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第1章 绪论 1

1.1 计算机辅助工程内容简介 1

1.2 计算机辅助工程的主要技术和术语 3

1.3 计算机和工程师 4

1.4 计算机辅助工程技术的现实意义 5

复习思考题 5

第2章 计算机辅助设计环境 6

2.1 CAD技术及发展趋势 6

2.1.1 何谓CAD 6

2.1.2 CAD在机械设计领域的应用 7

2.1.3 CAD技术的发展趋势 8

2.2 CAD系统及分类 8

2.2.1 CAD系统的构成 8

2.2.2 CAD系统的分类 9

2.3 CAD系统的硬件 11

2.3.1 微机CAD系统硬件的组成及基本功能 11

2.3.2 主机 12

2.3.3 外存储器 13

2.3.4 输入设备 13

2.3.5 输出设备 14

2.4 CAD系统的软件 18

2.4.1 系统软件 18

2.4.2 支撑软件 20

2.4.3 应用软件 21

2.5 工程化CAD软件的开发与维护 22

2.5.1 软件工程化和规范化 22

2.5.2 CAD软件文档 23

复习思考题 24

3.1 计算机图形学概述 25

第3章 计算机图形学基础 25

3.2 Turbo C的图形功能 26

3.2.1 屏幕设置 26

3.2.1.1 坐标系 26

3.2.1.2 图形系统初始化 26

3.2.1.3 屏幕管理 29

3.2.2 基本绘图函数 29

3.2.3 图形属性控制 30

3.2.3.1 控制颜色 30

3.2.3.2 线的特性设定和填充 31

3.2.4 图形模式下的文本输出 33

3.2.5 绘图程序实例(弹簧振子振动轨迹图) 34

3.3 二维图形变换 36

3.3.1 图形变换的概念 36

3.3.2.1 变换原理 37

3.3.2 二维基本图形变换 37

3.3.2.2 二维变换的齐次坐标距阵表示方法 39

3.3.3 二维图形的组合变换 41

3.3.4 二维图形变换程序设计 46

3.4 三维图形变换 52

3.4.1 三维图形的基本变换 52

3.4.1.1 三维平移变换 52

3.4.1.2 三维比例变换 53

3.4.1.3 三维错切变换 55

3.4.1.4 三维对称变换 57

3.4.1.5 三维旋转变换 58

3.4.1.6 三维组合变换 60

3.4.2 三维图形的投影变换 62

3.4.2.1 正投影变换 62

3.4.2.2 正轴测投影变换(轴测图) 68

3.4.2.3 斜轴测投影变换 68

3.4.3 三维图形的透视变换 71

3.4.4 连续旋转变换 75

3.4.5 三维图形变换程序设计 79

3.5 几何建模简介 89

3.5.1 线框建模 90

3.5.2 表面建模 90

3.5.3 实体建模 92

3.5.4 三维实体建模的计算机内部表示 94

复习思考题 97

第4章 工程数据及常用数学方程的计算机处理 99

4.1 数表的程序化 99

4.2 线图的程序化 100

4.2.1 插值 100

4.2.2 公式化 102

4.3 数据文件 107

4.4.2 数据库类型 110

4.4.1 数据的层次 110

4.4 数据库 110

4.5 代数方程组的计算机解法 112

4.5.1 线性方程组的数值解法 112

4.5.2 非线性方程组的解法 116

4.6 数值积分方法 118

4.7 常微分方程的数值解法 120

第5章 计算机辅助工程分析 125

5.1 有限元分析法 125

5.1.1 有限元概念 125

5.1.1.1 一维杆件的有限元分析 125

5.1.1.2 二维弹性平面问题的有限元分析 128

5.1.1.3 求解线性方程组需注意的问题 132

5.1.2 有限元建模 133

5.1.2.1 构件的有限元网格 134

5.1.3.1 有限元的解题过程 135

5.1.3 有限元软件 135

5.1.2.2 节点外载荷 135

5.1.2.3 边界约束条件 135

5.1.3.2 有限元分析软件简介 137

5.1.4 有限元法实例 138

5.2 优化设计 143

5.1.1 优化设计数学模型及基本概念 144

5.2.2 优化设计方法 146

5.2.2.1 一维函数黄金分割法(0.618法) 146

5.2.2.2 数值迭代方法 147

5.2.2.3 常用优化方法介绍 148

5.2.2.4 常用优化方法的特点及应用 157

5.2.3 优化设计的步骤 157

5.2.4.1 优化软件 158

5.2.4.2 设计实例 158

5.2.4 优化软件及设计实例 158

5.3 计算机辅助工程分析在可靠性设计中的应用 162

5.3.1 可靠性的定义 162

5.3.1.1 机械可靠性的特征量 163

5.3.1.2 可靠性设计方法与传统设计方法的主要区别 163

5.3.1.3 可靠性设计的优点 164

5.3.2 可靠性工程中常用的概率分布 164

5.3.2.1 随机变量的分布 164

5.3.2.2 随机变量的数字特征 165

5.3.2.3 可靠性工程中常用的概率分布 165

5.3.3 计算机辅助工程分析在可靠性设计中的应用 168

5.3.3.1 分布函数的假设检验和分布参数估计 168

5.3.3.2 确定应力分布和强度分布的方法(蒙特卡洛Monte Carlo模拟法) 171

5.3.3.3 机械零件可靠度的计算机辅助计算方法 173

5.3.3.4 计算机在机械疲劳强度可靠性设计中的应用 180

5.4.1 基本概念 186

5.4 计算机仿真简介 186

5.4.2 计算机仿真的主要步骤 187

5.4.3 计算机仿真在机械工程中的应用实例 188

复习思考题 190

第6章 计算机辅助制造 191

6.1 概述 191

6.1.1 CAM的发展与制造工程 191

6.1.2 计算机递阶控制结构 191

6.1.3 CAD/CAM数据传递 193

6.1.3.1 CAD/CAM集成的工程数据库特点 194

6.1.3.2 CAD/CAM的数据交换 195

6.2 成组技术与计算机辅助工艺过程设计 196

6.2.1 成组技术 196

6.2.1.1 零件分类编码系统 197

6.2.1.2 零件的分组 203

6.2.1.3 成组技术的应用 207

6.2.2 CAPP的基本原理 210

6.2.2.1 概述 210

6.2.2.2 CAPP系统的基本原理 210

6.2.2.3 CAPP系统零件信息的描述与输入 212

6.2.2.4 派生式CAPP系统 215

6.2.2.5 创成式CAPP系统 216

6.2.2.6 CAPP系统中的工序设计 220

6.2.2.7 CAPP系统的程序设计基础 224

6.2.2.8 典型系统介绍 224

6.3 数控技术 235

6.3.1 数控机床 235

6.3.1.1 数控机床的组成 235

6.3.1.2 数控机床的类型 236

6.3.1.3 数控机床的坐标轴 237

6.3.2.1 数控加工工艺 238

6.3.2 数控加工及数控编程 238

6.3.2.2 数控加工的程序段格式 240

6.3.2.3 数控编程方法及其发展 241

6.3.3 数控自动编程法 242

6.4 工业机器人 244

6.4.1 工业机器人的定义和主要术语 245

6.4.1.1 工业机器人的定义 245

6.4.1.2 工业机器人的组成 245

6.4.1.3 机器人的主要术语 246

6.4.2 机器人的基本结构形式和基本原理 247

6.4.2.1 坐标系 247

6.4.2.2 机器人的性能特征 249

6.4.3 工业机器人的控制系统和传感器 249

6.4.3.1 工业机器人的控制系统 249

6.4.3.3 工业机器人的传感器 250

6.4.3.2 工业机器人的驱动系统 250

6.4.4 工业机器人的编程语言 251

6.4.4.1 初始动作级编程语言 251

6.4.4.2 结构化编程语言 252

6.4.5 工业机器人的应用 253

6.4.5.1 机器人的实际应用举例 253

6.4.5.2 工业机器人应用的安全措施 255

6.4.6 工业机器人的发展趋势 255

复习思考题 255

第7章 柔性制造系统 257

7.1 概述 257

7.1.1 柔性制造系统的定义 257

7.1.2 FMS的发展趋势 258

7.2 FMS的系统结构 258

7.3 FMS的组成 259

7.3.1 FMS的加工单元 260

7.3.2 物料运送及管理系统 261

7.3.2.1 FMS工件传送及管理系统 261

7.3.2.2 FMS刀具交换及管理系统 263

7.3.2.3 FMS的清洗工作站 264

7.3.2.4 FMS的测量工作站 264

7.3.3 信息流 265

7.4 FMS的单元控制器和工作站控制器 265

7.4.1 单元控制器 265

7.4.2 工作站控制器 266

7.5 FMS规划 268

复习思考题 268

第8章 计算机集成制造系统及21世纪制造模式 269

8.1 CIMS基本概念和主要内容 269

8.1.1 计算机集成制造系统的概念 270

8.1.2 CIMS的组成 271

8.2 CIMS技术支持系统 272

8.2.1 CIMS网络 272

8.2.2 制造业企业信息 273

8.2.3 CIMS网络的建立 273

8.3 21世纪制造模式 273

8.3.1 精益生产和并行工程 274

8.3.2 敏捷制造 275

8.3.3 智能制造系统 276

8.3.4 全能制造系统 277

第9章 计算机辅助生产管理与办公自动化 278

9.1 计算机辅助生产管理概述 278

9.1.1 生产管理基础 278

9.1.2 计算机辅助生产管理 279

9.2 MRP Ⅱ及应用 280

9.2.1 MRP概念与原理 280

9.2.2 闭环MRP及MRP Ⅱ 282

9.2.3 MRP Ⅱ实施与运用 284

9.3 办公自动化 285

9.3.1 办公自动化概念 285

9.3.2 办公自动化功能 286

9.3.3 办公自动化设备 287

复习思考题 288

第10章 计算机网络基础 289

10.1 数据通信技术基础 290

10.1.1 模拟、数字通信和数据通信的一般结构 290

10.1.2 数据通信方式和传输方式 292

10.1.3 传输介质 293

10.2 计算机网络 294

10.2.1 协议与OSI参考模型 294

10.2.2 计算机网络的拓朴结构与网络分类 296

10.2.3 计算机局域网结构 297

10.2.4 ATM网 298

10.2.5 网络互联 299

10.3 网络计算环境 300

10.4 计算机系统的经济合理性 301

复习思考题 303

附录 304

附录5-1 求解平面问题的有限元计算程序 304

附录5-2 黄金分割法计算程序 311

附录5-3 复合形法优化程序 313

附录5-4 x2分布检验源程序 319

附录5-5 蒙特卡洛法综合应力(强度)分布源程序 322

附录5-6 蒙特卡洛法计算可靠度源程序(正态分布) 325

附录5-7 标准正态分布表 328

附录5-8 x2分布表 333

附录5-9 K-S表 334

参考文献 335