《现代设计理论与方法》重点介绍了现代设计理论与方法中的基本理论与方法，具体内容包括：优化设计、摩擦学设计、计算机辅助设计、可靠性设计、创造性设计、反求工程设计、绿色设计、人机工程学和设计方法学。在编写过程中，尽可能将所讲授理论方法与工程中的实际问题相结合，通过算例使学习者更容易对所述现代设计理论与方法的基本内容加以理解和掌握。另外，《现代设计理论与方法》附有课堂讨论和设计实验两部分内容，以加强学习的效果。《现代设计理论与方法》各章附有相应的习题，供教学中使用。
《现代设计理论与方法》可作为机械工程类各专业高年级本科生的教材，亦可作为这些专业研究生和其他相近专业本科生、研究生的参考教材，以及工程技术人员的参考书。
现代设计理论与方法是随着当代科学技术发展起来的，其中许多内容与计算机的广泛应用紧密联系在一起。由于现代设计理论与方法内容繁多，涉及面极广，作者在多年从事相关各门现代设计理论课程教学实践和参考了目前国内外主要教材的基础上，根据现代设计理论与方法的特点，选取了9个部分的内容作为本书编写的主要内容。这些内容既具有现代设计理论与方法明显的特点，又具有一定的代表性。本书可作为50~80学时的机类和近机类专业本科生和研究生的“现代设计理论与方法”课程教材，其中各章的内容具有一定的独立性，因此可以单独讲授、选讲或全讲。本书各章节都附有相应的习题供教师在教学中选用。另外，本书给出了部分课堂讨论和设计实验事例供教师在课堂教学中选用，其目的在于通过这些实践加强学生的学习效果。本书还加入了中英文索引，以方便快速检索本书内容。
本书在借鉴国内外相关教材的基础上，重点介绍现代设计理论与方法中的基本理论。在编写中，我们希望能够尽量突出创造性、优化性和系统性的特点，在阐明基本科学理论和方法的基础上，通过算例，将理论与实际设计问题相结合，以达到拓宽学生视野，加强学生运用现代设计理论与方法进行分析和解决设计问题的能力，使学生既能掌握相关基础知识，又能掌握产品开发中的创新思维和现代设计的主要步骤。
本课程的学习要求在于培养学生的创新性，培养学生运用优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计等方法解决设计问题的能力。学好本门课程除了要用到理论力学、材料力学、机械原理、机械设计等专业基础知识外，还需要具备一定的计算机编程能力、概率与数理统计基础知识和数值计算方面的知识。除了通过学习了解现代设计理论与方法的概念与特点，以及产品设计一般进程之外，读者还应当掌握本书介绍的主要现代设计理论与方法。现代设计理论与方法涉及面广，一般课堂教学学时有限，这就需要学生不仅要通过课堂学习来掌握一些基本的现代设计理论与方法，而且还需要结合课外自学了解更多课内未介绍的内容。要求通过学习，能够对现代设计理论与方法的总体内容有全面的了解，并能够掌握常用的主要现代设计方法，以便今后在工作和研究中运用这些方法设计出创新的和性能更佳的产品，以及获得新的科技成果。
本书由黄平担任主编，参加各章节编写的人员有： 黄平（第1、3、5章）、李旻（第2章、附录A.1、附录A.2、附录B）、李静蓉（第4章）、刘小康（第6、10章）、张东（第7、8章、附录A.3、附录A.4）、李琳（第9章）。在策划和编写过程中，陈扬枝教授对摩擦学设计一章的内容编写提供了很好的建议，并给予了大力的支持，在此特表谢意。在编写过程中，作者参阅了大量文献资料，并采用了这些资料中的不少结果，我们在各章后面给出了这些文献，以供读者进一步的深入学习，同时在此向这些文献的作者表示衷心的感谢。
欢迎广大读者对本书提出宝贵意见。
编者
2010年7月
第1章 绪论
1.1 现代设计理论与方法内容简介
1.2 课程学习基本要求
第1章习题
参考文献
第2章 优化设计
2.1 概述
2.2 优化设计数学模型
2.3 优化方法数学基础
2.4 一维搜索法
2.5 无约束多维优化算法
2.6 有约束多维优化算法
2.7 多目标优化
第2章习题
参考文献
第3章 摩擦学设计
3.1 概述
3.2 摩擦学设计基本原理
3.3 常用机械摩擦学设计
第3章习题
参考文献
第4章 计算机辅助设计
4.1 概述
4.2 曲面表示与曲面造型
4.3 实体造型方法
4.4 参数化特征造型技术
4.5 工程图纸的自动生成
4.6 CAD模型的数据交换
第4章习题
参考文献
第5章 可靠性设计
5.1 概述
5.2 可靠性设计原理与计算
5.3 静载可靠性设计
5.4 疲劳可靠性设计
5.5 系统可靠性设计
第5章习题
参考文献
第6章 创造性设计
6.1 概述
6.2 创造性设计思维的特点和类型
6.3 创造性设计原理
6.4 创造性设计方法
第6章习题
参考文献
第7章 反求工程设计
7.1 概述
7.2 实物反求设计
7.3 软件反求设计与创新
7.4 反求工程设计实例
第7章 习题
参考文献
第8章 绿色设计
8.1 概述
8.2 产品的绿色设计
8.3 绿色设计的原则与方法
8.4 绿色设计流程
8.5 绿色设计的评价指标体系
8.6 绿色设计案例分析
第8章习题
参考文献
第9章人机工程学
9.1 概述
9.2 人机系统
9.3 人的因素
9.4 基于人因的设计
9.5 人机原则
第9章习题
参考文献
第10章 设计方法学
10.1 概述
10.2 产品设计
10.3 确定设计任务
10.4 方案设计
10.5 结构设计
第10章 习题
参考文献
附录A课堂讨论
A.1 单级直齿圆柱齿轮减速器的优化设计
A.2 圆柱螺旋压缩弹簧的优化设计
A.3 自行车鞍座曲面反求设计
A.4 绿色设计与汽车制造业
附录B设计实验
B.1 一维优化实验
B.2 无约束多维优化实验
B.3 有约束多维优化实验
附录A、B参考文献
附录C中英文索引
1.人机工程学在现代生产中的作用
（1）扩大了全面机械化和自动化的综合运用 用传统的劳动方式进行工作时，人的体力消耗很大，而操纵现代化自动设备时，人的主要工作是编制操纵程序和检查程序。这就要求人要成为生产过程中所使用的全部设备所组成的完整系统的操纵者。对于一个复杂系统来说，其操纵过程也相当复杂，在这种情况下，人也就成为这个系统的一个组成部分。把人和整个系统综合统一考虑，使人能很好地与整个系统相配合，无疑是可以扩大全面机械化和自动化生产的综合应用，并提高工作效率。
（2）扩大操作距离 在现代遥控过程中，人和设备之间要有大量的信息。人通过这些信息对设备工作状态和产品质量状态进行判断，以便操纵和调整这些装置。其中关键的问题是判断信息。只有在人能高速、准确地判断信息时，才能采取正确无误的操纵措施。如果按“人机工程学”的要求来安排信息显示装置和设计信息输出方式，决定信息数量，既能使人们容易正确、高速地辨别和判断信息。这就使遥控技术的效率提高，并可以广泛地使用远距离操纵。
（3）加快现代化的生产过程在现代化生产里，生产过程是否迅速提高，也可以通过设备的各种工作参数：速度、功率、压力、温度、连续性等来评定。这些工作参数的改变，大多数是离不开人直接或间接操纵活动的。为了使人能够顺利准确地和高速地操纵设备，改变这些工作参数，既要创造舒适、方便又符合人的心理、生理特点的操纵机构和工作条件，只有这样才能够加快现代化的生产过程。由于自动化设备和计算技术已经广泛地在工业生产中应用，所以在很多场合，人不是直接去操纵和控制目标，而是根据目标的各种信息反映和统计特性来判断目标的状况，并决定采取什么样的措施。接受、处理、发送信息等过程在人一机系统内不断地循环，并且成为人在生产过程中的一种有规律的活动，这样一来，生产设备的结构应首先考虑人的感觉和生理特点，其次考虑人的心理特点。在心理特点上应该考虑人的知觉、记忆力和思维。在生理特点上要考虑最有利的姿势、合理的动作，使单独操作者和成组操作者间的活动，都能达到最佳状态。
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