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第一章绪论1

第一节现代设计1

一、设计的概念1

二、现代设计的概念1

三、现代设计的特点1

第二节机械产品设计3

一、现代机械3

二、新产品开发3

三、机械产品设计的三个阶段3

四、机械产品设计的一般进程5

第三节部分现代设计方法简介7

一、价值工程7

二、工业产品艺术造型设计8

三、人机工程8

四、并行工程8

五、模块化设计9

六、相似性设计9

七、摩擦学设计9

八、三次设计10

九、反求工程设计10

习题12

参考文献12

第二章设计方法学13

第一节概述13

一、设计方法学的涵义13

二、设计方法学的研究对象13

第二节技术系统及其确定13

一、技术系统13

二、信息集约15

三、调研预测15

四、可行性报告16

第三节系统化设计16

一、功能分析16

二、功能元求解16

三、方案综合17

四、设计工具18

第四节评价决策21

一、评价目标树21

二、评分法22

三、技术—经济评价法23

四、模糊评价法24

第五节创新思维与技法26

一、创造力开发26

二、创新思维26

三、创新技法27

第六节设计实例29

一、现代设计的目标29

二、设计实例——专门化数控磨床方案设计30

习题35

参考文献35

第三章优化设计36

第一节概述36

一、优化设计的发展及应用36

二、传统设计与优化设计36

三、优化设计的数学模型37

四、优化设计的分类39

第二节一维搜索39

一、迭代算法及终止准则39

二、一维搜索40

第三节无约束优化算法45

一、共轭方向法45

二、梯度法46

三、共轭梯度法47

四、牛顿法48

五、变尺度法（DFP变尺度法）49

六、小结50

第四节约束优化算法52

一、复合形法52

二、惩罚函数法54

第五节应用实例57

一、OPB-1程序库概述57

二、OPB程序库的使用58

三、优化设计实例61

习题62

参考文献63

第四章可靠性设计64

第一节概述64

一、可靠性的概念和设计特点64

二、可靠性设计中常用的特征量64

第二节应力——强度干涉模型和零部件的可靠性设计67

一、应力——强度干涉模型67

二、可靠度的计算67

三、零部件的可靠性设计68

第三节系统的可靠性设计74

一、系统逻辑图74

二、系统的可靠性预测74

三、系统的可靠性分配75

第四节机械系统的故障树分析76

一、基本概念76

二、故障树的建立79

三、故障树的定性分析79

四、故障树的定量分析80

第五节可靠性试验概况80

一、寿命试验80

二、筛选试验80

三、环境试验80

四、现场使用试验81

第六节 应用实例81

习题84

参考文献86

第五章有限元法87

第一节概述87

一、有限元法的基本思想87

二、有限元法的应用89

第二节有限元法的基本步骤91

一、引例91

二、有限元法的基本步骤96

三、总刚度矩阵的特性99

第三节、二维线弹性问题100

一、单元划分101

二、形函数102

三、单元方程104

四、实现等参变换的条件105

第四节有限元程序的应用106

一、前处理106

二、有限元分析109

三、后处理109

习题110

参考文献111

第六章机械动态设计112

第一节 概述112

第二节理论建模方法112

一、有限元建模法112

二、单元的动力学方程112

三、建立整体结构的动力学方程113

四、边界条件处理115

五、特征值问题的求解115

六、应用实例116

第三节传递矩阵建模法117

一、用传递矩阵法分析轴的横向振动118

二、计算固有频率和主振型120

三、应用实例121

第四节实验建模方法123

一、机械阻抗与频响函数123

二、振动系统频率响应函数图示法125

三、传递函数测量的模态分析127

四、不同激励方式的选用128

五、实模态和复模态的参数识别128

六、应用实例129

第五节机械结构动力修改129

一、结构动力修改准则129

二、应用应例130

习题133

参考文献134

第七章计算机辅助设计（CAD）135

第一节概述135

一、CAD的概念135

二、CAD系统的功能136

三、CAD的工作过程136

四、CAD的特点136

五、CAD的发展趋势137

第二节CAD系统的组成原理137

一、CAD系统的硬件137

二、CAD系统的软件140

三、CAD系统的类型及系统选择141

第三节工程数据的计算机处理141

一、数据组成142

二、数据公式化142

三、数据结构143

四、工程数据库及其管理系统146

第四节图形生成与变换147

一、坐标系、窗口与视区、图形剪裁147

二、几何造型148

三、二维图形变换150

四、三维图形变换152

第五节应用实例152

一、设计内容及要求152

二、CAD系统选择152

三、系统设计154

四、结构模块设计154

五、软件接口设计155

习题155

参考文献156

第八章人工神经元计算方法157

第一节概述157

一、什么是人工神经元计算157

二、人工神经元计算的特点159

三、人工神经元计算的应用159

第二节反向传播网络160

一、网络结构160

二、网络运算与传递函数161

三、误差反向传播162

四、网络训练与测试163

五、小结164

第三节应用实例164

一、人工神经元计算在金属成形中的应用（介面摩擦与材料流动应力的测定）164

二、人工神经元计算在机器人学中的应用（运动误差补偿）166

习题168

参考文献168

第九章工程遗传算法169

第一节概述169

一、什么是遗传算法169

二、遗传算法的特点169

三、遗传算法的应用170

第二节简单遗传算法170

一、遗传算法的基本算子170

二、遗传算法的一个简单算例172

三、遗传算法的数学描述173

四、参数编码与满足度函数174

第三节遗传算法的理论基础175

一、纲的术语175

二、纲的定理175

第四节应用实例177

一、桁架结构优化177

二、冗余机器人的运动学反向解178

习题179

参考文献179

第十章智能工程180

第一节概述180

一、智能工程的定义180

二、智能工程的基本概念和原则180

三、智能工程的研究内容和方法180

四、智能工程与人工智能、专家系统的区别与联系182

五、智能工程语言及环境182

第二节知识获取及表达183

一、知识的概念183

二、知识获取184

三、知识表述186

第三节知识的运用187

一、知识的推理187

二、推理实现的基本方法188

三、推理机的设计188

四、元推理机的设计189

第四节专家系统的结构189

一、基本结构189

二、元知识系统结构190

三、元知识在专家系统中的应用191

四、专家系统的类型191

第五节应用实例192

一、智能工程在齿轮减速箱设计专家系统（GBES）中的应用192

二、功能模块192

三、GBES系统结构193

四、GBES的主要功能特点193

习题193

参考文献194