《現代設計理論與方法》重點介紹了現代設計理論與方法中的基本理論與方法，具體內容包括：優化設計、摩擦學設計、計算機輔助設計、可靠性設計、創造性設計、反求工程設計、綠色設計、人機工程學和設計方法學。在編寫過程中，盡可能將所講授理論方法與工程中的實際問題相結合，通過算例使學習者更容易對所述現代設計理論與方法的基本內容加以理解和掌握。另外，《現代設計理論與方法》附有課堂討論和設計實驗兩部分內容，以加強學習的效果。《現代設計理論與方法》各章附有相應的習題，供教學中使用。
《現代設計理論與方法》可作為機械工程類各專業高年級本科生的教材，亦可作為這些專業研究生和其他相近專業本科生、研究生的參考教材，以及工程技術人員的參考書。
現代設計理論與方法是隨著當代科學技術發展起來的，其中許多內容與計算機的廣泛應用緊密聯系在一起。由于現代設計理論與方法內容繁多，涉及面極廣，作者在多年從事相關各門現代設計理論課程教學實踐和參考了目前國內外主要教材的基礎上，根據現代設計理論與方法的特點，選取了9個部分的內容作為本書編寫的主要內容。這些內容既具有現代設計理論與方法明顯的特點，又具有一定的代表性。本書可作為50~80學時的機類和近機類專業本科生和研究生的“現代設計理論與方法”課程教材，其中各章的內容具有一定的獨立性，因此可以單獨講授、選講或全講。本書各章節都附有相應的習題供教師在教學中選用。另外，本書給出了部分課堂討論和設計實驗事例供教師在課堂教學中選用，其目的在于通過這些實踐加強學生的學習效果。本書還加入了中英文索引，以方便快速檢索本書內容。
本書在借鑒國內外相關教材的基礎上，重點介紹現代設計理論與方法中的基本理論。在編寫中，我們希望能夠盡量突出創造性、優化性和系統性的特點，在闡明基本科學理論和方法的基礎上，通過算例，將理論與實際設計問題相結合，以達到拓寬學生視野，加強學生運用現代設計理論與方法進行分析和解決設計問題的能力，使學生既能掌握相關基礎知識，又能掌握產品開發中的創新思維和現代設計的主要步驟。
本課程的學習要求在于培養學生的創新性，培養學生運用優化設計、可靠性設計、計算機輔助設計等方法解決設計問題的能力。學好本門課程除了要用到理論力學、材料力學、機械原理、機械設計等專業基礎知識外，還需要具備一定的計算機編程能力、概率與數理統計基礎知識和數值計算方面的知識。除了通過學習了解現代設計理論與方法的概念與特點，以及產品設計一般進程之外，讀者還應當掌握本書介紹的主要現代設計理論與方法。現代設計理論與方法涉及面廣，一般課堂教學學時有限，這就需要學生不僅要通過課堂學習來掌握一些基本的現代設計理論與方法，而且還需要結合課外自學了解更多課內未介紹的內容。要求通過學習，能夠對現代設計理論與方法的總體內容有全面的了解，并能夠掌握常用的主要現代設計方法，以便今后在工作和研究中運用這些方法設計出創新的和性能更佳的產品，以及獲得新的科技成果。
本書由黃平擔任主編，參加各章節編寫的人員有： 黃平（第1、3、5章）、李旻（第2章、附錄A.1、附錄A.2、附錄B）、李靜蓉（第4章）、劉小康（第6、10章）、張東（第7、8章、附錄A.3、附錄A.4）、李琳（第9章）。在策劃和編寫過程中，陳揚枝教授對摩擦學設計一章的內容編寫提供了很好的建議，并給予了大力的支持，在此特表謝意。在編寫過程中，作者參閱了大量文獻資料，并采用了這些資料中的不少結果，我們在各章后面給出了這些文獻，以供讀者進一步的深入學習，同時在此向這些文獻的作者表示衷心的感謝。
歡迎廣大讀者對本書提出寶貴意見。
編者
2010年7月
第1章 緒論
1.1 現代設計理論與方法內容簡介
1.2 課程學習基本要求
第1章習題
參考文獻
第2章 優化設計
2.1 概述
2.2 優化設計數學模型
2.3 優化方法數學基礎
2.4 一維搜索法
2.5 無約束多維優化算法
2.6 有約束多維優化算法
2.7 多目標優化
第2章習題
參考文獻
第3章 摩擦學設計
3.1 概述
3.2 摩擦學設計基本原理
3.3 常用機械摩擦學設計
第3章習題
參考文獻
第4章 計算機輔助設計
4.1 概述
4.2 曲面表示與曲面造型
4.3 實體造型方法
4.4 參數化特征造型技術
4.5 工程圖紙的自動生成
4.6 CAD模型的數據交換
第4章習題
參考文獻
第5章 可靠性設計
5.1 概述
5.2 可靠性設計原理與計算
5.3 靜載可靠性設計
5.4 疲勞可靠性設計
5.5 系統可靠性設計
第5章習題
參考文獻
第6章 創造性設計
6.1 概述
6.2 創造性設計思維的特點和類型
6.3 創造性設計原理
6.4 創造性設計方法
第6章習題
參考文獻
第7章 反求工程設計
7.1 概述
7.2 實物反求設計
7.3 軟件反求設計與創新
7.4 反求工程設計實例
第7章 習題
參考文獻
第8章 綠色設計
8.1 概述
8.2 產品的綠色設計
8.3 綠色設計的原則與方法
8.4 綠色設計流程
8.5 綠色設計的評價指標體系
8.6 綠色設計案例分析
第8章習題
參考文獻
第9章人機工程學
9.1 概述
9.2 人機系統
9.3 人的因素
9.4 基于人因的設計
9.5 人機原則
第9章習題
參考文獻
第10章 設計方法學
10.1 概述
10.2 產品設計
10.3 確定設計任務
10.4 方案設計
10.5 結構設計
第10章 習題
參考文獻
附錄A課堂討論
A.1 單級直齒圓柱齒輪減速器的優化設計
A.2 圓柱螺旋壓縮彈簧的優化設計
A.3 自行車鞍座曲面反求設計
A.4 綠色設計與汽車制造業
附錄B設計實驗
B.1 一維優化實驗
B.2 無約束多維優化實驗
B.3 有約束多維優化實驗
附錄A、B參考文獻
附錄C中英文索引
1.人機工程學在現代生產中的作用
（1）擴大了全面機械化和自動化的綜合運用 用傳統的勞動方式進行工作時，人的體力消耗很大，而操縱現代化自動設備時，人的主要工作是編制操縱程序和檢查程序。這就要求人要成為生產過程中所使用的全部設備所組成的完整系統的操縱者。對于一個復雜系統來說，其操縱過程也相當復雜，在這種情況下，人也就成為這個系統的一個組成部分。把人和整個系統綜合統一考慮，使人能很好地與整個系統相配合，無疑是可以擴大全面機械化和自動化生產的綜合應用，并提高工作效率。
（2）擴大操作距離 在現代遙控過程中，人和設備之間要有大量的信息。人通過這些信息對設備工作狀態和產品質量狀態進行判斷，以便操縱和調整這些裝置。其中關鍵的問題是判斷信息。只有在人能高速、準確地判斷信息時，才能采取正確無誤的操縱措施。如果按“人機工程學”的要求來安排信息顯示裝置和設計信息輸出方式，決定信息數量，既能使人們容易正確、高速地辨別和判斷信息。這就使遙控技術的效率提高，并可以廣泛地使用遠距離操縱。
（3）加快現代化的生產過程在現代化生產里，生產過程是否迅速提高，也可以通過設備的各種工作參數：速度、功率、壓力、溫度、連續性等來評定。這些工作參數的改變，大多數是離不開人直接或間接操縱活動的。為了使人能夠順利準確地和高速地操縱設備，改變這些工作參數，既要創造舒適、方便又符合人的心理、生理特點的操縱機構和工作條件，只有這樣才能夠加快現代化的生產過程。由于自動化設備和計算技術已經廣泛地在工業生產中應用，所以在很多場合，人不是直接去操縱和控制目標，而是根據目標的各種信息反映和統計特性來判斷目標的狀況，并決定采取什么樣的措施。接受、處理、發送信息等過程在人一機系統內不斷地循環，并且成為人在生產過程中的一種有規律的活動，這樣一來，生產設備的結構應首先考慮人的感覺和生理特點，其次考慮人的心理特點。在心理特點上應該考慮人的知覺、記憶力和思維。在生理特點上要考慮最有利的姿勢、合理的動作，使單獨操作者和成組操作者間的活動，都能達到最佳狀態。
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