现代机械设计理论与应用PDF电子书下载

第1章 现代机械设计理论概述 1

1.1现代设计概述 1

1.1.1设计的内涵及特征 1

1.1.2设计发展的基本阶段 2

1.1.3现代设计与传统设计 3

1.2现代产品设计 3

1.2.1现代产品的特点与设计要求 3

1.2.2现代产品的设计类型及阶段 4

1.3现代机械设计 5

1.3.1现代机械的结构 5

1.3.2现代机械设计的定义 6

1.3.3现代机械设计的特点 6

1.4现代机械设计理论 7

1.4.1现代设计理论与方法 7

1.4.2构建现代机械设计理论体系 9

1.4.3现代机械设计学科关系 9

第2章 现代机械设计哲学 11

2.1概述 11

2.2基于创新的设计思维 12

2.2.1创新的思维方式与机制 12

2.2.2创新的外部因素与思维法则 13

2.2.3人的创新能力 15

2.2.4基于创新思维的设计 15

2.3基于功能的设计思维 18

2.3.1现代机械系统的功能 18

2.3.2功能的分类及分析 19

2.3.3功能系统的综合 20

2.3.4基于功能思维的设计 21

2.4基于过程的设计思维 22

2.4.1产品的市场寿命周期 22

2.4.2产品的全寿命周期 23

2.4.3基于过程思维的设计 24

2.5基于人因论的设计思维 26

2.5.1“人—机—环境”大系统 27

2.5.2人的生理和心理因素 30

2.5.3人的行为分析 32

2.5.4基于人因论思维的设计 34

2.6基于环境生态论的设计思维 35

2.6.1可持续发展战略的提出 35

2.6.2产品全生命周期中的可持续发展观 36

2.6.3可持续发展的评估 37

2.6.4基于环境生态论思维的设计 38

第3章 现代机械设计准则 40

3.1现代设计准则概述 40

3.2现代机械强度准则 42

3.2.1疲劳载荷 42

3.2.2疲劳寿命计算 44

3.2.3疲劳损伤累积理论 45

3.2.4随机载荷下疲劳强度的分析 45

3.3船舶锚链疲劳强度应用研究 48

3.3.1系泊链有限元静强度分析 48

3.3.2基于Miner线性累积损伤法则的疲劳强度预测 49

3.4可靠性设计准则 51

3.4.1结构可靠性分析方法 52

3.4.2可靠度计算模型 53

3.5曲轴主动疲劳可靠性应用研究 57

3.5.1全寿命周期影响因素在曲轴设计中的体现 57

3.5.2曲轴疲劳可靠度计算模型 58

3.5.3曲轴疲劳可靠度计算 61

3.5.4可靠度与疲劳寿命的关系 62

3.5.5不同应力水平下曲轴可靠度的计算分析 63

3.6绿色设计准则 64

3.6.1绿色设计方法 64

3.6.2绿色设计的关键技术 65

3.6.3绿色设计评价 66

3.6.4电冰箱绿色度评价实例分析 69

第4章 产品总体性能优化及评价 71

4.1产品总体设计优化 71

4.1.1目标与过程 71

4.1.2产品优化对象的确定 72

4.1.3产品优化方案的建立 72

4.1.4产品优化方案评价及特点 73

4.2产品综合评价的理论及评价模型 73

4.2.1产品综合评价的理论 73

4.2.2评价模型及其动态特性 75

4.3产品综合评价的指标体系 76

4.3.1产品综合评价指标体系的结构 76

4.3.2产品综合评价指标体系的建立 77

4.4产品综合评价的算法 78

4.4.1模糊综合评价法 78

4.4.2灰色关联分析法 80

4.4.3价值工程法 82

4.5产品综合评价系统的体系结构及功能模块 84

4.5.1产品综合评价的体系结构 84

4.5.2产品综合评价系统的总体构成 85

4.5.3产品综合评价系统的主要功能模块 85

4.6方案评价模块的评价体系及方法研究 86

4.6.1方案评价的体系模型 86

4.6.2方案评价的数学模型 86

4.6.3总体方案优化实例 88

第5章 现代机械设计中的结构优化 90

5.1结构优化设计问题的提出 90

5.2结构优化设计思路 92

5.3渐进结构优化技术 93

5.3.1渐进结构优化方法基本原理 94

5.3.2基于应力和刚度约束渐进结构优化研究 95

5.3.3基于单元生死技术的双向渐进结构优化 99

5.3.4优化过程中数值不稳定性 105

5.4基于无网格法的连续体结构拓扑优化 106

5.4.1基于无网格法的连续体结构拓扑优化基本原理 106

5.4.2无网格法结构拓扑优化数学模型的求解 110

5.4.3基于无网格EFG法的连续体结构拓扑优化求解流程 111

5.5结构形状优化设计 113

5.5.1形状优化基本原理 113

5.5.2微观遗传算法应用于形状优化的流程 113

5.6结构优化设计应用实例 117

5.6.1基于结构拓扑优化的计算机辅助结构概念设计 117

5.6.2应用双向结构渐进优化进行汽车碰撞试验装置结构设计 121

5.6.3发电机组壳体铣键槽专机立柱结构形状优化设计 123

第6章 广义集成化的产品设计 125

6.1概述 125

6.2 CAD/CAE/CAM/CAPP/PDM（CP）集成 126

6.3基于制造工艺约束的结构拓扑设计 127

6.3.1结构拓扑设计的可制造性问题 127

6.3.2多工况载荷下结构拓扑设计模型 128

6.3.3面向制造的分级结构拓扑设计模型 131

6.3.4面向制造的结构拓扑设计实现关键技术 134

6.3.5面向制造工艺约束拓扑结构设计流程 136

6.4基于维修技术和策略的产品设计 138

6.4.1产品维修策略和面向可维修性产品设计 138

6.4.2基于主动可靠性的维修决策 140

6.4.3基于RCM的曲轴维修决策 142

6.4.4面向再制造产品设计 144

6.5基于网络化定制技术的产品设计 145

6.5.1大规模产品定制方式 145

6.5.2网络化定制技术的实施 146

6.5.3网络化定制实现关键技术 148

第7章 现代CAD技术及应用 150

7.1现代CAD概述 150

7.1.1现代CAD概念 150

7.1.2现代CAD技术主要研究内容 151

7.2现代CAD建模技术 152

7.2.1曲面造型技术 152

7.2.2实体造型技术 152

7.2.3特征建模技术 153

7.2.4参数化建模技术 153

7.2.5变量化建模技术 154

7.2.6同步建模技术 154

7.3虚拟样机与CAE技术 155

7.3.1虚拟样机技术 155

7.3.2 CAE技术 156

7.4船舶锚系建模实例 158

7.4.1锚建模实例 158

7.4.2锚唇建模实例 160

7.5运动仿真应用实例 161

7.5.1船舶锚系拉锚运动仿真实例 161

7.5.2并联机器人运动仿真实例 164

7.6 CAE应用实例 169

7.6.1龙门起重机CAE分析实例 169

7.6.2连杆CAE分析实例 176

第8章 仿生机械设计 181

8.1仿生机械设计概述 181

8.1.1基本概念 181

8.1.2仿生机械设计研究内容 182

8.1.3仿生机械设计流程与原则 183

8.2仿生爬行机构的设计 184

8.2.1设计原理 185

8.2.2仿生爬行机构的设计 186

8.2.3仿生爬行机构的运动仿真 189

8.3机械维修虚拟人上肢的仿生设计 191

8.3.1虚拟人上肢模型设计 191

8.3.2虚拟人上肢的维修动作设计 194

8.3.3虚拟人上肢的维修运动建模 196

8.3.4虚拟人维修机械运动仿真 199

8.4仿生微通道模型设计 202

8.4.1概述 202

8.4.2仿生微通道的研究内容及关键技术 203

8.4.3家蚕丝腺轮廓的数字化提取 204

8.4.4仿生微通道的数字化设计 208

8.5其他仿生机械实例 209

8.5.1仿生喷水推进装置 209

8.5.2仿生减黏降阻结构 210

8.5.3仿生飞行机器人 210

8.5.4仿生腿足式机器人 211

8.5.5仿生蛇形机器人 211

参考文献 213