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第1章 绪论 1

1.1 现代设计概述 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 现代设计理论与方法的主要内容及特点 3

1.2.1 现代设计理论与方法的主要内容 3

1.2.2 现代设计理论与方法的特点 5

1.3 现代产品设计 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 学习本课程的意义及任务 7

1.4.1 学习本课程的意义 7

1.4.2 学习本课程的方法和任务 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 17

2.1.4 优化设计的迭代算法 17

2.2 优化方法的数学基础 19

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 21

2.2.3 多元函数的泰勒近似展开式和海森矩阵 23

2.2.4 无约束优化问题的极值条件 25

2.2.5 约束优化问题的极值条件 26

2.3 一维优化方法 28

2.3.1 搜索区间的确定 29

2.3.2 黄金分割法 30

2.3.3 二次插值法 33

2.4 多维无约束优化方法 34

2.4.1 坐标轮换法 36

2.4.2 鲍威尔法 37

2.4.3 梯度法 42

2.4.4 牛顿法 43

2.4.5 变尺度法 44

2.5 约束优化方法 49

2.5.1 复合形法 50

2.5.2 惩罚函数法 54

2.6 多目标优化方法 60

2.6.1 线性加权组合法 61

2.6.2 功效系数法 62

2.6.3 主要目标法 63

2.7 智能优化算法 63

2.7.1 遗传算法 64

2.7.2 粒子群优化算法 70

2.7.3 免疫算法 73

2.8 工程优化设计应用 77

2.8.1 工程优化设计的一般步骤 77

2.8.2 工程优化设计实例 77

习题 87

第3章 可靠性设计 88

3.1 概述 88

3.1.1 可靠性科学的发展 88

3.1.2 可靠性的概念及特点 88

3.1.3 可靠性设计的基本内容 89

3.2 可靠性设计常用指标 90

3.3 可靠性设计中常用分布函数 95

3.4 机械强度可靠性设计 102

3.4.1 应力－强度分布干涉理论 103

3.4.2 零件强度可靠度的计算 105

3.4.3 零件强度分布规律及分布参数的确定 106

3.4.4 零件工作应力分布规律及分布参数的确定 107

3.4.5 强度可靠性计算条件式与许用可靠度 108

3.4.6 机械零部件强度可靠性设计的应用 109

3.5 疲劳强度可靠性分析 111

3.5.1 疲劳曲线 111

3.5.2 等幅变应力作用下零件的疲劳寿命及可靠度 113

3.5.3 不稳定应力作用下零件的疲劳寿命 115

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 116

3.6 系统可靠性设计 117

3.6.1 元件可靠性预测 117

3.6.2 系统可靠性预测 118

3.6.3 系统可靠性分配 122

习题 124

第4章 计算机辅助设计 126

4.1 概述 126

4.2 CAD系统 128

4.2.1 CAD系统的硬件 128

4.2.2 CAD系统的软件 130

4.2.3 CAD系统的形式 132

4.2.4 CAD系统的功能 133

4.3 工程数据的处理方法及CAD程序编制 133

4.3.1 数表的分类及存取 133

4.3.2 线图的分类及处理 136

4.3.3 列表函数表的插值算法 140

4.3.4 数据的公式拟合方法 145

4.3.5 数据文件及其应用 147

4.4 机械工程数据库的创建与应用 147

4.4.1 数据库与数据库管理系统 147

4.4.2 关系数据库管理系统应用实例简介 148

4.4.3 工程数据库 149

4.5 计算机图形处理与三维造型 150

4.5.1 计算机绘制工程图的常用方法 150

4.5.2 坐标系 151

4.5.3 二维图形的几何变换 152

4.5.4 三维造型 157

4.6 专用机械CAD系统的开发及应用 159

4.6.1 二维CAD软件的二次开发技术 159

4.6.2 三维CAD软件的二次开发技术 160

习题 163

第5章 有限元法 166

5.1 概述 166

5.2 单元特性的推导方法 168

5.2.1 单元划分方法及原则 168

5.2.2 单元特性的推导方法 170

5.3 有限元法的工程应用 177

5.3.1 有限元法的解题步骤 177

5.3.2 计算实例 181

5.4 有限元软件简介 184

习题 186

第6章 工业造型设计 188

6.1 概述 188

6.1.1 工业造型设计的基本内容与基本要素 188

6.1.2 产品造型设计的原则 189

6.1.3 产品造型的美学内容 189

6.1.4 产品造型设计的程序 190

6.2 造型基础与美学法则 191

6.2.1 形态要素及其视觉结果 191

6.2.2 产品造型的美学法则 193

6.3 人机工程学简介 198

6.3.1 人体结构尺寸与造型尺度 198

6.3.2 视觉特征与显示器设计 199

6.3.3 控制器的选择与设计 200

6.3.4 控制台板设计 201

6.4 产品的色彩设计 202

6.4.1 色彩的基本知识 202

6.4.2 产品色彩设计 205

6.5 计算机辅助工业设计 206

6.5.1 计算机辅助工业设计常用的软件 206

6.5.2 三维软件制作产品模型实例 207

习题 208

第7章 设计方法学 209

7.1 概述 209

7.2 系统分析设计法 210

7.2.1 技术过程及技术系统 210

7.2.2 功能分析法 212

7.2.3 系统分析设计法设计应用举例 215

7.3 创造性设计法 217

7.3.1 创造力和创造过程 217

7.3.2 创新思维及其特点和类型 218

7.3.3 常用的创新技法 221

习题 223

第8章 动态设计 224

8.1 概述 224

8.2 动态设计的有关概念和基本原理 225

8.3 轴类部件的动态分析和设计 228

8.3.1 轴类部件的动态分析 228

8.3.2 轴类部件的动态设计 231

习题 233

第9章 反求工程设计 234

9.1 概述 234

9.1.1 反求工程与反求设计的概念 234

9.1.2 反求工程的特点 235

9.1.3 反求工程的发展状况 236

9.1.4 反求工程设计的应用 237

9.2 反求工程设计的基本内容及原理 238

9.2.1 反求工程设计的基本内容及类型 238

9.2.2 反求工程设计的基本原理 240

9.3 相似理论及相似设计方法简介 241

9.3.1 相似理论简介 241

9.3.2 相似设计方法 246

9.4 反求工程的原理与方法 248

9.4.1 设计反求 248

9.4.2 材料反求 249

9.4.3 工艺反求 250

习题 250

第10章 绿色设计 251

10.1 概述 251

10.2 绿色技术 252

10.2.1 绿色产品 253

10.2.2 绿色制造 255

10.3 绿色设计的内容和方法 256

10.3.1 绿色设计的内容 256

10.3.2 绿色设计方法 258

10.3.3 绿色设计的材料选择 260

10.3.4 绿色设计的关键技术 261

10.3.5 绿色设计评价 262

10.3.6 绿色设计的效益和应用分析 264

习题 266

第11章 并行设计 267

11.1 概述 267

11.1.1 并行设计的概念 267

11.1.2 并行设计思想的演化 272

11.1.3 并行设计的技术特点及内涵 273

11.2 并行设计的关键技术 275

11.3 并行设计的工程应用 278

习题 283

第12章 协同设计 284

12.1 概述 284

12.1.1 协同设计的概念 284

12.1.2 协同设计的技术特点 284

12.1.3 协同设计的分类 285

12.2 协同设计的关键技术与支撑技术 286

12.2.1 协同设计的关键技术 286

12.2.2 协同设计的支撑技术 286

12.3 协同设计的工程应用 288

12.3.1 基于网络化协同设计集成模型的建立 288

12.3.2 基于网络化协同设计支持系统的体系结构设计 290

12.3.3 网络化协同设计支持系统的实现及应用 291

习题 291

第13章 智能设计 292

13.1 概述 292

13.1.1 智能设计技术的发展 292

13.1.2 智能设计系统的功能及体系结构 293

13.1.3 智能设计的特点 294

13.2 智能设计的研究方法 295

13.2.1 智能设计的层次 295

13.2.2 智能设计的分类原理——方案智能设计 296

13.2.3 智能设计的研究方法 297

13.3 知识处理 301

13.3.1 知识表示 301

13.3.2 知识获取 304

13.4 智能设计系统的构建 307

13.4.1 智能设计系统的建造 307

13.4.2 智能设计系统的关键技术 308

13.5 智能设计的工程应用 309

13.5.1 智能设计系统的功能及体系结构 309

13.5.2 智能设计系统的应用——基于VB．NET的圆柱齿轮减速器智能设计系统 310

习题 313

参考文献 314