第1章 数字计算机的发展历史 1
1.1 简介 1
1.2 计算机历史 1
1.3 计算机的分类 4
1.4 计算机硬件 6
1.5 编程语言 6
1.5.1 低级语言 6
1.5.2 高级语言 6
1.6 CAD的历史 7
1.6.1 CAD图形生成器 11
1.6.2 CAD程序的目的 11
1.6.3 CAD软件的绘图功能 12
1.7 计算机在未来的作用 12
参考文献 15
第2章 计算机辅助设计 17
2.1 简介 17
2.2 传统设计方法 17
2.3 设计过程描述 18
2.3.2 概念化 19
2.3.1 问题定义 19
2.3.3 综合 20
2.3.4 分析 20
2.4 计算机辅助设计 24
2.4.1 绘图与设计 24
2.4.2 线框造型 25
2.4.3 几何造型 25
2.5.1 参数化设计系统 26
2.5 参数化设计与变量化设计 26
2.5.2 变量化设计系统 30
2.6 工程分析与CAD 36
2.6.1 解析法 36
2.6.2 实验法 38
2.7 计算机辅助工程（CAE） 40
2.8 CAE中的集成数据库管理系统 41
2.10 CAE实现 42
2.9 CAE产品开发 42
2.11 基于模拟的设计 43
参考文献 46
第3章 对象的变换与处理 48
3.1 简介 48
3.2 变换矩阵 50
3.3 二维变换 50
3.4 绕原点任意旋转 52
3.5 以不同角度旋转 52
3.6 组合变换 53
3.7 二维平移 53
3.8 向二维平面投影 54
3.9 恒等比例变换 55
3.10 绕任意点旋转 56
3.11 二维反射 59
3.11.1 相对于任意点反射 60
3.11.2 相对于任意轴反射 61
3.12 三维变换 62
3.13 三维比例变换 63
3.14 对象的三维旋转 65
3.14.1 绕y轴旋转 67
3.14.2 绕z轴旋转 67
3.14.3 绕x轴旋转30° 68
3.14.4 绕y轴旋转30° 69
3.14.5 绕z轴旋转30° 69
3.15 三维反射与图像镜像 70
3.16 三维平移 73
3.17 绕任意轴的三维旋转 74
3.18 三维可视化 81
3.19 正三轴测投影 81
3.20 等轴测投影 85
参考文献 90
第4章 曲线与曲面 91
4.1 直线拟合 91
4.2 用幂函数进行非线性曲线拟合 94
4.3 用高次多项式进行曲线拟合 96
4.4 Chebyshev多项式拟合 98
4.5 离散系统的傅立叶级数 100
4.6 三次样条曲线 106
4.7 三次抛物线样条曲线 107
4.8 非参数化三次样条曲线 113
4.9 边界条件 115
4.9.1 自然样条曲线 115
4.9.2 箝位样条曲线 115
4.10 Bezier曲线 116
4.11 Bezier曲线方程的微分 118
4.12 B样条曲线 119
4.13 非均匀有理B样条（NURBS）曲线 121
4.14 创建面 123
4.15 平面 123
4.16 直纹面 124
4.17 矩形面 124
4.19 应用软件 125
4.18 旋转面 125
参考文献 129
第5章 实体造型 130
5.1 简介 130
5.2 实体构造技术 130
5.2.1 布尔操作 131
5.2.2 扫略 132
5.2.3 自动创建圆角和倒角 132
5.3 表示方案 133
5.3.1 实例化法 133
5.2.4 微调 133
5.2.5 线框模型和投影的充实 133
5.3.2 边界表示法 134
5.3.3 构造实体几何法 135
5.3.4 网格分解法 137
5.4 实体造型的应用 139
参考文献 144
6.2 系统建模 146
6.1 简介 146
第6章 优化技术 146
6.3 设计优化 149
6.3.1 优化设计的表述 149
6.3.2 设计参数 149
6.3.3 约束 149
6.3.4 评价 150
6.4 最优设计概念 151
6.5 无约束优化 152
6.6 有约束优化问题 156
6.7 斐波纳契（Fibonacci）法 160
6.8 牛顿（Newton）法 166
6.9 线性规划 167
6.10 几何规划 168
6.11 其他优化技术 169
参考文献 172
第7章 有限元法介绍 174
7.1 简介 174
7.2 有限元法的基本概念 175
7.3 势能公式 183
7.4 闭式解 186
7.5 加权残值法 188
7.6 伽辽金法 189
参考文献 191
第8章 桁架——有限元法 193
8.1 桁架分析简介 193
8.2 有限元公式 193
8.3 局部刚度矩阵的特性 196
8.4 整体刚度矩阵 197
8.5 桁架问题的解 201
8.6 局部力的计算 204
8.7 应力分析 208
8.8 力与位移的关联矩阵 209
8.9 三维桁架分析 211
参考文献 215
9.1 简介 216
9.2 一维单元 216
第9章 热传导分析——有限元法 216
9.3 有限元表述 217
9.3.1 边界条件的作用 221
9.3.2 附加约束的处理 221
9.3.3 有限差分法 225
9.4 两单元杆的热传导分析 226
9.5 N单元整体刚度矩阵 228
9.6 二维热传导分析 231
9.7 单元传导矩阵 234
9.8 单元受力函数 235
9.9 FEM与优化 243
参考文献 249
第10章 动态分析——有限元法 251
10.1 简介 251
10.2 单元刚度和质量矩阵 251
10.3.1 运动的一单元方程 253
10.3 轴向变形 253
10.3.2 运动的三单元方程 254
10.4 梁的弯曲变形或横向变形 255
10.5 柏努利梁 260
10.6 力矢量 261
10.7 边界条件 263
10.8 平面梁结构 264
10.9 特征值问题 265
10.10 模态分析 269
参考文献 275
第11章 工业机器人 277
11.1 简介 277
11.2 机器人的结构 278
11.2.1 机械手 278
11.2.2 控制器 280
11.2.3 动力部分 281
11.3 机器人编程 282
11.3.1 联机编程 282
11.4 编程语言 283
11.3.2 脱机编程 283
11.5 机器人的传感系统 286
11.5.1 机器人传感器的分类 287
11.5.2 视觉系统 288
11.5.3 其他传感器 289
11.6 机械爪设计基础 290
11.7 机器人在空间的定位 292
11.8 定义机器人的工作空间 295
11.9 机器人与计算机辅助设计 297
参考文献 300
第12章 机器人经济学 301
12.1 简介 301
12.2 经济上的合理性 302
12.2.1 投资回收期 302
12.2.2 生产率回收期公式 303
12.3 应用机器人的合理性论证 304
12.4.1 焊接 308
12.4 机器人应用 308
12.4.2 喷漆和抛光 309
12.4.3 为设备装料 310
12.4.4 装配 310
12.4.5 机械加工 311
12.5 机器人的选择与实施 312
参考文献 313
13.2.1 零件簇 314
13.2 零件的分类与编码 314
13.1 简介 314
第13章 成组技术 314
13.2.2 设计检索 315
13.2.3 编码系统的结构 315
13.2.4 不同类型的代码 316
13.2.5 现有的编码系统 316
13.3 一个提出的分类系统 321
13.3.1 通用码 322
13.3.2 专用码 322
13.3.3 提出的分类系统的分类方法 322
13.4 工作单元 323
13.4.1 工作单元的类型 324
13.4.2 工作单元中机床的排列 325
13.5 计算机编码与信息检索 328
13.5.1 零件编码 328
13.5.2 信息检索 328
13.6 成组技术的优点 332
参考文献 333
14.1 简介 336
第14章 计算机集成制造 336
14.2 CIM的目标 337
14.3 企业与产品的建模 338
14.4 CIM架构 339
14.4.1 开放式系统互连模型（OSI） 340
14.4.2 制造自动化协议（MAP） 341
14.5 计算机辅助工艺规划（CAPP） 342
14.5.1 检索型CAPP 342
14.5.2 生成型CAPP 342
14.5.3 常用的工艺规划系统 343
14.6.1 物料需求计划 346
14.6 CIM中的计划与控制 346
14.6.2 制造资源计划 347
14.7 生产能力计划 347
14.8 数据库管理系统 348
14.8.1 层次数据库 348
14.8.2 关系数据库 348
14.8.3 数据库管理 348
14.10 CIM实施的成本 349
14.9 CIM的实施 349
参考文献 350
第15章 CAD/CAM系统的实施 351
15.1 简介 351
15.2 对CAD/CAM的误解 351
15.3 CAD/CAM系统的选择 352
15.4 实施CAD/CAM的实际利益 352
15.5 费用 353
15.6 选择供应商 354
15.8 CAD/CAM市场 355
15.7 测试系统 355
参考文献 356
A.2.1 矩阵的阶数 357
A.2.2 行矩阵 357
A.2.3 列矩阵 357
A.2 矩阵的表示与主要类型 357
A.1 定义 357
附录A 矩阵 357
A.2.4 矩形阵和方阵 358
A.2.5 单位矩阵 358
A.2.6 空矩阵 358
A.2.7 转置矩阵 358
A.2.8 逆矩阵 358
A.2.9 正交矩阵 358
A.2.10 子式、代数余子式、伴随矩阵 359
A.2.13 矩阵的迹 360
A.2.12 斜对称矩阵 360
A.2.11 对称矩阵 360
A.3 行列式 361
A.3.1 行列式的性质 362
A.3.2 矩阵的奇异性 362
A.4 矩阵分块 362
A.5 矩阵运算 362
A.5.1 加法 362
A.5.3 乘法 363
A.5.2 减法 363
A.6 矩阵定律 364
A.6.1 交换律 364
A.6.2 分配律 364
A.6.3 结合律 364
A.7 求逆阵的方法 364
A.7.1 求2×2矩阵的逆阵 364
A.7.2 求3×3矩阵的逆阵 365
A.8 解联立线性方程 367
参考书目 370