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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