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第1章 创造和创新人类文明的火车头——设计1

1.1 设计是什么？2

1.1.1 设计是创新2

1.1.2 设计是构思3

1.1.3 设计是谋划3

1.1.4 设计是人为事物的前期工作过程3

1.2 设计创造了人类文明4

1.2.1 人为事物的设计与构思比人为事物的构建更重要5

1.2.2 设计创造创新了人类的一切文明7

1.2.3 设计是推动社会发展的生产力10

1.3 设计是普遍存在的11

1.3.1 什么是人为事物？11

1.3.2 设计的类型11

1.3.3 硬设计14

1.3.4 软设计15

1.3.5 人为事和人为物设计具有共同的特征16

1.4 知识和经验是设计的基石17

1.4.1 创造性思维能力是设计创新的驱动力17

1.4.2 科学哲学原理是提升设计创新的有力手段19

1.4.3 用系统科学原理寻求设计整体综合最优21

1.4.4 人文科学是拓展概念设计思路的重要途径22

1.4.5 美学知识使设计协调和完美23

1.5 现代设计仍然需要直觉和经验23

1.5.1 什么是直觉设计？24

1.5.2 什么是经验？24

1.6 从古到今都有设计25

1.6.1 远古时期的设计25

1.6.2 古代的设计26

1.6.3 近代的设计30

1.6.4 现代的设计32

1.7 何处不在的设计34

1.7.1 航空航天领域的设计34

1.7.2 智能机器人的成功设计34

1.7.3 设计出划时代的标志性建筑35

1.7.4 日常生活用具的优秀设计改善了家庭生活36

1.8 本书的基本框架体系和基本内容概括37

1.8.1 编写本书的基本指导思想37

1.8.2 本书内容的框架体系37

1.8.3 本书主要内容的简介38

参考文献40

第2章 设计发展的启示——直觉、经验和科学41

2.1 设计是怎样产生的？42

2.1.1 黑猩猩能设计吗？42

2.1.2 原始人类的奇思妙想43

2.1.3 璀璨的史前玉器46

2.1.4 设计在人类进化中的作用48

2.2 古代设计的发展50

2.2.1 埃及金字塔是不是人类之作？50

2.2.2 鲁班与墨子51

2.2.3 秦人的箭镞有现代人的智慧？54

2.2.4 宏伟的故宫55

2.2.5 张衡设计的浑天仪是否有图纸？57

2.3 工业时代的设计58

2.3.1 文艺复兴与新科学兴起58

2.3.2 新艺术运动与设计60

2.3.3 新建筑运动与设计61

2.3.4 让人目不暇接的世博会64

2.4 新设计时代65

2.4.1 现代设计理论、方法与工具65

2.4.2 后现代主义设计67

2.4.3 设计科学70

2.5 设计的直觉、经验与科学71

2.5.1 设计不是一种突发奇想71

2.5.2 设计中的直觉魅力72

2.5.3 直觉、经验与科学的有机结合74

2.5.4 走进设计的理想国75

参考文献76

第3章 设计的动力——满足需求77

3.1 衣食住行78

3.1.1 巧夺天工78

3.1.2 生米成熟饭81

3.1.3 车水马龙84

3.1.4 万语千言86

3.2 有的放矢87

3.2.1 宝马香车88

3.2.2 以人为主89

3.3 无形的设计96

3.3.1 再识“抬举”96

3.3.2 管理也是设计98

3.4 潜在的需求100

3.4.1 模糊和多样化101

3.4.2 懂得取舍102

3.4.3 预见与发掘103

3.5 无穷尽的设计105

3.5.1 需求重定位105

3.5.2 功能新拓展106

3.5.3 创新是源泉106

参考文献110

第4章 创意的基础——创新思维和方法111

4.1 哪些基石支撑了设计创新？112

4.1.1 从圆珠笔、鸿运扇和阿波罗登月飞船谈起112

4.1.2 设计创新的6块基石113

4.1.3 人人都能拥有创新能力117

4.2 走进创新思维118

4.2.1 认识我们的大脑118

4.2.2 奇特的创新思维120

4.2.3 学会科学地运用大脑123

4.3 学一点设计创新方法124

4.3.1 “三个臭皮匠，赛过一个诸葛亮”——智力激励法124

4.3.2 创新从提出问题开始——设问探求法126

4.3.3 从已存在的事物中寻求灵感——联系类比法129

4.3.4 搭积木的启示——组合创新法132

4.4 产品设计创新的实现——功能原理的创新135

4.4.1 产品功能的准确描述135

4.4.2 复杂产品的功能分解136

4.4.3 实现产品功能的功能原理设计137

参考文献142

第5章 体现创新理念——概念设计143

5.1 概念设计的基本特征144

5.2 设计理念与异想天开的创新思维145

5.3 概念设计与创造性智慧的体现148

5.4 身边的概念设计151

5.4.1 需求设计151

5.4.2 功能设计152

5.4.3 原理设计154

5.4.4 构形设计155

参考文献158

第6章 构建和谐人机环境系统——工业设计159

6.1 工业设计与其多重特征160

6.1.1 什么是工业设计？160

6.1.2 工业设计的内容161

6.1.3 工业设计的目标和评价要素162

6.1.4 工业设计的程序166

6.1.5 人因素与工业设计169

6.1.6 社会因素与工业设计173

6.1.7 经济因素与工业设计175

6.1.8 技术因素与工业设计176

6.1.9 文化因素与工业设计180

6.1.10 情感因素与工业设计182

6.2 工业设计的主要方向184

6.2.1 面向产品的工业设计184

6.2.2 视觉传达的设计188

6.2.3 环境的设计192

6.3 当今工业设计探讨的主要设计议题194

6.3.1 情感化设计194

6.3.2 绿色设计198

6.3.3 社会响应设计201

6.3.4 为交互而设计203

第7章 计算机辅助推动创新设计207

7.1 计算机真的能参与设计工作吗？208

7.2 计算机何以能辅助人进行设计？211

7.2.1 计算机辅助设计系统硬件的组成211

7.2.2 计算机辅助设计软件的组成211

7.3 计算机设计，巧夺天工212

7.3.1 从波音777飞机的设计谈起212

7.3.2 计算机辅助设计中的几何建模214

7.3.3 特征技术和特征建模216

7.4 计算机设计神通广大，创新无穷！225

7.4.1 计算机辅助绘图226

7.4.2 产品变型设计——鼠标轻轻点，小猪变小熊！228

7.4.3 机构运动仿真229

7.4.4 有限元分析和数值仿真231

参考文献234

第8章 追求完美——优化设计235

8.1 何为优化？236

8.2 华罗庚的优选法故事237

8.3 最短路径问题238

8.4 建厂风险分析的多阶段决策241

8.5 有数量折扣的采购优化244

8.6 从洗衣机的发展看设计优化246

8.6.1 洗衣动力设计的优化246

8.6.2 洗衣方式的优化247

8.6.3 洗衣功能控制的优化249

8.6.4 洗衣机使用人性化249

8.7 对优化设计的思考252

8.7.1 寻找最优的方法和思路252

8.7.2 优选的流程254

参考文献256

第9章 提高设计性能——计算机辅助工程257

9.1 从功能设计到性能设计258

9.1.1 性能设计的重要性258

9.1.2 设计是功能和性能的结合260

9.1.3 性能评估和改进261

9.2 追求高性能的计算机辅助工程技术262

9.2.1 有限元技术的产生和发展262

9.2.2 有限元技术的方法263

9.2.3 计算机辅助工程技术的分类264

9.3 现代产品设计流程272

9.3.1 汽车设计流程273

9.3.2 现代产品设计流程的特点275

9.3.3 计算机辅助工程技术的应用275

9.4 基于结构优化技术的创新设计277

9.4.1 拓扑优化技术278

9.4.2 创新设计案例280

9.4.3 自主创新设计284

9.5 小结286

第10章 高逼真的设计——虚拟设计287

10.1 “虚拟”不虚288

10.2 虚拟设计的五脏六腑290

10.2.1 虚拟设计的心脏——虚拟现实技术290

10.2.2 虚拟设计的大脑——多领域建模与仿真292

10.2.3 虚拟设计的五官——虚拟辅助设备292

10.2.4 虚拟现实系统的分类294

10.3 虚拟设计在汽车设计中的应用298

10.3.1 在产品设计中的应用298

10.3.2 在汽车制造中的应用300

10.4 虚拟设计在飞机设计中的应用302

10.4.1 “梦想飞机”的下线仪式302

10.4.2 虚拟装配与飞机设计303

10.4.3 飞行模拟器304

10.5 月球探索中的虚拟设计技术305

10.5.1 虚拟月面306

10.5.2 虚拟月球车308

10.5.3 运动学与动力学仿真308

10.5.4 路径规划308

10.6 小结309

参考文献309