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目录1

前言1

第1章　绪论1

1.1　现代设计的概念1

1.1.1　设计的概念及特征2

1.1.2　设计发展的基本阶段3

1.1.3　现代设计与传统设计3

1.2　现代设计方法的主要内容及特点5

1.2.1　现代设计方法的主要内容5

1.2.2　现代设计方法的特点8

1.3.1　现代产品的特点9

1.3　现代产品的特点及其开发9

1.3.2　现代产品的开发10

1.4　学习现代设计方法的意义与任务12

习题13

第2章　计算机辅助设计14

2.1　概述14

2.1.1　CAD技术的起源、发展和应用概况14

2.1.2　应用CAD技术的优越性15

2.1.3　CAD技术发展展望15

2.2　CAD系统15

2.2.1　CAD系统的硬件16

2.2.2　CAD系统的软件16

2.2.3　CAD系统的形式17

2.3　工程数据的处理方法及CAD程序编制18

2.2.4　CAD系统的功能18

2.3.1　数表的分类及存取19

2.3.2　线图的分类及处理21

2.3.3　列表函数表的插值算法26

2.3.4　数据的公式拟合方法31

2.4　数据文件及其应用33

2.5　数据库及其应用34

2.5.1　数据库与数据库管理系统34

2.5.2　汉字FOXBASE＋2.1数据库35

管理系统在CAD中的应用………35

习题38

2.5.3　工程数据库38

第3章　计算机绘图42

3.1　概述42

3.2　计算机绘图基础43

3.2.1　坐标系43

3.2.2　窗口、视区及开窗变换44

3.2.3　二维图形的剪裁47

3.3　二维图形的几何变换48

3.3.1　齐次坐标与变换矩阵49

3.3.2　基本几何变换及矩阵表示49

3.3.3　组合变换51

3.4.1　基本图形的绘制53

3.4　机械工程图的绘制方法53

3.4.2　零件图的绘制55

3.4.3　装配图的绘制57

习题59

第4章　优化设计61

4.1　概述61

4.1.1　优化设计基本概念61

4.1.2　优化设计的数学模型62

4.1.3　工程优化设计问题的主要类型67

4.1.4　优化设计的迭代算法67

4.2.1　二次型与正定矩阵69

4.2　工程优化设计的数学基础69

4.2.2　函数的方向导数与梯度70

4.2.3　函数的泰勒近似展开式和海森矩阵72

4.2.4　无约束优化问题的极值条件73

4.2.5　凸函数与凸规划74

4.2.6　约束优化问题的极值条件76

4.3　一维优化方法79

4.3.1　搜索区间的确定80

4.3.2　0.618法（黄金分割法）82

4.3.3　二次插值法85

4.4　多维无约束优化方法87

4.4.1　坐标轮换法88

4.4.2　共轭方向法89

4.4.3　梯度法95

4.4.4　牛顿法96

4.4.5　变尺度法97

4.5　约束优化方法102

4.5.1　复合形法103

4.5.2　惩罚函数法108

4.5.3　简约梯度法及广义简约梯度法115

4.6　多目标问题的优化方法125

4.6.1　加权组合法126

4.6.2　功效系数法127

4.7.1　工程优化设计的一般步骤128

4.7　工程优化设计应用128

4.6.3　主要目标法128

4.7.2　微机优化方法程序库PC-129

OPB简介129

4.7.3　工程优化设计实例133

习题137

第5章　机械可靠性设计139

5.1　概述139

5.1.1　研究可靠性的意义139

5.1.2　可靠性的定义140

5.1.3　可靠性技术的发展140

5.2　可靠性特征量141

5.2.1　可靠度特征量141

5.1.4　可靠性设计的基本内容141

5.2.2　失效特征量143

5.3　可靠性常用概率分布147

5.4　机械强度可靠性设计153

5.4.1　强度概率计算法的基本理论154

5.4.2　零件强度可靠度的计算156

5.4.3　零件承载能力分布规律及分布157

参数的确定157

5.4.4　零件工作应力分布规律及分布158

参数的确定158

可靠度160

5.4.5　强度可靠性计算条件式与许用160

5.5　强度可靠性设计方法及步骤161

5.6　疲劳强度可靠性设计163

5.6.1 等幅变应力作用下零件的疲劳163

寿命及可靠度163

5.6.2　不稳定应力作用下零件的疲劳164

寿命164

5.6.3　承受多级变应力作用的零件在167

给定寿命时的可靠度167

5.7　机械系统可靠性设计168

5.7.1　可靠性预测169

5.7.2　可靠性分配177

习题181

第6章　有限元法183

6.1　概述183

6.2　单元分析184

6.2.1　单元分析的任务和方法184

6.2.2　直接刚度法185

6.2.3　虚功原理法188

6.2.4　能量变分法191

6.3　有限元法的应用196

6.3.1　有限元法的计算步骤196

6.3.2　计算实例200

6.3.3　其它问题204

习题205

第7章　机电产品造型设计206

7.1　概述206

7.1.1 工业造型设计的基本内容与基206

本要素206

7.1.2　产品造型设计的原则207

7.1.3　产品造型的美学内容207

7.1.4　产品造型设计的程序208

7.2　造型与形式法则209

7.2.1　形态要素及其视觉效果209

7.2.2　造型美的形式法则211

7.3　人机工程学简介215

7.3.1　人体结构尺寸与造型尺度216

7.3.2　视觉特征与显示器设计217

7.3.3　控制器的选择与设计218

7.3.4　控制台板设计218

7.4　产品色彩设计219

7.4.1　色彩的基本知识219

7.4.2　色彩的对比与调合220

7.4.3　产品色彩设计221

习题223

第8章　设计方法学224

8.1　概述224

8.1.1　设计方法学及其研究内容224

8.2.1　技术过程及技术系统225

8.2　系统化设计法225

8.1.2　设计系统225

8.2.2　功能分析法227

8.2.3　系统设计举例231

8.3　创造性设计法234

8.3.1　创造力和创造过程234

8.3.2　创造性思维及其特点和类型235

8.3.3　创造技法238

8.4　设计中的评价与决策240

8.4.1　设计中的评价240

8.4.2　设计中的决策247

习题249

9.1.2　遗传算法的特点及应用251

9.1.1　工程遗传算法的概念251

第9章　工程遗传算法251

9.1　概述251

9.2　遗传算法的基本原理及其计算步骤252

9.2.1　遗传算法的基本原理252

9.2.2　遗传算法的基本操作253

9.2.3　遗传算法的迭代计算步骤254

9.2.4　遗传算法的实现256

9.2.5　遗传算法的数学描述259

9.3　遗传算法在机械工程设计中的应用实例260

习题264

10.1.1　可靠性优化设计模型的创建方法266

10.1　机械可靠性优化设计在机械设计中的应用266

第10章　现代设计方法的综合应用266

10.1.2　机械可靠性优化设计举例270

10.2　面向对象软件设计方法及其在机械（CAD系统开发中的应用278

10.2.1　面向对象软件设计方法的基本原理与特点278

10.2.2　面向对象软件设计方法在机280

械CAD系统开发中的应用……280

10.3　参数化绘图方法及其在机械CAD中的应用287

10.4　三次设计法及其在工程设计中的应用290

10.4.1　三次设计法原理290

10.4.2　三次设计法在工程设计中的应用292

习题302