《现代设计方法》课程教学大纲

《现代设计方法》教学大纲一、课程基本信息课程名称现代设计方法ModernDesignMethods课程编码MEE222621020开课院部机电工程学院课程团队专业基础选修课程教学团队学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时16适用专业车辆工程授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、画法几何与工程制图（2-1）、高等数学（2-2）、画法几何与工程制图（2-2）、理论力学、机械原理、材料力学课程简介（限选）现代设计方法属于技术基础设计类课，随着计算技术与计算机的发展，设计方法不断更新和应用于各个领域。本课程将向学生介绍现代设计方法的基本知识、现代设计理论和方法。通过本课程学习使得学生了解传统设计方法的不足之处，了解现代设计方法不是对传统设计方法的全面否定，而是设计精度与应用层次的不同，使得学生在今后的设计工作中正确使用各种设计方法。ModernDesignMethodbelongstothetechnicalbasicdesigncourse.Withthedevelopmentofcomputingtechnologyandcomputer,thedesignmethodisconstantlyupdatedandappliedinvariousfields.Thiscoursewillintroducestudentstothebasicknowledgeofmoderndesignmethods,moderndesigntheoriesandmethods.Bylearningthiscoursemakesstudentsunderstandtheshortcomingsoftraditionaldesignmethods,understandthemoderndesignmethodoftraditionaldesignmethodisnotcompletely,butthedesignandapplicationofdifferentlevelsofprecision,sostudentsinthefuturedesignworkintheproperuseofvariousdesignmethods.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握现代设计的基本理论与方法，能运用所学理论进行复杂工程问题的方案设计与计算分析。是3.23.22M2目标2：能撰写研究报告，与小组成员开展讨论、拥有一定报告撰写与答辩能力答辩能力是10.210.23M3目标3：能保障课程正常秩序否8.18.1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第1章第1章绪论本章重点：现代产品的特点及其设计方法。本章难点：传统设计与现代设计的联系/////21.11.1设计与设计方法设计的概念，工程设计的概念，设计的理解，设计面临的形势；M10.5讲授//31.21.2传统设计与现代设计传统设计与现代设计的特点，现设计的基本过程，现代机械设计理论与方法的发展趋势；M11讲授0.5课后作业41.31.3现代产品的特点及其开发现代产品的特点及其设计范畴；M10.5讲授0.5课后作业51.41.4未来10-15年新产品发展展望未来10-15年在航空航天、轨道交通、计算机、微机械等领域的研究进展；M20.5讲授，课堂讨论1课后作业61.51.5设计与制造的联系设计与制造的联系，设计与制造的发展趋势。M10.5讲授//7第2章第2章设计方法学本章重点：功能分析和总功能分解，设计工具，评价目标树的建立以及各评价方法，商品化设计思想。本章难点：设计方法学涵义。/////82.12.1概述设计方法学的涵义，研究对象与发展历程，各国设计方法学研究侧重点；M10.2讲授//92.22.2技术系统及其确定技术系统确定的一般步骤，信息集约，调研预测，可行性报告的撰写；M11讲授，课堂讨论1作业，自学102.32.3系统化设计功能分析设计法原理方案设计步骤，功能分析和总功能分解，功能树和功能结构图，功能元求解；方案的综合，系统化设计实例；M11讲授，课堂讨论1作业112.42.4评价决策评价目标树的建立，简单评价法，评分法，技术经济评价法，模糊评价法；M11讲授，课堂讨论1作业，自学122.52.5商品化设计思想及方法产品与商品的概念，商品化产品特征，商品化设计思想；M30.3讲授//13第3章第3章创造性思维与方法本章重点：创造活动的一般过程，创造性思维的七大障碍，创造法则。本章难点：TRIZ理论设计方法/////143.13.1创新设计的基础理论常规设计与创新性设计的特点，工程设计的基本特征，创造的特征，创造活动的一般过程，工程技术人员的创造力开发，创造性思维的定义与特点，创造性思维的类型，创造性思维的七大障碍，创造技法的基本原理，创造法则，创造性设计方法；M13讲授，课堂讨论2作业，自学153.23.2TRIZ理论发明创新的5个层次，传统创新与TRIZ创新结果的比较，TRIZ理论的核心思想，发明等级及其特征，TRIZ理论基本体系，技术矛盾，矛盾矩阵表，39个通用工程参数，40个发明原理，技术系统进化八大法则；M13讲授，课堂讨论1自学163.33.3举例不同设计方法的实例分析，个代表性牙刷发明专利。M31讲授//17第4章第4章可靠性设计重点：故障树的建立与系统可靠性分析。难点：应力-强度干涉模型分析。/////184.14.1可靠性概述可靠性发展的技术背景，可靠性定义，产品质量与可靠性，可靠性设计的特点；M10.2讲授//194.24.2可靠性基础可靠度定义，失效概率的定义，失效率的定义，失效率曲线，平均寿命，维修性特征量，有效性特征量，可靠性工程中常用概率分布；/0.5讲授//204.34.3应力-强度干涉模型和零件的可靠性设计可靠性设计基本观点，应力-强度干涉模型，可靠度的计算，零部件的可靠性设计；M10.5讲授，课堂讨论0.5作业214.44.4系统的可靠性设计串联系统、并联系统、k/n表决系统、储备系统可靠性的计算，等分配法，AGREE分配法；M10.5讲授//224.54.5机械系统的故障树分析故障树定义，顶事件，底事件，故障树定性分析，故障树定量分析，故障树的建立；M10.5讲授//234.64.6可靠性试验寿命试验，筛选试验，环境试验，现场使用试验；M10.3讲授//244.74.7应用实例零部件静强度的可靠性设计应用实例，故障树应用实例。M10.3讲授//25第5章人工神经元计算方法重点：人工神经网络的组成与结构，人工神经元的工作过程，神经元的传递函数，反向传播模型及其学习算法。难点：反向传播模型误差计算。/////265.15.1引例飞蠓个体的翼长和触角长的引例；M10.2讲授//275.25.2人工神经网络的生物学基础生物神经元的构成，神经元间信息的产生、传递和处理，信息的整合，生物神经网络；M11讲授//285.35.3人工神经网络概述人工神经网络研究的兴起与发展，神经网络的作用，人工神经网络的基本特点，神经元的人工模型，神经网络学习类型，神经元传递函数；M10.5讲授0.5作业295.45.4反向传播模型及其学习算法反向传播模型及其网络结构，反向传播网络的学习算法，B-P算法的学习过程，B-P算法的优缺点，误差反向传播，神经网路应用举例。M11讲授//30第6章第6章遗传算法本章重点：遗传算法的基本思想，个体与种群，适应度与适应度函数，染色体与基因，遗传操作，掌握简单的遗传算法。本章难点：遗传算法的运算。/////316.16.1遗传算法概述遗传算法基本思想，遗传算法起源及发展，遗传算法优缺点，遗传算法常用术语；M20.5讲授//326.26.2遗传学相关概念个体与种群，适应度与适应度函数，染色体与基因；M10.5讲授//336.36.3简单遗传算法选择-复制，交叉，变异，遗传算法基本步骤；M20.5讲授，课堂讨论1作业，自学346.46.4遗传算法应用举例遗传算法应用举例；M10.5讲授//356.56.5遗传算法的理论基础遗传算法的数学描述，纲的概念，纲的阶数，纲的定义长度；遗传算法的基本定理—纲定理。M11讲授1自学36第7章第7章相似性设计本章重点：相似定理；定律分析法；方程分析法；量纲分析法，相似性设计本章难点：相似性第三定理难点：产品的功能分析。/////377.17.1相似理论的基本概述与基本概念了解相似理论的起源、发展、用途和应用场合；了解模型试验的意义。M10.3讲授//387.27.2相似定理了解相似的基本概念，辨析几何相似、运动相似、动力相似、物性相似等的内涵，掌握相似定理的3个定理，实例分析其含义，辨析三个定理的配合。M10.5讲授0.5自学397.37.3方程分析法了解方程分析法的步骤，实例分析其应用。M10.5讲授0.5自学407.47.4量纲分析法了解量纲分析的基本概念，总结基本量纲与基本物理量，掌握物理方程的量纲齐次性原理，掌握量纲分析的瑞立法和铂金汉法。M10.5讲授//417.57.5相似性设计了解相似性设计的定义及意义，掌握相似性设计的过程。M10.2讲授//42第八章第八章价值分析本章重点：价值工程对象的选择，价值工程功能分析本章难点：价值工程功能系统图的绘制/////438.18.1价值工程概述了解价值工程的概念，起源，发展，掌握提高价值的途径，价值工程的作用等。M12讲授1自学448.28.2价值工程对象的选择了解价值工程的工作程序，掌握ABC分析法，百分比法，产品生命周秋分析法。M12讲授1自学458.38.3价值工程功能分析了解功能分析的概念，掌握功能分类，功能定义，功能整理，功能评价的方法。M12讲授1自学468.48.4价值工程方案创造了解价值分析在典型产品中的应用，掌握方案创造方法。M12讲授1自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.每周布置1-3道题目，平均每次课1道题以上。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对现代设计方法基本知识的掌握能力。10%2大作业1.运用本课程所学知识设计一种新型的产品，包含设计思路与设计方案。2.根据方案的创新性和有效性进行评分。20%3考勤随机点名、刷卡点名等10%4课堂表现随机检查学生上课精神状态、回答问题情况10%5期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对各种设计方法基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有填空题、简答题、论述分析题等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业20%A-按时提交作业，对设计方法的关键环节和参数等知识点理解无误。 B-按时提交作业，对上述知识点理解存在少量错误。 C-按时提交作业，对上述知识点理解存在一定量错误。 D-不按时提交作业，或对上述知识点理解存在大量错误。2M1大作业30%A-按时提交作业，问题分析正确，方案设计无误。 B-按时提交作业，问题分析正确，方案设计无误存在少量错误。 C-按时提交作业，问题分析基本正确，方案设计存在一定量错误。 D-不按时提交作业，或问题分析不正确，方案设计存在大量错误。3M1期末考试50%（见试卷评分标准）4M2大作业60%A-按时提交作业，问题分析正确，方案设计无误。 B-按时提交作业，问题分析正确，方案设计无误存在少量错误。 C-按时提交作业，问题分析基本正确，方案设计存在一定量错误。 D-不按时提交作业，或问题分析不正确，方案设计存在大量错误。5M2课堂表现40%A-积极B-不积极6M3考勤100%A-缺勤2次以内B-缺勤3次及以上，很少参加课堂讨论。评分等级说明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-