现代设计方法教学大纲

1、现代设计方法课程编码：0XH01185 课程名称（英文）： Modern Design Theory and Methodology适用专业：机械设计制造及自动化 课程性质：专业任选课学 时：32，其中讲课：24学时，上机：8学时 先修课程：高等数学、线性代数、理论力学、机械原理、机械设计、计算机程序设计。一、本课程的地位、作用与任务随着科学技术的飞速发展，现代社会对生产与生活、物资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。本门课程的特点是具有综论性。主要任务是简要阐明设计领域中普

2、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。课程主要介绍优化设计的基本概念与理论，优化设计的数学建模与常用的优化方法；可靠性设计的原理与方法；并通过设计实例使学生掌握优化设计与可靠性设计的基本原理和方法，获得解决机械优化设计与机械可靠性设计问题的初步能力，了解机械产品可靠性优化设计的基本思想和方法。二、内容、学时及基本要求序号内 容基本要求学时1第1章 现代设计方法概论了解机械的发展与现代机械；了解现代设计的概念，了解现代设计的目标和特点，了解常用的现代设计方法: 优化设计与传统设计的区别;可靠性设计的意义。22第

3、2章 机械优化设计概论优化设计的分类; 优化设计的一般过程;掌握优化设计数学模型及基本解法23第3章 优化设计的数学基础1.方向导数与梯度2.多元函数的泰勒展开3.无约束优化问题的极值条件4.有约束优化问题的极值条件掌握等值线、二次型函数、方向导数与梯度、海森矩阵、共轭方向等概念；掌握函数极值的判别及K-T条件、迭代算法及终止准则24第4章 一维优化方法1.外推法2.黄金分割法3.二次插值法掌握外推法、黄金分割法、二次插值法；能编写外推法。一维搜索法(黄金分割法)程序的编程上机实验2+25第5章 无约束优化方法1.梯度法2.共轭梯度法3.牛顿法4.变尺度法5.坐标轮换法6.Powell法；掌握

4、梯度法、共轭梯度法、牛顿法、变尺度法、坐标轮换法、Powell法。无约束优化方法（Powell法）调用一维搜索法程序的编程上机实验。4+26第6章 有约束优化方法1.内点惩罚函数法2.外点惩罚函数法3.混合惩罚函数法掌握内点惩罚函数法、外点惩罚函数法和混合惩罚函数法。27第7章 优化设计的应用及实例掌握建立优化设计数学模型的基本原则，能建立简单机械的优化设计数学模型。典型机械中的零部件的优化设计上机实验2+28第8章 机械可靠性设计1. 概述2. 基本理论3. 机械强度可靠性设计4. 疲劳强度可靠性设计5.机械系统可靠性设计了解和掌握可靠性基本理论和常用的设计方法；能够运用所学理论对典型机械零

5、件和系统进行可靠性设计计算；会运用计算机辅助工程分析的相关软件进行典型机械中的零部件寿命预测。典型机械中的零部件寿命预测的上机分析计算。6+29第9章 现代设计方法发展前沿1快速响应设计技术。2. 智能设计3绿色设计了解快速响应设计技术，智能设计，绿色设的基本概念与关键技术2合 计讲课24学时 ，上机8学时32三、说明上机实践性环节安排如下内容：1 一维搜索法程序的编程上机实验。2. 无约束优化方法调用一维搜索法程序的编程上机实验。3. 典型机械中的零部件的优化设计上机实验。4典型机械中的零部件寿命预测的上机分析计算。课程总成绩由考试成绩，平时成绩，上机成绩组成。考试成绩占50；平时成绩占20；上机成绩30%。四、使用教材及参考书 1钟志华，周彦伟主编, 现代设计方法。武汉理工大学出版社，2001.82. 王科社编著. 机械优化设计. 北京：国防工业出版社, 2007.053. 谢