机电产品现代设计：理论、方法与技术

   第1章 绪论
1.1 现代设计学
1.2 我国制造业的形势和发展
1.3 现代设计与制造业的发展
1.4 现代设计与信息技术

第2章 设计问题的描述与解决
2.1 设计的任务和一般过程
2.1.1 确定设计任务
2.1.2 产生可能的解决方案
2.1.3 确定最终解决方案
2.2 设计中的知识获取和知识流
2.2.1 设计中的知识流
2.2.2 知识流的分类
2.3 知识获取资源
2.3.1 已有知识
2.3.2 新知识的获取
2.4 分布式资源环境和知识服务
2.4.1 知识服务
2.4.2 智力资源单元
2.4.3 智力资源注册中心
2.4.4 知识服务平台
2.5 全生命周期性能数字样机

第3章 设计过程的信息处理
3.1 设计过程中的信息概论
3.1.1 数据、信息与知识——基于知识的设计
3.1.2 信息处理的基本过程
3.1.3 设计过程中的信息
3.2 产品设计信息的模糊处理方法
3.2.1 Vague集理论
3.2.2 模糊机制下的实例推理方法
3.3 产品设计信息的进化计算方法
3.3.1 选择
3.3.2 重组
3.3.3 变异
3.3.4 重新插入
3.3.5 并行执行方式
3.4 产品设计信息协同处理方法
3.4.1(SORBA技术)
3.4.2微软的方案(0LE、ODBCandDLL)
3.4.3 WEB技术
3.5 产品设计信息的信息融合方法
3.5.1 信息融合的概念
3.5.2 信息融合的基本原理
3.5.3 信息融合方法
3.6 产品设计信息的粗糙集处理方法
3.6.1 粗糙集理论概念
3.6.2 粗糙集理论的主要内容
3.6.3 粗糙集的扩展模型

第4章 功能需求获取与建模
4.1 需求进化的一般规律
4.1.1 人类需求进化的规律
4.1.2 Kano产品满意度曲线
4.2 需求进化定律
4.2.1 用户需求实现系统
4.2.2 需求进化五定律
4.2.3 已有产品潜在需求及新需求预测
4.2.4 面向未来产品的需求预测
4.3 市场拉动型用户需求获取
4.3.1 用户心声
4.3.2 用户群体
4.3.3 获取用户需求过程
4.4 混合型用户需求获取
4.5 用户需求表达
4.5.1 产品指标及其定义
4.5.2 目标指标的建立
4.6 功能获取过程与方法
4.6.1 基于用户需求的产品功能获取过程
4.6.2 功能建模方法
4.7 工程实例
4.7.1 用户要求表达
4.7.2 用户需求实例

第5章 概念设计与方案设计
5.1 概念设计与方案设计的基本内容
5.1.1 方案设计
5.1.2 概念设计
5.2 概念设计的过程和设计原理
5.2.1 概念设计过程的框架
5.2.2 产品与工程理念设计的基本构思
5.2.3 基于市场需求的功能创新
5.2.4 基于行为特征的原理创新
5.2.5 创造性思维是概念设计创新的驱动力
5.3 方案设计中的功能求解
5.3.1 广义功能求解模型
5.3.2 FwPAM功能求解模型
5.4 方案设计过程模型和基本设计方法
5.4.1 机械方案设计过程模型
5.4.2 机械系统方案的组成
5.4.3 机械系统方案的评价

第6章 产品设计的冲突解决
6.1 解的分级
6.2 产品设计中的冲突
6.2.1 冲突的分类
6.2.2 TRIz中的冲突分类
6.2.3 产品设计中的冲突实例
6.2.4 技术冲突的通用化
6.3 技术冲突解决原理
6.3.1 发明原理
6.3.2 发明原理实例
6.3.3 冲突矩阵
6.3.4 技术冲突问题解决过程
6.4 技术冲突解决实例
6.4.1 大型法兰设计
6.4.2 开口扳手设计
6.4.3 流化床锅炉设计

第7章 产品变型与进化设计
7.1理 想解
7.1.1 理想化
7.1.2 理想化水平
7.1.3 理想解与最终理想解
7.1.4 理想解的确定及应用
7.2 产品变型设计
7.2.1 变型设计的方式
7.2.2 变型设计的基本方法
7.2.3 变型设计过程
7.2.4 变型设计实例
7.3 技术进化系统
7.3.1 产品进化过程实例
7.3.2 产品进化的四个阶段
7.3.3 技术进化系统
7.3.4 技术进化潜力
7.3.5 产品概念形成顺序过程模型
7.4 技术进化实例
7.4.1 蝶阀的技术进化
7.4.2 带式输送机的技术进化
7.4.3 场控镜头的技术进化

第8章 产品性能设计与优化
8.1 产品性能设计概述
8.1.1 基本概念
8.1.2 产品性能设计过程与方法
8.2 稳健设计
8.2.1 稳健设计原理
8.2.2 稳健设计方法
8.3 基于机械多体系统动力学设计
8.3.1 多刚体系统建模
8.3.2 经典多柔体系统建模
8.3.3 绝对节点坐标方法
8.4 多学科设计优化
8.4.1 多学科设计优化概述
8.4.2 多学科设计优化常用方法
8.4.3 合作式协同进化
8.5 工程实例
8.5.1 汽车整体动力学模型与验证 实例
8.5.2 减速器多学科优化设计(c0)实例
8.5.3 卫星质量分布特性优化(ccEA实例

第9章 产品仿真与数字样机
9.1 数字样机的虚拟装配技术
9.1.1 虚拟装配技术概述
9.1.2 数字样机协同装配技术
9.1.3 实例(双级渐开线圆柱齿轮减i器虚拟装配环境)
9.2 数字样机运动学与动力学仿真技术
9.2.1 数字样机运动学仿真技术的研究进展
9.2.2 计算多体系统动力学的研究进展
9.2.3 计算多体系统动力学软件的实现进展
9.2.4 基于虚拟样机关节动力学模型的广义力隐喻交互驱动技术
9.3 数字样机物理场可视分析技术
9.3.1 物理场可视化的研究与发展
9.3.2 复杂区域物理场可视化技术存在的若干问题

第10章 产品配置建模与求解
10.1 产品配置的方法
10.1.1 配置建模方法
10.1.2 配置推理方法
10.2 产品配置的关键技术
10.2.1 产品配置需求获取与表达技术
10.2.2 产品配置模型构建技术
10.2.3 产品配置粒度划分技术
10.2.4 产品配置约束求解技术
10.2.5 产品配置规则提取技术
10.3 产品配置的具体步骤
10.3.1 客户需求驱动的配置
10.3.2 产品配置模型的建立
10.3.3 产品配置实例的约束求解
10.3.4 产品配置的方案评价
10.4 产品配置实例
10.4.1 乘客电梯的产品配置
10.4.2 大型液压机的产品配置

第11章 设计知识演化与重用
11.1 设计知识的表达
11.1.1 设计知识的本体表达
11.1.2 设计知识的物元表达
11.1.3 设计知识的公理化表达
11.2 设计知识的演化
11.2.1 设计知识的可拓集合
11.2.2 设计知识的变换派生
11.2.3 设计知识的菱形进化
11.3 设计知识的重用
11.3.1 设计知识的可重用规则
11.3.2 设计知识的可重用模型
11.3.3 设计知识重用的检索方法

第12章 产品质量分析与控制
12.1 质量控制的数据特征与设计建模
12.1.1 质量控制的信息表示与分类
12.1.2 通用类质量树建模方法
12.1.3 质量树相似度计算方法
12.1.4 类质量树聚类抽取方法
12.2 基于质量功能配置(QFD)的产品设计
12.2.1 基于QFD的产品性能优化设计原理
12.2.2 基于QFD的产品性能优化设计过程
12.2.3 基于QFD的性能优化设计算例
12.3 面向六西格玛质量设计分析模式
12.3.1 六西格玛设计方法和分析机制
12.3.2 面向六西格玛设计的基本原理
12.3.3 面向六西格玛设计的流程及工具
参考文献
……

    虽然数字仿真或虚拟现实比其他知识获取的方法便宜，但是也不都是可以一蹴而就的。首先大型商品软件都很昂贵，需要配置昂贵的工作站，对环境（机房）也有苛刻的要求，特别是要有经过培训能够掌握软件使用技巧的人。即使培训以后，没有一至二年的经验积累，也很难做到得心应手。如果一种软件不能解决问题，需要几个软件联合起来使用，没有长期在一个领域中的钻研，是不可能做好的。其次，如果没有现成的商业软件，需要自己根据模型编程计算，那就更需要非常专业的人才和深入的研究工作。
     即使有了模型，边界条件的确定也非常复杂，熟悉有限元分析的人，不一定知道对各种特定对象和在特定条件下如何确定边界条件。例如，轴在轴承里旋转，需要计算轴在外力作用下的振动，但是轴承对轴的约束究竟是固支、铰支还是力支？如果是力支，力边界条件如何确定？对于滑动轴承和滚动轴承，确定的方法有很大不同。如果还要考虑轴承受力倾斜的边缘效应，则情况就会更加复杂。大型推力轴承的轴瓦往往半浸泡在润滑油池中，润滑油受镜板的干扰而流动，轴瓦与润滑油接触部分的热交换系数取多少，都会影响轴瓦的温度分布，影响轴瓦的热变形、油膜的温度分布、厚度分布，从而影响轴承的承载能力。还有许多其他计算中的细节，它们都在很大程度上决定着计算结果的精度。所以，不能认为购买了一个商品软件，就什么样的数字仿真都可以做了，不仅掌握软件本身需要相当长的时间，积累处理上述问题的经验，也不是一朝一夕的事。有的咨询公司坦率地说，不是买了我的软件就什么都能分析了，更重要的是我们后面有支持软件运行的大规模知识库。而知识库的形成，则是长时间知识获取过程的积累。
     要对大系统和复杂过程进行数字仿真和虚拟现实，不仅仅是数学模型和计算机运算的问题，还涉及多媒体技术、传感器技术、控制技术和执行器的设计等。某些虚拟现实系统具有非常复杂和庞大的结构，而且十分昂贵。有的带有部分物理模拟的特点，可以说是一种混合模拟。前面讲过，如果要获取关于人、机关系的知识，人也可能成为混合模拟系统的一部分，这些都是用数字仿真和虚拟现实获取知识所要研究的问题。吉林大学汽车动态模拟国家重点试验室（ADSL）的一个汽车动态模拟装置，由一个可以将汽车开进去的“模拟仓”（球壳）和下面若干个计算机控制的液压执行器支承，驾驶员在车内可以看到145。视角中移动的道路（场
     ……