5.2 总体设计方案 56

2.5.3 详细设计 56

习题2 61

第3章 优化设计 63

3.1 概述 63

3.1.1 优化设计基本概念 63

3.1.2 优化设计的数学模型 66

3.1.3 优化设计的迭代算法 70

3.2 工程优化的数学基础 72

3.2.1 函数的方向导数与梯度 72

3.2.2 多元函数的泰勒展开式与海森矩阵 74

3.2.3 无约束问题的最优性条件 75

3.2.4 凸集、凸函数与凸规划 76

3.2.5 约束问题的最优性条件 78

3.2.6 优化问题的数值迭代法 80

3.3 一维搜索的优化方法 81

3.3.1 确定搜索区间的方法——进退法 82

3.3.2 黄金分割法 83

3.3.3 二次插值法 85

3.4 无约束优化方法 89

3.4.1 梯度法 89

3.4.2 牛顿法及其改进 92

3.4.3 变尺度法 94

3.5.1 概述 97

3.5 约束优化方法 97

3.5.2 复合形法 99

3.5.3 可行方向法 102

3.5.4 惩罚函数法 106

习题3 108

第4章 可靠性设计 110

4.1 可靠性基本概念和理论 110

4.1.1 可靠度R（t）和累积失效概率F（t） 110

4.1.2 失效密度f（t） 111

4.1.3 失效率λ（t） 112

4.1.4 平均寿命m 113

4.2 产品的失效率曲线 114

4.2.1 电子产品的失效率曲线 114

4.2.2 机械零件的失效率曲线 114

4.3.1 离散型随机变量的分布 115

4.3 可靠性常用分布函数 115

4.3.2 连续型随机变量的分布 117

4.4 可靠性设计原理 124

4.4.1 概率设计的基本概念 124

4.4.2 应力-强度干涉模型 126

4.4.3 可靠度的确定方法 126

4.4.4 应力-强度均服从正态分布时的可靠度计算 127

4.5 机械静强度可靠设计 129

4.5.1 材料力学性能统计处理 129

4.5.2 工作载荷的统计分析 130

4.5.3 几何尺寸的分布与统计偏差 130

4.5.4 随机变量函数的统计特征值 131

4.5.5 零件静强度可靠性设计 132

4.6 机械系统可靠性设计 138

4.6.1 可靠性预测 139

4.6.2 可靠性分配 147

4.6.3 系统可靠性最优化 149

习题4 151

第5章 弹性力学与有限元 153

5.1 小位移弹性理论的基本方程 153

5.1.1 平衡微分方程 153

5.1.2 几何方程 155

5.1.3 物理方程 157

5.2 小位移弹性理论中的能量概念 158

5.2.1 应变能 159

5.2.2 外力位能和系统总位能 161

5.3 有限元分析法概述 162

5.3.1 有限元分析法的基本概念 162

5.3.2 杆系结构的有限元分析 164

习题5 180

6.1.1 评价的内容 181

6.1 设计中的评价 181

第6章 设计中的评价与决策 181

6.1.2 评价标准 182

6.1.3 评价方法 184

6.2 设计中的决策 188

6.2.1 决策的基本原则 188

6.2.2 决策类型及其分析方法 189

6.2.3 非确定型决策 190

6.3 模糊评价法 191

6.3.1 模糊集合 191

6.3.2 隶属度及隶属函数 192

6.3.3 模糊评价方法及步骤 193

6.3.4 设计方案的三级模糊综合评判方法 197

习题6 205

附表 标准正态分布表 206

参考文献 209