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第1章 绪论1

1.1现代设计1

1.1.1设计及其内涵1

1.1.2设计发展的基本阶段2

1.1.3现代设计与传统设计3

1.2现代设计理论和方法的主要内容及特点4

1.2.1现代设计理论和方法的主要内容4

1.2.2现代设计方法的特点5

1.3现代产品的设计类型及进程5

1.3.1现代产品的特点与设计要求5

1.3.2现代产品的设计类型及进程6

1.4学习现代设计方法的意义和任务8

习题9

第2章 优化设计10

2.1概述10

2.1.1优化设计基本概念10

2.1.2优化设计的数学模型11

2.1.3优化问题的分类18

2.1.4优化设计的迭代算法18

2.2优化方法的数学基础20

2.2.1二次型与正定矩阵20

2.2.2函数的方向导数和梯度22

2.2.3多元函数的泰勒近似展开式和海森矩阵25

2.2.4无约束优化问题的极值条件26

2.2.5约束优化问题的极值条件27

2.3一维优化方法30

2.3.1搜索区间的确定30

2.3.2黄金分割法32

2.3.3二次插值法34

2.4多维无约束优化方法37

2.4.1坐标轮换法37

2.4.2鲍威尔法38

2.4.3梯度法44

2.4.4牛顿法45

2.4.5变尺度法46

2.5约束优化方法51

2.5.1复合形法52

2.5.2惩罚函数法57

2.6多目标优化方法63

2.6.1线性加权组合法64

2.6.2功效系数法65

2.6.3主要目标法66

2.7智能优化算法66

2.7.1遗传算法66

2.7.2粒子群优化算法72

2.7.3免疫算法76

2.8工程优化设计应用80

2.8.1工程优化设计的一般步骤80

2.8.2工程优化设计实例81

习题91

第3章 可靠性设计93

3.1概述93

3.1.1可靠性科学的发展93

3.1.2可靠性的概念及特点93

3.1.3可靠性设计的基本内容94

3.2可靠性设计常用指标95

3.3可靠性设计中常用分布函数101

3.4机械强度可靠性设计107

3.4.1应力-强度分布干涉理论109

3.4.2零件强度可靠度的计算111

3.4.3零件强度分布规律及分布参数的确定112

3.4.4零件工作应力分布规律及分布参数的确定113

3.4.5强度可靠性计算条件式与许用可靠度114

3.4.6机械零部件强度可靠性设计的应用115

3.5疲劳强度可靠性分析117

3.5.1疲劳曲线117

3.5.2等幅变应力作用下零件的疲劳寿命及可靠度120

3.5.3不稳定应力作用下零件的疲劳寿命121

3.5.4承受多级变应力作用的零件在给定寿命时的可靠度122

3.6系统可靠性设计124

3.6.1元件可靠性预测124

3.6.2系统可靠性预测125

3.6.3系统可靠性分配129

习题132

第4章 计算机辅助设计134

4.1概述134

4.2 CAD系统136

4.2.1 CAD系统的硬件136

4.2.2 CAD系统的软件138

4.2.3 CAD系统的形式141

4.2.4 CAD系统的功能141

4.3工程数据的处理方法及CAD程序编制142

4.3.1数表的分类及存取142

4.3.2线图的分类及处理145

4.3.3列表函数表的插值算法149

4.3.4数据的公式拟合方法154

4.3.5数据文件及其应用156

4.4机械工程数据库的创建与应用157

4.4.1数据库与数据库管理系统157

4.4.2关系数据库管理系统应用实例简介158

4.4.3工程数据库159

4.5计算机图形处理与三维造型159

4.5.1计算机绘制工程图的常用方法159

4.5.2坐标系160

4.5.3二维图形的几何变换161

4.5.4三维造型166

4.6专用机械CAD系统的开发及应用168

4.6.1二维CAD软件的二次开发技术169

4.6.2三维CAD软件的二次开发技术170

习题173

第5章 有限元法176

5.1概述176

5.2单元特性的推导方法178

5.2.1单元划分方法及原则178

5.2.2单元特性的推导方法180

5.3有限元法的工程应用188

5.3.1有限元法的解题步骤188

5.3.2计算实例192

5.4有限元软件简介195

习题197

第6章 工业造型设计199

6.1概述199

6.1.1工业造型设计的基本内容与基本要素199

6.1.2产品造型设计的原则200

6.1.3产品造型的美学内容200

6.1.4产品造型设计的程序201

6.2造型基础与美学法则202

6.2.1形态要素及其视觉结果202

6.2.2产品造型的美学法则205

6.3人机工程学简介209

6.3.1人体结构尺寸与造型尺度210

6.3.2视觉特征与显示器设计211

6.3.3控制器的选择与设计212

6.3.4控制台板设计213

6.4产品的色彩设计214

6.4.1色彩的基本知识214

6.4.2产品色彩设计217

6.5计算机辅助工业设计（CAID）218

6.5.1计算机辅助工业设计（CAID）常用的软件218

6.5.2三维软件制作产品模型实例219

习题220

第7章 反求工程设计221

7.1概述221

7.2反求工程设计的基本内容及原理225

7.2.1反求工程设计的基本内容及类型225

7.2.2反求工程设计的基本原理227

7.3相似理论及相似设计方法简介229

7.3.1相似理论简介229

7.3.2相似设计方法234

7.4反求工程的原理与方法236

7.4.1设计反求236

7.4.2材料反求238

7.4.3工艺反求238

习题238

第8章绿色设计240

8.1概述240

8.2绿色技术241

8.2.1绿色产品242

8.2.2绿色制造244

8.3绿色设计的内容和方法245

8.3.1绿色设计的内容245

8.3.2绿色设计方法247

8.3.3绿色设计的材料选择250

8.3.4绿色设计的关键技术251

8.3.5绿色设计评价251

8.3.6绿色设计的效益和应用分析254

习题255

第9章 动态设计257

9.1概述257

9.2动态设计的有关概念和基本原理258

9.3轴类部件的动态分析和设计262

9.3.1轴类部件的动态分析262

9.3.2轴类部件的动态设计264

习题267

第10章 系统化设计法和创新设计268

10.1概述268

10.2系统化设计法269

10.2.1技术过程及技术系统269

10.2.2功能分析法270

10.2.3系统化设计法设计应用举例275

10.3创新设计277

10.3.1创造力和创造过程277

10.3.2创新思维及其特点和类型278

10.3.3创新技法280

习题283

第11章 并行设计284

11.1概述284

11.1.1并行设计的概念284

11.1.2并行设计思想的演化289

11.1.3并行设计的技术特点及内涵290

11.2并行设计的关键技术292

11.3并行设计的工程应用研究295

习题301

第12章 摩擦学设计302

12.1概述302

12.2金属表面的摩擦和磨损303

12.2.1金属表面特性303

12.2.2摩擦304

12.2.3磨损308

12.2.4机械零部件的典型磨损过程311

12.3摩擦学设计中的减摩和耐磨材料的选择312

12.3.1减摩材料的设计与选择312

12.3.2摩阻材料的设计与选择315

12.3.3耐磨材料的选择317

12.3.4表面耐磨强化处理318

12.4润滑和润滑系统设计321

12.4.1摩擦副间的基本润滑状态321

12.4.2流体动压润滑原理及动压滑动轴承的设计323

12.4.3润滑材料333

12.4.4润滑系统设计336

12.5摩擦学系统的监测与诊断技术338

习题340

参考文献342