第32篇 现代设计理论与方法综述

第1章 现代机械设计与制造技术的发展趋向

1概述

2“以人为本”方向

3“极端制造”方向

4“综合集成”方向

5“信息化”方向

6“绿色化”方向

第2章 产品研究与开发的一般过程及几个关键问题

1概述

2产品研究与开发的一般模型

2.1产品开发过程的一般模型

2.2产品研究与开发的一般过程中各模块及其相互关系

3产品研究与开发中的几个关键问题

4产品设计工作的重要性及其核心因素

第3章 现代产品设计理论与方法研究的主要进展

1现代产品设计理论与方法研究概况

2国际著名产品设计理论与方法简介

3产品主要设计方法的简介

第4章 现代设计理论与方法的分类

1概述

2产品设计理论与方法的种类

3产品设计理论与方法的分类

第5章 现代机械设计方法的发展及其特点

1现代机械设计方法的发展

1.1现代机械设计方法的发展趋势框图

1.2现代机械设计方法的发展

2产品设计已从传统设计全面地过渡到现代设计

2.1传统设计与现代设计的比较框图

2.2现代产品设计工作发展的九个主导方向

3系统化设计或基于系统工程的综合设计理论与方法的特点

3.1基于系统工程的综合设计理论与方法的产品设计四个阶段

3.2各类设计目标及各种设计理论与方法的选用

参考文献

第33篇 机械系统概念设计

第1章 概论

1机械系统的基本概念

1.1什么是系统

1.1.1系统的定义

1.1.2系统的特性和组成

1.2什么是机械系统

1.2.1机械系统的基本特点

1.2.2传动-执行机构系统组成了机械系统的核心

1.3什么是广义机械系统

2机械系统的基本特征

2.1整体性

2.2相关性

2.3层次性

2.4目的性

2.5环境适应性

3机器的类别和基本特征

3.1机器的类别

3.2能量流、物质流和信息流

3.3机器的基本特征

4机械设计概述

5机械系统的概念设计

5.1概念设计与方案设计、创新设计的比较

5.2概念设计的内涵

5.3概念设计的基本特征

5.4机械系统概念设计的基本内容

5.4.1功能分析与功能结构设计

5.4.2工艺动作的分解和构思

5.4.3执行机构系统方案构思与设计

5.5机电一体化系统的概念设计

第2章 机械系统概念设计的基本方法

1工艺动作过程和执行机构

1.1工艺动作过程

1.2执行动作

1.3执行构件和执行机构

2工作原理和工艺动作分析

2.1机械工作原理的确定

2.1.1糖果包装

2.1.2印刷工作

2.1.3螺栓的螺纹加工

2.2工艺动作过程的分解

3系统设计方法

3.1系统设计基本概念

3.2系统分析

3.2.1系统分析的要素

3.2.2系统分析的程序

3.3系统设计

3.3.1系统设计的概念

3.3.2系统设计的基本原则

3.3.3系统设计的过程

3.3.4系统综合评价

4层次分析方法

4.1层次分析法的基本步骤

4.2层次结构模型

4.3构造判断矩阵和计算相对权重

4.3.1构造判断矩阵

4.3.2计算权重

4.4判断矩阵的一致性检验

4.4.1完全一致性

4.4.2一致性检验指标

4.4.3随机一致性指标

4.5层次总排序

4.6层次分析法应用举例

5形态综合法

5.1形态综合的基本概念

5.2子系统的求解

5.3形态综合法进行子系统解的组合

5.4求最佳系统方案

第3章 动作行为载体及其创新设计

1机械系统的功能-行为-结构特点

1.1总功能与工艺动作过程

1.2行为与执行动作

1.3结构与执行机构

1.4工艺动作过程-执行动作-执行机构的功能求解模型

2动作行为和执行机构

2.1常见的动作行为形式

2.2动作行为载体（执行机构）的类型

3机构组合和组合机构

3.1机构的串联式组合

3.2机构的并联式组合

3.3机构的叠合式（或运载式）组合

3.4机构的叠联式组合

3.5组合机构

4广义机构

4.1液动机构

4.2气动机构

4.3电磁机构

4.4振动机构

4.5光电机构

5执行机构的创新方法

5.1应用机构学原理

5.2利用连杆机构或连架杆机构的运动特点构思新的机构

5.3用成形固定构件和相对运动实现复杂运动过程

5.4利用多种驱动原理创新机构

5.5机构类型创新和变异设计

5.6机构类型变换法

6机构选型

6.1按运动形式选择机构

6.2按执行机构的功用选择机构

6.3按不同的动力源形式选择机构

6.4按先易后难选择机构

6.5选择机构及其组合安排时应考虑的主要要求和条件

7动作解法库的建立

第4章 机械运动系统的协调设计

1机械运动系统的基本构成

1.1传动系统

1.2执行系统

2机械运动系统设计

2.1机械运动系统的基本内容

2.2机械运动系统的集成设计

3执行机构的协调设计

3.1机器的机构传动系统类型和工作原理

3.2机器执行机构的协调设计

3.3执行机构协调设计的分析计算

4机械运动循环图设计

4.1机器的运动分类

4.2机械的运动循环周期

4.3机器的工作循环图

4.4拟定机器工作循环图的步骤和方法

4.5机器工作循环图的作用

4.6机械运动循环图设计举例

第5章 机械系统的需求分析和工作机理确定

1市场需求是产品开发的起点

1.1需求与产品设计的关系

1.2需求的内容和特征

1.3需求的发现过程

2基于需求的功能分析和功能求解

2.1基于需求的功能求解

2.2功能细化和功能原理方案设计过程

2.3确定待研制产品的总功能（功能抽象表述）

2.4功能的细分和设计

2.5功能元的组合方式

2.6确定合适的技术原理

2.7功能元求解

3机械产品的工作机理

3.1机器工作机理的内涵和表达

3.2机器工作机理的重要特征

3.3机器工作机理的构成要素

4机器工作机理的基本特征和分类

4.1机器工作机理的表现形式

4.2机器工作机理的主要类别

4.3按工作机的行业特点对工作机理分类

5机器工作机理分析和求解方法

5.1机器工作机理的组成

5.2机器工作机理的行为表述

5.3机器工作机理的分解原理

5.4机器工作机理行为表述的应用

5.5工作机理行为表述是机器功能原理求解的有效方法

5.6结论

第6章 具有机械产品特征的功能求解模型

1现有功能求解模型的介绍

1.1设计目录求解模型

1.2功能-结构求解模型（F-S）

1.3功能-行为-结构求解模型（F-B-S）

1.4功能-效应-原理求解模型

1.5运动链发散创新求解模型

2功能-工作机理-工艺动作过程-执行动作-机构的求解模型（F- W-P-A-M ）

2.1构建F-W-P-A-M功能求解模型

2.2 F-W-P-A-M功能求解模型的特点

2.3采用F-W-P-A-M功能求解模型的示例

3执行机构选型和机构知识建模

3.1机构的分类原则和方法

3.2动作的描述和机构属性表达方式分析

3.3机构知识库结构模型

3.4计算机编码原则

3.5知识存储

第7章 机械系统运动方案的构思和设计

1机械系统运动方案设计的主要步骤和内容

1.1机械系统运动方案设计的主要步骤

1.2功能原理方案设计

1.3机械系统运动方案设计

1.4机械系统运动方案的尺度综合

2机械的工艺动作过程的构思

2.1工艺动作过程是功能和功能原理方案的具体体现

2.2工艺动作过程与机器类型的关系

2.3工艺动作过程构想原则

2.4工艺动作过程的构思方法

3机械工艺动作过程分解和执行机构的选择

3.1机械工艺动作过程的内涵

3.2机械工艺动作过程的分解

3.3动作组合的创新

3.4动作的描述和机构属性表达方式分析

3.5执行机构的选择

4机械运动系统方案的组成原理与方法

4.1机械运动系统组成的相容性原则

4.2机械运动系统组成的系统最优化原则

4.3寻求执行机构的创新设计是机械运动系统创新设计的基础

5机械系统运动方案设计举例

5.1设计平版印刷机的运动系统方案

5.2设计冲压式蜂窝煤成形机的运动系统方案

第8章 机械运动系统的评价体系和评价方法

1评价指标体系的确定原则

2评价指标体系

2.1机构的评价指标

2.2几种典型机构的评价指标的初步评定

2.3机构选型的评价体系

2.4机构评价指标的评价量化

2.5机构系统选型的评估方法

3价值工程方法

3.1产品的功能

3.2产品的寿命周期成本

3.3产品的价值

3.4机械运动方案的价值评定

4系统分析方法

4.1系统工程评价方法的基本原则

4.2建立评价指标体系和确定评价指标值

4.3建立评价模型

5模糊综合评价法

5.1模糊综合评价中主要运算符号

5.2模糊集合的概念

5.3隶属度函数的确定方法

5.4模糊综合评价

6实例分析

6.1系统工程评价法评价机械运动方案

6.2模糊综合评价法评价机械运动系统方案

参考文献

第34篇 机械系统的振动设计及噪声控制

第1章 绪论

1机械振动的含义及其分类

1.1机械振动的含义

1.2机械振动在工程中的作用

1.3机械振动的分类

2机械工程中常遇到的振动问题

3机械振动等级的评定

3.1振动烈度的确定

3.2泵振动烈度的评定

第2章 机械振动的基础

1机械振动的表示方法

1.1简谐振动的表示方法

1.2周期振动幅值的表示方法

1.3振动频谱的表示方法

2机械系统的力学模型

2.1力学模型的简化原则

2.2力学模型的种类

2.3等效参数的转换计算

3弹性构件的刚度

4机械振动系统的阻尼系数

4.1线性阻尼系数

4.2非线性阻尼的等效线性阻尼系数

5振动系统的固有圆频率

5.1单自由度系统的固有圆频率

5.2二自由度系统的固有圆频率

5.3各种构件的固有圆频率

6同向简谐振动的合成

第3章 线性系统的振动

1单自由度振动系统

1.1单自由度自由振动系统的力学模型及其响应

1.2单自由度系统的受迫振动

1.2.1简谐激励作用下的受迫振动及响应

1.2.2非简谐激励作用下的受迫振动及响应

2多自由度振动系统

2.1多自由度自由振动系统的力学模型及其响应

2.2二自由度受迫振动系统的振幅和相位差角的计算公式

3扭转振动系统

3.1扭转振动与直线振动的比较

3.2传递矩阵法

4共振

5回转机械起动和停机过程中的振动

5.1起动过程的振动

5.2停机过程的振动

第4章 非线性振动和随机振动

1非线性振动

1.1概述

1.1.1非线性特性

1.1.2非线性力的特征曲线

1.1.3非线性系统的物理特性

1.2求解非线性振动的常用方法

1.2.1等效线性化近似解法

1.2.2多尺度法

1.3自激振动

1.3.1自激振动与自振系统的特性

1.3.2机械工程中常见的自激振动现象

1.3.3单自由度系统相平面及稳定性

2随机振动

2.1平稳随机振动描述

2.2单自由度线性系统的传递函数及动态特性

2.3单自由度线性系统的随机响应

2.4多自由度线性系统的随机响应

第5章 振动的利用

1概述

1.1振动机械的组成

1.2振动的用途及工艺特性

1.3振动机械的频率特性及结构特征

1.4振动利用的方法步骤

2利用振动的机械系统

2.1常用的振动系统

2.2振动系统的一般分析方法

3振动系统中物料的运动学与动力学

3.1物料的运动学

3.1.1物料的运动状态

3.1.2物料的滑行运动状态

3.1.3物料的抛掷运动状态

3.2物料的动力学

3.2.1物料滑行运动时的结合质量与当量阻尼

3.2.2物料抛掷运动时的结合质量与当量阻尼

3.2.3弹性元件的结合质量与阻尼

3.2.4振动系统的计算质量、总阻尼系数及功率消耗

4常用的振动机械

4.1振动机械的分类

4.1.1按用途分类

4.1.2按驱动装置（激振器）的型式分类

4.1.3按动力学特性分类

4.2常用振动机械的计算

4.2.1惯性式振动机械

4.2.2弹性连杆式振动机械

4.2.3电磁式振动机械

4.2.4自同步式振动机械

5若干振动机械示例

5.1单轴激振器驱动的振动机械

5.1.1单轴惯性振动圆锥破碎机

5.1.2振动球磨机

5.1.3空间运动惯性光饰机和单激振器振动料斗

5.1.4插入式振捣器和单钢轮式轮胎振动压路机

5.1.5单轴式惯性振动筛

5.2双轴激振器驱动的振动机械

5.2.1振动颚式破碎机和双轴激振器驱动惯性振动圆锥破碎机

5.2.2卧式振动离心脱水机

5.2.3振动锤

5.2.4旋振式惯性振动筛和烘干机

5.2.5激振器偏移式自同步振动筛

5.2.6双向半螺旋多层多路给料振动细筛和交叉轴式自同步垂直输送机

6振动机械设计示例

6.1远超共振惯性振动机设计示例

6.1.1远超共振惯性振动机的运动参数设计示例

6.1.2远超共振惯性振动机的动力参数设计示例

6.2惯性共振式振动机的动力参数设计示例

6.3弹性连杆式振动机的动力参数设计示例

6.4电磁式振动机的动力参数设计示例

第6章 机械振动的控制

1机械及其零部件的平衡

1.1刚性转子的平衡

1.1.1回转体的动力分析

1.1.2平衡精度

1.1.3刚性回转体的静平衡

1.1.4刚性回转体的动平衡

1.2柔性转子的动平衡

1.3往复机械惯性力的平衡

2阻尼减振

2.1材料阻尼

2.2扩散阻尼

2.3相对运动阻尼

2.4结构阻尼

2.5附加阻尼

2.6阻尼减振原理

3常用的减振装置

3.1阻尼减振器

3.2固体摩擦减振器

3.3动力减振器

3.3.1无阻尼动力减振器

3.3.2有阻尼动力减振器

3.3.3动力减振器的最佳参数

3.3.4随机振动的动力减振器

3.4液压摩擦减振器

3.5摆式减振器

3.6冲击减振器

4隔振原理及隔振设计

4.1隔振原理及一次隔振的动力参数设计

4.2单自由度隔振系统

4.3二次隔振动力参数设计

4.4多自由度隔振系统

4.4.1固有频率

4.4.2主动隔振

4.4.3被动隔振

4.5随机振动的隔离

4.5.1单自由度随机隔振系统

4.5.2二自由度随机隔振系统

4.6冲击隔离

4.6.1冲击隔离原理

4.6.2冲击的主动隔离

4.6.3冲击的被动隔离

4.6.4阻尼对冲击隔离的影响

4.7隔振设计的几个问题

4.7.1隔振设计的步骤

4.7.2隔振设计的要点

4.7.3隔振器的阻尼

4.8常用隔振器及隔振材料

4.9隔振系数的参考标准

5振动的主动控制

5.1振动主动控制的原理

5.2振动主动控制的类型

5.3振动主动控制的组成

5.4控制律的设计方法

5.5主控消振

5.5.1谐波控制

5.5.2结构响应主动控制

5.5.3脉冲控制

5.6主控阻振

5.7主控吸振

5.7.1惯性可调式动力吸振器

5.7.2刚度可调式动力吸振器

5.7.3主控式有阻尼动力吸振器

5.8主控隔振

5.8.1全主控隔振

5.8.2半主控隔振

5.8.3主控隔振的作动器

6允许振动量

6.1机械设备的允许振动量

6.2其他要求的允许振动量

第7章 机械振动的测试

1概述

1.1测量在机械振动系统设计中的作用

1.2振动测量方法的分类

1.2.1振动测量的主要内容

1.2.2振动测量方法的分类

1.3测振原理

1.3.1线性系统振动量时间历程曲线的测量

1.3.2测振原理

2振动的测量

2.1周期振动的测量

2.1.1典型的电测系统

2.1.2振幅的测量

2.1.3频率的测量

2.1.4相位的测量

2.1.5激振力的测量

2.2冲击的测量

2.2.1测试量

2.2.2冲击测量的特点和对仪器的要求

2.2.3典型的冲击测量系统

2.3随机振动的测量

2.3.1测试量

2.3.2测量系统及其对仪器的要求

3机械动力学系统振动特性的测试

3.1固有频率的测定

3.2振型的测定

3.3阻尼比的测定

3.4动力响应特性的测试

3.5模型试验

4动力强度试验

4.1周期振动试验

4.2随机振动试验

4.3冲击试验

5测试装置

5.1传感器

5.1.1电测法常用的传感器

5.1.2传感器的选用原则

5.2中间转换装置

5.3记录及显示仪器

5.4激振设备及简便的激振方法

5.5测试装置的校准及标定

5.5.1绝对校准法

5.5.2比较校准法

5.5.3应用校准激励器进行校准

6信号分析及数据处理

6.1信号的时域分析

6.2信号的频域分析

6.3模拟信号分析

6.4数字信号分析

6.5智能化数据采集与分析处理、监测系统

第8章 轴和轴系的临界转速

1概述

2简单转子的临界转速

2.1力学模型

2.2两支承轴的临界转速

2.3两支承单盘转子的临界转速

2.4用传递矩阵法计算临界转速

3两支承多盘转子临界转速的近似计算

3.1带多个圆盘轴的一阶临界转速

3.2力学模型

3.3临界转速计算公式

3.4计算示例

4轴系的模型与参数

4.1力学模型

4.2滚动轴承支承刚度

4.3滑动轴承支承刚度

4.4支承阻尼

5轴系临界转速设计

5.1轴系临界转速修改设计

5.2轴系临界转速组合设计

6影响轴系临界转速的因素

6.1支承刚度对临界转速的影响

6.2回转力矩对临界转速的影响

6.3联轴器对临界转速的影响

6.4其他因素对临界转速的影响

第9章 机械噪声及其评价

1机械噪声的分类与特征

1.1起源不同的机械噪声

1.2强度变化不同的机械噪声

1.3噪声污染的危害

2机械噪声的评价

2.1声强与声强级

2.2声压与声压级

2.3声功率与声功率级

2.4 A计权声级

2.5 A计权声功率级

2.6噪声评价数NR

2.7声级的综合

2.7.1声级的运算

2.7.2声级运算示例

3法规及标准

3.1保护听力的噪声标准

3.2语言干扰标准

3.3机械噪声标准

第10章 机械噪声的测量及噪声源识别

1测量项目与测量仪器

1.1测量项目

1.2噪声测量系统

1.3声级计

1.4声强计及声强测量系统

2测量方法

2.1声级计及传声器的校准

2.2 A声级测量

2.3声功率测量

2.4声强测量

3测量环境对测量结果的影响

4机械噪声源的识别

5工业企业噪声测量

5.1机器设备噪声测量

5.2生产环境（车间）噪声测量

第11章 常见机械噪声源特性及其控制

1一般控制原则与控制方法

1.1噪声控制的一般原理

1.2机械噪声控制的一般原则

1.3某些机械设备的噪声控制方法

1.4工业噪声的一般控制方法

2齿轮噪声及其控制

2.1齿轮噪声的产生

2.2齿轮噪声控制途径与措施

3滚动轴承噪声及其控制

3.1滚动轴承噪声的产生

3.2滚动轴承噪声的控制

4液压系统噪声及其控制

4.1液压系统噪声的产生

4.1.1液压泵的噪声

4.1.2阀门的噪声

4.1.3管路的噪声

4.2液压系统噪声的控制

5气体动力性噪声及其控制

5.1概述

5.2气体动力性噪声的基本声源

5.3气体动力性噪声的特性与控制

第12章 消声装置及隔声设备

1消声器

1.1消声器的分类与性能要求

1.2阻性消声器

1.2.1阻性消声器的结构与特点

1.2.2阻性消声器消声量的计算

1.3抗性消声器

1.3.1扩张室型消声器

1.3.2共振腔型消声器

1.3.3其他类型的消声器

2隔声罩

2.1单层结构隔声罩的隔声量

2.2双层结构隔声罩的隔声量

2.3缝隙、孔洞对隔声量的影响

2.4隔声罩设计步骤与设计要点

2.5隔声罩降噪效果的评价

3隔声屏

3.1隔声屏降噪原理

3.2隔声屏降噪效果计算

3.3道路隔声屏的结构型式

3.4道路隔声屏的设计

参考文献

第35篇 疲劳强度设计

第1章 概论

1疲劳的分类

2疲劳强度设计方法

2.1名义应力法

2.2局部应力应变法

2.3损伤容限设计法

2.4概率疲劳设计法

第2章 疲劳载荷

1概述

2循环应力和循环应变

2.1循环应力

2.2循环应变

3随机载荷的循环计数法

4随机疲劳载荷谱的编制

4.1累积频数曲线

4.2载荷谱编制

第3章 金属材料的疲劳极限和S-N曲线

1金属材料疲劳极限

1.1基本概念

1.2金属材料的疲劳极限

1.3疲劳极限的经验公式

2常用金属材料的S-N曲线

第4章 影响疲劳强度的因素

1应力集中的影响

1.1理论应力集中系数

1.2有效应力集中系数

2尺寸的影响

3表面状况的影响

3.1表面加工状况

3.2表面腐蚀状况

3.3表面强化状况

4载荷状况的影响

4.1载荷类型的影响

4.2载荷频率的影响

4.3载荷峰值的影响

4.4平均应力的影响

第5章常规疲劳强度设计

1概述

2疲劳安全系数

3疲劳累积损伤理论

3.1基本概念

3.2线性疲劳累积损伤理论

3.3相对迈因纳（Miner）法则

4无限疲劳寿命设计

4.1单向应力时的无限疲劳寿命设计

4.1.1计算公式

4.1.2算例

4.2多向应力时的无限疲劳寿命设计

5有限疲劳寿命设计

5.1安全系数计算公式

5.2寿命估算

5.3随机疲劳寿命估算

5.3.1程序谱的疲劳寿命计算

5.3.2概率密度函数给出的连续谱寿命计算

5.4算例

第6章 现代疲劳强度设计

1概述

2低周疲劳

2.1低周疲劳曲线（ε-N曲线）

2.2循环应力-应变（σ-ε）曲线

2.2.1滞回线

2.2.2循环硬化与循环软化

2.2.3循环σ-ε曲线

2.3应变-寿命曲线的获得

2.3.1曼森-科芬方程

2.3.2四点法求应变-寿命曲线

2.4低周疲劳寿命估算

3局部应力应变法

3.1预备知识

3.1.1真实应力与真实应变

3.1.2玛辛特性

3.1.3材料的记忆特性

3.1.4载荷顺序效应

3.2局部应力-应变分析

3.2.1滞回线方程

3.2.2诺伯法

3.3裂纹形成寿命的估算

3.3.1损伤计算

3.3.2估算裂纹形成寿命步骤

3.4算例

4裂纹扩展寿命估算

4.1应力强度因子和断裂韧度

4.1.1应力强度因子

4.1.2断裂韧度

4.2疲劳裂纹扩展速率

4.2.1da／dN-△K关系曲线

4.2.2影响疲劳裂纹扩展速率的因素

4.3疲劳裂纹扩展寿命估算

4.3.1初始裂纹尺寸ao的确定

4.3.2临界裂纹尺寸ac的确定

4.3.3裂纹扩展寿命的估算公式

4.4算例

第7章 环境疲劳强度

1腐蚀疲劳强度

1.1腐蚀疲劳的S-N曲线

1.2腐蚀疲劳极限

1.3影响腐蚀疲劳的因素

1.4腐蚀疲劳寿命的估算

2热疲劳强度

2.1热应力与热疲劳

2.2热疲劳强度与寿命估算

2.2.1最大温度-寿命曲线

2.2.2应变幅度-寿命曲线

2.3热疲劳强度设计要考虑的主要问题

3低温疲劳强度

3.1低温下金属的特性

3.2低温下材料的疲劳数据和图线

3.2.1低温下材料的疲劳极限

3.2.2低温下的材料S-N曲线

3.3低温对应力集中的影响

3.4低温疲劳强度计算

4高温疲劳强度

4.1高温对材料力学性能的影响

4.2高温时材料S-N曲线

4.3 影响金属高温疲劳性能的主要因素

4.3.1材料因素

4.3.2温度因素

4.3.3频率因素

4.3.4应力集中因素

4.3.5表面状态因素

4.3.6平均应力因素

4.4高温下疲劳强度计算

4.4.1静态计算法

4.4.2蠕变疲劳复合作用计算法

第8章 冲击与接触疲劳强度

1冲击疲劳强度

1.1多次冲击能量-寿命（A-N）曲线

1.2影响多次冲击强度的因素

1.2.1材料的强度和韧性

1.2.2表面强化工艺

1.3冲击疲劳强度计算

2接触疲劳强度

2.1接触疲劳失效机理

2.2接触应力

2.3影响接触疲劳强度的因素

2.4接触疲劳强度计算

第9章 提高零构件疲劳强度的措施

1合理选材

1.1强度、塑性和韧性间最佳配合

1.2材料纯度

1.3晶粒度和晶粒取向的影响

2改进结构和工艺

2.1改进结构

2.2改进工艺

3表面强化

3.1表面热处理

3.2表面化学处理

3.3表面冷作强化

4表面防护

5合理操作与定期检修

第10章 疲劳试验与数据处理

1疲劳试验机

1.1疲劳试验机的种类

1.2疲劳试验加载方式

1.3疲劳试验控制方式

1.4疲劳试验数据采集

2疲劳试样及其制备

2.1试样

2.1.1光滑试样

2.1.2缺口试样

2.1.3低周疲劳试样

2.1.4疲劳裂纹扩展试样

2.2试样制备

2.2.1取样

2.2.2机械加工

2.2.3热处理

2.2.4测量、探伤与储存

3疲劳试验方法

3.1 S-N曲线试验

3.1.1单点试验法

3.1.2成组试验法

3.2疲劳极限试验

3.3 ε-N曲线试验

3.4应力-应变曲线试验

3.5裂纹扩展速率（da／dN曲线）试验

3.6断裂韧度试验

4疲劳试验数据处理

4.1可疑观测值的取舍

4.2 S-N曲线拟合

4.3 ε-N曲线拟合

4.4应力-应变曲线拟合

4.5 da／dN曲线拟合

4.6断裂韧度试验数据处理

参考文献

第36篇 摩擦学设计

第1章 摩擦与摩擦因数

1固体摩擦的摩擦力

1.1固体摩擦力的性质

1.2摩擦因数与摩擦力计算

2固体摩擦定律

2.1古典摩擦定律

2.2固体摩擦的现代理论

2.2.1分子（黏附）分量的摩擦因数计算

2.2.2机械（变形）分量的摩擦因数计算

3摩擦角和摩擦锥

3.1静摩擦角

3.2静摩擦锥

3.3动摩擦角和动摩擦锥

4滑动摩擦因数

4.1室温及大气中的摩擦因数

4.1.1无润滑表面的滑动摩擦因数

4.1.2润滑表面的滑动摩擦因数

4.2高温下的摩擦因数

4.3真空中的摩擦因数

4.4低温下的摩擦因数

5滚动摩擦

6机械零件的摩擦

6.1斜面的摩擦

6.2楔连接的摩擦

6.3螺旋（纹）的摩擦

6.4普通滑动轴承的摩擦

6.4.1径向轴承的摩擦

6.4.2推力轴承的摩擦

6.5滚动轴承的摩擦

6.5.1摩擦转矩的粗略计算

6.5.2摩擦转矩的精确计算

6.6齿轮的摩擦

6.7带与轮的摩擦

6.8绳与卷筒的摩擦

6.9车轮与钢轨（路面）的摩擦

7摩擦装置中的摩擦

7.1基本特性

7.1.1接触种类

7.1.2接触刚性

7.1.3成膜介质对摩擦的影响

7.1.4滑动持续时间

7.1.5工作状态

7.1.6外部能量场对摩擦特性的影响

7.2摩擦副的主要参数

7.2.1滑动速度

7.2.2载荷

7.2.3摩擦因数

7.2.4摩擦因数的稳定度

7.2.5摩擦功

7.3摩擦材料的选取

7.4摩擦热力学计算

第2章 磨损及其控制

1磨损过程

1.1磨合

1.1.1稳定表面粗糙度

1.1.2影响磨合效果的因素

1.1.3磨合与磨损寿命

1.2磨损类型

1.3影响磨损的参数

1.3.1载荷

1.3.2速度

1.3.3温度

1.3.4其他参数

2控制磨损的设计方法

2.1材料选择

2.2材料表面处理

2.2.1表面机械硬化

2.2.2热喷涂

2.2.3化学热处理

2.2.4表面淬火和表面合金化

2.2.5化学和物理气相沉积

2.2.6电镀和化学镀

2.2.7深冷处理

2.3表面粗糙度

2.4润滑剂选择

2.5表面结构形状

2.6环境、过滤与密封

2.7表面温度和冷却能力

2.8运动控制

3磨损的度量与预测

3.1磨损的度量

3.2磨损计算

3.2.1 IBM磨损计算法

3.2.2磨损率的计算公式

3.2.3磨损度计算的理论公式

3.2.4磨损量计算的经验公式

3.3各种机械零件的典型磨损度（磨损率）

4机械零件的磨损预测

4.1轴瓦（轴套）的磨损预测

4.2滚动轴承的磨损预测

4.2.1接触疲劳磨损寿命计算

4.2.2黏附磨损寿命计算

4.2.3磨粒磨损寿命计算

4.3导轨的磨损预测

4.3.1滑动导轨

4.3.2滚动导轨

4.4 齿轮传动的磨损控制

4.4.1润滑状态

4.4.2轮齿胶合（黏附磨损）

4.4.3轮齿磨粒磨损

4.5传动链的磨损预测

4.6气缸套与活塞环的磨损预测

4.6.1黏附磨损预测

4.6.2磨粒磨损预测

4.7机械密封的磨损预测

4.7.1磨损类型

4.7.2磨损因数和极限pv值

4.8刀具的磨损预测

4.8.1刀具的磨损部位

4.8.2刀具磨损和刀具寿命的数学模型

4.9机动车辆轮胎踏面的磨损预测

4.9.1踏面橡胶磨损机理

4.9.2磨损度计算

4.10连接的磨损

5磨损零件的修复

5.1修复工艺的选择

5.2电镀

5.2.1镀铬

5.2.2镀镍

5.2.3刷镀

5.3金属喷涂

5.4焊接

5.4.1铸铁导轨的补焊修复

5.4.2钢制零件的补焊修复

5.5黏接

第3章 润滑设计

1润滑类型与状态

1.1流体润滑的润滑状态

1.2流体动力润滑

1.2.1雷诺方程及其应用

1.2.2流体动力润滑的稳态性能参数

1.2.3特征数和相似条件

1.2.4湍流动力润滑方程

1.2.5流体动力润滑径向轴承的稳定性

1.3弹性流体动力润滑

1.3.1基本参数

1.3.2基本公式

1.3.3润滑状态区域图及其应用范围

1.4流体静力润滑

1.4.1工作原理与基本方程

1.4.2油腔与油垫

1.4.3补偿元件

1.4.4功耗

1.5边界润滑

1.5.1边界润滑膜

1.5.2边界润滑模型

1.5.3边界润滑的摩擦力

1.5.4影响边界膜润滑性能的因素

1.5.5提高边界润滑膜强度的方法

1.6混合润滑

1.7固体润滑

2机械零件的流体动力润滑计算

2.1滑动轴承流体动力润滑计算

2.2滚动轴承弹性流体动力润滑计算

2.3齿轮传动弹性流体动力润滑计算

2.4凸轮机构的弹性流体动力润滑计算

3机械零件的润滑设计

3.1滑动轴承的润滑设计

3.2滑动导轨（普通导轨）的润滑设计

3.2.1润滑剂与润滑方法

3.2.2润滑油的选择

3.2.3提高导轨运动平稳性的措施

3.3滚动轴承的润滑设计

3.4齿轮、蜗杆传动的润滑设计

3.4.1润滑方法及其选择

3.4.2润滑油的选用

3.5链传动的润滑设计

3.5.1润滑剂的选择

3.5.2润滑方法的选择

3.6联轴器的润滑设计

3.7离合器的润滑设计

3.7.1电磁离合器的润滑

3.7.2摩擦片式离合器的润滑

3.7.3超越离合器的润滑

3.8钢丝绳的润滑设计

3.8.1制造时的润滑

3.8.2使用中的润滑

3.8.3加油方法

第4章 润滑剂

1润滑剂及其特性

1.1润滑剂的类型

1.2润滑油和润滑脂的流变学特性

1.2.1黏度

1.2.2黏温关系

1.2.3黏压关系

1.2.4黏度与压力和温度的综合关系

1.2.5非牛顿特性

1.3润滑油

1.3.1品种

1.3.2主要质量指标

1.3.3常用润滑油的组成、性质和用途

1.4润滑脂

1.5添加剂

1.5.1添加剂的作用与性能要求

1.5.2类型与功能

1.6固体润滑剂

1.6.1固体润滑剂的类型

1.6.2固体润滑剂的性能

2润滑剂的选用

2.1润滑剂类型的选择

2.2润滑油的选用

2.2.1选用润滑油的一般原则

2.2.2机床用润滑油的选用

2.2.3建筑机械用润滑油的选用

2.2.4润滑油黏度的掺配

2.3润滑脂的选用

3润滑油、润滑脂的更换及其周期

3.1润滑油污染度及其测定

3.2换油周期

3.2.1小型润滑系统的换油周期

3.2.2大型润滑系统的换油周期

3.3换油步骤

第5章 润滑方法与润滑系统设计

1润滑方法及其选择

1.1润滑油、润滑脂的润滑方法及其选择

1.1.1油、脂润滑方法

1.1.2油、脂润滑方法的选择

1.2固体润滑剂的润滑方法

1.2.1润滑方法

1.2.2特性与使用

1.2.3几种固体润滑剂的使用

1.3气体润滑剂的润滑方法

2润滑油、润滑脂润滑系统及其设计

2.1润滑油、润滑脂用润滑系统及其分类

2.2手工加油、脂润滑

2.3集中供脂系统

2.4滴油润滑及其装置

2.5油绳和油垫润滑及其装置

2.6油浴和飞溅润滑及其装置

2.6.1齿轮传动的油浴润滑和飞溅润滑

2.6.2蜗杆传动的油浴润滑

2.6.3润滑油池容积

2.7油环、油盘润滑及其装置

2.7.1油环润滑及其装置

2.7.2油盘润滑及其装置

2.8喷雾润滑系统

2.8.1润滑单位

2.8.2喷雾嘴尺寸

2.8.3配管尺寸

2.8.4空气和润滑油的消耗量

2.8.5油雾发生器与油雾润滑装置

2.8.6喷雾嘴安装

2.9油气润滑系统

2.10喷油润滑系统

第6章 摩擦副材料及其选用

1摩擦材料

1.1对摩擦材料性能的要求

1.2摩擦材料的类型与应用

1.2.1非金属摩擦材料

1.2.2金属摩擦材料

2减摩材料

2.1金属减摩材料

2.2粉末冶金减摩材料

2.3聚合物减摩材料

2.4金属塑料减摩材料

2.5木基减摩材料

2.6炭-石墨

3耐磨材料

3.1对耐磨材料的性能要求

3.2耐磨材料及其特性

3.2.1钢

3.2.2难熔金属及特种合金

3.2.3铜基合金

3.2.4铸铁

3.2.5聚合物

3.2.6碳化物和陶瓷

3.2.7炭-石墨耐磨材料

4摩擦副材料的选择

4.1运转条件的分析

4.1.1载荷与环境条件

4.1.2设计要求

4.2摩擦副性能估计

4.3摩擦副材料的选定

4.4摩擦副材料的选择框图

5表面处理和覆盖层

5.1表面处理

5.1.1表面处理的类型

5.1.2表面处理的应用

5.1.3表面处理的效果

5.2表面覆盖层

5.2.1覆盖层材料

5.2.2涂覆方法

5.3表面处理与覆盖层的应用

参考文献

第37篇 机械可靠性设计

第1章 可靠性设计的基础知识

1概述

1.1可靠性的概念

1.2可靠性设计程序和手段

1.3可靠性设计的目标值

1.4可靠性设计方法

1.5可靠性设计的其他方面

2可靠性中常用的概率分布

3可靠性特征量

3.1可靠度

3.2累积失效概率

3.3平均寿命、可靠寿命和中位寿命

3.4失效率和失效率曲线

3.5可靠性特征量间的关系

3.6维修性特征量

3.6.1维修度

3.6.2修复率

3.6.3平均修复时间

3.6.4维修性和可靠性特征量的对应关系

3.7有效性特征量

3.7.1有效度的意义

3.7.2有效度的种类

3.7.3单元有效度

第2章 可靠性试验数据的统计处理方法

1可靠性试验分类

1.1按试验场所的分类

1.2按试验截止情况的分类

2分布类型的假设检验

2.1x2检验法

2.2 K-S检验法

3指数分布的分析法

3.1指数分布的拟合性检验

3.2指数分布的参数估计和可靠度估计

4正态及对数正态分布的分析法

4.1正态及对数正态分布的拟合性检验

4.2正态及对数正态分布完全样本的参数估计

4.3正态及对数正态分布截尾寿命试验的参数估计

4.4正态及对数正态分布可靠寿命和可靠度的估计

5威布尔分布的分析法

5.1威布尔分布的拟合性检验

5.2威布尔分布的参数估计

5.3威布尔分布的可靠度和可靠寿命估计

6可靠性虚拟试验方法

6.1蒙特卡洛模拟法

6.1.1概述

6.1.2随机数的产生方法

6.1.3随机数检验

6.1.4常用分布随机数的产生

6.2蒙特卡洛模拟法计算随机变量函数的分布

第3章 机械零件的可靠性设计

1应力-强度干涉模型与可靠度计算方法

1.1应力-强度干涉模型

1.2可靠度计算的一般公式

1.3可靠度计算的数值积分法

1.4可靠度计算的极限状态法

2可靠度的近似计算法

2.1可靠安全系数

2.2随机变量函数的均值和标准差的近似计算

3机械零件可靠性设计所需的部分数据和资料

3.1几何尺寸

3.2材料的强度特性

4零件静强度的可靠性设计

4.1正态分布的设计法

4.2非正态分布的设计法

4.3零件静强度的可靠性设计应用举例

5疲劳强度的可靠性设计

5.1变应力和变载荷的类型

5.2部分材料的p-S-N曲线

5.3零件的疲劳极限

5.4用疲劳曲线线图计算零件的疲劳强度可靠度

5.5用疲劳极限线图计算零件的疲劳强度可靠度

5.6用等效应力计算零件的疲劳强度可靠度

5.7受复合应力时零件的疲劳强度可靠度计算

5.8零件疲劳强度可靠度计算的应用举例

5.9零件疲劳寿命的可靠性预计

6其他失效形式时可靠性设计

6.1断裂韧度的可靠性设计

6.2刚度的可靠性设计

6.3磨损和腐蚀的可靠性设计

6.3.1磨损的可靠性设计

6.3.2腐蚀的可靠性设计

6.4摩擦传动的可靠性设计

第4章 机械系统的可靠性分析

1不可修复系统的可靠性分析

1.1系统可靠性模型

1.2常用系统的可靠度和平均寿命

2可修复系统的可靠性

3可靠性预计

3.1可靠性预计的目的

3.2可靠性预计的方法

4可靠性分配

4.1可靠性分配的原则

4.2可靠性分配的方法

5失效模式、效应及危害度分析

5.1基本概念

5.2分析的过程和方法

6故障树分析

6.1基本概念

6.2故障树的建立

6.3故障树的定性分析

6.4故障树的定量分析

第5章 机构运动可靠性分析

1概述

1.1机构可靠性的分类

1.2机构可靠度的计算方法

2机构运动可靠性基本模型及计算方法

2.1机构运动可靠性的定义及影响因素

2.2机构可靠性指标

2.2.1可靠度R

2.2.2可靠性储备系数K

2.3机构可靠性通用数学模型

2.3.1机构运动学数学模型

2.3.2机构运动精度概率模型

2.3.3计算可靠度R

3曲柄滑块机构运动可靠性分析

3.1理想状态下机构运动关系式

3.1.1对心曲柄滑块机构运动关系式

3.1.2偏心曲柄滑块机构运动关系式

3.2考虑原始误差的可靠性计算模型

3.2.1考虑尺寸误差的计算模型

3.2.2考虑运动副间隙误差的计算模型

3.3考虑磨损建立随时间变化的可靠性计算模型

3.3.1对运动铰链中轴套的磨损分析

3.3.2建立磨损与间隙之间的关系

3.3.3建立磨损与输出运动参数的关系

4并联机构运动可靠性分析实例

4.1并联机构的特点及应用

4.2 Delta型并联机构的运动学分析

4.3 Delta型并联机构的位置误差分析

4.4 Delta型并联机构的运动可靠性分析

4.5并联机构的运动可靠性仿真研究

4.5.1参数化建模

4.5.2位置正反解的获得

4.5.3模拟各个原始误差的随机性

4.5.4 Monte Carlo仿真

4.5.5可靠度计算

第6章 可靠性灵敏度设计

1目的及意义

2可靠性灵敏度设计方法

2.1基于摄动法的可靠性灵敏度分析

2.2不完全概率信息机械可靠性设计

2.3可靠性灵敏度设计

2.4基于响应面方法的可靠性灵敏度分析

3可靠性灵敏度设计实例

3.1汽车前轴

3.2螺旋弹簧

3.3法兰

3.4附件机匣

参考文献

第38篇 机械结构的有限元设计

第1章 弹性力学基本理论与有限元法基本原理

1弹性力学基本概念

1.1理想弹性体基本假设

1.2弹性力学的基本概念

1.3应力平衡微分方程

1.4几何方程

1.5物理方程

2有限元法的基本原理

2.1有限元法的基本步骤

2.2广义坐标下的有限元格式

第2章 平面问题和空间问题的有限元

1两类平面问题的力学表达

1.1平面应力问题

1.2平面应变问题

2平面问题的三角形单元

2.1建立过程

2.2分析公式

3轴对称问题的三角形单元

4空间问题的四面体单元

第3章 等参元的基本原理

1平面八节点四边形等参元

2一维等参元

3平面矩形等参元

4平面三角形等参元

5三维等参元

6等参元用于机械结构分析的一般格式

第4章 单元形函数的性质

1形函数的构造原理

1.1常用单元的形函数

1.2形函数的构造规律——帕斯卡三角形

2形函数的性质

3用面积坐标表达的形函数

4有限元的收敛准则

5等效节点载荷列矩阵

5.1单元载荷的移置

5.2结构整体载荷列矩阵的形成

第5章 杆梁问题的有限元

1杆单元

1.1轴力杆单元

1.2扭转杆单元

2平面梁单元

3空间梁单元

3.1空间梁单元的自由度定义

3.2空间梁单元的坐标变换

3.3空间梁单元的单元刚度矩阵

第6章 薄板弯曲问题的有限元

1线弹性薄板理论

1.1薄板弯曲的几何方程

1.2薄板弯曲的物理方程

1.3薄板弯曲的内力矩平衡方程

2三角形薄板单元

3用面积坐标表示的三角形板单元

4四边形薄板单元

5用局部坐标表示的四边形薄板单元

6考虑剪切的明德林（Mindlin ）板单元

第7章 壳体问题的有限元

1基于薄壳理论的轴对称壳体单元

1.1轴对称薄壳理论的基本公式

1.2薄壳截锥单元

2位移和转动各自独立插值的轴对称壳体单元

2.1基本公式

2.2截锥单元

2.3曲边单元

3轴对称超参数壳体单元

3.1几何形状的规定

3.2位移函数

3.3应力和应变的确定

3.4刚度矩阵的计算

4不同类型单元的连接

4.1多点约束方程

4.2过渡单元

5一般壳体问题的平板壳体单元

5.1局部坐标系下的单元刚度矩阵

5.2单元刚度矩阵的坐标转换

6一般壳体问题的超参数壳体单元

6.1几何形状的规定

6.2位移函数的表示

6.3应力和应变的确定

6.4单元刚度矩阵的计算

第8章 热传导问题的有限元

1热传导微分方程

2线性热传导方程的有限元方法

3热传导单元分析

3.1一维单元

3.2二维单元

3.2.1三角形单元

3.2.2四节点等参元

3.3八节点块体等参元

4稳态热传导的有限元分析

5非稳态热传导的有限元分析

6非线性热传导的有限元方法

7场问题的有限元分析

第9章 动力学问题的有限元

1单元的动力学方程

2单元质量矩阵和阻尼矩阵

3机械结构的动力学有限元方程

4机械结构固有特性的有限元分析

4.1机械结构固有特性的基本方程

4.2机械结构固有特性的求解方法

5求解动力响应问题

5.1振动响应的振型叠加法

5.2振动响应的时域积分法

5.2.1中心差分法

5.2.2纽马克方法

6减缩动力系统自由度的方法

第10章 非线性问题的有限元

1非线性方程组的数值解法

1.1直接迭代法

1.2牛顿-拉富生（Newton-Raphson ）方法

1.3修正的N-R方法

1.4增量法

1.5加速收敛方法

2材料非线性问题的有限元分析

2.1塑性力学基本法则

2.2弹塑性应力应变关系

2.3弹塑性增量有限元分析

2.4与时间相关的材料非线性问题分析

3几何非线性问题的有限元分析

3.1几何非线性问题的应变与应力度量

3.2几何非线性问题的有限元表达

4结构屈曲的稳定性分析

5接触问题的有限元分析

6黏弹性材料结构的有限元分析

第11章 有限元分析实例

1平面应力问题算例

2等参元应用算例

3杆梁问题的算例

4板壳问题的算例

5热传导问题的算例

6动力学问题的算例

7橡胶减振器的刚度分析

8黏弹性阻尼-薄壁圆柱壳的有限元建模方法

9水泵泵体的有限元分析

10一级减速器有限元计算分析

参考文献

第39篇 优化设计

第1章 优化设计算法原理

1优化设计概述

1.1优化设计的基本概念

1.2优化设计的数学模型

1.3优化设计的迭代算法及终止准则

1.4优化设计的算法分类

2一维无约束优化方法

2.1确定搜索区间的进退算法

2.2切线法

2.3黄金分割法（0.618法）

2.4二次插值法（抛物线插值法）

3多维无约束优化算法

3.1坐标轮换法

3.2共轭方向法（Powell法）

3.3梯度法

3.4共轭梯度法

3.5牛顿法

3.6变尺度法

4多维约束优化算法

4.1简约梯度法

4.2广义简约梯度法

4.3罚函数法

4.3.1内点法

4.3.2外点法

4.3.3混合法

4.4序列线性规划法

4.5序列二次规划法

第2章 结构优化设计方法

1结构优化设计概述

2结构优化的准则法

2.1满应力法

2.1.1杆结构满应力准则

2.1.2板结构满应力准则

2.2单位移约束准则法

2.3多位移约束准则法

3结构优化的齿行法

3.1结构优化齿行法简介

3.2杆结构优化齿行法

3.3梁结构优化齿行法

4结构优化设计实例

4.1机床主轴的结构优化设计

4.2悬臂梁的结构优化设计

第3章 形状优化设计方法

1形状优化设计概述

2形状优化的敏度分析

2.1位移敏度计算

2.2应力敏度计算

2.3形状敏度分析实现

3形状优化的自适应分析技术

3.1误差估计

3.2 h自适应法

3.3 p自适应法

4自适应分析形状优化设计

5形状优化设计应用实例

5.1内燃机连杆的形状优化设计

5.2起重吊钩的自适应形状优化设计

第4章 多目标问题的优化设计方法

1多目标问题的优化基本概念

2协调曲线法

2.1协调曲线法基本原理

2.2应用示例——径向动压滑动轴承的优化设计

3统一目标函数法

3.1目标规划法

3.2乘除法

3.3线性加权组合法

3.3.1线性加权组合法的目标函数

3.3.2应用示例——蟹爪式装载机扒取机构的优化设计

4功效系数法

4.1功效系数法的基本原理

4.2应用示例——门座式起重机变幅四杆机构的优化设计

第5章 随机变量优化设计方法

1随机变量优化设计的数学模型

1.1随机参数和随机设计变量

1.2随机变量优化设计数学模型

2一次二阶矩方法

2.1一次二阶矩方法基本原理

2.2一次二阶矩方法算法

3随机模拟搜索方法

3.1随机模拟搜索方法基本原理

3.2随机模拟搜索方法算法

4应用示例——压力容器的随机变量优化设计

第6章 离散变量优化设计方法

1离散变量优化设计的数学模型

2离散变量自适应随机搜索法

2.1设计点样本产生的基本方程

2.2随机移步查点技术

2.3自适应随机搜索法算法

3离散变量的组合形法

3.1初始离散组合形的产生

3.2离散一维搜索

3.3离散变量组合形算法的步骤

4离散性惩罚函数法

4.1离散性惩罚函数法基本原理

4.2离散惩罚函数的算法

5应用示例——箱形盖板

第7章 模糊优化设计方法

1模糊优化设计概述

1.1机械设计中的模糊性影响因素

1.2隶属函数

1.3数学模型

1.3.1目标函数

1.3.2约束条件

1.3.3设计变量

1.4模糊优化求解的基本思想

2对称型模糊优化设计

2.1对称模糊优化模型的直接解法

2.2对称模糊优化模型的迭代解法

2.3模糊约束下非模糊目标优化模型的求解

3非对称型模糊优化设计

3.1模糊约束下函数的条件极值

3.2非对称型模糊优化的数学模型

3.3非对称型模糊优化的水平截集解法

3.3.1普通模糊约束的优化设计

3.3.2广义模糊约束的优化设计

4模糊优化方法应用实例

4.1三级斜齿圆柱齿轮减速器的优化设计

4.2简支梁的模糊优化设计

第8章 智能优化设计方法

1智能优化方法概述

1.1智能优化方法的基本概念

1.2常用的智能优化方法

1.3智能优化方法的特点

2遗传算法

2.1遗传算法的基本概念

2.2遗传算法的基本特点及应用

2.3遗传算法的计算流程

2.4应用案例——加工中心组成问题

3蚁群优化算法

3.1蚁群优化算法的基本思想及特点

3.2基本蚁群优化算法模型

3.3蚁群优化算法的步骤

3.4应用案例——混流装配线调度问题

4粒子群优化算法

4.1粒子群优化算法的基本概念、模型

4.2标准粒子群优化算法的算法流程

4.3应用案例——加工中心组成问题

5蜂群算法

5.1基于蜜蜂繁殖机理的蜂群算法 （MBO）

5.1.1蜂群算法（MBO）的建模

5.1.2蜂群算法（MBO）的算法流程

5.2基于蜜蜂采蜜机理的蜂群算法 （ABC）

5.2.1蜂群算法（ABC）的建模

5.2.2蜂群算法（ABC）的算法流程

5.3蜂群算法的特点

5.4蜂群算法的应用——加工中心组成问题

6萤火虫算法

6.1基本萤火虫算法（GSO）模型

6.2基本萤火虫算法（GSO）的算法流程

6.3 GSO算法应用案例——流水车间调度 （置换flow-shop）问题

7布谷鸟搜索算法

7.1标准布谷鸟搜索算法（CS）模型

7.2标准布谷鸟搜索算法（CS）流程

7.3应用案例——混流装配线调度问题

第9章 优化设计应用实例

1机构优化设计

1.1机构优化设计概述

1.2连杆机构优化设计

1.3凸轮机构优化设计

1.4支撑掩护式液压支架机构的多目标优化设计

2机械零件优化设计

2.1机械零件优化设计概述

2.2齿轮传动优化设计

2.3弹簧优化设计

2.4液体动压滑动轴承优化设计

3可靠性优化设计

3.1可靠性优化设计概述

3.2机构可靠性优化设计

3.3结构可靠性优化设计

3.3.1结构可靠性优化的概念及模型

3.3.2三杆结构可靠性优化设计

4复杂系统优化设计

4.1复杂系统优化设计概述

4.2多级优化设计技术

4.3飞机设计的多级优化实例

参考文献

第40篇 数字化设计

第1章 概述

1数字化设计技术

1.1产品设计特点与数字化设计技术

1.2数字化设计技术的内涵和学科体系

1.3数字化设计流程

2数字化设计技术的相关技术

2.1计算机辅助设计

2.2计算机辅助制造

2.3计算机辅助工艺过程设计

2.4计算机辅助工程

2.5产品数据管理

3数字化设计技术的发展趋势

第2章 计算机图形学基础

1概述

1.1计算机图形学的研究内容

1.2计算机图形学的应用

1.3计算机图形学的发展趋势

2图形变换

2.1二维图形的基本变换

2.2二维图形的组合变换

2.3窗口和视区的匹配交换

2.4三维图形的几何变换

2.5正投影变换

2.6复合变换

2.7透视投影变换

3图形的剪裁与消隐

3.1图形的剪裁

3.2图形的消隐

第3章 产品的数字化建模

1形体的计算机内部表示

1.1几何信息和拓扑信息

1.2形体的定义及表示形式

2线框造型系统

2.1线框建模技术

2.2自由曲线建模

3曲面造型系统

3.1曲面造型的定义和特点

3.2曲面造型方法

4实体造型系统

4.1边界表示法

4.2构造立体几何法

5基于特征的实体建模技术

5.1特征的定义

5.2特征的表示方法

5.3机械零件的特征建模

5.4参数化设计

6装配建模技术

6.1数字化装配的概念

6.2装配造型的功能

6.3装配模型的使用

7数字样机设计技术

7.1数字样机设计技术概述

7.2数字样机设计技术的体系结构

7.3数字样机设计技术应用

8数字化设计应用实例

第4章 数字仿真与分析技术

1数字仿真与分析技术概述

2数字仿真技术

2.1数字仿真的内涵及作用

2.2数字仿真的发展历史及现状

2.3数字仿真的一般过程

2.4数字仿真与分析相关软件

3数字化分析技术

3.1数字化分析技术内涵及其软件

3.2几何仿真分析技术

3.3物理仿真分析技术

4数字仿真与分析应用实例（全断面掘进机刀具和刀盘系统仿真分析）

4.1刀具和刀盘系统的运动学和动力学仿真分析

4.2全断面掘进机的刀具模态仿真分析

4.3全断面掘进机的滚刀破岩仿真分析

5数字仿真与分析应用实例（车铣加工中心仿真分析）

5.1车铣加工中心建模

5.2车铣加工中心运动仿真分析

第5章 逆向工程与快速原型制造

1逆向工程设计概述

1.1逆向工程的研究对象

1.2逆向工程的主要方法

1.3逆向工程的主要研究内容

1.4逆向工程的工作流程

2逆向工程设计的关键技术

2.1数据采集技术

2.2数据处理技术

2.3曲面重构技术

3逆向工程设计的实物反求方法

4快速原型制造

4.1概述

4.2快速原型制造技术

4.3快速原型制造工艺

4.4快速原型制造的进展

5快速原型制造的应用实例

5.1微型热管成形

5.2金属器件成形

5.3铸造蜡模成形

第6章 协同设计

1概述

1.1协同设计产生背景

1.2协同设计定义及特点

1.3协同设计技术现状

2协同设计的关键技术

2.1协同设计数据交换与共享技术

2.2协同设计中的任务协同

2.3协同设计冲突协调机制

2.4协同设计交互技术

2.5协同设计集成技术

2.6协同设计安全技术

3协同设计体系结构及主要功能

3.1协同设计体系结构

3.2协同设计关系建立

3.3协同设计管理

3.4协同设计产品配置工具

3.5协同设计三维视频协同会议

3.6协同设计数据集成管理

4数字化协同设计应用实例

第7章 虚拟设计

1虚拟设计概述

1.1虚拟设计的一般概念

1.1.1虚拟设计的定义

1.1.2虚拟设计的技术特点

1.2虚拟设计的意义

1.3虚拟设计的体系结构

1.4虚拟设计同其他概念之间的关系

2虚拟现实技术

2.1虚拟现实技术的定义及特点

2.2虚拟现实系统的组成及分类

2.2.1虚拟现实系统的组成

2.2.2虚拟现实系统的分类

2.3虚拟现实的软件子系统

2.3.1虚拟现实软件系统的组成

2.3.2可获得的虚拟现实软件系统

2.4虚拟现实系统的开发工具

2.4.1虚拟现实建模语言（VRML）

2.4.2实时场景开发工具——OpenGL Performer

3基于虚拟现实技术的新一代CAD技术

3.1基于虚拟现实的CAD的特点

3.2 VR-CAD的几何建模技术

3.2.1模型表示方法

3.2.2建模方法

3.3 VR-CAD中的多通道技术

3.3.1三维鼠标

3.3.2三维物体选取机制

3.3.3三维菜单设计

3.3.4语音系统

3.3.5触觉和力觉反馈系统

3.4 VR-CAD中的可视化技术

3.4.1 VR-CAD真实感图形实时绘制技术

3.4.2 VR-CAD中多细节程度模型生成技术

3.4.3 VR-CAD系统中的复杂场景实时漫游技术

4应用于虚拟设计的科学计算可视化技术

4.1 科学计算可视化技术概述

4.2数据模型准备

4.2.1 CAD数据的精简

4.2.2 CAD数据的转换

4.3科学计算可视化的基础技术

4.3.1可视化数据的组织形式及物理分类

4.3.2矢量场数据可视化流程

4.3.3矢量场特征可视化

4.4矢量场数据的沉浸可视化关键技术

5虚拟概念设计

5.1虚拟概念设计概述

5.1.1概念设计在产品设计阶段的重要性

5.1.2虚拟概念设计的定义

5.1.3虚拟概念设计的目标与技术特点

5.2虚拟概念设计系统

5.2.1基于虚拟现实的概念设计系统

5.2.2基于CAX软件平台的概念设计系统

5.3虚拟概念设计实现方法

5.3.1虚拟概念设计基本流程

5.3.2关键步骤实现方法

6虚拟装配技术

6.1虚拟装配的概述及其国内外研究简介

6.1.1概述

6.1.2国内外研究简介

6.2虚拟装配关键技术

6.2.1虚拟装配模型

6.2.2虚拟装配过程

6.2.3碰撞检测

6.2.4虚拟装配路径规划和仿真

6.3典型虚拟装配系统功能介绍

7面向产品开发的工程应用

7.1应用背景介绍

7.2虚拟客车车身开发系统的集成平台

7.2.1数据仓库规划

7.2.2流程管理

7.3车身外形设计与性能分析

7.3.1客车车身曲面设计

7.3.2客车车身外形性能分析

7.4结构设计与性能分析

7.4.1基于三维模型的车身结构设计及装配

7.4.2基于三维模型的车身结构静强度分析

7.4.3基于三维模型的车身结构模态分析

7.4.4大客车整车碰撞安全性的数值模拟

7.5内饰设计与性能分析

7.5.1司机座椅分析模型的建立

7.5.2座椅的动态舒适性分析

7.6虚拟客车样机和人机工程分析

7.6.1虚拟客车样机的建立

7.6.2人机工程分析

参考文献

第41篇 试验优化设计

第1章 试验设计的基本概念

1什么是试验

2试验设计的地位及其应用

2.1试验设计的概念

2.2试验设计的地位

2.3试验设计的应用

3试验设计的起源与发展

4试验设计常用术语

4.1试验指标

4.2试验因素

4.3因素水平

4.4处理组合

4.5全面试验

4.6部分实施

4.7因素试验

第2章 正交试验设计

1正交表

1.1正交表概念

1.2常用正交表的分类及特点

1.3正交表的基本性质

2正交试验设计基本步骤

3正交试验设计的基本方法

4有交互作用的正交试验设计

5水平不等的试验设计

5.1直接选用混合正交表

5.2并列法

5.3赋闲列法

5.4部分追加法

5.5拟水平法

5.6直积法

5.7组合法

5.8拟因素法

6多指标试验设计

6.1综合平衡法

6.2综合评分法

第3章 试验干扰控制

1试验干扰

2试验干扰控制的基本原则

2.1设置区组

2.2重复试验

2.3随机化

3单向干扰控制区组设计

3.1完全区组设计

3.2不完全区组设计

4两向干扰控制区组设计

第4章 正交试验设计的结果分析

1极差分析

2方差分析

2.1正交试验设计方差分析

2.1.1计算偏差平方和及其自由度

2.1.2显著性检验

2.2重复试验的方差分析

2.3不等水平试验设计方差分析

2.3.1混合型正交表上的方差分析

2.3.2并列法

2.3.3赋闲列法

2.3.4追加法

2.3.5拟水平法

2.3.6组合因素法

2.4非饱和正交设计方差分析

2.5误差分析与试验水平

3试验指标的估计及最优组合的置信区间

3.1试验指标的估计

3.2最优组合的置信区间

第5章 稳健试验设计

1稳健设计的基本概念

1.1特性值

1.2质量损失函数

1.3内表因素和外表因素

2 SN比试验设计

2.1 SN比

2.2望目特性的SN比

2.3望小特性的SN比

2.4望大特性的SN比

2.5 SN比试验设计步骤

3内外表因素参数设计

3.1直积内外表

3.2综合误差因素参数设计

4灵敏度设计

5动态特性参数设计

5.1动态特性SN比

5.2动态特性设计

6稳健性技术开发设计

第6章 广义试验设计

1广义试验设计概述

2市场分析

3生产计划试验设计

4数学试验

第7章 回归设计

1回归设计的基本概念

2一次回归设计

2.1单元线性回归正交设计

2.2多元线性回归正交设计

2.3单纯形回归设计

3二次回归设计

3.1二次回归正交组合设计

3.2二次回归连贯设计

3.3二次旋转设计

4正交多项式回归设计

4.1单元正交多项式回归设计

4.2多元正交多项式回归设计

4.3部分正交多项式回归设计

5 D最优回归设计

5.1 D优良性

5.2饱和D最优设计

5.2.1一次饱和D最优设计

5.2.2二次饱和D最优设计

第8章 混料回归设计

1混料试验

1.1混料

1.2混料试验概念

1.3混料回归设计

2单形混料设计

3单形重心混料设计

4有下界约束的混料设计

5极端顶点混料设计

第9章 试验优化分析

1试验设计优化分析

1.1最优试验设计

1.2试验设计优良性分析

1.3试验设计D效率分析

1.4试验设计适用性分析

1.5超饱和试验设计

2回归设计优化分析

2.1最优回归方程

2.2预测和控制

2.2.1预测

2.2.2控制

3数据处理优化分析

3.1试验数据处理的最优化

3.2极差修正优化分析

3.3缺失数据弥补优化分析

第10章 试验优化设计常用软件

1 SPSS软件

2 DPS软件

3 SAS软件

4 Statistics软件

5 Origin软件

6 Excel软件

7 PPR软件

8 Minitab软件

9试验优化专业软件

参考文献

第42篇 工业设计与人机工程

第1章 概述

1 工业设计概述

1.1工业设计的定义及其时代演变

1.2工业设计与工程设计的范畴对比

1.3工业设计的产品造型要素

1.4产品造型设计的特征与原则

1.5造型设计的程序与步骤

1.6工业设计在新形势下的相关理论及应用

1.6.1品牌设计与产品识别系统（PIS）设计

1.6.2通用设计

1.6.3交互设计的内容与方法

1.6.4系统设计

1.6.5服务设计

2人机工程概述

2.1术语与定义

2.2人机工程学的研究内容与方法

2.3人的感觉与反应能力

2.3.1术语

2.3.2人的感觉通道性质与选择

3工业设计中的人机关系

3.1人机系统与人机界面

3.2人机能力比较与分配原则

3.3人机关系设计的指导原则

3.3.1术语

3.3.2人机关系设计的一般指导原则

3.4人机工程学与工业设计的关系

第2章 工业设计的造型表现

1机械产品造型设计的定义与研究目的

2机械产品造型设计的艺术表现法则

2.1机械产品造型的形态比例

2.1.1机械产品造型常用比例及特征

2.1.2常用比例的相互转换（特征矩形面的分割）

2.1.3比例设计方法

2.2机器形态的均衡与稳定

2.2.1定义

2.2.2获得均衡稳定的方法

2.3机器形态的统一与变化

2.3.1定义

2.3.2造型整体统一的方法

2.3.3造型统一中求变化的方法

3机械产品造型的构成手法

3.1定义

3.2造型的形态要素及其形式心理

3.3常用几何曲线的构成与演变

3.4常用几何面的构成与演变

3.5常用几何体的构成与演变

3.6造型形态构成的基本法则

3.7机械产品造型设计中的错视与矫正

4色彩与材质设计

4.1色彩性质与混合特征

4.2色彩体系与表示方法

4.3常用色彩术语

4.4色彩设计的指导性原则

4.5色彩配置的方法与效果

4.5.1色相调和法

4.5.2明度调和法

4.5.3纯度调和法

4.6色彩功能与应用

4.7色彩的好恶

4.8主体色的数量与配置方式

4.9色彩与材质的情感联想及应用方法

5机械产品的装饰手段与表现方法

5.1机械产品的线条装饰与方法

5.2面板设计与工艺选择

5.3工业设计的造型表现方法

5.3.1快速构思速写图

5.3.2产品预想效果图

5.3.3产品实体模型

5.3.4计算机辅助三维立体造型

5.3.5快速自动成形（3D打印）

第3章 人机工程

1人-机-环境研究的具体内容

2人体尺寸数据

2.1人体尺寸概念

2.1.1人体尺寸数据的使用目的

2.1.2人体尺寸数据来源

2.2成年男女人体的主要尺寸数据

2.3采用人体数据百分位的建议与尺寸数值计算

2.3.1术语

2.3.2采用百分位的建议与尺寸数值计算

3人的肢体正常活动范围与空间选择

4人体模板与操作姿势及空间设计

4.1人体模板

4.2装配、维修的操作空间尺寸

4.3工作位置的平面高度与调节范围

4.4操作姿态下的有利工作区域与方向

4.5以身高为基准的设备与用具空间尺寸的推算图表

5人的视野

6人的肢体用力限度

6.1成人站姿操作的用力状态与范围

6.2成人坐姿操作的用力状态与范围

7显示与操控装置的设计及选择

7.1术语

7.2显示装置与操控装置的组合方式

7.3显示装置与操控的协调性设计

7.4硬件人机界面与软件人机界面

7.5显示与操控设计的分类与编码

7.6用户界面的设计内容与准则

7.6.1用户界面（UI）设计内容与流程

7.6.2用户界面（UI）设计经验与准则

7.6.3图形用户界面（GUI）设计经验与准则

7.7显示装置的形式与排列方式选择

7.8图形符号的设计

7.9操控、调节装置形式、参数与安置空间的选择

8环境要素设计

8.1工作环境的照明设计

8.1.1术语

8.1.2工作环境照明的一般要求与参数选择

8.1.3光源的色温与显色性的选择

8.2工作环境的噪声控制设计

8.2.1噪声环境特征

8.2.2噪声安全标准

8.3工作环境的振动控制设计

8.3.1振动环境特征

8.3.2全身承受振动的评价标准

8.4工作环境的小气候要求

8.5工作环境的安全防护设计

8.5.1术语

8.5.2常用的安全防护设计

第4章 典型案例分析

1以支援人类机器人为例的产品系统设计分析

1.1设计概念

1.2特征

1.3功能

1.4技术

1.5机器人的主要规格

2以自行车为例的人机系统设计案例分析

2.1人-知行车系统组成

2.2影响自行车性能的人体因素

2.3自行车设计结构要素分析

2.4人-车动态特性分析

参考文献

第43篇 机械产品设计中的常用软件

第1章 概述

1机械产品设计需要软件的支持

2机械产品设计对软件的要求

3常用软件

第2章CAD／CAM软件

1 UG软件

1.1 UG软件概述

1.2 UG软件功能介绍

1.2.1 UG软件的产品设计模块及其功能

1.2.2 UG软件的产品制造模块及其功能

1.2.3 UG软件的产品分析模块及其功能

1.2.4 UG软件的钣金件模块及其功能

1.2.5 UG软件的用户化模块及其功能

1.2.6 UG软件的Web产品模块及其功能

1.2.7 UG软件的管路应用模块及其功能

1.2.8 UG软件的质量工程应用模块

1.2.9 UG软件的数据交换

1.2.10 UG软件的特殊应用模块及其功能

2 Pro／ENGINEER软件

2.1 Pro／ENGINEER概述

2.2 Pro／ENGINEER的主要功能

2.3 Pro／ENGINEER的辅助功能

3 I-DEAS软件

3.1 I-DEAS概述

3.2 I-DEAS功能

4 CATIA软件

4.1 CATIA概述

4.2 CATIA功能

4.2.1 CATIA机械工程模块及其功能

4.2.2 CATIA包装消费品模块及其功能

4.2.3 CATIA基于模型的定义模块及其功能

4.2.4 CATIA复合材料工程模块及其功能

4.2.5 CATIA钣金设计工程模块及其功能

4.2.6 CATIA扣件设计工程模块及其功能

4.2.7 CATIA塑料零件和模具设计工程模块及其功能

4.2.8 CATIA电气系统模块及其功能

4.2.9 CATIA流体系统模块及其功能

4.2.10 CATIA AEC工程模块及其功能

4.2.11 CATIA机械和设备设计工程模块及其功能

4.2.12 CATIA交通运输和移动工程模块及其功能

4.2.13 CATIA高科技工程设计模块及其功能

4.2.14 CATIA知识工程模块及其功能

4.2.15 CATIA船舶与海洋工程模块及其功能

5 AutoCAD软件

5.1 AutoCAD概要

5.2 AutoCAD功能

6 MDT软件

6.1 MDT概述

6.2 MDT功能

6.2.1 MDT零件造型

6.2.2 MDT曲面造型

6.2.3 MDT装配造型

6.2.4 MDT设计文档

6.2.5 MDT图形转换

6.2.6 MDT的相关设计工具

7 Solid Edge软件

7.1 Solid Edge概要

7.2 Solid Edge功能模块

7.2.1 Solid Edge零件设计模块及其功能

7.2.2 Solid Edge制图模块及其功能

7.2.3 Solid Edge焊接设计模块及其功能

7.2.4 Solid Edge钣金设计功能

7.2.5 Solid Edge网络发布功能

7.2.6 Solid Edge数据集成功能

7.2.7产品仿真功能

7.2.8计算机辅助虚拟加工系统

8 Mastercam软件

9 EdgeCAM软件

9.1 EdgeCAM特点

9.2 EdgeCAM功能

9.3 EdgeCAM实用工具

10 CAXA系列CAD／CAM／CAE软件

10.1 CAXA概要

10.2 CAXA功能

11 Cimatron软件

11.1 Cimatron概要

11.2 Cimatron特点

第3章CAPP软件

1 SIPM／CAPP软件

1.1 SIPM／CAPP模块及其功能

1.2 SIPM／CAPP特点

2 InteCAPP软件

3开目CAPP软件

4高华CAPP软件

5 XTCAPP软件

第4章PDM软件

1 SIPM／PDM软件

1.1 SIPM／PDM功能

1.2 SIPM／PDM特点

2 iMAN软件

2.1 iMAN概述

2.2 iMAN功能

3 CATIA／PDM软件

4 IntePDM系统

4.1 IntePDM功能

4.2 IntePDM特点

第5章CAE软件

1 Altair HyperWorks软件

1.1 Altair HyperWorks概述

1.2 Altair HyperWorks主要功能

1.2.1 Altair HyperWorks前后处理器模块及其功能

1.2.2 Altair HyperWorks结构与多学科优化设计模块及其功能

1.2.3 Altair HyperWorks仿真计算模块及其功能

1.2.4流程管理与产品性能数据管理

1.2.5 Altair HyperWorks工艺流程模块及其功能

1.2.6软件许可

1.3案例

1.3.1飞机减重优化

1.3.2 CAE流程优化

1.3.3汽车零部件研发加速

2 MSC Nastran软件

2.1 MSC Nastran概述

2.2 MSC Patran概述

3 ADAMS软件

3.1 ADAMS特点

3.2 ADAMS功能

3.2.1 ADAMS建模功能

3.2.2 ADAMS用户化功能

3.2.3 ADAMS分析功能

3.2.4 ADAMS参数化分析功能

3.2.5 ADAMS新功能

4 MSC Dytran软件

4.1 MSC Dytran概述

4.2 MSC Dytran算法特点

4.2.1拉格朗日方法和欧拉方法

4.2.2显式时间积分方法

4.2.3有限体积方法

4.3 MSC Dytran功能及特点

4.4 MSC Dytran应用范围

5 JIFEX软件

5.1前置处理模块Auto FEM

5.2图形后置处理和视算一体化模块GRAFE

5.3有限元分析子系统

5.4结构优化与设计模块OPTSYST

5.5网格生成算法与科学计算可视化

5.6高性能有限元计算方法

5.7先进实用的结构优化方法

6 DADS软件

6.1 DADS概述

6.2 DADS功能模块

6.2.1基本组合DADS／Basic

6.2.2标准组合DADS／Standard

6.2.3高级组合DADS／Advanced

6.2.4 DADS专业模块和其他功能模块及其功能

7华铸CAE／InteCAST软件

7.1华铸CAE／InteCAST功能

7.1.1华铸CAE／InteCAST前置处理功能

7.1.2华铸CAE／InteCAST计算处理功能

7.1.3华铸CAE／InteCAST后置处理功能

7.2 HSC注射模流动保压冷却模拟分析

8 ANSYS软件

8.1 ANSYS特点

8.2 ANSYS主要功能

参考文献