現代機械設計方法

現代設計方法在國內外已經廣泛應用於機械、電子等類產品設計。本書介紹了產品設計中已獲得廣泛應用且較為成熟的五種現代設計方法，具體內容包括：設計方法學、計算機輔助設計、有限元法、機械最優化設計和機械可靠性設計五方面。本書從實際應用角度闡述了這些方法的基本概念、基本理論、基本計算步驟和應用實例。本書內容深入淺出，易於閲讀和自學，通過本書學習，意在培養高等工科院校學生和有關人員瞭解、掌握和應用現代設計方法解決生產實際問題的基本技能。 ^[1] 

1緒論1

11概述1

111現代設計方法的概念1

112設計方法的發展過程1

113現代設計與傳統設計2

12現代設計方法的主要內容和特點2

121現代設計方法的主要內容2

122現代設計方法的特點5

13學習現代設計方法的意義6

2設計方法學7

21概述7

211設計系統8

212技術系統12

213產品設計的類型與設計原則13

22創造性設計方法14

221創造力和創造過程14

222創造性思維17

223創造技法19

23系統化設計方法21

231功能分析法21

232系統化設計實例——汽車舉升機設計25

233系統化設計中的評價與決策27

習題33

3計算機輔助設計(CAD)34

31CAD的概述34

311CAD的概念34

312應用CAD技術的優越性35

313CAD技術的應用領域35

314CAD的發展歷程及其發展趨勢36

32CAD系統的構成38

321CAD系統的硬件平台38

322CAD系統的軟件平台41

323CAD系統的類型及系統選擇43

33工程數據的處理方法44

331數據組成45

332數表的程序化處理45

333實測數據的曲線擬合47

334數據結構48

335圖形標準51

336產品數據管理技術53

34數據庫及其應用55

341數據模型56

342數據庫的特點56

343數據庫管理系統57

344工程數據庫系統 58

345數據庫系統的應用59

35圖形處理技術61

351計算機圖形技術的基本概念61

352圖形處理的數學基礎62

353座標系64

354窗口與視區變換65

355圖形裁剪66

356二維與三維圖形變換66

36常用的CAD軟件70

361Ideas系統70

362Unigraphics系統70

363Pro/Engineer系統70

364CATIA 系統71

365AutoCAD系統71

習題71

4有限元法73

41概述73

42彈性力學基礎75

421彈性力學假設75

422基本概念75

423彈性力學中的典型問題77

424彈性力學平面問題基本方程78

425聖維南原理82

426虛位移原理83

43平面問題的有限元法85

431三角形常應變單元85

432面積座標與形函數性質90

433單元剛度矩陣及性質92

434整體分析97

435單元等效節點力與整體載荷陣列101

436收斂準則104

437有限元分析步驟105

44軸對稱問題有限元法110

441軸對稱問題基本方程110

442單元分析113

443等效節點載荷計算115

45等參數單元117

451四節點平面矩形單元118

452等參元的概念121

453平面等參元126

454高斯積分法簡介135

46有限元軟件簡介136

461概述136

462ANSYS的相關介紹及其分析流程141

習題160

5機械優化設計164

51優化設計總論164

511優化設計數學模型164

512優化問題的幾何描述168

513優化問題的數值迭代法169

52一維優化方法170

521確定初始區間的進退法171

522黃金分割法172

523二次插值法175

53無約束優化方法178

531數學基礎178

532梯度法183

533牛頓法(Newton法)186

534共軛梯度法189

535變尺度法194

536鮑威爾(Powell)法198

54約束優化方法203

541約束優化問題的極值條件204

542隨機方向法206

543複合形法210

544可行方向法214

545懲罰函數法219

55最優化方法在機械設計中的應用228

551機械優化設計的一般步驟228

552階梯軸的優化設計231

553平面鉸鏈四杆機構再現運動規律的最優化設計232

554最小體積二級圓柱齒輪減速器的優化設計234

習題236

6機械可靠性設計239

61概述239

611可靠性研究歷史發展239

612中國機械可靠性研究現狀240

613機械可靠性研究的必要性241

614機械系統可靠性設計的特點和難點242

62可靠性基本概念和理論242

621可靠性的基本概念242

622可靠性特徵量243

623典型失效曲線247

624可靠性的概率分佈247

63機械零件可靠性設計252

631概率法機械設計253

632應力強度干涉模型254

633零部件靜強度可靠性設計256

634零部件疲勞強度可靠性設計257

64機械系統可靠性設計263

641系統模型263

642系統可靠性預測266

643系統可靠性分配268

644機械系統可靠性預計271

65可靠性設計應用實例272

66其他機械產品可靠性設計方法簡介273

661TTCP法274

662平均累計故障率方法274

663穩健性設計274

664故障模式、影響及危害性分析(FMECA)275

665故障樹分析法(FTA)275

習題275

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