现代设计方法与理论+机械振动复习重点(手打版)

1、第0章：绪论1、设计的本质是由功能到结构的映射过程， 是技术员根据需求进行构思、计划并把设想 变为现实可行的机械系统的过程。设计具有个性化、抽象化、多解性的基本特征。第1章：计算机辅助设计CAD是一个综合概念，它表示在产品设计 和开发时直接或间接使用计算机的活动之 总和，主要指计算机完成整个产品设计的过 程。（全部写，15分）1、CAD :即计算机辅助设计，利用计算机 快速的数值计算，和强大的图文处理功 能辅助工程师、设计师、建筑师等工程 技术人员进行产品设计、工程绘图和数 据管理，如制作模型、计算、绘图等。2、 CAE :即计算机辅助分析，将CAD设 计或组织好的模型，用计算机辅助分析 软件

2、对原设计进行仿真设计成品分析，通过反馈的数据，对原 CAD设计或模 型进行反复修正，以达到最佳效果。3、CAM :即计算机辅助设计制造，将计算 机技术应用与生产制造过程，以代替人 进行生产设备与操作的控制，如计算机 数控机床、加工中心等。4、CAPP :即计算机辅助工艺设计，将企业 产品设计数据转换为产品制造数据的一 种技术。利用计算机辅助工艺进行零件 加工工艺过程的制定，把零件毛坯加工 成工程图样上所要求的零件成品。5、 CIMS :即计算机集成制造系统，它是工 厂的生产、经营活动中各种分散的自动 化系统有机结合而成的高效益、高柔性 的智能生产系统。6、CAD发展方向：标准化、智能化、集成

3、化、网络化、虚拟化。7、CAD系统组成：（1）硬件系统：计算机、 图形输入设备、输出设备（2）软件：系 统软件，支撑软件，应用软件。8、CAD系统的种类：（1）按硬件分类：按 硬件角度将 CAD系统分为四类：集中 式主机系统、小型机成套系统、微型机 CAD系统和分布式网络工程工作站系 统。（2）按工作方式和功能分类：检索 型、派生型、交互型、智能型 CAD系统。第2章：优化设计1、优化设计、是从多种方案中选择最佳方 案的设计方法。它以数学中的最优化理论为 基础，以计算机为手段， 根据设计所追求的 性能目标，建立目标函数，在满足给定的各 种约束条件下，需求最优的设计方案。第三章：有限元1、有限元

4、的基本思想：有限元作为一种较新的数值模拟方法，其基本思想是里兹法加 分片近似。它将连续的求解域离散为由有限 个单元组成的组合体，以此组合体来模拟和 逼近原求解域。而单元本身有不同的几何形 状，且单元间能够按各种不同的联结方式组 合，所以这个组合体可以模型化几何形状非 常复杂的求解域。有限元的求解步骤是最每 个单元用节点未知量通过插值函数来近似 地表示单元背部的多种物理量，然后把这些单元组装成一个整体，并使它们满足整个物 体的边界条件和连续条件，得到一组有关节 点未知量的联立方程。解出方程后，再用插 值函数和有关公式就可以求得物体内部各点所需要的多种物理量。随着单元数目的增 加，即单元尺寸的缩小

5、， 解答的近似程度将 不断改进。如果单元满足收敛条件，得到的近似解最后将收敛于精确解。总而言之，化整为零，积零为整，把复杂 的结构看成由有限个单元组成的整体，这个就是有限元的基本思想。2、弹性力学中的基本假设：连续性、完全 弹性、各向同性、均匀性、微小性、无初应 力假设。3、缩小解题规模的常用措施：对称性和反 对称性、周期性条件，、降维处理和几何简 化、子结构技术、线性近似化、多工况载荷 的合并处理。第4章：稳健设计1、稳健设计：它的基本思想是使所设计的 产品（或系统）无论在制造或使用中当结构 参数发生微小的变差、 或者在规定的寿命内 当材料发生老化和变质时，都能保证产品质 量的稳健性。2、

6、稳健设计的一般步骤可分为三步： （1） 确定产品的指标体系， 建立可控与不可控因素对产品质量影响的质量设计模型，该模型应能充分显示出各功能因素变差对产品质 量特性的影响；（2）对稳健设计模型进行试验 设计和数值分析模拟计算，获取质量特性的 可靠分析数据；（3）寻找稳健设计解或稳健 优化解，获取稳健产品的设计方案。第5章：虚拟设计1、虚拟现实的两个本质特征：多感知性、 沉浸感。2、虚拟现实系统较之仿真系统的特点可以 简单概括如下：（1）虚拟现实系统可视为更高层次的仿真 系统；（2）虚拟现实系统在当软件发生改变时， 易于模型的重构和系统的复用；（3）虚拟现实系统能在实时工作条件下工 作，并且是交互

7、的和自适应的；（4）虚拟现实技术能够与人类的多种感知 进行交互。3、虚拟设计与传统 CAD/CAM 系统的区别 主要有：（1）在讨论区别的同时，应首先重 在继承，尤其是继承原有 CAD技术的资源 与成果，其次，虚拟设计是以硬件相对高的 投入为代价的；（2） CAD技术往往重在交 互，设计阶段可视化程度不高，到原型生产出来后才暴露出问题；（3） CAD技术无法 利益除视觉以外的其他感知功能；（4） CAD技术无法进行深层次设计，如可装配性分析 和干涉检验等。第6章：创新设计1、TRIZ理论的核心思想：TRIZ的核心是 消除矛盾及技术进化的原理， 并建立基于知 识消除矛盾的逻辑化方法， 用系统化的

8、解题 流程来解决特殊问题或矛盾。（1）任何一个技术系统的发展都遵循着客 观的规律发展演变，具有客观的进化规律和 模式，各种技术难题和矛盾的不断解决是推 动这种进化过程的动力。（2）创新实践中遇到的工程矛盾及解决方 案总是重复出现，彻底解决工程矛盾的创新 原理和方法容易掌握，而且，解决本领域 技术问题的最有效的方法往往来自其他领 域的科学到道理。（3）技术系统发展的理想状态是用最少的资源实现最大效益的功能。2、TRIZ基本概念：功能：是物体作用于其他物体、并改变其参 数的行为。功能是描述了系统或组建是用来 做什么的。子系统（组件）：技术系统的组成部分。作用对象：功能的承受者。物场：由两种物质和一

9、种场组成的系统。外部条件：系统以外的环境、 情况等限制因 素。技术系统进化法则：技术系统与生物系统一 样也有一个进化发展的过程，并且这个进化 发展过程是具有一定的规律的，这些技术系统系统进化发展的规律就是技术系统进化 法则。资源：就是一切可被人类开发和利用的物质、能量和信息的总称。思维定势：在过去获得的经验和知识的基础 上形成的感性认识，逐渐沉淀成为一种特定 的认知模式。矛盾：在事物中存在的既对立又统一的现象。管理矛盾（行政矛盾）：现实和理想之间的 矛盾。技术矛盾：是两个参数之间的矛盾，改善系 统的某一个参数，导致另一个参数的恶化。物理矛盾：是针对某一参数产生不同的要求，而产生的矛盾。矛盾矩阵

10、：由39个工程参数组成第一行和 第一列的一个表。技术预测：是对有关技术发展趋势、技术发 明、应用成果及经济前景、社会影响等方面 的预测。技术预测还可以根据技术发展阶段 分为基础研究预测、应用研究预测、开发研 究预测、生产需求预测等。发明的级别：不同的发明可能会对系统、社 会、人类等产生不同的影响，按照影响的程 度可以把发明分为不同的级别，即发明的级别。3、管理冲突主要研究系统内部各子系统间 的相互影响。物理冲突是指对于系统中的某一个参数 而言，系统一方面要求该参数正向发展以利 于实现某种功能，另一方面又要求该参数负向发展以利于实现另一种功能。技术冲突时指系统问题由两个参数引 起，其中一个参数的

11、优化通常会导致另一个 参数的恶化。实际上，技术冲突中往往隐含 着物理冲突，二者有时是可以相互转化的。4、物理矛盾及其解决：空间分离原理、实 践分离原理、基于条件的分离原理、总体与部分的分离原理。庆国 2013第一章：导论1、所谓振动，广义的讲，指一个物理量在 它的平均值附近不停地经过极大值和极小值而往复变化。机械振动指机械或结构在它 的静平衡位置附近的往复弹性运动。2、振动问题可以分成下面几种基本课题：振动设计、系统识别、环境预测。3、振动的分类：线性振动和分线性振动， 确定性振动和随机振动， 离散系统和连续系 统。其他分类：按激励情况分类：自由振动， 系统在初始激励下或原有的激励消失后的 振动；强迫振动，系统在持续的外界激励作 用下产生的振动。按响应情况分类：简谐振 动，振动的物理量为实践的正弦函数或余弦 函数；周期振动：振动的物理量为时间的周期函数