绪论 1
0.1 关于现代设计方法 1
0.2 关于现代设计方法课程和本教材 3
第Ⅰ部分 计算机辅助设计 7
第1章 CAD概述 7
1.1 CAD的概念 7
1.2 CAD系统的功能及特点 7
1.3 CAD的发展情况 8
第2章 CAD造型方法 10
2.1 几何造型 10
2.2 特征造型 14
2.3 曲线曲面造型 15
第3章 机械产品计算机辅助设计 22
3.1 零件设计 22
3.2 装配设计 25
3.3 曲面设计 29
第4章 基于CREO的设计示例 31
4.1 参数化设计直齿圆柱齿轮 31
4.2 主控零件法设计鼠标 32
4.3 利用骨架模型设计曲柄滑块机构 34
4.4 利用二维布局进行紧固螺栓连接设计 35
4.5 曲面设计 36
习题 38
第Ⅱ部分 计算机辅助系统运动学动力学分析 41
第5章 概述 41
5.1 多体系统 41
5.2 多刚体系统动力学分析方法 42
第6章 有关力学基础 44
6.1 广义坐标与约束 44
6.2 动力学普遍方程 45
6.3 矢量运算 45
第7章 刚体运动学动力学 49
7.1 质点运动学动力学 49
7.2 平面运动刚体运动学 50
7.3 平面运动刚体动力学 52
第8章 平面运动系统运动学分析原理 56
8.1 绝对坐标 56
8.2 约束方程 56
8.3 运动学分析 60
第9章 平面运动系统动力学分析原理 63
9.1 虚功和广义力 63
9.2 质量矩阵 65
9.3 约束多刚体系统的运动方程 66
9.4 约束多刚体系统运动方程的数值求解 70
9.5 约束反力 71
9.6 静平衡 74
第10章 运用ADAMS软件进行机构运动学动力学分析实例 75
10.1 ADAMS软件简介 75
10.2 创建模型 77
10.3 仿真测试 79
10.4 验证测试结果 80
10.5 参数分析 80
10.6 优化设计 81
习题 82
第Ⅲ部分 有限元法 85
第11章 有限元法概述 85
11.1 有限元法的基本思想 85
11.2 有限元法在工程中的应用 86
11.3 有限元法求解引例 87
11.4 有限元法的求解步骤 91
第12章 弹性力学平面问题的有限元法 93
12.1 结构离散化 93
12.2 单元分析 95
12.3 单元刚度矩阵 100
12.4 载荷移置 102
12.5 整体分析 104
12.6 约束处理及求解 109
第13章 等参数单元的原理 110
13.1 等参数单元的基本思想 110
13.2 等参数单元的特性 113
13.3 几种典型等参数单元 119
13.4 等参数单元计算中的数值积分 123
第14章 有限元分析中的若干问题 125
14.1 有限元建模的基本原则 125
14.2 有限元建模中的一般方法 129
14.3 减小模型规模的常用措施 132
14.4 计算结果的处理 137
第15章 有限元软件ANSYS Workbench及应用实例 141
15.1 有限元软件ANSYS Workbench 141
15.2 杆梁类问题有限元分析 143
15.3 平面类问题有限元分析 145
15.4 非线性问题有限元分析 146
15.5 动力学问题有限元分析 148
15.6 传热问题有限元分析 150
习题 153
附录A 弹性力学基本理论 154
A1 弹性力学的基本方程 154
A2 平面问题的基本理论 156
第Ⅳ部分 优化设计 163
第16章 优化设计基础 163
16.1 优化设计概述 163
16.2 优化设计的建模 166
16.3 优化设计问题的基本解法 171
第17章 优化设计算法基础 176
17.1 无约束优化的一维搜索方法 176
17.2 多维无约束优化方法 183
17.3 约束优化方法 195
17.4 现代优化算法 201
第18章 结构优化设计 203
18.1 结构优化的常用算法 203
18.2 结构的尺寸优化、形状优化及拓扑优化 204
第19章 机械优化设计建模与求解示例 207
19.1 机械零件优化设计 207
19.2 机构优化设计 210
19.3 结构优化设计 211
19.4 结构形状优化设计 216
19.5 结构拓扑优化设计 217
习题 220
第Ⅴ部分 可靠性设计 223
第20章 可靠性设计概述 223
20.1 可靠性的概念和特点 223
20.2 可靠性研究的发展 224
20.3 可靠性学科研究范畴 225
20.4 可靠性设计常用概率分布 226
第21章 可靠性设计的常用指标 228
21.1 故障密度函数 228
21.2 故障率函数 228
21.3 故障分布函数 229
21.4 可靠函数 229
21.5 四种基本函数间的关系 230
21.6 典型的故障率曲线 230
21.7 平均寿命 231
第22章 可靠性设计原理 233
22.1 应力-强度模型 233
22.2 应力-强度模型求可靠度的一般公式 234
22.3 常用应力-强度分布的可靠度计算公式 235
22.4 随机变量的统计特征值的近似计算 237
第23章 零部件的可靠性设计 239
23.1 设计所需的部分数据和资料 239
23.2 静强度的可靠性设计 244
23.3 疲劳强度的可靠性设计 245
23.4 基于ANSYS Workbench的结构可靠性分析 251
第24章 系统的可靠性设计 256
24.1 常用的系统可靠性预计模型 256
24.2 系统可靠性分配 258
24.3 机械系统故障树分析 260
习题 266
附表 标准正态分布表 267
参考文献 269