现代机电产品设计理论与方法
出版时间:
2022-12
版次:
1
ISBN:
9787568061995
定价:
48.00
装帧:
平装
开本:
16开
纸张:
胶版纸
页数:
240页
字数:
400千字
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本书主要介绍了计算机辅助设计、有限元设计、优化设计和可靠性设计,同时还介绍了计算机辅助设计的更高阶段——智能设计、虚拟设计，可靠性设计的更高阶段——稳健设计，以及创新设计、绿色设计、动态设计、表面设计等,可作为当前现代设计理论与方法课程的教材. 2004年5月至今在中原工学院从事先进制造技术的教学和科研工作，为中国机械制造工艺协会标准工作委员会委员。近年来，先后参与完成了国家863重点项目、国家重大科技专项、国家自然基金项目等6个*项目的研究工作，获市级科技进步奖二等奖（第2名）1项，获省级教学成果二等奖（第2名）1项，作为主要起草人，参与制定国家标准11项，发表论文38篇，为机械工程省级重点学科梯队成员，郑州市科技创新团队核心骨干成员。目前主持河南省科技攻关项目2项，省教育厅自然基金项目2项。 第1章绪论(1)
1.1现代设计学(1)
1.1.1设计发展的基本阶段(1)
1.1.2现代产品设计的四个阶段(3)
1.1.3现代产品设计的设计要求(5)
1.2我国制造业的形势和发展(6)
1.3现代设计与制造业的发展(7)
1.4现代设计与信息技术(11)
1.5机电产品设计理论与方法的发展趋势(13)
习题与思考题(15)
第2章设计问题的描述与解决(16)
2.1设计的任务和一般过程(16)
2.1.1确定设计任务(16)
2.1.2产生可能的解决方案(19)
2.1.3确定最终解决方案(20)
2.2设计中的知识获取和知识流(22)
2.2.1设计中的知识流(22)
2.2.2知识流的分类(25)
2.3知识获取资源(28)
2.3.1已有知识(28)
2.3.2新知识的获取(29)
2.4分布式资源环境和知识服务(31)
2.4.1知识服务(31)
2.4.2智力资源单元(32)
2.4.3智力资源注册中心(34)
2.4.4知识服务平台(34)
2.5全生命周期性能数字样机(35)
习题与思考题(39)
第3章计算机辅助设计(40)
3.1概述(40)
3.2工程数据的处理方法及CAD程序编制(41)
3.2.1数表程序化(41)
3.2.2线图程序化(42)
3.2.3数据文件(43)
3.3机械工程数据库的创建与应用(43)
3.4计算机图形处理技术(45)
3.4.1图形与图像的基本概念(45)
3.4.2基本图形生成技术及算法(46)
3.4.3计算机图形学的发展趋势(48)
3.5产品数据交换技术(49)
习题与思考题(50)
第4章计算机辅助工程分析(51)
4.1概述(51)
4.1.1计算机辅助工程分析的概念(51)
4.1.2计算机辅助工程分析技术的发展(53)
4.1.3CAE分析软件(54)
4.1.4CAE技术的基本原理(56)
4.2弹性力学基础(56)
4.2.1弹性力学的内容(56)
4.2.2弹性力学问题的分类(58)
4.2.3弹性力学各类问题的基本方程(59)
4.2.4弹性力学问题的解法(61)
4.3平面问题(63)
4.3.1平面应力问题和平面应变问题(64)
4.3.2结构离散化(65)
4.3.3位移函数(67)
4.3.4单元刚度矩阵(69)
4.3.5载荷移置(72)
4.3.6位移边界条件的处理(74)
4.3.7应力计算(76)
4.4有限元分析(77)
4.4.1概述(77)
4.4.2单元特性的推导方法(79)
4.4.3有限元法的工程应用(84)
习题与思考题(87)
第5章机械最优化设计(90)
5.1概述(90)
5.1.1设计变量(91)
5.1.2目标函数(93)
5.1.3约束条件(94)
5.1.4优化设计的数学模型(95)
5.2最优化设计的数学基础(96)
5.2.1泰勒表达式(96)
5.2.2函数的方向导数和梯度(98)
5.2.3无约束目标函数的极值点存在条件(99)
5.2.4函数的凸性与凸函数、凹函数(100)
5.2.5目标函数的约束极值问题(102)
5.2.6迭代法及其收敛性(103)
5.3常见的优化方法(105)
5.3.1搜索区间的确定(106)
5.3.2黄金分割法(108)
5.3.3二次插值法(109)
5.3.4一维搜索算法比较(112)
5.3.5多维无约束优化方法(112)
习题与思考题(126)
第6章机械可靠性设计(127)
6.1概述(127)
6.1.1可靠性技术研究的发展(127)
6.1.2可靠性的概念和特点(128)
6.1.3机械可靠性设计方法(129)
6.1.4机械可靠性设计的内容(131)
6.2可靠性设计指标及常用函数(132)
6.2.1可靠性设计指标(132)
6.2.2可靠性设计常用的概率分布(136)
6.3机械强度可靠性设计(141)
6.3.1可靠性设计过程(141)
6.3.2应力强度分布干涉理论(143)
6.3.3零件强度可靠度的计算(145)
6.3.4零件强度分布参数的确定(145)
6.3.5零件应力分布参数的确定(147)
6.3.6机械零部件强度的许用可靠度(148)
6.4疲劳强度可靠性设计(148)
6.4.1疲劳曲线(148)
6.4.2等幅变应力作用下零件的疲劳寿命及可靠度(151)
6.4.3不稳定应力作用下零件的疲劳寿命(152)
6.4.4承受多级变应力作用的零件在给定寿命时的可靠度(153)
6.5系统可靠性设计(155)
6.5.1系统可靠性的预测(155)
6.5.2系统可靠性分配(162)
6.6可靠性工程设计案例(165)
习题与思考题(167)
第7章机电产品模块化设计(169)
7.1概述(169)
7.2新产品模块化设计方法(169)
7.2.1市场分析，确定需求(169)
7.2.2确定功能原理和功能模块及系列化规划(174)
7.2.3寻找原理方案及总体结构规划(182)
7.2.4结构模块划分(183)
7.3产品模块化设计的过程模型(187)
7.3.1产品模块化设计的Y模型(187)
7.3.2模块化产品平台构建过程(188)
7.3.3模块化产品平台充实维护过程(189)
7.3.4产品配置和产品变型设计过程(189)
7.4建立产品编码和名称字典(190)
习题与思考题(199)
第8章机电产品动态性能设计与优化(200)
8.1概述(200)
8.2动态设计基本原理(201)
8.2.1动态设计的有关概念(201)
8.2.2机械系统动态设计的基本原则和步骤(201)
8.3多学科设计优化(202)
8.4工程实例(202)
8.4.1超重型卧式车床主轴系统动态性能分析(202)
8.5.2传动轴系统的建模与动态性能分析(204)
习题与思考题(205)
第9章产品仿真与数字样机(206)
9.1数字样机的虚拟装配技术(207)
9.1.1虚拟装配技术概述(207)
9.1.2数字样机协同装配技术(207)
9.2特征建模技术(209)
9.2.1特征定义和分类(210)
9.2.2特征建模系统(211)
9.2.3参数化设计(211)
9.3数字样机运动学与动力学仿真技术(213)
9.3.1仿真的定义和类型(213)
9.3.2数字样机仿真的优势(213)
9.4数字样机的概念(214)
9.4.1数字样机的定义(214)
9.4.2数字样机支撑技术(215)
9.4.3数字样机的分类与特点(216)
9.4.4数字样机的真实性(217)
9.5数字样机的应用与发展(218)
9.5.1数字样机的应用(218)
9.5.2数字样机技术的发展(218)
9.6数字样机的性能仿真与分析技术(220)
9.6.1数字样机的运动学动力学性能分析(220)
9.6.2数字样机多学科建模与性能仿真(221)
9.6.3基于数字样机的制造过程仿真技术(222)
习题与思考题(224)
第10章机械系统创新设计(225)
10.1概述(225)
10.2创新设计基础(225)
10.2.1创新基本原理(225)
10.2.2创新的基本方法(230)
10.2.3创新过程(232)
10.2.4机械的创新设计(233)
10.3机械产品创新设计的评价体系和评价方法(241)
10.3.1机械产品创新设计的内容和原则(241)
10.3.2机械产品创新设计过程(241)
10.3.3工艺动作过程和执行机构(242)
10.4基于工艺动作过程的机械产品运动方案创新设计的过程模型(244)
10.4.1工艺动作过程分解(244)
10.4.2机械产品创新设计方法研究(245)
10.5机械创新设计评论(246)
10.5.1机械创新设计评论的特点(246)
10.5.2机械创新设计评论的内容(247)
10.5.3机械创新设计评论的主客体和媒介(248)
10.5.4机械创新设计评论的技巧(248)
10.6TRIZ理论及机械产品创新设计案例(249)
10.6.1TRIZ：发明问题、解决问题理论(249)
10.6.2实际设计案例应用——自行车刹车装置的设计(250)
习题与思考题(251)
参考文献(252)
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内容简介:
本书主要介绍了计算机辅助设计、有限元设计、优化设计和可靠性设计,同时还介绍了计算机辅助设计的更高阶段——智能设计、虚拟设计，可靠性设计的更高阶段——稳健设计，以及创新设计、绿色设计、动态设计、表面设计等,可作为当前现代设计理论与方法课程的教材.
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作者简介:
2004年5月至今在中原工学院从事先进制造技术的教学和科研工作，为中国机械制造工艺协会标准工作委员会委员。近年来，先后参与完成了国家863重点项目、国家重大科技专项、国家自然基金项目等6个*项目的研究工作，获市级科技进步奖二等奖（第2名）1项，获省级教学成果二等奖（第2名）1项，作为主要起草人，参与制定国家标准11项，发表论文38篇，为机械工程省级重点学科梯队成员，郑州市科技创新团队核心骨干成员。目前主持河南省科技攻关项目2项，省教育厅自然基金项目2项。
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目录:
第1章绪论(1)
1.1现代设计学(1)
1.1.1设计发展的基本阶段(1)
1.1.2现代产品设计的四个阶段(3)
1.1.3现代产品设计的设计要求(5)
1.2我国制造业的形势和发展(6)
1.3现代设计与制造业的发展(7)
1.4现代设计与信息技术(11)
1.5机电产品设计理论与方法的发展趋势(13)
习题与思考题(15)
第2章设计问题的描述与解决(16)
2.1设计的任务和一般过程(16)
2.1.1确定设计任务(16)
2.1.2产生可能的解决方案(19)
2.1.3确定最终解决方案(20)
2.2设计中的知识获取和知识流(22)
2.2.1设计中的知识流(22)
2.2.2知识流的分类(25)
2.3知识获取资源(28)
2.3.1已有知识(28)
2.3.2新知识的获取(29)
2.4分布式资源环境和知识服务(31)
2.4.1知识服务(31)
2.4.2智力资源单元(32)
2.4.3智力资源注册中心(34)
2.4.4知识服务平台(34)
2.5全生命周期性能数字样机(35)
习题与思考题(39)
第3章计算机辅助设计(40)
3.1概述(40)
3.2工程数据的处理方法及CAD程序编制(41)
3.2.1数表程序化(41)
3.2.2线图程序化(42)
3.2.3数据文件(43)
3.3机械工程数据库的创建与应用(43)
3.4计算机图形处理技术(45)
3.4.1图形与图像的基本概念(45)
3.4.2基本图形生成技术及算法(46)
3.4.3计算机图形学的发展趋势(48)
3.5产品数据交换技术(49)
习题与思考题(50)
第4章计算机辅助工程分析(51)
4.1概述(51)
4.1.1计算机辅助工程分析的概念(51)
4.1.2计算机辅助工程分析技术的发展(53)
4.1.3CAE分析软件(54)
4.1.4CAE技术的基本原理(56)
4.2弹性力学基础(56)
4.2.1弹性力学的内容(56)
4.2.2弹性力学问题的分类(58)
4.2.3弹性力学各类问题的基本方程(59)
4.2.4弹性力学问题的解法(61)
4.3平面问题(63)
4.3.1平面应力问题和平面应变问题(64)
4.3.2结构离散化(65)
4.3.3位移函数(67)
4.3.4单元刚度矩阵(69)
4.3.5载荷移置(72)
4.3.6位移边界条件的处理(74)
4.3.7应力计算(76)
4.4有限元分析(77)
4.4.1概述(77)
4.4.2单元特性的推导方法(79)
4.4.3有限元法的工程应用(84)
习题与思考题(87)
第5章机械最优化设计(90)
5.1概述(90)
5.1.1设计变量(91)
5.1.2目标函数(93)
5.1.3约束条件(94)
5.1.4优化设计的数学模型(95)
5.2最优化设计的数学基础(96)
5.2.1泰勒表达式(96)
5.2.2函数的方向导数和梯度(98)
5.2.3无约束目标函数的极值点存在条件(99)
5.2.4函数的凸性与凸函数、凹函数(100)
5.2.5目标函数的约束极值问题(102)
5.2.6迭代法及其收敛性(103)
5.3常见的优化方法(105)
5.3.1搜索区间的确定(106)
5.3.2黄金分割法(108)
5.3.3二次插值法(109)
5.3.4一维搜索算法比较(112)
5.3.5多维无约束优化方法(112)
习题与思考题(126)
第6章机械可靠性设计(127)
6.1概述(127)
6.1.1可靠性技术研究的发展(127)
6.1.2可靠性的概念和特点(128)
6.1.3机械可靠性设计方法(129)
6.1.4机械可靠性设计的内容(131)
6.2可靠性设计指标及常用函数(132)
6.2.1可靠性设计指标(132)
6.2.2可靠性设计常用的概率分布(136)
6.3机械强度可靠性设计(141)
6.3.1可靠性设计过程(141)
6.3.2应力强度分布干涉理论(143)
6.3.3零件强度可靠度的计算(145)
6.3.4零件强度分布参数的确定(145)
6.3.5零件应力分布参数的确定(147)
6.3.6机械零部件强度的许用可靠度(148)
6.4疲劳强度可靠性设计(148)
6.4.1疲劳曲线(148)
6.4.2等幅变应力作用下零件的疲劳寿命及可靠度(151)
6.4.3不稳定应力作用下零件的疲劳寿命(152)
6.4.4承受多级变应力作用的零件在给定寿命时的可靠度(153)
6.5系统可靠性设计(155)
6.5.1系统可靠性的预测(155)
6.5.2系统可靠性分配(162)
6.6可靠性工程设计案例(165)
习题与思考题(167)
第7章机电产品模块化设计(169)
7.1概述(169)
7.2新产品模块化设计方法(169)
7.2.1市场分析，确定需求(169)
7.2.2确定功能原理和功能模块及系列化规划(174)
7.2.3寻找原理方案及总体结构规划(182)
7.2.4结构模块划分(183)
7.3产品模块化设计的过程模型(187)
7.3.1产品模块化设计的Y模型(187)
7.3.2模块化产品平台构建过程(188)
7.3.3模块化产品平台充实维护过程(189)
7.3.4产品配置和产品变型设计过程(189)
7.4建立产品编码和名称字典(190)
习题与思考题(199)
第8章机电产品动态性能设计与优化(200)
8.1概述(200)
8.2动态设计基本原理(201)
8.2.1动态设计的有关概念(201)
8.2.2机械系统动态设计的基本原则和步骤(201)
8.3多学科设计优化(202)
8.4工程实例(202)
8.4.1超重型卧式车床主轴系统动态性能分析(202)
8.5.2传动轴系统的建模与动态性能分析(204)
习题与思考题(205)
第9章产品仿真与数字样机(206)
9.1数字样机的虚拟装配技术(207)
9.1.1虚拟装配技术概述(207)
9.1.2数字样机协同装配技术(207)
9.2特征建模技术(209)
9.2.1特征定义和分类(210)
9.2.2特征建模系统(211)
9.2.3参数化设计(211)
9.3数字样机运动学与动力学仿真技术(213)
9.3.1仿真的定义和类型(213)
9.3.2数字样机仿真的优势(213)
9.4数字样机的概念(214)
9.4.1数字样机的定义(214)
9.4.2数字样机支撑技术(215)
9.4.3数字样机的分类与特点(216)
9.4.4数字样机的真实性(217)
9.5数字样机的应用与发展(218)
9.5.1数字样机的应用(218)
9.5.2数字样机技术的发展(218)
9.6数字样机的性能仿真与分析技术(220)
9.6.1数字样机的运动学动力学性能分析(220)
9.6.2数字样机多学科建模与性能仿真(221)
9.6.3基于数字样机的制造过程仿真技术(222)
习题与思考题(224)
第10章机械系统创新设计(225)
10.1概述(225)
10.2创新设计基础(225)
10.2.1创新基本原理(225)
10.2.2创新的基本方法(230)
10.2.3创新过程(232)
10.2.4机械的创新设计(233)
10.3机械产品创新设计的评价体系和评价方法(241)
10.3.1机械产品创新设计的内容和原则(241)
10.3.2机械产品创新设计过程(241)
10.3.3工艺动作过程和执行机构(242)
10.4基于工艺动作过程的机械产品运动方案创新设计的过程模型(244)
10.4.1工艺动作过程分解(244)
10.4.2机械产品创新设计方法研究(245)
10.5机械创新设计评论(246)
10.5.1机械创新设计评论的特点(246)
10.5.2机械创新设计评论的内容(247)
10.5.3机械创新设计评论的主客体和媒介(248)
10.5.4机械创新设计评论的技巧(248)
10.6TRIZ理论及机械产品创新设计案例(249)
10.6.1TRIZ：发明问题、解决问题理论(249)
10.6.2实际设计案例应用——自行车刹车装置的设计(250)
习题与思考题(251)
参考文献(252)
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