現代機械設計方法

《現代機械設計方法》為機械設計工程師資格考試培訓教材，內容包括：產品生命週期設計、創新設計、機械動態設計、有限元設計、穩健設計、優化設計和可靠性設計等，是現代設計理論與方法學分支學科中的一些重要內容。

《現代機械設計方法》所選擇的幾個內容具有通用性和適於各種專業產品設計應用的特點，既可以對技術產品的某項特性作出定量描述，又有完整的計算方法和步驟（或程序），而且其設計結果有實際應用價值，比傳統的設計方法更具有科學性和合理性。

前言

第1章 緒論

1．1 引言

1．2 產品設計過程

1．2．1 設計過程及其特點

1．2．2 設計工作階段和工作方法

1．2．3 概念設計與參數設計

1．2．4 結構設計，模塊化、系列化和組合化設計

1．2．5 產品造型設計和人機工程設計

1．3 機械設計理論與方法

1．3．1 機械設計學科

1．3．2 現代設計理論與方法的學科

領域

習題

參考文獻

第2章 產品生命週期設計

2．1 引言

2．2 產品生命週期設計的基本概念

2．2．1 產品的生命週期

2．2．2 產品生命週期設計

2．2．3 生命週期設計的組成

2．2．4 生命週期設計的實施模式

2．3 面向材料選擇的設計

2．3．1 綠色材料的基本概念

2．3．2 綠色材料的評價

2．3．3 材料的選擇設計方法

2．4 面向產品質量的設計

2．4．1 產品生命週期的質量設計模型

2．4．2 面向產品質量設計與控制的主要方法

2．4．3 產品設計質量的模糊評價

2．5 面向環境的設計

2．5．1 概述

2．5．2 面向拆卸的設計

2．5．3 面向回收的設計

2．5．4 面向維修的設計

2．6 產品生命週期設計的評價

2．6．1 LCA的概念

2．6．2 LCA的分析方法

2．7 生命週期設計的關鍵技術

2．7．1 生命週期設計的數據庫和知識庫

2．7．2 生命週期設計用的幾種工作軟件及其開發

習題

參考文獻

第3章 創新設計

3．1 概述

3．2 創新設計的概念

3．2．1 設計理論分層

3．2．2 常規設計與創新設計

3．2．3 創新設計過程

3．2．4 解的分級

3．3 產品設計中的衝突

3．3．1 衝突的分類

3．3．2 TRIZ中的衝突分類

3．3．3 產品設計中的衝突實例

3．3．4 技術衝突的通用化

3．3．5 物理衝突

3．3．6 技術衝突與物理衝突

3．4 衝突解決原理

3．4．1 發明原理

3．4．2 衝突矩陣

3．4．3 技術衝突問題解決的過程

3．4．4 技術衝突解決的工程應用

3．5 物理衝突解決原理

3．5．1 物理衝突的類型

3．5．2 分離原理

3．5．3 分離原理與發明原理的關係

參考文獻

第4章 機械動態設計

4．1 引言

4．1．1 機械動態設計的含義

4．1．2 機械動態設計的主要內容及其

關鍵技術

4．1．3 機械動態設計的發展

4．2 機械結構振動理論基礎

4．2．1 單自由度振動系統分析

4．2．2 多自由度振動系統分析

4．2．3 非線性振動系統簡介

4．3 機械結構動力學建模與參數

識別

4．3．1 動力學建模的一般方法

4．3．2 有限元動力學建模方法

4．3．3 實驗模態分析建模方法

4．3．4 動力學參數識別

4．4 機械結構動力學修改與動力學優化設計

4．4．1 結構動力學修改的靈敏度分析原理

4．4．2 結構動力學修改的矩陣攝動迭代法

4．4．3 結構動力學修改的工程應用

4．4．4 結構動態優化設計原理與方法

4．5 機械減振、振動利用與振動控制設計

4．5．1 被動隔振的基本原理

4．5．2 被動消振的基本原理

4．5．3 主動隔振、振動利用簡介

習題

參考文獻

第5章 有限元設計

5．1 引言

5．1．1 概述

5．1．2 結構分析和有限元法

5．1．3 有限元的基本思想和特點

5．1．4 有限元在工程設計中的應用

5．1．5 CAE技術與有限元

5．2 彈性力學的基本理論

5．2．1 彈性力學的基本概念

5．2．2 彈性力學的基本方程

5．2．3 平面應力和平面應變問題

5．2．4 彈性力學的基本原理

5．3 單元的類型及其插值函數

5．3．1 概述

5．3．2 單元的類型

5．3．3 單元的插值函數

5．4 彈性力學中的有限元法

5．4．1 有限元模型的建立

5．4．2 單元特性分析

5．4．3 整體分析

5．4．4 邊界約束條件的處理

5．4．5 求解、計算結果的整理和有限元后處理

5．4．6 算例

5．5 等參元和數值積分

5．5．1 等參變換和單元矩陣的變換

5．5．2 四節點四邊形等參元

5．5．3 數值積分

5．6 軸對稱問題和空間問題的有限元分析

5．6．1 軸對稱問題的有限元分析

5．6．2 空間問題的有限元分析

5．6．3 體積座標

5．7 結構動力學的有限元分析

5．7．1 彈性動力學問題的基本方程和動力學有限元法的基本步驟

5．7．2 結構自振頻率和振型

5．7．3 質量矩陣和阻尼矩陣

5．7．4 動力響應的求解

5．8 有限元設計分析中的若干問題

5．8．1 有限元計算模型的建立

5．8．2 減小解題規模的常用措施

5．8．3 網格自動生成和誤差估計

5．9 有限元分析軟件

5．9．1 國外有限元分析軟件的概況

5．9．2 ANSYS有限元分析軟件介紹

5．9．3 ANSYS軟件分析實例

習題

參考文獻

第6章 穩健設計

6．1 穩健設計的基本概念

6．1．1 產品的質量問題

6．1．2 產品的質量特性與評價指標

6．1．3 產品質量的穩健性與穩健設計

6．2 損失模型法

6．2．1 概述

6．2．2 兩個基本工具

6．2．3 Taguchi穩健設計

6．3 響應面模型法

6．3．1 概述

6．3．2 響應面模型的試驗設計

6．3．3 響應面模型的建立

6．3．4 基於響應面模型的穩健設計

6．4 容差模型法

6．4．1 概述

6．4．2 容差分析

6．4．3 容差模型

6．4．4 基於容差模型的穩健設計

6．5 隨機模型法

6．5．1 概述

6．5．2 穩健設計的隨機模型

6．5．3 隨機模型的計算方法

習題

參考文獻

第7章 優化設計

7．1 引言

7．1．1 最優化在機械產品設計中的作用

7．1．2 優化設計的分類

7．1．3 優化設計的一般工作方法

7．1．4 優化設計的發展與趨勢

7．2 優化設計建模

7．2．1 概述

7．2．2 優化設計的基本術語

7．2．3 優化設計數學模型的格式

7．3 優化設計模型的基本概念

7．3．1 函數的梯度

7．3．2 局部近似函數

7．3．3 凸集和凸函數

7．3．4 約束可行域

7．3．5 約束最優解

7．4 優化計算方法

7．4．1 概述

7．4．2 約束優化計算方法

7．4．3 無約束優化計算方法

7．4．4 遺傳優化計算方法

7．4．5 優化計算方法程序

7．5 優化設計的實施與實例

7．5．1 優化設計的建模步驟

7．5．2 優化計算方法的選擇

7．5．3 收斂精度的選擇

7．5．4 優化計算結果的分析

習題

參考文獻

第8章 可靠性設計

8．1 可靠性基本概念

8．1．1 可靠性定義

8．1．2 可靠性特徵量

8．2 可靠性設計方法

8．2．1 可靠性設計

8．2．2 機械零部件可靠性設計

8．2．3 系統可靠性設計

8．2．4 系統冗餘技術

8．2．5 提高機械系統可靠性的措施

8．3 產品可靠性評估

8．3．1 可靠性模型

8．3．2 系統可靠性評估

8．3．3 可靠性試驗

8．4 產品故障分析技術

8．4．1 故障模式與分析

8．4．2 故障樹分析方法

8．5 產品的使用可靠性分析

8．5．1 使用可靠性與維修

8．5．2 維修性設計

習題

參考文獻

附錄 衝突矩陣