現(xiàn)代機械設計方法

內容概要

　　現(xiàn)代設計方法在國內外已經(jīng)廣泛應用于機械、電子等類產品設計?！冬F(xiàn)代機械設計方法》介紹了產品設計中已獲得廣泛應用且較為成熟的五種現(xiàn)代設計方法，具體內容包括：設計方法學、計算機輔助設計、有限元法、機械最優(yōu)化設計和機械可靠性設計五方面?！冬F(xiàn)代機械設計方法》從實際應用角度闡述了這些方法的基本概念、基本理論、基本計算步驟和應用實例。《現(xiàn)代機械設計方法》內容深人淺出，易于閱讀和自學，通過《現(xiàn)代機械設計方法》學習，意在培養(yǎng)高等工科院校學生和有關人員了解、掌握和應用現(xiàn)代設計方法解決生產實際問題的基本技能。　　《現(xiàn)代機械設計方法》可作為高等學校機械類專業(yè)及相關專業(yè)本科生的教材，也可供工程技術人員參考使用。

書籍目錄

1 緒論1.1 概述1.1.1 現(xiàn)代設計方法的概念1.1.2　設計方法的發(fā)展過程1.1.3 現(xiàn)代設計與傳統(tǒng)設計1.2 現(xiàn)代設計方法的主要內容和特點1.2.1 現(xiàn)代設計方法的主要內容1.2.2　現(xiàn)代設計方法的特點1.3 學習現(xiàn)代設計方法的意義2　設計方法學2.1 概述2.1.1　設計系統(tǒng)2.1.2　技術系統(tǒng)2.1.3 產品設計的類型與設計原則2.2　創(chuàng)造性設計方法2.2.1 創(chuàng)造力和創(chuàng)造過程2.2.2　創(chuàng)造性思維2.2.3 創(chuàng)造技法2.3 系統(tǒng)化設計方法2.3.1　功能分析法2.3.2 系統(tǒng)化設計實例——汽車舉升機設計2.3.3 系統(tǒng)化設計中的評價與決策習題3　計算機輔助設計（CAD）3.1 CAD的概述3.1.1 CAD的概念3.1.2 應用CAD技術的優(yōu)越性3.1.3　CAD技術的應用領域3.1.4　CAD的發(fā)展歷程及其發(fā)展趨勢3.2　CAD系統(tǒng)的構成3.2.1 CAD系統(tǒng)的硬件平臺3.2.2 CAD系統(tǒng)的軟件平臺3.2.3 CAD系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)選擇3.3 工程數(shù)據(jù)的處理方法3.3.1 數(shù)據(jù)組成3.3.2　數(shù)表的程序化處理3.3.3 實測數(shù)據(jù)的曲線擬合3.3.4 數(shù)據(jù)結構3.3.5 圖形標準3.3.6 產品數(shù)據(jù)管理技術3.4　數(shù)據(jù)庫及其應用3.4.1 數(shù)據(jù)模型3.4.2 數(shù)據(jù)庫的特點3.4.3 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)3.4.4 工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3.4.5 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應用3.5 圖形處理技術3.5.1 計算機圖形技術的基本概念3.5.2 圖形處理的數(shù)學基礎3.5.3 坐標系3.5.4 窗口與視區(qū)變換3.5.5 圖形裁剪3.5.6 二維與三維圖形變換3.6 常用的CAD軟件3.6.1　I-deas系統(tǒng)3.6.2　Unigraphics系統(tǒng)3.6.3 Pro／Engneer系統(tǒng)3.6.4 CATIA系統(tǒng)3.6.5　AutoCAD系統(tǒng)習題4　有限元法4.1 概述4.2　彈性力學基礎4.2.1 彈性力學假設4.2.2　基本概念4.2.3 彈性力學中的典型問題4.2.4 彈性力學平面問題基本方程4.2.5　圣維南原理4.2.6　虛位移原理4.3　平面問題的有限元法4.3.1 三角形常應變單元4.3.2 面積坐標與形函數(shù)性質4.3.3 單元剛度矩陣及性質4.3.4　整體分析4.3.5 單元等效節(jié)點力與整體載荷陣列4.3.6　收斂準則4.3.7 有限元分析步驟4.4　軸對稱問題有限元法4.4.1 軸對稱問題基本方程4.4.2 單元分析4.4.3　等效節(jié)點載荷計算4.5　等參數(shù)單元4.5.1 四節(jié)點平面矩形單元4.5.2　等參元的概念4.5.3　平面等參元4.5.4　高斯積分法簡介4.6　有限元軟件簡介4.6.1 概述4.6.2 ANSYS的相關介紹及其分析流程習題5　機械優(yōu)化設計5.1　優(yōu)化設計總論5.1.1 優(yōu)化設計數(shù)學模型5.1.2　優(yōu)化問題的幾何描述5.1.3　優(yōu)化問題的數(shù)值迭代法5.2　一維優(yōu)化方法5.2.1 確定初始區(qū)間的進退法5.2.2　黃金分割法5.2.3　二次插值法5.3 無約束優(yōu)化方法5.3.1 數(shù)學基礎5.3.2　梯度法5.3.3 牛頓法（Newton法）5.3.4　共軛梯度法5.3.5 變尺度法5.3.6 鮑威爾（Powell）法5.4　約束優(yōu)化方法5.4.1 約束優(yōu)化問題的極值條件5.4.2 隨機方向法5.4.3 復合形法5.4.4 可行方向法5.4.5 懲罰函數(shù)法5.5 最優(yōu)化方法在機械設計中的應用5.5.1　機械優(yōu)化設計的一般步驟5.5.2 階梯軸的優(yōu)化設計5.5.3　平面鉸鏈四桿機構再現(xiàn)運動規(guī)律的最優(yōu)化設計5.5.4 最小體積二級圓柱齒輪減速器的優(yōu)化設計習題6　機械可靠性設計6.1 概述6.1.1 可靠性研究歷史發(fā)展6.1.2 中國機械可靠性研究現(xiàn)狀6.1.3　機械可靠性研究的必要性6.1.4 機械系統(tǒng)可靠性設計的特點和難點6.2 可靠性基本概念和理論6.2.1 可靠性的基本概念6.2.2 可靠性特征量6.2.3　典型失效曲線6.2.4 可靠性的概率分布6.3　機械零件可靠性設計6.3.1　概率法機械設計6.3.2 應力-強度干涉模型6.3.3　零部件靜強度可靠性設計6.3.4　零部件疲勞強度可靠性設計6.4　機械系統(tǒng)可靠性設計6.4.1　系統(tǒng)模型6.4.2 系統(tǒng)可靠性預測6.4.3 系統(tǒng)可靠性分配6.4.4　機械系統(tǒng)可靠性預計6.5 可靠性設計應用實例6.6 其他機械產品可靠性設計方法簡介6.6.1　TTCP法6.6.2　平均累計故障率方法6.6.3　穩(wěn)健性設計6.6.4　故障模式、影響及危害性分析（FMECA）6.6.5　故障樹分析法（FTA）習題參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1 緒論　　1.1 概述　　1.1.1 現(xiàn)代設計方法的概念　　設計是人類一種復雜的思維過程，是創(chuàng)造性的勞動，是人類改造自然的基本活動之一。人類在認識世界和改造世界的歷史長河中，一直在從事著設計活動。從某種意義上說，是人類不斷進行的創(chuàng)新設計活動，推動了人類文明的進步?！　∪祟惖脑O計活動從早期的直覺設計階段開始，經(jīng)歷了經(jīng)驗設計階段，半理論半經(jīng)驗設計階段，即所謂的傳統(tǒng)設計，發(fā)展至今。隨著電子技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術的迅猛發(fā)展，信息時代的來臨，使人們以往的生活方式、工作方式和思維方式發(fā)生了巨大的改變，由此對設計方面產生了深遠的影響。市場競爭的需要和各種新方法、新技術、新工藝、新材料的不斷涌現(xiàn)，推動了設計方法和技術的進步，產品設計從傳統(tǒng)的經(jīng)驗設計進入現(xiàn)代設計?！　‖F(xiàn)代設計方法是傳統(tǒng)設計方法的深入、豐富和完善，雖然目前對現(xiàn)代設計方法尚無確切定義，但可以這樣理解現(xiàn)代設計方法：現(xiàn)代設計方法是用系統(tǒng)的觀點，考慮自然科學、社會科學、經(jīng)濟科學等諸多現(xiàn)代因素，從而獲得質高、價廉、有創(chuàng)新產品所使用的設計程序、規(guī)律及設計中的思維、工作方法和工具的總和；現(xiàn)代設計方法是以研究產品設計為對象的科學，它以電子計算機為手段，運用工程設計的新理論和新方法，使計算結果達到最優(yōu)化，使設計過程實現(xiàn)高效化和自動化；現(xiàn)代設計方法是傳統(tǒng)設計方法的延伸和發(fā)展，是人們把相關科學技術綜合應用于設計領域的產物，它使傳統(tǒng)設計方法發(fā)生了質的變化?！　?.1.2 設計方法的發(fā)展過程　　從設計方法的發(fā)展過程來看，設計方法的發(fā)展大致經(jīng)歷了如下四個階段。　?。?）直覺設計階段　　古代的設計是一種直覺設計，當時人們是從自然現(xiàn)象中直接得到啟示，或是憑自己的直觀感覺來設計制作工具。設計方案存在于手工藝人頭腦之中，無法記錄表達，產品也是比較簡單的。直覺設計階段在人類歷史中經(jīng)歷了一個很長的時期，17世紀以前基本都屬于這一階段。

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