现代设计方法及应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 设计的概念及其发展历程简介 1

1.1.1 设计的概念 1

1.1.2 设计方法的发展历程 1

1.2 现代设计方法的科学基础与特点 2

1.2.1 现代设计方法的科学基础 3

1.2.2 现代设计方法的特点 6

1.3 主要现代设计方法内容简介 6

1.4 本书编排内容及学习方法 9

本章习题 11

第2章 优化设计 12

2.1 优化设计概述 12

2.1.1 优化设计的数学模型 13

2.1.2 优化设计的图解法 18

2.1.3 优化设计的数学基础 21

2.1.4 优化问题的极值条件 27

2.1.5 数值迭代法与收敛准则 31

2.2 一维搜索方法 33

2.2.1 一维搜索方法概述 33

2.2.2 确定初始单峰空间的进退法 34

2.2.3 黄金分割法 36

2.2.4 二次插值法 39

2.3 无约束优化设计方法 42

2.3.1 梯度法 42

2.3.2 牛顿法 44

2.3.3 修正牛顿法 46

2.3.4 共轭方向法 47

2.3.5 共轭梯度法 49

2.3.6 变尺度法 52

2.4 约束优化设计方法 55

2.4.1 可行方向法 55

2.4.2 惩罚函数法 58

2.5 多目标优化设计方法 63

2.5.1 基本概念 64

2.5.2 统一目标法 65

2.5.3 主要目标法 67

2.6 离散变量优化设计方法 68

本章习题 70

第3章 相似设计 72

3.1 相似设计概述 72

3.2 物理量相似概述 74

3.2.1 几何学相似 74

3.2.2 运动学相似 75

3.2.3 动力学相似 76

3.2.4 单值条件相似 76

3.3 系统物理量的量纲 77

3.3.1 量纲与单位 77

3.3.2 量纲和谐原理 79

3.3.3 量纲独立与基本物理量 80

3.4 相似三定理 80

3.4.1 现象相似概述 80

3.4.2 相似第一定理（相似正定理） 81

3.4.3 相似第二定理（π定理） 85

3.4.4 相似第三定理（相似逆定理） 87

3.5 相似准则推导 88

3.5.1 方程分析法导出相似准则 88

3.5.2 量纲分析法导出相似准则 95

3.6 模型设计与试验 109

3.6.1 模型试验的意义和应用 110

3.6.2 模型设计实例 110

3.7 相似系列产品设计 113

3.7.1 相似系列产品设计步骤 114

3.7.2 设计实例 114

本章习题 116

第4章 可靠性设计 118

4.1 概述 118

4.1.1 可靠性设计方法的提出 118

4.1.2 可靠性的定义 119

4.1.3 可靠性技术的发展 119

4.1.4 机械可靠性设计的内容 120

4.2 可靠性设计基本概念 120

4.2.1 可靠度 120

4.2.2 失效特征量 121

4.2.3 可靠性常用概率分布 125

4.3 机械零件可靠性设计原理 132

4.3.1 应力-强度干涉模型与可靠性设计准则 132

4.3.2 几种常用概率分布的联合概率计算 133

4.3.3 联合随机变量密度分布函数特征量的确定 135

4.4 静载可靠性设计 138

4.4.1 静载可靠性设计原则 138

4.4.2 不同受力情况下零件可靠性设计方法 139

4.5 疲劳可靠性设计 144

4.5.1 特征应力与循环特性系数 144

4.5.2 无限寿命可靠性设计 145

4.5.3 有限寿命可靠性设计 147

4.5.4 有限寿命设计举例 149

4.6 系统可靠性设计 151

4.6.1 系统可靠性预测 152

4.6.2 系统可靠性分配 156

4.6.3 故障树分析 159

本章习题 161

第5章 摩擦学设计 163

5.1 概述 163

5.1.1 摩擦学设计的概念 163

5.1.2 摩擦学设计的特点与主要内容 164

5.2 摩擦学基本原理 165

5.2.1 摩擦状态与转化 165

5.2.2 摩擦磨损机理 167

5.2.3 流体润滑理论基础 171

5.2.4 润滑剂选择 182

5.3 摩擦学设计工程实例 185

5.3.1 摩擦设计实例 186

5.3.2 摩损设计实例 188

5.3.3 流体动压润滑设计实例 190

本章习题 192

第6章 MATLAB在优化设计中的应用 193

6.1 MATLAB优化工具箱简介 193

6.2 优化设计数学基础的MATLAB实现 196

6.2.1 梯度 196

6.2.2 多元函数的泰勒展开式与Hessian矩阵 196

6.3 无约束非线性优化 198

6.3.1 fminsearch函数 198

6.3.2 fminunc函数 199

6.4 线性规划问题 202

6.5 固定区间内单变量优化问题 204

6.6 有约束非线性优化问题 205

6.7 多目标优化问题 208

本章习题 212

第7章 现代设计方法工程应用实例 213

7.1 概述 213

7.2 优化设计工程应用 213

7.2.1 机床主轴优化设计 213

7.2.2 齿轮减速器优化设计 216

7.2.3 机构优化设计 223

7.3 相似设计工程应用 226

7.3.1 汽车领域应用 226

7.3.2 船舶领域应用 228

7.4 可靠性设计工程应用 230

7.4.1 弯扭联合作用零件的可靠性设计 230

7.4.2 受疲劳载荷的零件可靠性设计 231

7.5 摩擦学设计工程应用 233

7.5.1 齿轮传动摩擦学设计模型 233

7.5.2 机床主轴减速箱摩擦学设计实例 236

参考文献 238