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第1章　绪论 1

1.1　现代设计 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 4

1.2　现代设计理论和方法的主要内容及特点 5

1.2.1　现代设计理论和方法的主要内容 5

1.2.2　现代设计方法的特点 6

1.3　现代产品的设计类型及进程 7

1.3.1　现代产品的特点与设计要求 7

1.3.2　现代产品的设计类型及进程 8

1.4　学习现代设计方法的意义和任务 10

习题 11

第2章　优化设计 13

2.1　概述 13

2.1.1　优化设计基本概念 13

2.1.2　优化设计的数学模型 14

2.1.3　优化问题的分类 22

2.1.4　优化设计的迭代算法 23

2.2　优化方法的数学基础 26

2.2.1　二次型与正定矩阵 26

2.2.2　函数的方向导数和梯度 28

2.2.3　多元函数的泰勒近似展开式和海森矩阵 31

2.2.4　无约束优化问题的极值条件 32

2.2.5　约束优化问题的极值条件 34

2.3　一维优化方法 37

2.3.1　搜索区间的确定 38

2.3.2　黄金分割法 39

2.3.3　二次插值法 43

2.4　多维无约束优化方法 46

2.4.1　坐标轮换法 46

2.4.2　鲍威尔法 47

2.4.3　梯度法 54

2.4.4　牛顿法 55

2.4.5　变尺度法 57

2.5　约束优化方法 63

2.5.1　复合形法 64

2.5.2　惩罚函数法 70

2.6　多目标优化方法 78

2.6.1　线性加权组合法 79

2.6.2　功效系数法 80

2.6.3　主要目标法 81

2.7　工程优化设计应用 82

2.7.1　工程优化设计的一般步骤 82

2.7.2　工程优化设计实例 83

习题 90

3.1.2　可靠性的概念及特点 92

3.1.1　可靠性科学的发展 92

3.1　概述 92

第3章　可靠性设计 92

3.1.3　可靠性设计的基本内容 94

3.2　可靠性设计常用指标 95

3.3　可靠性设计中常用分布函数 101

3.4　机械强度可靠性设计 109

3.4.1　应力强度分布干涉理论 111

3.4.2　零件强度可靠度的计算 114

3.4.3　零件强度分布规律及分布参数的确定 114

3.4.4　零件工作应力分布规律及分布参数的确定 116

3.4.5　强度可靠性计算条件式与许用可靠度 117

3.4.6　机械零部件强度可靠性设计的应用 119

3.5　疲劳强度可靠性分析 121

3.5.1　疲劳曲线 121

3.5.2　等幅变应力作用下零件的疲劳寿命及可靠度 124

3.5.3　不稳定应力作用下零件的疲劳寿命 126

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 127

3.6　系统可靠性设计 129

3.6.1　元件可靠性预测 129

3.6.2　系统可靠性预测 131

3.6.3　系统可靠性分配 135

习题 139

4.1　概述 141

第4章　计算机辅助设计 141

4.2　CAD系统 143

4.2.1　CAD系统的硬件 144

4.2.2　CAD系统的软件 144

4.2.3　CAD系统的形式 145

4.2.4　CAD系统的功能 146

4.3　工程数据的处理方法及CAD程序编制 147

4.3.1　数表的分类及存取 147

4.3.2　线图的分类及处理 151

4.3.3　列表函数表的插值算法 156

4.3.4　数据的公式拟合方法 162

4.3.5　数据文件及其应用 164

4.4　机械工程数据库的创建与应用 165

4.4.1　数据库与数据库管理系统 165

4.4.2　关系数据库管理系统应用实例简介 166

4.4.3　工程数据库 167

4.5　计算机图形处理与三维造型 168

4.5.1　计算机绘制工程图的常用方法 169

4.5.2　坐标系 170

4.5.3　二维图形的几何变换 171

4.5.4　三维造型 176

4.6　专用机械CAD系统的开发及应用 179

4.6.1　二维CAD软件的二次开发技术 179

4.6.2　三维CAD软件的二次开发技术 181

习题 184

第5章　有限元法 189

5.1　概述 189

5.2　单元特性的推导方法 192

5.2.1　单元划分方法及原则 192

5.2.2　单元特性的推导方法 194

5.3　有限元法的工程应用 204

5.3.1　有限元法的解题步骤 204

5.3.2　计算实例 208

5.4　有限元软件简介 212

习题 215

6.1.1　工业造型设计的基本内容与基本要素 217

6.1　概述 217

第6章　工业造型设计 217

6.1.2　产品造型设计的原则 218

6.1.3　产品造型的美学内容 219

6.1.4　产品造型设计的程序 220

6.2　造型基础与美学法则 221

6.2.1　形态要素及其视觉结果 221

6.2.2　产品造型的美学法则 225

6.3　人机工程学简介 230

6.3.1　人体结构尺寸与造型尺度 231

6.3.2　视觉特征与显示器设计 232

6.3.3　控制器的选择与设计 233

6.4.1　色彩的基本知识 235

6.3.4　控制台板设计 235

6.4　产品的色彩设计 235

6.4.2　产品色彩设计 239

6.5　计算机辅助工业设计（CAID） 240

6.5.1　计算机辅助工业设计（CAID）常用的软件 240

6.5.2　三维软件制作产品模型实例 242

习题 243

第7章　反求工程设计 245

7.1　概述 245

7.2　反求工程设计的基本内容及原理 250

7.2.1　反求工程设计的基本内容及类型 250

7.2.2　反求工程设计的基本原理 252

7.3　相似理论及相似设计方法简介 255

7.3.1　相似理论简介 255

7.3.2　相似设计方法 262

7.4　反求工程的原理与方法 263

7.4.1　设计反求 263

7.4.2　材料反求 266

7.4.3　工艺反求 266

习题 267

第8章　绿色设计 268

8.1　概述 268

8.2　绿色技术 270

8.2.1　绿色产品 271

8.2.2　绿色制造 273

8.3　绿色设计的内容和方法 274

8.3.1　绿色设计的内容 274

8.3.2　绿色设计方法 277

8.3.3　绿色设计的材料选择 281

8.3.4　绿色设计的关键技术 282

8.3.5　绿色设计评价 282

8.3.6　绿色设计的效益和应用分析 286

习题 288

9.1　概述 289

第9章　动态设计 289

9.2　动态设计的有关概念和基本原理 291

9.3　轴类部件的动态分析和设计 295

9.3.1　轴类部件的动态分析 295

9.3.2　轴类部件的动态设计 298

习题 301

第10章　系统化设计法和创造性设计法 302

10.1　概述 302

10.2　系统化设计法 303

10.2.1　技术过程及技术系统 303

10.2.2　功能分析法 305

10.2.3　系统化设计法设计应用举例 310

10.3.1　创造力和创造过程 312

10.3　创造性设计法 312

10.3.2　创造性思维及其特点和类型 313

10.3.3　创造技法 317

习题 320

第11章　摩擦学设计 321

11.1　摩擦学设计概述 321

11.2　金属表面的摩擦和磨损 322

11.2.1　金属表面特性 322

11.2.2　摩擦 324

11.2.3　磨损 328

11.2.4　机械零部件的典型磨损过程 333

11.3.1　减摩材料的设计与选择 335

11.3　摩擦学设计中的减摩和耐磨材料的选择 335

11.3.2　摩阻材料的设计与选择 338

11.3.3　耐磨材料的选择 340

11.3.4　表面耐磨强化处理 341

11.4　润滑和润滑系统设计 345

11.4.1　摩擦副间的基本润滑状态 345

11.4.2　流体动压润滑原理及动压滑动轴承的设计 348

11.4.3　润滑材料 360

11.4.4　润滑系统设计 364

11.5　摩擦学系统的监测与诊断技术 367

习题 369

参考文献 371