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4.6.3工程视图的标注和注释 51 4

4.7 曲面造型 51 5

4.7.1 曲面的系统配置 51 5

4.7.2曲面的类型 51 7

4.7.3曲面造型的实例 51 9

目 录 16

3.2.3区域标准化机构介绍 16

第1篇标准化与标准化设计 16

3.2.4 国外主要工业国家的标准化机构与标准 17

3.3常用国外标准代号与区域标准代号 20

第4章标准化设计 23

4.1概述 23

4.2标准件 23

4.3通用设备的标准化设计 24

4.3.1标准化设计步骤与方法 24

4.3.2优先数与标准公比 24

4.3.3通用设备的标准化设计举例 26

4.4.1 变型设计 36

4.4.2引进新产品设计中应注意的问题 36

4.4新产品设计 36

4.4.3非标准化新产品设计举例 37

参考文献 38

1.1模块 41

1.2模块化与标准化 41

第1章概述 41

第2篇模块化设计 41

1.3模块化设计及其优越性 43

1.5模块化设计 44

1.4模块化系统的分类 44

1.5.1模块化设计的主要方式 44

1.5.2模块化设计的关键 45

1.5.3模块化设计的步骤 46

2.1.1模块的层次划分 47

2.1模块的层次划分与评价 47

第2章产品的模块化分解 47

2.1.2模块化程度的度量——模块化熵的基本概念 48

2.1.3模块化熵与全寿命费用的关系 48

2.2表征模块参数的模数系统 49

2.2.1表征模块特征的主参数 49

2.2.2模块主参数系列的优化问题 49

2.2.3参数协调与优先数 49

2.2.4尺度协调与模数制 51

第3章模块设计举例——船舶模块化设计的发展概况 52

3.1标准船设计——整船模块化阶段 52

3.2标准总段设计——区域模块化阶段 53

3.3模块化船设计——综合模块化阶段 54

5.1.4对产品维修性的要求 2 56

第3章应用中的一些问题 3 56

3.4.1武器装备模块化 56

3.4 国外模块化技术在造船上的应用 56

3.4.3机电装置模块化 57

3.4.2船舶自动化系统模块化 57

3.4.5船体结构模块化 58

3.4.4居住舱室模块化 58

3.5未来的船舶模块设计方法 59

参考文献 60

1.2相似方法的目的 63

1.1相似理论发展简史 63

第1章 概述 63

第3篇 相似方法及其应用 63

1.3.1相似和相似常数 64

1.3相似概念 64

1.3.2相似的表述和置换原则 66

1.3.3相似准则 66

1.4相似定理 67

1.3.4相似指标 67

1.4.1相似第一定理——正定理 68

1.4.2相似第二定理——π定理 68

1.4.3相似第三定理——逆定理 69

第2章相似方法及其在流体中的应用 70

2.1量纲 70

2.2.2重力相似准则 71

2.2.1牛顿相似准则 71

2.2几个重要的相似准则 71

2.2.3黏滞力相似准则 72

2.2.4压力相似准则 73

2.2.5表面张力相似准则 73

2.2.6弹性力相似准则 74

2.2.7非定常性相似准则 74

2.3模型试验 76

2.3.1弗劳德模型法 78

2.3.2雷诺模型法 78

2.3.3欧拉模型法 80

2.4.1物理方程量纲一致性原则 81

2.4.2瑞利法 81

2.4量纲分析法 81

2.4.3π定理应用举例 83

3.1.1泵相似定律 86

3.1泵的相似设计方法 86

第3章流体机械的几个典型相似设计方法 86

3.1.2 比转速 88

3.1.3泵相似理论的应用 89

3.1.4切割叶轮外径使泵参数变化——切割定律 91

3.2搅拌器的放大设计 93

3.2.1液体搅拌的相似准数 93

3.2.2放大方法 94

3.3滑动轴承 96

3.3.1作默费尔德数So 96

3.3.2推力滑块 97

3.4船舶阻力计算 98

3.5流体动力模拟试验风洞 99

第4章相似方法在机械设计中的应用 101

4.1相似准则的确定 101

4.1.1方程分析法 101

4.1.2量纲分析法 103

4.2模型试验 105

4.2.1模型试验的意义 106

4.2.2模型的分类 106

4.2.3模型设计基本原则 106

4.2.4模型设计步骤 107

4.2.5不同材料的模型刚度试验 108

4.2.7轴的疲劳强度试验 109

4.2.6相同材料的模型刚度试验 109

4.2.8机床导轨爬行问题研究 110

4.3.1相似系列产品的设计步骤 111

4.3相似系列产品设计 111

4.3.2几何相似的产品系列设计 114

4.3.3半几何相似的产品系列设计 118

4.4.1竖杆与桁架的放大 122

4.4放大后要考虑的问题及举例 122

4.4.3振动放矿机的放大 123

4.4.2运动设备的放大 123

5.1热相似准则 125

第5章热相似和实际应用 125

5.1.1非定常热传导相似 125

5.1.2定常对流热交换的相似 126

5.1.3蒸汽凝结时定常对流热交换的相似 127

5.2热模拟 127

5.3.1加热炉的模型设计 128

5.3机械设备中实际采用办法举例 128

5.3.2 内燃机的相似与比较方法 129

参考文献 131

1.1有关基本名词术语及定义 135

1.2可靠性的三大指标 135

1.3可靠性特征量 135

第1章可靠性设计概论 135

第4篇可靠性设计 135

1.3.1 可靠度R（t） 136

1.3.2累积失效概率F（t） 137

1.3.4失效率λ（t） 138

1.3.3失效概率密度f（t） 138

1.3.5产品的寿命特征 139

1.3.6维修度 140

1.3.8有效度 141

1.3.7维修率μ（t） 141

1.4.1伯努利实验和二项分布 142

1.4常用失效分布 142

1.3.9重要度 142

1.4.2泊松分布 143

1.4.3指数分布 145

1.4.4 态分布 146

1.4.6韦布尔分布 147

1.4.5对数正态分布 147

2.1.1布尔代数 150

2.1常用的数学理论简介 150

第2章 系统可靠性设计 150

2.1.2容斥原理 152

2.1.3最小路集（MPS）和最小割集（MCS） 154

2.1.5直接不交型计算的DeMorgan定理 154

2.1.6不交型积之补定理及其推论 154

2.1.4 系统可靠性的最小路集表示法和系统故障的最小割集表示法 154

2.2建立可靠性模型 156

2.2.1 串联系统 157

2.2.2并联系统 158

2.2.3混联系统 160

2.2.4表决系统和储备系统简介 161

2.2.5一般网络系统 163

2.3可靠性预计 167

2.3.1元器件的失效率预计 168

2.3.2系统的可靠性预计 170

2.4可靠性分配 173

2.4.1 串联系统可靠性分配 173

2.4.2并联冗余单元系统的可靠性分配 177

2.5失效模式、后果与严重度分析（FMECA） 178

2.5.1失效模式与后果分析（FMEA） 179

2.5.2失效严重度分析（CA） 184

2.6故障树分析（FTA） 186

2.6.1建立故障树 187

2.6.2故障树的定性分析 189

2.6.3故障树的定量分析 194

3.1.1元器件的选用与控制 200

第3章可靠性设计的工程应用 200

3.1 电子系统的可靠性设计 200

3.1.2电路与系统的可靠性设计 206

3.1.3三次设计（参数优化设计） 212

3.2.1 机械产品常用可靠性指标与变异系数 216

3.2机械结构可靠性设计 216

3.2.2机械结构可靠性设计的基本理论 217

3.2.3疲劳强度可靠性设计的基本理论 225

3.2.4常用的随机变量的基本数学运算规则 226

3.2.5机械结构可靠性设计的工程示例 227

3.2.6螺栓连接可靠性计算示例 233

3.3液压系统及其附件的可靠性设计 239

3.3.2 FMEA分析 240

3.3.1 液压系统的可靠性指标 240

3.3.3液压附件故障模式及其所占比例 241

3.3.4液压系统的容错设计 243

4.2可靠性指标 244

4.1有效度与设备的生产能力 244

第4章 系统有效度及可靠性指标 244

4.3设备系统的有效度 247

4.3.1 串联设备系统的有效度 247

4.3.2并联系统的有效度 247

4.3.3物流集合或分散系统 250

4.3.4具有转载形式的物流系统 252

4.4可靠性标准 253

5.1.3保证维修性的措施 256

第5章产品的维修性设计 256

5.1维修性概述 256

5.1.1有关维修性的定义解释 256

5.1.2维修性的衡量指标 256

5.2维修性设计的一般准则 258

6.1可靠性控制计划 260

第6章可靠性管理 260

6.2可靠性保证体系 261

参考文献 266

第5篇优化设计 269

——————————————————————————————————第1章机械优化设计概论 269

1.1基本术语 269

1.2优化设计的一般工作方法 271

1.3机械优化设计的分类 271

1.4机械设计、计算机辅助设计和优化设计 272

1.5机械优化设计发展现状与趋势 272

2.1.1设计变量 274

2.1优化设计模型的三要素 274

第2章优化设计建模 274

2.1.2目标函数 275

2.1.3约束条件 275

2.2优化设计模型的统一形式 276

2.2.2模型的基本概念 276

2.2.1统一形式 276

2.3优化设计模型的几何解释 279

2.4.1模型三要素的选择原则 280

2.4模型三要素选择原则与示例 280

2.4.2优化设计建模示例 282

2.5优化设计模型的分类 284

第3章优化计算方法 286

3.1.1优化计算方法的分类 286

3.1概述 286

3.1.2数值计算方法的优化策略思想 287

3.1.3数值迭代计算的终止条件 287

3.2一维搜索计算方法 288

3.1.4优化计算方法的评价标准 288

3.2.1 确定搜索区间的进退算法 288

3.2.2黄金分割法 289

3.2.3二次插值法 289

3.3.1方法的分类 290

3.3.2 Powell共轭方向法 290

3.3无约束多维优化计算方法 290

3.2.4其他方法 290

3.3.3 Hooke-Jeeves模式搜索法 291

3.3.4利用导数信息的方法 292

3.4.1方法的分类 294

3.4约束多维优化计算方法 294

3.4.2直接解法 295

3.4.3惩罚函数法 296

3.4.4广义简约梯度法 299

3.4.5序列二次规划法 300

3.4.6约束变尺度法 300

3.5优化计算方法程序介绍 301

3.5.2常用优化计算方法程序说明 301

3.5.1概述 301

3.5.3优化计算方法程序使用方法 302

第4章 多目标优化设计 303

4.1多目标优化设计问题的基本概念和定义 303

4.1.1基本概念 303

4.1.2基本定义 303

4.2多目标优化设计的几种主要方法 305

4.2.1协调曲线法 305

4.2.2统一目标函数法 307

4.2.3功效系数法 310

4.3多目标优化方法的主要特点 313

5.1引言 314

5.2机械优化设计问题建模的一般原则 314

第5章机械优化设计中某些问题的处理原则 314

5.2.2优化设计建模的一般原则 314

5.2.1建模的一般步骤 314

5.2.3减少维数示例 315

5.2.4减少约束示例 316

5.2.5改善数学模型性态示例 318

5.3优化计算方法的选用 320

5.3.1优化计算方法的选用原则 320

5.4.1优化计算结果的分析 321

5.4优化计算结果分析 321

5.3.2 收敛精度的选择 321

5.4.2优化设计结果的灵敏度分析 322

5.5编制优化设计数学模型程序和优化计算的主程序 323

5.5.1数学模型子程序的编制 323

5.5.2优化计算主程序的编制 323

第6章优化设计应用示例 325

6.1机构优化设计 325

6.1.1优化设计模型 325

6.1.2优化计算示例 327

6.2工艺参数优化设计 328

6.2.1优化设计模型 328

6.3桥式起重机箱形主梁的优化设计 329

6.3.1桥式起重机箱形主梁的结构 329

6.2.2优化计算示例 329

6.3.2优化设计模型 331

6.3.3优化计算示例 335

6.4.1设计条件 336

6.4盛钢水桶的耳轴在给定寿命下不断裂失效的可靠性优化设计 336

6.4.2优化设计模型 337

参考文献 338

6.4.3优化设计示例 338

1.1有限元法的发展背景 343

第1章概述 343

第6篇有限元方法 343

1.2有限元法的定义和内容 344

1.3有限元法解题步骤和过程 345

2.1.1单元位移函数和插值函数 348

第2章弹性力学问题有限元方法简介 348

2.1平面问题3节点三角形单元的有限元格式 348

2.1.2利用最小能量原理建立有限元方程 350

2.1.3单元刚度矩阵 350

2.1.4单元等效节点载荷列阵 351

2.1.5结构刚度矩阵和结构节点载荷列阵的集成 352

2.1.6结构刚度矩阵的特点 352

2.1.7引入位移边界条件 352

2.2其他类型的单元和选择单元位移函数的一般原则 353

2.2.1其他类型的单元 353

2.2.2选择单元位移函数的一般原则 354

2.3.1有限元解的收敛准则 354

2.3有限元解的性质和收敛性 354

2.3.3位移元的解的下限性质 355

2.3.2收敛速度和精度估计 355

3.1正确选择计算模型 356

3.2单元精度与单元选择 356

3.3 网格划分中应注意的问题 357

3.4位移边界条件的确定 360

3.4.1位移边界条件确定的原则 360

3.4.2错误位移边界条件举例 362

3.5力的边界条件 362

3.7.1有限元应力解的特点 363

3.7应力解的处理 363

3.6有限元解的精度判定与改进 363

3.7.2几种简单的应力处理方法 364

3.8有限元分析程序的选择 365

第4章通用程序介绍 366

4.4 MSC公司及其产品 367

4.1 ADINA R＆D公司及其产品 367

4.2 ANSYS公司及其产品 367

4.3 HKS公司及其产品 367

4.4.1 MSC公司的有限元分析软件主要产品 368

4.4.2 MSC.PATRAN 368

4.4.3 MSC.NASTRAN 371

4.4.4 MSC.NASTRAN for Wmdows 374

4.4.5 MSC.MARC 375

4.5 CATIA系统中的有限元分析模块 376

4.6各软件的功能和特点的比较 377

第5章应用实例 381

5.1 应用商品化有限元法分析软件解决工程问题的示例 381

5.2板壳结构线弹性应力分析的示例 382

5.3三维应力场有限元分析示例 383

5.4厚壁圆球受外压分析示例 383

第7篇计算机辅助设计 387

第1章CAD技术概论 387

1.1 CAD技术的内涵 387

1.2现代CAD技术的发展 388

第2章CAD系统 390

2.1 CAD硬件系统的组成 390

2.2 CAD硬件系统的配置形式 390

2.3 CAD系统软件 394

2.3.1系统软件 394

2.3.2 CAD支撑软件 396

2.3.3 CAD图形支撑软件的发展 397

2.4典型CAD软件简介 397

3.1.1 AutoCAD的工作界面 400

3.1 AutoCAD图形系统 400

第3章二维机械图的计算机绘制 400

3.1.2 AutoCAD中的基本概念与基本操作 402

3.1.3基本绘图功能 405

3.1.4实体的特性 407

3.1.5 图形编辑 411

3.1.6显示控制 420

3.1.7辅助绘图工具 421

3.1.8图块、图案填充 424

3.1.9尺寸标注 426

3.2机械图的交互绘制 430

3.2.1交互方式绘制机械图的一般步骤 430

3.2.2作图实例 431

3.3机械图的参数化绘制 434

3.3.1图形参数化 434

3.3.2通过编写参数化绘图程序实现参数化绘制机械图 435

3.3.3 CAD系统的图形参数化功能 437

3.3.4 利用TiOpenCAD2000的图形参数化模块参数化绘制机械图 438

3.4机械图的形状特征拼合法绘制 440

3.4.1形状特征拼合法 440

3.4.2形状特征的确定 441

3.4.3应用形状特征拼合零件图 442

3.5.2从零件图中选取拼合装配图的内容 446

3.5.1 拼合过程中需要解决的主要问题 446

3.5二维装配图绘制 446

3.5.3处理隐藏线 449

3.6界面设计 450

3.6.2 在AutoCAD环境下定义菜单 451

3.6.1用户界面的表现形式 451

3.7 AutoLISP程序设计语言 460

3.7.1 概述 460

3.7.2 AutoLISP的数据类型 461

3.7.3 AutoLISP变量 462

3.7.4 AutoLISP表达式 463

3.7.5 AutoLISP函数 464

3.7.6 AutoLISP程序文件 465

3.7.7应用举例 466

4.1产品的三维设计概述 477

第4章产品的三维设计 477

4.1.1产品三维设计的意义 477

4.1.2三维设计中的几种技术 477

4.2 MDT软件简介 478

4.2.1 MDT6.0中文版的功能 478

4.1.3三维设计的软件 478

4.2.3 MDT6.0中文版的界面 479

4.2.2 MDT6.0中文版的硬件配置 479

4.2.4 MDT6.0的菜单 481

4.2.5 MDT6.0的工作环境 485

4.2.6 MDT6.0的初始设置 486

4.2.7 MDT与AutoCAD的关系 488

4.3创建三维模型的基础 488

4.3.1 草图平面 488

4.3.2创建草图与定义截面轮廓 489

4.3.3约束草图 490

4.3.4工作平面、工作轴和工作点 492

4.4.1 零件的构型分析和建模过程 493

4.4创建零件模型的过程 493

4.4.2零件造型方法概述 494

4.4.3草图特征造型 495

4.4.4放置特征造型 500

4.4.5设计变量 505

4.4.6参数化编辑 507

4.5三维装配模型的建立 507

4.5.1建立装配模型的过程 507

4.5.2添加装配约束 508

4.5.3装配分析 510

4.6二维工程图的生成 511

4.6.1 二维工程图的内容和视图类型 511

4.5.4质量特性分析 511

4.6.2生成工程视图的过程 512

4.6.4工程视图的明细表、序号生成 515

4.8与MDT集成的计算机辅助工程分析系统 520

4.8.1 与MDT无缝集成的运动学／动力学分析软件 520

4.8.2与MDT无缝集成的有限元分析软件 521

第5章产品数据交换 522

5.1产品数据交换的方式 522

5.2 DXF文件的图形数据交换 523

5.2.1有关DXF文件的命令 523

5.2.2 DXF文件的结构 523

5.2.3从DXF文件中提取数据 531

5.2.4用C语言构造DXF文件的接口程序 534

5.3 IGES文件的产品数据交换 536

5.3.1初始图形交换规范IGES 536

5.3.2 IGES文件结构 536

5.3.3 IGES应用中存在的问题与解决方法 536

5.4 STEP标准介绍 537

5.4.1 STEP标准概述 537

5.4.2 STEP标准的基本内容 538

5.4.3描述方法 538

5.4.4集成信息资源 539

5.4.5应用协议 539

5.4.6实现方法 540

5.5.2其他二维矢量图形的交换 541

5.5.1其他三维模型数据的交换 541

5.5其他格式的数据交换 541

5.5.3光栅图像的交换 542

参考文献 542

第8篇 质量管理体系与认证 545

第1章概述 545

1.1 ISCO 9000族标准简介 545

1.1.1 ISO 9000族标准的产生与发展 545

1.1.2 ISO9000族标准2000版的构成 545

1.1.3 ISO9000族2000版核心标准介绍 546

1.2实施ISO 9000族标准的意义 546

1.3从事机械设计的组织建立、实施ISO9000族标准的几点说明 547

第2章 依据GB/T 19001—2000标准建立、实施质量管理体系并取得认证的步骤 548

3.3委任管理者代表 550

3.5贯标培训 550

3.4确定质量管理主管部门 550

3.1领导决策，统一思想 550

3.2成立贯标核心小组 550

第3章决策和组织准备 550

3.6制定质量方针 551

3.7制定贯标实施工作计划 551

第4章质量管理体系策划和文件编制 552

4.1质量管理体系总的要求 552

4.2成立编写小组 552

4.3制定质量管理体系文件编制计划 553

4.4质量管理体系文件编写基本规定 553

4.4.1质量管理体系文件格式要求 553

4.4.2质量管理体系文件编号 554

4.5.1 概述 555

4.5.2质量手册章节结构 555

4.4.3质量管理体系文体编写规定 555

4.5质量手册的编写 555

4.5.3质量手册各章节陈述内容 556

4.6质量管理体系程序文件的编写 557

4.6.1 概述 557

4.6.2质量管理体系程序的结构和内容重点 557

4.6.3机械设计单位程序文件清单 557

4.7清理原有管理规定、编制、补充其他作业文件和记录 558

第5章质量管理体系试运行和改进 559

5.1实施质量管理体系的步骤 559

5.2记录证据控制清单 559

5.3制定相关部门的质量分目标 560

5.4 内部质量管理体系审核检查文件 560

5.4.1 内审检查文件的编制 560

5.4.2检查文件编制举例 561

5.6符合性审核（预审）及达到正式认证审核的条件 562

5.5.3 内部质量管理体系审核的依据 562

5.5实施内部质量管理体系审核 562

5.5.2 内部质量管理体系审核员 562

5.5.1 内部质量管理体系审核的步骤 562

第6章申请认证 564

6.1认证类型 564

6.2单纯要求质量体系认证的条件 564

6.3质量体系认证步骤 564

第7章实施、保持和持续改进 566

参考文献 566

附 录 569

附录A AutoCAD2002命令 569

附录B AutoCAD2002的功能键和控制键 578

附录C AutoLISP函数 579

附录D各种机械工程常用网站 601

附录E Microsoft Word编辑器简介 610