1、大學本科專業(yè)培養(yǎng)方案課程教學大綱編 碼：ME06097 Code: ME06097 課程名稱：前沿設計技術概論 Course Title: Introduction of Front Design Technology課程類別：專業(yè)選修 Course category: Elective Courses in Specialty學 分：2 Credit(s): 2開課單位：機械與運載工程學院 Offering College/School: College of Mechanical & Vehicle Engineering課程描述：隨著市場競爭越來越激烈，越來越全球化，設計在競爭中

2、的作用也越來越重要。新技術與新產品的自主研究與開發(fā)，對于企業(yè)來說是至關重要的，其核心是設計研究出高質量的產品，也就是要把產品開發(fā)過程中的質量工程放到首要的位置上。傳統(tǒng)的設計方法已不能適應當前市場的急劇變化和激烈競爭，需充分利用現(xiàn)代的、高科技的設計手段和技術來提高產品的設計效率和設計質量。本課程是機械設計制造及其自動化專業(yè)的專業(yè)選修課程，以高等數學、線性代數、概率論、理論力學、材料力學、機械設計等為前導課程，將現(xiàn)代優(yōu)化設計、有限元分析、可靠性設計等相對成熟的設計技術與虛擬設計、模糊設計、人工神經網絡、綠色設計、并行設計、反求工程技術等前沿技術相結合，通過前沿設計理論基礎、前沿設計工具軟件及工程應

3、用實例介紹，使得學生掌握前沿設計技術的實質內容及工程應用技巧。Course description: As the competition of market becomes vigorous and globalized increasingly, design has been occupying a more and more important position in competition. For the companies, the independent research and development of new technologies and new products

4、play a significant key role. Their core mission is to design and develop the production with high quality, in another words, quality engineering should be the priority within the development process. Conventional design method has no longer met the requirements of dramatic change and intense competi

5、tionin the market, which means it is necessary to take the full advantage of the modern high-tech design methods and techniques to improve the design efficiency and quality of productions. This course is the professional selective course in the subject of mechanical engineering and automation. Based

6、 on the guide courses of Higher mathematics, Linear algebra, Possibility theory, Theoretical mechanics, Material mechanics, and Mechanical design, it combines modern optimization design, finite element analysis, reliability analysis, which are relatively mature design technology, with some cutting-e

7、dge technologies, such as virtual design, fuzzy design, artificial neural network, green design, concurrent design and reverse engineering technology. By introducing the theoretical basis, software and also the engineering application of leading edge design, the essential content of the design techn

8、ology and the techniques of engineering application should be learned. 課程內容（一）課程教學目標通過本課程的教學，使學生具備以下能力：1.了解前沿設計技術理論基礎，具備解決復雜機械工程問題的邏輯思維能力（畢業(yè)要求1.1/2.1）；2.了解并初步掌握前沿設計的工程應用軟件，具備設計復雜機械工程所需的計算分析能力，使得所設計的復雜機械系統(tǒng)能夠滿足工程實際需求（畢業(yè)要求1.3/2.2/3.2）；3.通過分析復雜機械工程問題的影響因素，學會對復雜機械系統(tǒng)設計方案的可行性與合理性進行優(yōu)化與可靠性設計，提升設計方案的合理性（畢業(yè)要求1

9、.4/2.3）。（二）基本教學內容第一章、緒 論教學目的：通過本章學習，使得學生了解前沿設計技術在國民經濟發(fā)展中的定位和產品開發(fā)中的重要作用，掌握前沿設計技術的發(fā)展歷史、技術特點與發(fā)展趨勢，明確本課程的學習目的和學習要求。相應畢業(yè)要求：畢業(yè)要求1.3/2.2教學內容：1. 前沿設計技術在國民經濟發(fā)展中的重要性；2. 前沿設計技術的發(fā)展過程與趨勢；3. 前沿設計技術的范疇與特點；4. 課程的性質、目的與學習要求。學時分配：課堂教學2學時第二章、有限元法基礎教學目的：了解有限元方法的思想、解題步驟和基本理論，學會用有限元方法解決機械設計中的實際問題，初步能夠運用有限元商用軟件進行有限元數值計算和模

10、擬，初步具備數值分析和解決實際工程中較復雜問題的能力。教學重點：了解有限元法思想、解題步驟和基本理論；初步掌握各種單元的劃分及應用，邊界條件的處理，剛度矩陣的集成等。教學難點：有限元法思想及基本理論。相應畢業(yè)要求：畢業(yè)要求1.1/1.2/2.1教學內容：1. 有限元分析的概述及其基本步驟； 2. 有限元分析的基本理論； 3. 有限元分析軟件介紹及實例分析。學時分配：課堂教學8學時第三章、優(yōu)化設計教學目的：培養(yǎng)學生樹立現(xiàn)代優(yōu)化設計的思想，掌握現(xiàn)代優(yōu)化設計的基本原理和方法，應用數學的方法和計算機軟件，獲得解決機械優(yōu)化設計問題的初步能力。教學重點：從機械優(yōu)化設計的基本概念出發(fā)，闡述機械優(yōu)化設計的基本

11、理論及其常用優(yōu)化方法的原理、迭代過程和算法框圖。通過一些實例介紹應用優(yōu)化方法進行機械優(yōu)化設計的過程，結合習題和的優(yōu)化設計工具軟件，指導學生作業(yè)練習和上機實踐。教學難點：工程實際問題的優(yōu)化建模，優(yōu)化理論的理解及應用。相應畢業(yè)要求：畢業(yè)要求1.3/2.2/2.3教學內容：1. 優(yōu)化設計的基本概念及基于導數的優(yōu)化算法概述；2. 非導數的優(yōu)化算法；3. 優(yōu)化設計工具軟件及設計實例。學時分配：課堂教學8學時第四章、可靠性設計教學目的：通過理論、方法及實例講解，使得學生掌握可靠性的概念，具備提升產品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力。學生不僅需掌握可靠性的基本知識，也需強化學生對復雜機械產品可

12、靠性的實際應用能力，以便于在今后的工作中開展機械可靠性方面的實踐。教學重點：介紹復雜機械產品可靠性的概念、指標及常用方法，包括可靠度、失效概率、平均壽命、可靠壽命、維修度、有效度與經濟指標等概念，初步掌握零件的機械強度可靠性設計、疲勞強度可靠性設計，了解串聯(lián)、并聯(lián)以及串并聯(lián)系統(tǒng)可靠性設計等，開展模糊可靠性概念介紹以及可靠性設計實例教學。教學難點：可靠性概念、理論與方法的理解與應用。相應畢業(yè)要求：畢業(yè)要求1.1/2.1/2.3教學內容：1. 可靠性設計的基本概念；2. 零件的可靠性設計、系統(tǒng)的可靠性設計與設計實例；3. 模糊可靠性設計與設計實例。學時分配：課堂教學8學時第五章、其他前沿創(chuàng)新設計教

13、學目的：從當前人工智能與設計方法學的基礎理論出發(fā)，培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維、創(chuàng)造原理和創(chuàng)造技法，并能將其方法初步應用于機械創(chuàng)新設計的實踐中。教學重點：介紹人工神經網絡理論、基于商用軟件（如MATLAB）的神經網絡設計以及人工神經網絡在工程實際中的應用；介紹虛擬設計、綠色設計、并行設計和創(chuàng)新設計的概念及相關內容。教學難點：人工神經網絡理論及應用。相應畢業(yè)要求：畢業(yè)要求2.1/3.3教學內容：1. 前沿設計技術中的智能算法，包括人工神經網絡算法等；2. 虛擬設計、綠色設計以及并行設計的概念與關鍵技術；3. 創(chuàng)新設計的思維、技法以及常用方法。學時分配：課堂教學6學時考核方式本課程考核采用考察的形式進行考核期評成績占比： 1、平時作業(yè)成績占20%2、課程工程實例設計報告占80%持續(xù)改進方法1、采用先進的教學手段、方法和教學理念。2、各章節(jié)布置一定量的習題。3、