1、第一章1現代設計理論與方法是一門基于思維科學、信息科學、系統工程、計算機技術等學科，研究產品設計規律、設計技術和工具、設計實施方法的工程技術科學。2設計的概念，廣義概念是指對發展過程的安排，包括發展的方向、程序、細節及達到的目標。狹義概念是指將客觀需求轉化為滿足需求的技術系統(或技術過程)的活動。3設計的含義：為了滿足人類與社會的功能要求，將預定的目標通過人們創造性思維，經過一系列規劃、分析和決策，產生載有相應的文字、數據、圖形等信息的技術文件，以取得最滿意的社會與經濟效益，這就是設計。4設計的特征：需求特征、創造性特征、程序特征、時代特征。5設計的四個發展階段：直覺設計階段、經驗設計階段、半

2、理論半經驗設計階、現代設計階6現代設計與傳統設計的區別:傳統設計：以經驗總結為基礎，運用力學和數學而形成的經驗、公式、圖表、設計手冊等作為設計的依據，通過經驗公式、近似系數或類比等方法進行設計。傳統設計方法基本上是一種以靜態分析、近似計算、經驗設計、手工勞動為特征的設計方法。現代設計：是一種基于知識的，以動態分析、精確計算、優化設計和CAD為特征的設計方法。7現代設計方法與傳統設計方法相比，主要完成了以下幾方面的轉變：1）產品結構分析的定量化；2）產品工況分析的動態化；3）產品質量分析的可靠性化；4）產品設計結果的最優化；5）產品設計過程的高效化和自動化。8現代產品設計按其創新程度可分為：開發

3、性設計、適應性設計、變形設計三種類型。第二章1功能分析組合方法：求總功能（黑箱法）分功能求解方法（調查分析法、創造性方法、設計目錄法）原理解組合（形態分析法）第三章1創造技法：（一）集體激智法：(專題會議法，德爾菲法，635法)通過多人的集體討論和書面交流，互相啟迪，并發靈感，進而引起創造性思維的連鎖反應，形成綜合創新思路的一種創新技法。（二）提問追溯法：（奧斯本提問法，阿諾爾特提問法，5W-1H提問法）是通過對問題進行分析和推理來擴展思路，或將復雜的問題加以分解，找到各種影響因素，從而扎到問題的解決方案的一種創造性技法。（三）聯想類比法：（聯想發明發，類比發明發，仿生法，綜攝法）通過啟發、聯

4、想、類比、綜合等手段，創造出新的想法，這種創造技法就稱聯想類比法（四）組合創新法：（性能組合，原理組合，功能組合，結構組合）利用事物間的內在聯系，用已有的知識和現有的成果進行新的組合。從而產生新的方案。第四章1優化設計的數學模型三要素：設計變量、目標函數和約束條件設計變量X=目標函數約束條件根據形式不同分為不等式約束和等式約束根據性質分為邊界約束(是設計變量的約束）和性能約束（是對原料工時約束）2數值迭代公式（可行性）且滿足（適用性）3一維優化方法：直接法（斐波那契法和黃金分割法）間接法（牛頓法和二次插值法）無約束優化方法：間接（梯度法、牛頓法、變尺度法、共軛方向法、共軛梯度法）。直接法：坐標

5、輪換法、鮑威爾法。常用的約束優化方法：（直接法）復合形法、可行方向法，（間接法)拉格朗日乘子法和懲罰函數法4黃金分割法的算法原理：黃金分割法亦稱0.618法。它是通過對黃金分割點函數值的計算和比較，不斷縮小初始區間得到極小點的一維搜索算法。黃金分割法的特點每次區間縮小的比率都是相等的為0.618.5二次插值法的算法原理：二次插值法又稱拋物線法，是多項式逼近法的一種，它是利用目標函數在單峰區間的兩個端點和其間一點（3個點），構成一個與目標函數相接近的二次插值多項式，以該多項式的極小點作為新的中間插入點，進行區間縮小的一維搜索算法。6梯度法的基本思想：以迭代點的負梯度方向作為每次迭代的搜索方向，直

6、至找到極小點。7變尺度法與牛頓法、梯度法的區別和聯系？變尺度法的迭代公式若時是梯度法，若是阻尼牛頓法8牛頓法的基本思想：在點迭代點附近用一個二次函數近似的代替目標函數，然后用的極小點作為的下一個迭代點。9牛頓法的迭代公式：，阻尼牛頓法又稱修正牛頓法的迭代公式：變尺度法的迭代公式：10懲罰函數法的基本思想：在原目標函數中添加一些與約束有關的項，形成一個新的目標函數（即罰函數）以取代原目標函數，然后用無約束優化方法求新目標函數的最優解懲罰函數法分為內點法和外點法、混合法。11內點罰函數法與外點罰函數法的區別？內點法是求解不等式約束優化問題的一種方法，原理是將懲罰函數定義于可行域內，迭代過程在可行域

7、內進行。外點法是求解等式約束優化問題的一種方法，原理是將懲罰函數定義于可行域外。混合法求解不等式約束，等式約束優化問題的一種方法12優化設計一般包括兩部分內容：1）將實際設計問題轉變為數學規劃問題，即建立數學模型。2）采用適當的最優化方法求解這個數學規劃問題，即求解這個數學模型。13迭代求優的核心：每次迭代方向和步長因子的確定。各種優化方法也主要是在這個核心問題上顯示出各自的特色。14函數極值點所在搜索區間（單峰區間）特征：若已知方向上的三點及其函數值、，函數值呈“大小大”的關系，即15梯度法的一般迭代式：16梯度法的搜索方向：17約束優化直接法的基本思想：設法使每一次迭代產生的新迭代點限制在

8、可行域內，且使目標函數值逐步下降，直至最后獲得一個在可行域內的約束最優解。直接法要求對產生的每一個新迭代點都要進行可行性和適用性檢查。18約束優化間接法的基本思想：通過一定的變換，將約束優化問題轉化為無約束優化問題，然后采用各種無約束優化方法求解。這種方法對不等式約束問題和等式約束問題都適用。19復合形法的基本思想：通過對復合形各頂點函數值的計算與比較，反復進行點的映射與復合形的收縮，使之逐步逼近約束最優解。第五章1可靠性的定義：即可靠性是指產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力。2可靠性設計的常用指標的概念及計算公式：1可靠度：產品在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的概率

9、2不可靠度：產品在規定的條件下和規定的時間內喪失規定功能的概率3失效概率密度函數：對不可靠度函數的微分4失效率產品工作t時刻時尚未失效的產品，在該時刻t以后的下一個單位時間內發生失效的概率。5平均壽命：產品壽命的平均值3與傳統設計方法相比，機械可靠性設計的特點：1在可靠性設計中，認為作用于零件上的載荷（工作應力）和材料的強度都不是確定量，而是隨機變量，具有明顯的離散性質。2在可靠性設計中，認為所設計的零部件存在一定的失效可能性，但失效概率應控制在允許范圍內，不得超過允許值。4應力強度干涉模型：應力S和強度服從某一概率分布，分別用和表示應力和強度的概率密度函數。將它們畫在同一坐標系中，兩種分布曲線有重疊，如圖5-10的右圖所示（圖中的陰影線部分），這種重疊稱為應力強度干涉現象。將這種干涉稱為應力強度干涉模型。即根據應力和強度干涉情況，計算干涉區內強度小于應應力廣義指引起失效的負荷，強度時抵抗失效的能力5什么是串聯，（并聯，混聯）系統？如何計算串聯，（并聯，混聯）系統的可靠度？串