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第1篇 总论 3

1 前言 3

2.1 参数化工程设计——功能领域和物理领域 4

2 设计综合 4

2.2 设计的规模大小及复杂程度 5

2.4 稳健概念探索法 6

2.3 元模型 6

2.5 反向映射法 7

2.6 假设推理法 8

3.1 设计主意的生成 9

3 概念设计 9

3.2 概念设计的自动生成——基于神经网络的模糊推理法 10

3.3 基于多自主体的概念设计法 11

3.4 约束管理集成的概念设计法 12

3.5 生产过程规划的概念设计 13

4 反向工程 14

3.6 装配的概念设计 14

4.1 自由曲面成像 15

5.1 概述 16

5 虚拟设计 16

4.2 CAD模型重建 16

5.3 VR-CAD 17

5.2 基于特征的复杂产品的VR 17

5.4 VR的应用 18

6.1 概述 19

6 虚拟装配 19

6.3 评价产品可装配性及可维修性的交互式模拟环境（IPSEAM） 20

6.2 虚拟装配设计环境VADE 20

7.1 虚拟企业的数据集成 21

7 虚拟企业 21

6.4 开放式装配设计环境（OpenADE） 21

7.3 开展虚拟企业工作的“瓶颈”问题 22

7.2 虚拟企业多数据库冲突的解决途径 22

8.2 分布式的设计 23

8.1 概述 23

8 分布式的设计和制造 23

8.3 分布式的协同设计 25

8.4 分布式的敏捷生产 26

9 后记 27

参考文献 29

2.2 创新设计类型 39

2.1 设计阶段 39

第2篇 创新设计 39

第1章 引言 39

1 创新是社会发展的需要 39

2 创新设计 39

3.2 连动性 40

3.1 独创性 40

3 创造性思维的特点 40

3.5 洞察力 41

3.4 综合性 41

3.3 多向性 41

1.1 智力激励法（智暴法小组会） 42

1 群体集智法（智力激励法、集思广益法） 42

第2章 常用创造技法 42

2.1 检核表法 43

2 系统分析法 43

1.2 书面集智法 43

1.3 德尔菲法（Delphi法） 43

2.2 列举分析法 44

2.3 形态分析法 45

2.4 定量分析法 46

3.1 联想法 48

3 联想类比法 48

3.3 仿生法 49

3.2 类比推理及其应用 49

4.1 逆向法 50

4 转向探求法 50

3.4 联想类比法的应用步骤 50

4.2 换向探求法 52

5.1 实体要素组合 53

5 组合创新法 53

5.2 概念性要素组合 54

5.3 重组组合 55

5.4 综合摄取法（Synectics） 56

1 总功能分析 58

第3章 系统化设计法 58

3.2 系统原理解 59

3.1 功能元解 59

2 功能分析 59

3 功能求解 59

4.1 设计目录的内容 61

4 设计目录 61

4.2 设计目录的建立 65

5.1 评价目标 70

5 评价系统 70

5.2 评分法 71

5.3 模糊评价法 72

2.1 工作原理变异 75

2 依据工作原理进行方案变异 75

第4章 变异设计 75

1 变异设计基本程序 75

1.1 提出对产品的变异要求 75

1.2 确定产品变异点 75

1.3 搜索与选择 75

2.2 机构方案变异设计 85

3.1 结构元及其变异 90

3 结构方案变异设计 90

3.2 材料变异 95

3.3 结构方案变异 98

1.2 优先数和标准公比 105

1.1 变型产品的系列类型 105

第5章 变型产品设计 105

1 概述 105

2.2 级差公比的选定 106

2.1 基型设计 106

2 相似系列产品设计 106

2.3 系列产品参数尺寸计算 107

3.1 模块化系列产品的特点 110

3 模块化系列产品设计 110

3.2 模块化系列产品的设计要点 112

参考文献 120

2 绿色化：环保的根基和未来 123

1.2 可持续发展战略的涵义 123

第3篇 生命周期设计 123

第1章 概述 123

1 环境意识的觉醒和可持续发展战略 123

1.1 环境立法背景 123

3.2 产品的生态设计 124

3.1 产品的整体环保问题 124

3 产品生命周期设计：产品绿色化的重要手段 124

4 在我国进行产品生命周期设计的意义 125

2 产品生命周期设计及其组成 126

1 概述 126

第2章 生命周期设计的基本概念 126

3 产品生命周期设计和DFX 127

4.1 系统观 129

4 生命周期设计的系统观、并行观和集成观 129

4.3 集成观 130

4.2 并行观 130

5 价值系统 131

2.2 维修度和维修度函数 138

2.1 面向维修的设计与可靠件设计的关系 138

第3章 面向维修／回收的设计 138

1 产品的生命周期与回收策略 138

2 面向维修的设计 138

2.3 面向维修的设计准则 140

2.4 面向维修的设计方法 141

2.5 DFS的应用实例 142

3.1 DFR的理论体系 146

3 面向回收的设计 146

3.2 产品回收的经济性分析 148

3.3 BD-148型冰柜应用实例 150

2.1 满足功能要求原则 155

2 零件材料的选择原则 155

第4章 材料选择设计 155

1 零件的失效分析 155

1.1 失效的定义 155

1.2 失效的直接原因 155

2.3 经济性原则 156

2.2 可获得性原则 156

3.1 几何选择方法 157

3 材料选择方法 157

2.4 环境友好性原则 157

3.2 数学选择方法 158

3.3 面向生命周期的选择方法 159

4.1 电动链锯 161

4 材料选择实例 161

4.2 大功率栅极管 162

2.1 目标及范畴定义 165

2 产品生命周期分析实施框架 165

第5章 产品生命周期评估 165

1 LCA的概念 165

2.2 清单分析 166

2.3 影响评估 167

3.1 汽油车和电动车的能源消耗、污染物排放的LCA分析 168

3 实例 168

2.4 改进分析 168

3.2 塑料LCA分析 170

1 LASeR 1.0 172

第6章 LCED的工具软件 172

2.3 应用实例 176

2.2 DFS Version 1.0 176

2 DFA/Pro 7.1和DFS Version1.0 176

2.1 DFA/Pro7.1 176

参考文献 180

第1章 有限元方法在工程设计中的应用 185

第4篇 有限元设计 185

1.1 弹性力学基本方程 187

1 弹性力学的基本方程和基本原理 187

第2章 有限元的基本理论和方法 187

1.2 弹性力学基本原理 188

2.2 单元位移模式和形函数 189

2.1 连续体的离散化 189

2 位移模式有限元的一般方法 189

2.3 单元特性分析 190

2.4 坐标变换 191

2.5 建立整个结构的平衡方程 192

2.7 求解未知节点位移和计算单元应力 193

2.6 边界条件的处理 193

3.1 空间桁架单元 194

3 常用单元的基本列式 194

3.2 空间梁单元 195

3.3 平面问题三节点三角形单元 196

3.4 轴对称问题环单元 200

3.5 平面矩形单元 201

3.6 空间四面体单元 203

4.1 平面等参数单元 205

4 等参数单元 205

4.2 空间等参数单元 207

4.3 高斯积分法的应用 209

1.2 质量矩阵 211

1.1 控制方程 211

第3章 动力学分析有限元法 211

1 动力有限元分析的基本方程 211

2.2 特征值问题的求解方法 212

2.1 特征值问题的基本特点 212

1.3 阻尼矩阵 212

2 动力特征值问题 212

3.1 求解振动响应的振型叠加法 215

3 求解动力响应问题 215

3.2 求解振动响应的时域积分方法 216

4 减缩动力系统自由度的方法 219

2 线性热传导方程的有限元方法 221

1 热传导微分方程 221

第4章 热传导有限元方法 221

3.1 一维单元 222

3 单元分析 222

3.2 二维单元 223

3.3 八节点等参块体元 225

5 非稳态热传导的有限元分析 226

4 稳态热传导的有限元分析 226

7 场问题的有限元分析方法 227

6 非线性热传导的有限元方法 227

1.2 Newton-Raphson（N-R）方法 229

1.1 直接迭代法 229

第5章 非线性有限元分析 229

1 非线性方程组的解法 229

1.4 增量法 230

1.3 修正的Newton-Raphson方法 230

1.5 加速收敛方法 231

2.2 弹塑性应力应变关系 232

2.1 塑性力学基本法则 232

2 材料非线性有限元分析 232

2.3 弹塑性增量有限元分析 233

2.4 与时间相关的材料非线性问题分析 234

3.1 应变与应力度量 235

3 几何非线性问题的有限元分析 235

3.2 几何非线性问题的表达方式 236

3.3 有限元求解方程及解法 237

4 接触问题有限元分析 238

3.4 结构稳定性分析 238

第6章 有限元设计分析软件中的若干问题 241

1.2 有限元模型的性能指标 242

1.1 有限元分析结果的误差 242

1 有限元离散模型的有效性确认 242

2.3 几何近似、曲面与曲线的逼近 243

2.2 建模准则 243

2 有限元计算模型的建立 243

2.1 问题性质的判断 243

2.4 结构模型的合理简化 244

2.5 网格划分 245

2.7 连接条件的处理 246

2.6 边界条件的处理 246

3.1 对称性和反对称性 247

3 缩小解题规模的常用措施 247

3.4 子结构技术 248

3.3 降维处理和几何简化 248

3.2 周期性条件 248

4 计算结果的后置处理 249

3.7 节点编号优化 249

3.5 线性近似化 249

3.6 多工况载荷的合并处理 249

1.1 ANSYS有限元分析软件 250

1 国外主要有限元分析软件 250

第7章 有限元分析软件 250

1.2 MSC/NASTRAN有限元分析软件 252

1.3 MARC有限元分析软件 253

1.4 ABAQUS有限元分析软件 254

1.6 DADS多体动力学仿真分析软件 255

1.5 ADAMS动力学仿真分析软件 255

1.7 MSC/FATIGUE疲劳分析软件 256

1.8 1-DEAS中的有限元分析模块 256

1.11 SYSNOISE软件 257

1.10 UNIGRAPHICS中的有限元分析模块 257

1.9 Pro/ENGINEER中的有限元分析模块 257

2.3 有限元分析子系统 258

2.2 后置处理子系统 258

2 结构有限元分析与优化设计软件JIFEX 258

2.1 前置处理子系统 258

参考文献 259

2.4 结构优化设计子系统 259

1.3 虚拟环境的分类 263

1.2 虚拟环境 263

第5篇 虚拟设计 263

第1章 概述 263

1 虚拟现实 263

1.1 虚拟现实 263

1.4 虚拟现实与CAD/CAM 265

2.1 典型系统的构成VEDAM 266

2 需要传送数据的虚拟设计系统 266

第2章 虚拟设计 266

1 概述 266

2.4 数据表达及传送 267

2.3 主界面 267

2.2 数据集成器 267

2.5 在虚拟环境中面向对象的建模方法 268

2.7 采用的硬件设备及工具软件 270

2.6 需要传送数据的虚拟设计系统的组成和结构 270

3.2 ？ 271

3.1 VR-CAD的特点及建造方法 271

2.8 测试结果 271

3 不需要传送数据的虚拟设计系统（VR-CAD） 271

3.3 基于约束的许用运动法的VR-CAD 273

4.3 虚拟菜单的特性 274

4.2 虚拟菜单的种类 274

3.4 基于约束的VR-CAD 274

4 虚拟菜单的建造 274

4.1 概述 274

4.5 虚拟菜单支持系统的模型 275

4.4 用户的素质和虚拟菜单支持系统所应完成任务的分析 275

5 智能虚拟现实系统 277

1.3 虚拟原型系统的应用实例 278

1.2 虚拟原型系统应具备的功能 278

第3章 虚拟原型及虚拟原型生成 278

1. 概述 278

1.1 虚拟原型 278

2.1 VEDAM的虚拟原型生成 279

2 综合性的虚拟原型生成 279

1.4 虚拟原型的种类 279

1.5 虚拟原型生成 279

3.1 产品设计的虚拟原型生成 281

3 产品设计的虚拟原型生成 281

2.2 DFADS的虚拟原型生成 281

3.2 生成虚拟原型的硬件及软件组成 282

4.1 ？的虚拟原型生成 283

4 设计过程的虚拟原型生成 283

4.3 产品数据管理中的产品结构的虚拟原型生成 284

4.2 基于约束的VR-CAD 284

1.1 鸟标，鸟标族（The ？，Flock of ？） 288

1 位置和方向跟踪传感器 288

第4章 虚拟环境的输入设备 288

1.4 快速跟踪器（？） 289

1.3 微型鸟标（？） 289

1.2 pc鸟标（？） 289

1.5 ？ 290

1.6 球标2003（SpaceBall ？） 291

1.8 球标4000（SpaceBall ？） 292

1.7 球标3003（SpaceBall ？） 292

1.10 生物鼠标（？） 293

1.9 ？ 293

2.1 信息手套（？） 294

2 信息输入手套 294

1.11 游杆（？） 294

3.2 ？ 295

3.1 ？ 295

2.2 ？ 295

2.3 ？ 295

3 触觉输入 295

4 视觉输入（？） 296

3.6 ？ 296

3.3 ？ 296

3.4 ？ 296

3.5 ？ 296

1.2 ？型头盔 297

1.1？型头盔 297

第5章 虚拟环境的输出设备 297

1 视觉输出 297

1.8 ？ 298

1.7 工作台（？） 298

1.3 V8双目镜（V8 ？） 298

1.4 ？型头盔 298

1.5 大型屏幕（？） 298

1.6 微型工作台（？） 298

1.13 ？ 299

1.12 PUSH ？ 299

1.9 BOOM ？ 299

1.10 BOOM ？ 299

1.11 PUSH ？ 299

1.15 立体眼镜（？） 301

1.14 ？ 301

1.18 Z ？投影屏幕 302

1.17 Z ？显示器 302

1.16 ？ （Wired） 302

2.3 功能 303

2.2 界面 303

第6章 虚拟环境的软件 303

1 概述 303

2 ？（？） 303

2.1 应用范围 303

3.4 工作过程 305

3.3 工作环境 305

2.4 工作环境 305

3 ？ 305

3.1 组成 305

3.2 特性及功能 305

7 ？ 306

6 ？ 306

4 ？ 306

5 ？ 306

12 ？ 307

11 ？ 307

8 CAD/PDM ？ 307

9 ？ 307

10 ？ 307

14 Jack 308

13 ？ 308

2 选择及搭配示例 310

1.2 选择信息输入设备及跟踪器 310

第7章 虚拟环境中的硬件和软件选择及其搭配 310

1 选择及搭配原则 310

1.1 选择图形显示装置 310

1.2 虚拟思想空间 312

1.1 工具操作力 312

第8章 虚拟设计的应用举例 312

1 基于力控制策略的信息传输 312

2.2 硬件组成 313

2.1 厨房布局设计概况 313

2 厨房布局设计 313

3.2 数字实物的组成 314

3.1 数字实物的内容 314

2.3 软件组成 314

3 数字实物代替实际实物的技术 314

4.2 操作方法 315

4.1 硬件及软件组成 315

3.3 硬件及软件组成 315

4 表面变形法生成自由曲面 315

5.3 硬件及软件组成 316

5.2 信息技术的应用和虚拟制造系统的集成 316

5 信息技术的应用和虚拟制造系统的集成 316

5.1 虚拟模型企业 316

7 基于敏度分析的结构形状设计 317

6.2 边界条件及载荷的交互方法 317

6 有限元分析的虚拟原型系统 317

6.1 有限元分析的虚拟原型系统的构成 317

8 双手操作进行装配设计 318

7.2 硬件及软件组成 318

7.1 系统的构成及功能 318

9 球面机构综合 319

10 残疾人的康复辅助装置 320

11 生命周期的虚拟原型设计 321

1.3 网上所用术语 323

1.2 对网上系统的要求 323

第9章 基于Internet及Web的设计、制造和控制 323

1 概述 323

1.1 特点 323

2.2 基于CGI的网络结构 325

2.1 基于小程序（Applet）的网络结构 325

2 一般用途的网络结构 325

2.3 通用类型的网络结构 326

2.4 信息切削（Cybercut） 328

2.5 信息显示 330

3.4 垂直伙伴关系 332

3.3 网上协作需要解决的基本问题 332

3 中小型企业的网络结构 332

3.1 概述 332

3.2 中小型企业的优势及劣势 332

3.5 供求链 333

3.6 中小型企业的通用网络结构 334

4.2 设计网上系统需要考虑的问题 335

4.1 大型企业所面临的问题及对策 335

4 大型企业的网络结构 335

4.3 大型虚拟企业的网络结构 336

5.2 控制器的要求 338

5.1 概述 338

5 生产远程控制 338

参考文献 339

5.3 基于Web的控制方法 339

第1章 基本概念 345

第6篇 优化设计 345

1.2 数学模型的标准格式 347

1.1 数学模型三要素 347

1 优化设计数学模型 347

2.4 约束极值问题算法的基本思想 348

2.3 无约束极值问题的算法 348

2 优化设计常用算法 348

2.1 非线性规划数值算法的基本思想 348

2.2 一维搜索计算方法 348

3.2 主要程序算法 349

3.1 总体结构 349

3 OPB-2优化设计程序库 349

1 连续变量约束非线性优化设计的主要方法及特点 353

第2章 连续变量的优化设计方法 353

2.1 基本原理 354

2 广义简约梯度法 354

2.3 算法评价 355

2.2 算法步骤 355

3.1 约束变尺度法 356

3 序列二次规划算法 356

3.2 单调性分析的序列二次规划法 357

4.1 基本原理 359

4 复合形法 359

5 应用实例 360

4.3 算法评价 360

4.2 算法步骤 360

1.1 概念和定义 362

1 基本理论 362

第3章 混合离散变量的优化设计方法 362

2 主要方法及特点 363

1.2 数学模型 363

3.1 拟离散序列二次规划法 364

3 典型的混合离散变量优化方法 364

3.2 人工智能技术的离散二次规划法 365

4 应用实例 367

3.3 次梯度直接搜索法 367

5.2 算法步骤 368

5.1 基本思路 368

5 混合离散变量优化的基因遗传算法 368

5.3 应用实例 372

1 引言 374

第4章 非光滑优化方法 374

2.2 最优性条件 375

2.1 基本特点 375

2 基本特点与最优性条件 375

3.1 极大熵方法 376

3 非光滑优化算法 376

3.2 一般非光滑问题的算法 377

4 计算例题 380

1.2 基本定义 385

1.1 数学模型 385

第5章 多目标问题的优化设计方法 385

1 基本概念 385

2 主要方法及其特点 386

4.2 常用权函数 387

4.1 基本原理 387

3 宽容分层序列法 387

3.1 基本原理 387

3.2 算法步骤 387

4 权函数法 387

4.4 权函数法步骤 388

4.3 权系数的选取方法 388

6.1 基本思想 389

6 交互式协调割平面法 389

5 功效函数法 389

5.1 基本原理 389

5.2 确定方法 389

5.3 算法步骤 389

6.3 算法步骤 390

6.2 算法原理 390

7.2 混合离散多目标优化序列圆整算法 391

7.1 多目标评价函数混合离散优化算法 391

7 混合离散多目标优化问题的处理方法 391

8 计算实例 392

2.1 结构优化准则法 395

2 结构优化常用算法 395

第6章 结构优化设计方法 395

1 数学模型 395

1.1 尺寸优化设计数学模型 395

1.2 拓扑优化设计数学模型 395

2.2 齿行法 396

2.3 结构优化基因遗传算法 397

2.4 多级结构优化设计的模型及算法 400

3.1 敏度分析 401

3 结构优化常用技术 401

3.3 约束和设计变量减少技术 402

3.2 约束近似技术 402

5.1 大型工业剪切机组合结构优化设计 403

5 应用实例 403

3.4 结构近似分析技术 403

4 结构优化设计的集成 403

5.2 大型工业打包机组合结构优化设计 404

5.3 起重机端梁优化设计 405

1.2 几何建模 406

1.1 数学模型 406

第7章 形状优化设计方法 406

1 模型建立的方法 406

2.1 有限元离散模型形状解析敏度 407

2 敏度分析 407

2.3 半解析法 408

2.2 单位虚拟载荷法 408

3.1 网格自动生成 409

3 自适应形状优化方法 409

2.4 物质导数法 409

3.2 自适应有限元分析 412

3.3 形状优化算法 413

4 应用实例 414

1.1 基本人工神经元模型 417

1 人工神经网络 417

第8章 人工神经网络优化设计方法 417

1.3 神经网络的学习规则 419

1.2 神经网络的分类 419

2 前向网络及算法 420

3.1 动力系统与稳定性分析 421

3 神经网络优化方法 421

3.2 无约束优化问题的神经网络方法 422

3.4 非线性约束优化问题的神经网络方法 423

3.3 二次规划问题的神经网络方法 423

3.5 组合优化问题的神经网络方法 424

3.6 结构优化的神经网络方法 426

1.1 概念和定义 430

1 基本原理 430

第9章 随机变量优化设计方法 430

1.2 数学建模 431

1.3 随机模型的约束极值和求解 432

2.2 优化方法 433

2.1 概率分析 433

2 随机模型的概率分析和优化方法 433

4 模拟搜索法 434

3 一次二阶矩法 434

5.2 概率约束等价转换逐次逼近计算方法 435

5.1 算法步骤 435

5 拟次梯度法 435

6 应用实例 436

1 隶属函数 440

第10章 模糊优化设计方法 440

2.1 数学模型 441

2 基本理论 441

3.2 对称模糊优化模型的迭代解法 442

3.1 对称模糊优化模型的直接解法 442

2.2 若干定义 442

2.3 求解思想 442

3 对称型模糊优化设计方法 442

4.1 模糊约束下函数的条件极值 443

4 非对称型模糊优化设计 443

3.3 模糊约束清晰目标函数极值问题的求解 443

4.3 非对称模糊优化模型的水平截集法 444

4.2 非对称模糊优化设计的数学模型 444

5.2 多目标模糊优化设计 446

5.1 常规的模糊解法 446

5 多目标模糊优化设计 446

6 应用实例 448

1.2 产品建模 456

1.1 建模策略 456

第11章 全性能优化设计 456

1 建模方法 456

1.3 求解过程规划 457

2.3 协同寻优方法 459

2.2 模型特征识别 459

2 并行寻优方法 459

2.1 任务分配 459

3.1 系统隐函数的灵敏度分析 461

3 后置处理 461

4 应用实例 462

3.2 学科直接输出和泰勒展开 462

参考文献 465

2.1 质量特性值 469

2 产品质量的稳健性 469

第7篇 稳健设计 469

第1章 稳健设计的概念 469

1 基本术语 469

2.2 产品质量的稳健性与稳健性产品 470

3.1 分类 471

3 质量特性的分类及评价指标 471

3.2 评价指标 472

4.1 产品的功能因素 473

4 产品质量设计模型 473

4.3 稳健性特征量 474

4.2 模型的基本要素 474

4.4 稳健设计 475

1.2 试验设计的种类 477

1.1 试验设计的作用 477

第2章 因子试验与分析 477

1 试验设计的作用与种类 477

2.1 ？和？因子设计 478

2 因子设计与正交表 478

1.3 试验设计的一般程序 478

2.2 正交表 479

3 试验数据的分析基础 484

3.1 无交互作用的方差分析 485

3.2 有交互作用的方差分析 491

1.1 静态特性信噪比的计算 492

1 信噪比设计 492

第3章 损失模型法 492

1.2 动态特性信噪比的计算 493

2.1 试验步骤与安排方法 494

2 正交试验设计 494

2.2 正交试验结果的直观分析和方差分析 495

3.1 一般的设计步骤 496

3 Taguchi稳健设计 496

3.2 实例 497

3.3 动态特性的参数设计 500

4.1 基本思想和步骤 503

4 约束多目标的Taguchi稳健设计 503

4.2 矛盾目标的处理方法 504

1.2 二阶响应面模型的回归 507

1.1 一阶响应面模型的回归 507

第4章 响应面模型法 507

1 响应面模型的回归和分析 507

1.3 正交多项式回归 508

1.4 二阶响应面模型分析 511

2 响应面的试验设计 512

2.1 编码变换和设计矩阵 512

2.2 因子设计 513

2.3 响应面模型的基本性质 514

3.2 稳健优化设计准则 515

3.1 最速上升法 515

3 响应面法在稳健设计中的应用 515

3.4 应用实例 516

3.3 响应面法的一般程序 516

1.2 容差的计算 520

1.1 容差带 520

第5章 容差模型法 520

1 容差分析 520

1.4 因子设计求积法 521

1.3 方差的计算 521

2.2 可行稳健性 522

2.1 稳健设计准则 522

2 容差模型 522

3.2 应用实例 523

3.1 基本步骤 523

2.3 稳健设计模型 523

3 容差模型稳健设计的二步解法 523

4 容差模型稳健设计的优化法 525

2.1 产品质量设计准则 526

2 稳健设计的随机模型 526

第6章 随机模型法 526

1 基本要素 526

1.1 可控因素的随机性 526

1.2 不可控因素的随机性 526

1.3 设计函数的随机性及约束 526

3.2 优化算法 527

3.1 计算方法 527

2.2 稳健优化设计建模 527

3 随机模型的计算 527

3.3 应用实例 528

4.1 产品成本分析与估算 531

4 成本、质量模型的混合稳健设计 531

4.2 混合稳健设计方法 532

4.3 应用实例 533

参考文献 534

2.1 并行设计的建模与仿真 539

2 并行设计的关键技术 539

第8篇 并行设计 539

第1章 概述 539

1 目的和意义 539

2.2 多功能团队的协同工作 543

2.3 集成化产品模型 545

2.4 产品数据管理及其与各种CAX工具的集成 548

2.5 面向应用领域的设计评价技术（DFX技术） 551

1.2 美国军方提出的IDEF建模方法 555

1.1 欧共体提出的CIM-OSA建模方法 555

第2章 并行化产品设计过程的建模 555

1 复杂系统的分析和建模方法 555

1.3 美国OMG组织提出的面向对象的UML建模方法 556

1.4 德国提出的ARIS建模方法 567

1.5 中国提出的PPORF/P-PROCE建模方法 568

1.6 BANN提出的动态企业建模方法 575

2.1 FileNet的Visual Workflo系统 576

2 过程建模和运行控制工具 576

2.2 Eastman Software Inc的Open/Workflow系统 577

2.5 KBSI的Prosim（IDEF3）系统 578

2.4 Staffware Ltd的Staffware2000系统 578

2.3 JetForm的Intempo系统 578

2.6 Action Technology.Inc的Metro系统 579

1 团队组织 581

第3章 多功能团队的协同工作 581

3.2 CORBA技术 582

3.1 分布对象计算技术概念 582

2 团队协同工作模式 582

3 分布协同工作中的关键技术 582

3.3 微软的方案（OLE、ODBC and DLL） 584

3.5 CSCW 587

3.4 WEB技术 587

3.6 面向并行工程的集成框架系统（CEIF） 590

1 集成化产品数据交换标准（STEP） 594

第4章 集成化产品模型 594

2 支持产品级数据交换的零部件库标准（Part Library（PLIB）） 596

1.2 STEP标准的描述方法 596

1.1 STEP的集成策略 596

2.1 ISO 13584 概要 597

2.2 零件库参考模型 598

2.3 零件库信息 600

2.4 ISO 13584和STEP标准的互操作性 601

2.5 ISO 13584的实施步骤 602

2.6 ISO 13584应用举例 603

1.2 面向制造的设计概念与基本原则 610

1.1 面向Life-cycle的DFX技术 610

第5章 面向应用领域的设计评价技术（DFX技术） 610

1 DFX概念与原则 610

1.3 面向装配的设计概念与基本原则 612

1.4 面向成本的设计概念与基本方法 616

1.5 面向环保的设计概念与基本原则 617

2.2 DFX系统的体系结构 620

2.1 DFX应用的途径 620

2 DFX系统结构与工具 620

1.3 DFX工具与CAD工具的集成 621

2.4 实现新一代DFX工具的有关技术 622

参考文献 625

1.1 机械设计的流程与特点 629

1 CAD与智能设计 629

第9篇 智能设计 629

第1章 智能设计系统的基本构成 629

1.2 CAD中的智能行为 630

1.3 人工智能与智能设计 634

1.4 智能设计系统的基本功能构成 635

1.1 产生式规则的表达形式 637

1 知识的产生式规则表达 637

第2章 知识表达方式及其实现 637

1.2 产生式规则的存储结构 638

2.1 一阶谓词逻辑的基本概念 641

2 知识的谓词逻辑表达 641

2.3 基于一阶谓词逻辑的推理 642

2.2 知识的一阶谓词逻辑表达 642

3.1 语义网络的基本表达形式 643

3 知识的语义网络表达 643

4.1 框架的逻辑结构 644

4 知识的框架表达 644

3.2 语义网络的特点 644

4.2 框架系统的构成及框架描述语言 645

4.3 框架系统的存储结构及计算机实现 646

5 面向对象的知识表达 647

4.4 框架表示的特点 647

5.1 面向对象的方法学 648

5.2 面向对象的知识表达方法 649

5.3 OOKR的特点 655

1.3 推理方法 656

1.2 推理方法与控制策略 656

第3章 基于知识的推理 656

1 推理方法与控制策略概述 656

1.1 推理机的基本要求 656

1.4 推理中的搜索策略 657

1.5 推理费用与控制费用的关系 660

2.1 正向推理 661

2 推理控制策略 661

2.2 反向推理 667

2.3 混合推理 670

2.4 不精确推理 671

1.1 概述 676

1 基于神经网络的知识处理技术 676

第4章 其他知识处理技术 676

1.2 人工神经网络基本原理 677

1.4 神经网络知识库的构造 678

1.3 知识处理的神经网络方法 678

1.5 神经网络产生式系统 679

1.6 神经网络产生式系统的构造 681

2.2 基于实例推理的基本思想 682

2.1 概述 682

2 基于实例的推理 682

2.3 设计实例的表达与组织 683

2.5 基于实例推理简例 684

2.4 设计实例的检索 684

3.1 遗传算法的工作原理 685

3 基于遗传算法的知识处理技术 685

3.3 实例分析 686

3.2 染色体复制、交叉和实变的方法 686

1.1 智能设计系统的复杂性分析 692

1 智能设计系统的建造方法 692

第5章 智能设计系统的建造 692

1.2 智能设计系统建造过程 693

2.1 系统结构 698

2 面向对象的智能设计系统开发工具OODEST 698

2.2 设计对象模型及对象管理器设计 700

2.3 面向对象的知识系统 705

2.4 应用举例 716

1.1 功能和结构 727

1 机电一体化的基本原理 727

第1O篇 机电一体化设计 727

第1章 概论 727

2 机电一体化的关键技术 728

1.2 分类 728

3.1 设计要求 729

3 机电一体化系统的设计开发原则 729

2.1 传感器与自动检测技术 729

2.2 信息处理技术 729

2.3 微机自动控制技术 729

2.4 伺服驱动技术 729

3.3 设计开发原则 730

3.2 设计类型 730

4.2 工程路线 731

4.1 系统设计的评价 731

4 机电一体化系统设计的评价和工程路线 731

第2章 传感器与自动检测技术 735

1.1 位移传感器的主要性能 736

1 位移传感器 736

1.2 电阻式位移传感器 738

1.3 电感式位移传感器 739

1.4 电容式位移传感器 741

1.5 编码式位移传感器 743

1.6 感应同步器式位移传感器 744

2.1 角度、角位移传感器主要性能 746

2 角度、角位移传感器 746

2.3 感应同步式角位移传感器 747

2.2 电容式角位移传感器 747

2.4 光栅式角位移传感器 748

2.5 编码盘式角位移传感器 749

3.1 速度传感器的主要性能 750

3 速度传感器 750

3.2 磁电式速度传感器 752

3.3 光电式速度传感器 755

4.1 压磁传感器 756

4 压力传感器 756

4.2 压电传感器 757

5.2 温度传感器 758

5.1 行程开关／接近开关 758

5 其他传感器 758

6.1 显示仪表 759

6 仪表与选用 759

6.3 调节仪表与选用 763

6.2 显示仪表的选用 763

1.1 直接数字控制算法 764

1 常用控制算法 764

第3章 微机控制 764

1.2 数字程序控制算法 768

2.1 D/A、A/D转换器及接口 770

2 微机接口技术 770

2.2 并行接口 775

2.3 串行数据通信接口 777

3 可编程序控制器(PLC) 781

3.1 基本结构 782

3.3 SIMATIC S7系列可编程序控制器 783

3.2 工作原理 783

3.4 日本OMRON公司C系列可编程序控制器 794

3.5 美国A-B公司SLC-500系列可编程序控制器 795

3.6 可编程序控制器应用系统设计 801

4.1 工业控制机的特点和类型 803

4 工业控制机 803

4.2 PC-Based模块化工业控制机 804

5.1 单片机的内部结构 806

5 单片机 806

5.2 MCS-51单片机引脚功能 809

5.3 8089单片机的组成与性能特点 812

5.4 单片机总线及接口 814

5.5 应用举例 820

1.1 工作原理 823

1 步进电动机 823

第4章 控制电机及系统 823

1.3 基本结构与特点 824

1.2 分类与型号命名 824

1.4 主要参数及性能指标 825

1.5 步进电动机产品及技术数据 826

2.1 分类及产品名称代号 830

2 交流伺服电动机 830

2.3 工作原理 831

2.2 结构与特点 831

2.4 性能与运行特点 832

2.5 运行特征 833

2.6 交流伺服电动机的选择 834

2.7 交流伺服电动机 835

2.8 三菱交流伺服电动机及放大器 839

1.1 机床结构 846

1 PLC控制钻扩铰组合机床 846

第5章 机电一体化系统典型设计 846

1.2 机床液压系统与传统电控系统 847

1.3 PLC控制系统 850

2 PLC控制行李自动输送机 854

2.3 PLC控制系统 855

2.2 控制要求 855

2.1 构成 855

3.1 全自动洗衣机单片机控制系统逻辑结构 857

3 单片机控制全自动洗衣机 857

3.2 全自动洗衣机的模糊推理 859

3.3 洗衣机物理量检测 860

4.1 LQ-1600K打印机的系统构成和功能 861

4 打印机 861

3.4 控制软件 861

4.2 工作原理 862

4.3 控制软件 865

5.2 系统工作原理 866

5.1 系统构成 866

5 多用途数控五轴联动激光加工机 866

5.3 系统设计 867

5.5 激光切割加工焦点位置的检测系统设计 868

5.4 五轴联动计算机数控(CNC)系统 868

5.6 三维激光加工示教录返装置的设计 871

1 基本概念 877

第1章 CAD基础 877

第11篇 计算机辅助设计 877

2.2 设计资料处理 878

2.1 数据结构 878

2 CAD中的信息处理 878

3.2 二维变换 879

3.1 坐标系 879

3 图形几何变换 879

3.3 三维变换 880

4 参数化技术 881

5.3 Pro/Engineer 882

5.2 Unigraphics 882

5 流行CAD软件 882

5.1 AutoCAD2000 882

5.5 SolidWorks 883

5.4 CADDS 5 883

6 CAD二次开发 884

5.6 开目CAD 884

1.2 DXF的实体段结构 885

1.1 DXF的总体结构 885

第2章 图形与工程信息交换标准 885

1 DXF标准 885

2.1 概述 886

2 IGES标准 886

2.2 IGES文件的数据记录格式 887

3 STEP标准 888

4 信息交换标准的应用 889

3.2 中性文件实现方式 889

3.1 描述语言 889

1 曲线 893

第3章 几何造型 893

2.3 线性Coons曲面和张量积曲面 894

2.2 Bezier曲面 894

2 参数曲面 894

2.1 参数曲面的定义 894

2.5 非均匀有理B样条（NURBS）曲面 895

2.4 B样条曲面 895

2.6 扫描面 896

4 真实感图形绘制技术 898

3 造型方法 898

4.1 光照模型 899

4.2 纹理映射 900

4.4 物理的建模和衣物的模拟 901

4.3 粒子系统 901

4.5 图形的实时绘制 902

1.2 特征的分类 903

1.1 特征的概念 903

第4章 特征造型 903

1 特征概念与分类 903

1.4 特征的表达模式 904

1.3 特征联系 904

2.3 特征造型方法综述 905

2.2 特征造型和特征造型系统 905

2 特征造型技术 905

1.1 特征集与特征空间 905

3.1 特征库的建立 906

3 基于特征的产品设计系统环境 906

4.1 回转类零件的特征造型 907

4 特征造型实例 907

3.2 用户界面的设计 907

4.2 箱体类零件的特征造型 910

4.3 支架类零件的特征造型 911

2.1 定性空间关系 913

2 定性形状建模 913

第5章 产品概念设计 913

1 产品概念设计 913

2.2 定性立体操作 914

2.3 定性立体实例 915

3.1 ASVP法的一般原理 916

3 几何推理 916

4 计算机辅助概念设计的实现方法 917

3.4 ASVP几何推理实例 917

3.2 ASVP几何推理法的关键点 917

3.3 ASVP几何推理法的特点 917

4.3 运用特征管理的CAD系统 918

4.2 面向应用领域的专家系统 918

4.1 面向概念设计特点的CACD系统 918

1.1 模块 919

1 模块化设计的概念 919

第6章 模块化设计 919

2.1 模块的信息分析 920

2 模块的信息分析与特征分类 920

1.2 模块化设计 920

2.2 模块特征分类 921

4.1 模块创建过程 923

4 模块的创建与再设计 923

3 产品的模块划分 923

3.1 模块划分的基本原则 923

3.2 模块的分级 923

4.3 模块创建支持系统 924

4.2 设计的知识模型 924

4.4 模块设计的一般步骤 925

5.1 减速器模块化设计 926

5 模块化设计实例 926

5.2 塑料门窗挤出模具模块化设计 929

2.1 公差模型 931

2 公差模型与分析 931

第7章 几何尺寸与公差分析 931

1 产品的几何尺寸与工程信息 931

1.1 产品的工程信息 931

1.2 产品的几何尺寸/公差 931

2.2 公差综合 932

3 CAD中的尺寸与公差表达 933

3.2 形状公差的表达 934

3.1 尺寸公差的表达 934

3.4 尺寸／尺寸链的表达 935

3.3 位置公差的表达 935

3.5 尺寸／公差链的自动生成 936

1 表面工程 939

第8章 产品的表面设计 939

2.2 色彩的工程特性 940

2.1 色彩的描述模型 940

2 色彩设计 940

2.3 色彩的设计策略 941

3.1 纹理概念 942

3 纹理技术 942

3.2 数字纹理生成 943

5 产品表面设计 946

4.2 综合图案设计 946

4 图案设计 946

4.1 图案的基本要素 946

5.1 基于性能的产品表面设计 947

5.2 基于美学装饰的产品表面设计 948

5.3 表面性能动态仿真 950

1 面向对象、对象及类 951

第9章 面向对象设计 951

2.1 机械零件设计类库结构 953

2 机械零件设计类库及CAD图形软件开发 953

3 设计自动化 954

2.2 CAD图形软件开发 954

4.1 什么是Agent 955

4 面向Agent的分析与建模 955

4.2 面向Agent的分析与建模 956

5.4 面向对象操作系统 957

5.3 W3 Objects 957

5 面向对象应用的新进展 957

5.1 自治对象 957

5.2 网上对象（Object on Web） 957

6.1 建立一个图形基本类 958

6 应用实例 958

5.5 CORBA标准 958

5.6 DCOM标准 958

6.3 建立图形参数类 959

6.2 通过继承建立直线类 959

1.3 仿真的基本步骤 961

1.2 仿真的分类 961

第10章 机械仿真设计 961

1 仿真技术 961

1.1 系统、模型、仿真 961

1.4 仿真的关键技术 962

2.2 四连杆机构中的数据处理 964

2.1 机构CAD仿真的基本要求 964

2 曲柄连杆机构CAD仿真 964

2.3 机构CAD仿真的实现 965

3.4 用范成法加工齿轮仿真系统流程图 967

3.3 齿条刀具分度线的运动轨迹 967

3 齿轮加工仿真系统 967

3.1 范成法加工齿轮的仿真系统功能 967

3.2 用范成法加工齿轮的工艺特点 967

4.1 差动式小车原理仿真 968

4 集装箱装卸桥计算机辅助设计与仿真系统 968

3.5 齿廓的包络生成 968

3.6 齿轮加工仿真系统软件界面 968

4.4 工作过程仿真 969

4.3 虚拟布局 969

4.2 原型快速生成及虚拟浏览 969

5.2 加工工艺处理的可视化 970

5.1 系统功能 970

5 机械加工仿真实例 970

5.4 数控加工模拟 973

5.3 数控加工指令生成 973

1.2 PDM的体系结构 975

1.1 PDM的定义 975

第11章 产品数据管理 975

1 PDM的概述 975

1.3 PDM的类型 976

1.5 PDM技术在企业中的发展需求 978

1.4 PDM的功能 978

1.7 PDM的发展趋势 980

1.6 PDM的应用范畴和实现目标 980

2.1 文档管理功能 981

2 PDM的管理功能 981

2.2 版本管理 983

2.3 产品配置管理 986

2.4 工作流程管理 987

3.1 PDM系统的集成 988

3 PDM系统的集成及其实施 988

3.2 PDM系统的实施 991

4 系统的建立和维护 995

参考文献 996