机械工程手册

书籍目录

目 录

第二版序

第一版序

第二版编辑说明

第1篇 机械设计总论

常用符号表

第1章 机械设计概论

1机械设计的定义、类型和

特征

1・1机械设计的定义

1・2机械设计的类型

1・3机械设计的特征

1・4机械设计在国民经济发展中的

地位

2机械设计技术的发展概况

3机械设计人员应具备的素质

4机械设计的组织管理

4・1标准化管理

4・2机械设计的技术组织

4・3设计人员的职责

第2章 机械设计的学科体系

1机械设计的学科体系结构

2与设计相关的学科

第3章 机械设计进程

1技术产品的寿命周期与系统学

处理

2机械开发进程的一般模式

3机械设计进程的一般模式

4现代设计方法和技术的应用

5机械设计进程中的试验

第4章 产品规划

1产品规划的任务

2产品规划的步骤和方法

2・1分析形势

2・2确定产品领域

2・3选择开发对象

2・4定义产品

3广义的产品规划

第5章 方案设计

1确定设计要求

1・1技术产品的一般追求目标和

限制条件

1・2制定设计要求表

2功能结构

2・1总功能和主功能的识别

2・2建立功能结构

3寻找解的原理

3・1寻找物理化学效应

3・2确定作用原理

第6章 技术设计

1结构设计准则

1・1 明确

1・2简单

1・3安全

2结构设计原理

2・1合理传力原理

2・2任务分配原理

2・3自助原理

2・4稳定原理

3结构设计中必须注意的问题

3・1零部件和贵重材料的回用

3・2 标准化问题

4产品的模块化 系列化和

组合化

4・1产品的系列化

4・2 产品的模块化和组合化

第7章 评价和决策

1评价的准则

2可行性评价

3择优评价

4设计方案决策

5模糊综合评价和决策

5・1模糊综合评价

5・2 模糊综合决策

6评价中的成本估算

6・1成本组成

6・2成本估算方法

参考文献

第2篇 机 构 设 计

常用符号表

第1章 机构基本概念及分析方法

1机构、构件、零件、运动副

运动链、机器、机械

2机构运动简图及机构简图

3自由度

3・1构件自由度和运动副约束度

3・2 决定机构自由度的方法

4机构结构分析

4・1机构组成原理

4・2 杆组属性、形成及其类型分类

示例

4・3机构分类

4・4高副低代

4・5主动副为非连架作动缸驱动的

平面连杆机构组成原理

5速度瞬心及瞬心线

5・1平面运动的速度瞬心

5・2瞬心线

5・3空间运动的瞬时螺旋轴和空间

瞬轴面

6加速度瞬心

7瞬心线机构

7・1再现平面低副机构的运动的瞬心线

机构

7・2再现其他高副机构的运动的瞬心线

机构

7・3按给定运动规律的瞬心线机构的

设计

8共轭曲线或（互）包络线机构

8・1共轭曲线机构的图解法设计

8・2包络线机构的解析法设计

9机构的运动分析及反转法

运动设计

9・1确定机构位置和点的轨迹的

图解法

9・2瞬心法求速度

9・3 求速度和加速度的矢量图解法

9・4 各类杆组的运动分析

9・5机构运动设计和分析的反转法

10 机构的动力分析、等效力和

等效质量、机械效率及自锁

10・1动态静力分析矢量图解法

10・2茹可夫斯基（Rukovsky）杠杆法

10・3动态静力分析解析法

10・4等效质量和等效转动惯量 等

效力和等效力矩

10・5机械效率和自锁

11曲率及欧拉－萨伐利

（Euler－Savary）公式

11・1曲率定义、法线及曲率中心的

作图

11・2 曲率半径与曲率的计算公式

11・3曲率中心的坐标方程

11・4渐伸线和渐屈线

11・5 拐点圆和交变圆

11・6欧拉－萨伐利（Euler－Savary）

公式

第2章 平面连杆机构设计

1四杆机构的类型、特性和应用

2连杆机构的基本设计命题和

设计方法

3 导引机构设计

3・1点的导引机构设计（图解法）

3・2 平面运动构件的导引机构设计

（图解法）

3・3 导引机构设计的解析法

4传动机构设计

4・1实现给定传动函数机构设计的

图解法

4・2实现给定传动函数机构设计的

解析法

5气、液动连杆机构设计

5・1常见气、液连杆机构的型式及

特点

5・2摆缸机构位置参数计算

5・3摆缸机构运动参数和动力参数

计算

5・4摆缸机构基本参数的选择

5・5摆缸机构的运动设计

6考虑机构弹性的连杆机构设计

概述

6・1机构弹性动力分析方法简介

6・2弹性连杆机构设计方法――

运动改善法

7连杆机构的平衡

7・1构件的惯性力及质量代换

7・2平面连杆机构的平衡

7・3空间连杆机构惯性力的平衡

第3章 空间连杆机构设计

1概述

2空间连杆机构的坐标系及坐标

变换

2・1 坐标系的选择

2・2坐标变换

3空间连杆机构的运动分析

3・1空间连杆机构运动分析的步骤

3・2开链机构的位移分析

3・3闭链机构的位移分析

3・4空间连杆机构的速度和加速度

分析

4空间连杆机构的动力分析

4・1在已知外力作用下求机构的真实

运动

4・2 机构的受力分析

5空间连杆机构的运动设计

5・1刚体导引机构的设计

5・2轨迹机构的设计

5・3函数机构的设计

第4章 凸轮机构设计

1概述

1・1凸轮机构的分类

1・2凸轮机构设计中应考虑的几个

问题

1・3高速凸轮机构的判定准则

2从动件运动规律

2・1运动规律的类型和表示方法

2・2 常用运动规律

2・3多项式运动规律

2・4组合型运动规律

2・5数值形式的运动规律

3压力角和基圆半径

3・1凸轮机构的压力角

3・2凸轮机构的自锁 临界压力角

和许用压力角

3・3 凸轮基圆半径的确定

4凸轮轮廓设计

4・1图解法设计凸轮轮廓

4・2 解析法设计凸轮轮廓和刀具

中心坐标

4・3工作轮廓过切（自交）问题

4・4凸轮机构强度计算与摩擦学

问题

5凸轮机构的动力学分析与

设计

5・1动力学模型和自由度

5・2凸轮机构动力学分析

5・3凸轮机构动力学设计

第5章 机构的变异和组合

1机构的变异方法

1・1倒置

1・2改变运动副及构件尺寸

1・3运动副形状作特殊变化

1・4运动副的位置和数量作特殊

变化

1・5增加辅助构件

1・6高低副在运动学上的瞬时互换

2常用变异机构的运动设计

2・1棘轮机构的运动设计

2・2槽轮机构的运动设计

2・3外接不完全齿轮机构的运动

设计

3机构的组合方式

3・1机构的串联组合

3・2机构的并联组合

3・3机构的反馈组合

3・4机构的运载组合

3・5机构的时序组合

4组合机构的运动设计（综合）

4・1各类组合机构的使用范围及设计

特点

4・2组合机构设计的典型实例

第6章 机械运动系统方案设计

1机械运动系统方案设计的方法

和步骤

1・1技术原理、运动规律与机构

方案设计之间的关系

1・2按使用要求制订技术原理运动

规律的原则和步骤

1・3机构运动方案设计及其创造性

2从机器功能要求出发设计运动

系统方案

2・1机器功能的表达形式

2・2基本运动和机构的基本功能

2・3机械运动系统方案的组成

3从“机构组成原理”出发设计运动

系统方案

3・1 单自由度平面机构中构件数与

运动副数的关系

3・2运动副在构件上的配置方法

3・3构件的连接方法

3・4基本结构的变异

3・5 机械运动系统方案的确定

4机械运动系统方案设计举例――

普通窗户启闭机构设计

4・1设计要求（使用要求）

4・2运动规律设计

4・3按功能要求出发设计窗户的

启闭机构

4・4按机构组成原理设计窗户启闭

机构

4・5 新型启闭机构的开发

第7章 机构精确度

1机构误差的基本概念及精度分

析的基本理论和方法

1・1机构误差

1・2机构的原始误差及其分类

1・3机构位置误差的一般关系式

1・4机构原始位置误差分析的方法

2基本机构的原始位置误差分析

2・1平面连杆机构的原始位置误差分析

2・2凸轮机构的原始位置误差分析

2・3齿轮机构的原始位置误差分析

3机械运动系统位置误差分析

3・1单自由度机构位置误差分析

3・2多自由度机构位置误差分析

3・3机构串联系统位置误差分析

3・4机构并联系统位置误差分析

4设计时提高机构传动精度的

一般原则和方法

5按给定的精度要求制定公差的

几种方法

5・1等公差法

5・2原始误差等效作用法

5・3简易法（变公差比法）

5・4误差补偿法

5・5价值分析法

第8章 机构选例

1匀速连续转动机构

1・1定值传动比机构

1・2有级可调定值传动比机构

1・3无级可调定值传动比机构

2非匀速转动机构

3往复运动机构

3・1一般往复运动机构

3・2有特殊要求的往复运动机构

3・3有急回特性的往复运动机构

3・4行程增大（减小）往复运动机构

3・5有增力特性往复运动机构

4间歇运动机构

4・1步进运动机构

4・2往复运动单侧停歇机构

4・3往复运动双侧停歇机构

4・4往复运动中间停歇机构

4・5瞬时停歇机构

5导引机构

5・1点的导引机构

5・2刚体导引机构

6运动复合机构

6・1构件的运动复合机构

6・2合成运动机构

7数学运算及绘制数学曲线的

机构

7・1简单数学运算机构

7・2求积运算机构

7・3绘制数学曲线机构

8可调机构

8・1调节曲柄长机构

8・2调节机架长机构

8・3调节导轨方位机构

8・4调节相位角机构

8・5变廓线机构和其他可调机构

9换向、自动开关、超越机构

9・1换向机构

9・2单向机构

9・3超越（止动）机构

9・4开关机构

10定位机构

11安全保险机构

11・1自动停车机构

11・2过载保险装置

11・3制动器

11・4联锁装置

12微动补偿均衡等差动

机构

13机械手和行走机构

13・1抓取机构

13・2手臂

13・3手腕

13・4行走机构

13・5机械手与机器人

14 液、电和其他物理作用机构

14・1振动机构

14・2 浮力、重力、弹簧力等效应机构

14・3液电、声、光等效应机构

参考文献

第3篇 结构强度设计

常用符号表

第1章 概 论

1结构强度设计在机械设计中的

地位和作用

2环境与载荷

3结构强度分析方法

4结构强度设计过程

5结构强度设计前景

6提高结构强度的途径

第2章 大型复杂结构有限元分析

技术及其应用软件

1概述

1・1结构分析与有限元法

1・2有限元法的基本思路和

特点

1・3有限元法在机械工程中的应用

领域

1・4有限元法的解题过程

2有限元法计算模型的建立

2・1问题性质的判断

2・2结构模型的合理简化

2・3边界条件的处理

2・4连接条件的处理

3缩小解题规模的常用措施

3・1对称性和反对称性

3・2周期性条件

3・3降维处理和几何简化

3・4 子结构技术和逐步“钻心”技术

3・5线性化近似

3・6网格选择

3・7多工况载荷的合并处理

3・8节点编号优化

4有限元方程解法选择

4・1线性静力问题解法

4・2非线性问题解法的选择

4・3动力问题方程解法的选择

5国内外结构分析有限元程序系统简介

5・1国外主要结构分析程序系统概述

5・2国内有限元结构分析程序系统简介

第3章 机械结构的动态分析与设计

1概述

1・1动态分析与设计的基本概念

1・2动态分析与设计的任务和方法

1・3动态设计的主要环节

1・4激励与动态设计

2理论分析与计算

2・1理论模型的建立

2・2结构动力特性分析

2・3动态子结构与模态综合技术

2・4动力响应计算

3试验分析

3・1试验模态分析技术

3・2试验模态分析系统

3・3结构动力特性测试与模态参数

识别

4计算与试验相结合的技术

4・1一般步骤

4・2用试验数据修正计算模型

4・3结合面的参数识别

5结构动态设计

5・1动态设计的目标及常用措施

5・2灵敏度分析

5・3结构动力修改

5・4结构动态优化设计原则

5・5工程应用实例

第4章 机器动力分析与设计

1临界转速

1・1概述

1・2设计原则

1・3临界转速的分析方法

1・4支承的简化、支承总刚度

1・5转子的简化模型

1・6计算临界转速的近似方法

1・7传递矩阵法

2动平衡技术

2・1概述

2・2刚性旋转零件的平衡

2・3刚性转子平衡

2・4刚性转子平衡品质的评定

2・5挠性转子平衡

2・6振型平衡法

2・7影响系数平衡法

2・8挠性转子平衡的评定准则

2・9计算机辅助平衡

2・10平衡对设计的要求

3油膜振荡

3・1概述

3・2油膜振荡的特征

3・3油膜失稳的机理

3・4轴系稳定性的计算方法

3・5油膜振荡的防治措施

3・6油膜振荡实例

4扭转振动

4・1带两个圆盘的轴的扭转振动

4・2带齿轮的轴的扭转振动

4・3带多圆盘的轴的扭转振动

5机器振动监测与故障诊断

5・1概述

5・2机器振动状态判别的一般方法

5・3机器振动故障类型 特征及预防措施

第5章 机械结构防断裂设计

1概述

2实际缺陷和当量裂纹

2・1实际缺陷

2・2当量裂纹

3防脆断设计

3・1基于KIC的设计方法和计算步骤

3・2 按许用缺陷尺寸的设计方法和步骤

3・3按“先漏后破”准则进行防脆断设计

4防止弹塑性断裂的工程设计方法

4・1设计思想

4・2带有轴向裂纹的圆柱壳，承受内压时的J和8的计算方法

4・3 带有周向裂纹的圆柱壳，在圆柱

壳端部受均匀拉伸时的J和δ的

计算方法

4・4 弹塑性断裂的评定方法

5动态起裂和动态止裂设计

5・1动态载荷下稳定裂纹的起裂

5・2裂纹快速扩展时的止裂问题

6损伤容限设计

6・1疲劳裂纹扩展速率与防疲劳

断裂设计

6・2应力腐蚀裂纹扩展速率与应力

腐蚀断裂韧性

6・3 腐蚀疲劳裂纹的扩展速率

6・4损伤容限设计要点

7概率断裂力学的设计方法

7・1概率断裂力学设计方法的要点

7・2概率断裂力学中的不确定因素

及其定量化

7・3获得可靠性指标的断裂安全

评定

第6章 结构疲劳强度设计

1概述

2疲劳图

2・1应力循环

2・2S－N曲线

2・3p－S－N曲线

2・4循环σ－ε曲线

2・5 应变寿命曲线

2・6da/dN－△K曲线

3疲劳累积损伤理论

3・1线性累积损伤理论

3・2非线性累积损伤理论

3・3双线性累积损伤理论

4影响机械零构件疲劳强度的

因素

4・1形状因素

4・2尺寸因素

4・3表面加工

4・4平均应力

5无限寿命设计

5・1设计准则

5・2计算公式

5・3设计参数的确定方法

6名义应力有限寿命设计

6・1设计思想

6・2等幅应力下的有限寿命设计

6・3变幅应力下的有限寿命设计

7局部应力应变法

7・1设计思想

7・2计数法

7・3疲劳寿命估算方法

7・4损伤计算式的选用

7・5高周疲劳上的推广应用

8损伤容限设计

9疲劳可靠性设计

9・1对称循环下的疲劳可靠性设计

9・2非对称循环下的疲劳可靠性设计

9・3变幅应力下的疲劳可靠性设计

9・4 疲劳可靠性设计数据

10 特殊工况与环境下的疲劳强度

10・1多轴应力疲劳

10・2冲击疲劳

10・3腐蚀疲劳

10・4接触疲劳

10・5微动磨损疲劳

10・6低周疲劳

10・7高低温疲劳

10・8热疲劳

11 模拟疲劳试验

11・1等幅疲劳试验

11・2程序疲劳试验

11・3随机疲劳试验

第7章 安全系数和许用应力

1概述

2室温静应力下的安全系数和强度判据

2・1室温静应力下零件或构件的安全系数

2・2极限设计中的安全系数

2・3含裂纹零件或构件的安全系数

2・4承受动载荷零件或构件的安全系数

3高温静应力下的安全系数和强度判据

4循环应力下的安全系数和强度判据

4・1承受单向正应力或切应力零件或构件的安全系数

4・2同时承受弯应力和扭应力零件或构件的安全系数

4・3承受变幅循环应力零件或构件的安全系数

4・4含裂纹零件或构件的安全系数

5低周疲劳 热疲劳和腐蚀疲劳的安全系数

5・1低周疲劳的安全系数

5・2热疲劳的安全系数

5・3腐蚀疲劳的安全系数

6冲击强度的安全系数

6・1一次冲击的安全系数

6・2多次冲击的安全系数

7可靠性设计的安全系数

第8章机械结构强度有限寿命设计

――CAT与CAD技术的应用

1概述

2机械结构强度有限寿命设计――

CAD的设计流程和手段

2・1设计流程

2・2硬件系统

2・3软件系统

3工程应用实例

参考文献

第4篇 摩擦学设计

常用符号表

第1章 摩擦学设计的任务

1摩擦学与机器的运动保证

功能

1・1摩擦学

1・2摩擦学系统

1・3摩擦学系统的时变特征

2摩擦学设计

2・1摩擦学设计的任务

2・2设计内容和设计过程

第2章 摩擦学基础和摩擦副

1摩擦副的系统特性

1・1摩擦副摩擦学特性的系统性

1・2摩擦和磨损过程的系统分析

2摩擦副子系统的元素

2・1摩擦副子系统的元素及其性能

2・2固体表面性质…

2・3中间介质的性质

3摩擦副的接触过程

3・1接触力学

3・2接触物理学及接触化学

4摩擦副的摩擦过程

4・1摩擦现象及起因

4・2摩擦的分类

4・3摩擦力与摩擦系数

4・4摩擦定律

4・5摩擦系数的计算方法

4・6滑动摩擦

4・7滚动摩擦

4・8摩擦表面的温升

5摩擦副的磨损过程

5・1概述

5・2粘着磨损

5・3磨料磨损

5・4疲劳磨损

5・5摩擦化学磨损

5・6磨损过程的合成

6摩擦副润滑方式

6・1Stribeck曲线及润滑状态

6・2流体润滑

6・3边界润滑

6・4固体润滑

7系统因素对摩擦副摩擦学特性的影响

7・1滑动摩擦磨损过程的基本规律

7・2系统的输入（负荷集）对磨损特性的影响

7・3系统的结构对粘着磨损的影响

7・4系统的结构对磨料磨损的影响

7・5系统的结构对疲劳磨损的影响

7・6系统的结构对摩擦化学磨损的影响

8提高摩擦副耐磨性的措施

8・1提高抗粘着磨损能力的措施

8・2提高抗磨料磨损能力的措施

8・3提高抗疲劳磨损能力的措施

8・4提高抗摩擦化学磨损能力的措施

8・5常用摩擦学系统中出现的磨损机理及常用摩擦学材料的选用

9选择性转移在摩擦副中的应用

9・1选择性转移的基本概念

9・2选择性转移机理

9・3伺服膜结构

9・4实现选择性转移的条件

9・5选择性转移摩擦学效应基本原理

9・6选择性转移摩擦学效应在机器摩擦副中

的应用

10摩擦副磨损试验

10・1磨损试验的特殊性和复杂性

10・2磨损试验分类

10・3应用性试样试验方法

第3章 表面工程在摩擦学

设计中的应用

1摩擦学设计与表面工程的

关系

2耐磨材料

2・1铁基耐磨材料

2・2有色金属材料

2・3聚合物及其复合材料

2・4工程陶瓷材料及炭素材料

3摩阻材料

4材料耐磨性的评价方法

5表面技术的分类与工艺简介

5・1表面技术的分类

5・2表面热处理与化学热处理

5・3电及化学沉积

5・4堆焊与热喷涂

5・5气相沉积

5・6高能密度处理

5・7粘结涂层

5・8表面机械处理

6表面技术的选用

第4章 润滑材料

1润滑材料的基本类型

2润滑油和添加剂

2・1润滑油的主要性质

2・2润滑油的粘度

2・3边界润滑

2・4润滑油的安定性

2・5润滑油的抗污染性

2・6天然油和合成油

3润滑脂

3・1润滑脂的组成

3・2润滑脂的主要性质

4固体润滑剂

4・1固体润滑剂的作用和特点

4・2固体润滑剂的种类

4・3自润滑复合材料

4・4固体润滑剂的应用

5气体润滑

5・1概述

5・2气体的性质

5・3气体润滑的优缺点

6润滑剂的测试和规格

6・1润滑剂的测试

6・2润滑剂规格

第5章 润滑系统

1润滑系统分类及选择原则

1・1绪论

1・2润滑系统的分类

1・3集中润滑系统的类型

1・4润滑系统的选择原则

2常用润滑方式和装置

2・1手工加油（或脂）润滑

2・2滴油润滑

2・3油绳和油垫润滑

2・4油浴和飞溅润滑

2・5油环或油链润滑

2・6压力强制润滑

2・7喷油润滑

2・8油雾/油气润滑

3润滑油集中润滑系统的设计

3・1概述

3・2润滑系统设计的任务和步骤

3・3润滑系统的测量、监测及

报警装置

4润滑脂润滑系统的设计

4・1概述

4・2润滑系统设计的任务和步骤

5油雾润滑系统设计

5・1概述

5・2油雾润滑系统的设计

6过滤器及污染控制

6・1概述

6・2过滤器

6・3润滑油污染度的测定

7润滑系统的典型实例

7・1二十辊带钢冷轧机润滑系统

7・2内燃机润滑系统

8密封原理

8・1密封装置的分类

8・2密封基本原理

9密封设计

9・1基本设计或选用要求

9・2密封设计的主要方法

第6章 摩擦学测试技术及

状态监测系统

1绪论

2摩擦学测量方法

2・1摩擦测量方法

2・2磨损测量方法

2・3润滑剂摩擦 磨损特性的测方法

2・4摩擦副的摩擦学性能测试方法

3状态监测系统的作用与分类

3・1状态监测系统的作用

3・2状态监测系统的分类

3・3状态监测系统的建立步骤

4主要状态监测方法

4・1直观监测方法

4・2功能监测方法

4・3磨屑监测方法

4・4振动监测方法

5设备故障诊断

5・1故障诊断的分类

5・2故障诊断实施步骤

第7章 状态补偿及控制系统

1概述

2被动式控制举例

2・1静压支承

2・2外弹性阻尼支承

3主动式控制举例

第8章 摩擦学系统的系统分析

1步骤和方法

2润滑状态分析

2・1Stribeck曲线

2・2流体润滑状态的分析

2・3弹性流体动力润滑状态的分析

2・4边界润滑状态的分析

3非法运动的分析

4磨损分析

4・1完全流体润滑状态下的磨损

4・2非完全流体润滑状态下的磨损

4・3干摩擦状态下的磨损

5摩擦学系统系统分析实例

5・1润滑状态分析的结果

5・2磨损分析的结果

参考文献

第5篇 优 化 设 计

第1章 机械工程优化设计的

基本概念

1优化设计的数学模型和计算

方法

1・1概述

1・2工程优化设计的数学模型

1・3优化设计的计算机解法

2工程优化设计问题的分类

3数学规划问题的最优解条件

3・1无约束极值问题的最优解条件

3・2等式约束极值问题的最优解必要条件――Lagrange法则

3・3不等式约束极值问题的最优解必要条件――Kuhn－Tucker条件

4机械工程优化设计的常用计算方法

4・1计算方法的基本思路

4・2一维搜索计算方法

4・3无约束极值问题的优化设计计算方法

4・4约束极值问题的优化设计计算方法

第2章 离散变量优化设计方法

1概述

2离散变量优化设计的基本理论

2・1离散变量优化设计问题的基本概念和定义

2・2离散变量优化设计问题的特点

2・3离散变量优化设计问题的数学

模型

3离散变量优化设计的主要方

法及其特点

4拟离散序列二次规划法

4・1基本原理

4・2关键技术

4・3算法步骤

4・4算法评价

5次梯度直接搜索法

5・1基本原理

5・2关键技术

5・3算法步骤

5・4算法评价

6计算实例

第3章 多目标优化设计方法

1概述

2多目标优化设计问题的基本

概念

2・1数学模型

2・2 基本定义

2・3 特点

3多目标优化设计主要方法及其

特点

4线性加权和法

5功效函数法

6目标规划法

7权系数的选择

7・1专家评估法

7・2层次分析法

8计算实例

第4章 机械总体参数和机械系统

参数优化设计

1概述

2建模方法

2・1分析模型的建立

2・2优化设计数学模型的建立

3建模实例

3・1轮式起重机总体参数优化

设计

3・2单柱式龙门铣床总体参数

优化设计

第5章 机械结构优化设计

1机械结构优化设计的数学

模型

1・1尺寸优化设计的数学模型

1・2形状优化设计的数学模型

1・3拓扑优化设计的数学模型

2结构优化方法

2・1优化准则法

2・2数学规划法

3结构优化中的常用技术

3・1 敏度分析

3・2 应力及固有频率敏度计算

3・3约束近似技术

3・4约束和设计变量减少技术

3・5结构近似分析技术

4形状优化设计方法

4・1形状优化设计的模型建立方法

4・2形状优化敏度分析

4・3自适应分析和形状优化

4・4子结构技术和形状优化

5多级结构优化设计的模型及

算法

6结构优化设计的集成

7设计实例

7・1尺寸优化设计实例

7・2形状优化设计实例

第6章 可靠性优化设计

1可靠性优化设计的数学模型

1・1可靠性指标为目标的可靠性优化设计模型

1・2性能参数指标为目标的可靠性优化设计模型

1・3多目标可靠性优化设计模型

1・4优化方法

2机械产品的可靠性优化设计

2・1系统的可靠性分析

2・2机械产品的可靠度计算

2・3机械产品可靠性优化设计的数学

模型

第7章 优化设计方法的应用

1工程优化设计的一般步骤

1・1数学模型的建立

1・2优化方法的选择

1・3编制含数学模型的主程序

2数学模型的分析与简化

2・1对设计变量的处理

2・2对目标函数的处理

2・3对约束条件的处理

3优化计算过程中的注意事项

3・1初始点的选择

3・2选择合理的收敛精度

3・3解题的可接受时限

3・4优化设计解的正确性和实用性分析

4工程实际问题中优化设计

模型的建立

4・1结构优化设计模型及实例

4・2工艺参数优化设计模型及实例

4・3机构优化设计模型及实例

4・4动态性能优化设计模型及实例

第8章 优化方法程序简介

1优化方法程序分类

2常用优化方法程序说明

3几种常用非线性规划优化方

法程序的主要应用领域和使用

方法简介

3・1连续变量优化方法程序

3・2离散变量优化方法程序

参考文献

第6篇 可 靠性设 计

常用符号表

第1章 概 论

1可靠性的定义和特征量

1・1可靠性的定义

1・2可靠性特征量

2可靠性设计的特点

3机械可靠性设计的基本任务和

程序

3・1机械可靠性设计的基本任务和

内容

3・2机械可靠性设计的基本程序

4可靠性设计常用的概率分布

第2章 可靠性设计方法

1机械可靠性设计数据

1・1可靠性数据的收集

1・2静强度分布数据

1・3 失效循环次数N的分布数据

1・4有限寿命下的强度分布数据

1・5长期寿命下的强度分布――持久极限分布

1・6呈分布状态的古德曼线图的确定

1・7材料性能分布数据的经验获取方法

2故障模式、影响与危害度分析

（FMECA）

2・1基本概念

2・2基本实施步骤

3故障树分析 （FTA）

3・1基本概念

3・2故障树的建造

3・3故障树的定性分析

3・4故障树的定量分析

4概率设计法

4・1概述

4・2常用概率分布下的可靠度计算

5系统的可靠性

5・1串联系统的可靠性

5・2冗余系统的可靠性

5・3系统的可靠性分配

6设计评审

6・1设计评审的概念与目的

6・2设计评审组

6・3 设计评审的范围与内容

6・4设计评审检查清单

6・5 设计评审的程序

6・6设计评审资料要求

第3章 几种主要失效模式下的

可靠性设计

1疲劳的可靠性设计

1・1疲劳应力计算中几个系数的统计

数据

1・2给定Pf－S－N曲线的可靠度

计算

1・3复合疲劳应力的可靠度计算

2断裂的可靠性设计

2・1带裂纹零件的可靠性设计

2・2带裂纹零部件的疲劳剩余

寿命

3磨损的可靠性设计

3・1磨损量与磨损寿命

3・2 利用磨损量工作寿命分布数据

来预测花键联接的可靠度

4腐蚀的可靠性设计

4・1概述

4・2腐蚀可靠性分析的主要内容

4・3腐蚀可靠性分析的步骤及应用

5振动的可靠性设计

第4章 电子系统的可靠性设计

1电子元器件的选用

1・1元器件选用的一般准则

1・2半导体器件选用的一般原则

2简化设计

3降额设计

3・1阿伦尼斯模型

（ArrheniusModel）

3・2温度应力对电子元器件寿命的

影响

3・3电应力对元器件寿命的影响

4容差和漂移设计

4・1 容差和漂移

4・2容差和漂移设计方法

5冗余设计

第5章 维修性设计

1概述

1・1维修性定义与特征量

1・2维修的分类

1・3维修性设计准则

2可维修系统的可靠性指标

2・1有冗余的可维修系统的可靠度

2・2 可维修系统的可用度

3维修策略

3・1按时更换的预防维修策略

3・2 按固定时间间隔更换的预防

维修策略

3・3成组更换零件的预防维修

策略

4维修性设计应用实例

第6章 可靠性设计应用实例

1螺栓联接的可靠性设计

1・1受轴向载荷的松螺栓联接

1・2受轴向静载荷的紧螺栓联接

1・3受轴向变载荷的紧螺栓联接

1・4受静载荷的受剪螺栓联接

1・5受变载荷的受剪螺栓联接

2轴的可靠性设计

2・1传动轴的可靠性设计

2・2转轴的可靠性设计

3滚动轴承的可靠性设计

3・1 滚动轴承的寿命与可靠度之间的

关系

3・2滚动轴承的额定动载荷与其

寿命之间的关系

4齿轮疲劳强度的可靠性设计

4・1齿面接触疲劳极限计算

4・2齿面接触疲劳强度的可靠度

计算

4・3 轮齿弯曲疲劳极限的计算

4・4 齿根弯曲疲劳强度的可靠度

计算

5圆柱形压缩和拉抻螺旋弹簧的

可靠性设计

参考文献

第7篇 产品造型设计与人机工程

第1章 产品造型设计（工业设计）

理论与方法

1概述

1・1工业设计

1・2工业设计特征

1・3工业设计过程

1・4工业设计在企业中地位和作用

2产品形态构成基础

2・1形态（form）

2・2形态要素

2・3形态构成方法与视觉效果

2・4形态构成中的错视

3产品造型设计形式法则

3・1变化与统一

3・2均衡与对称

3・3稳定与轻巧

3・4比例与尺度

3・5节奏与韵律

4色彩设计

4・1色彩概述

4・2色彩三要素

4・3色彩表示方法

4・4色彩的功能

4・5产品色彩设计基本要求

5产品造型设计基本原理

5・1产品造型设计构思方法

5・2 产品造型设计层次和程序

6产品造型设计质量评价

6・1 概述

6・2产品造型设计质量评价方法

第2章 产品造型设计中的人机工程

1人机工程的基本概念

1・1人机工程的定义

1・2人机系统分类

1・3 任务分析

2人体尺寸

2・1人体尺寸测量及其应用

2・2人体尺寸

3作业空间和座椅设计及参数

3・1作业空间及其设计参数

3・2工作座椅

4人的基本作业特性

4・1系统中的人

4・2人的作业效能与觉醒状态

4・3施力

5显示器设计

5・1人的视觉特性曲线

5・2显示器设计的一般要求

5・3数量型显示器设计

5・4状态型显示器设计

5・5警报和信号

5・6再现型显示器设计

5・7显示器的字符设计

5・8图形符号

6控制器设计

6・1控制器的类别

6・2控制器的编码

6・3控制器的操作特性

7显示器和控制器的组合设计

7・1人的视野和控制区

7・2控制操作区

7・3显示器与控制器的组合方法与原则

7・4显示器与控制器的协调性

7・5人―计算机界面设计与选择

8作业环境设计

8・1照明环境设计

8・2气温环境

8・3噪声与作业环境

8・4振动与作业环境

参考文献

第8篇 计算机辅助设计

第1章 概 论

1机械工程中的计算机辅助设计

技术

2CAD系统的硬件

2・1 主机

2・2主要外围设备

2・3网络

3CAD系统的软件

3・1 系统软件

3・2CAD的支撑软件和应用

软件

4CAD系统的典型配置及

选择

4・1大中型机系统

4・2 超小型机系统

4・3工程工作站系统

4・4 微型机系统

4・5系统配置选择

5CAD技术的发展趋势

第2章 CAD中的几何变换和

图形处理

1图形软件标准

1・1GKS标准

1・2PHIGS标准

1・3图形接口标准CGI和图形元文件

标准CGM

2图形变换

2・1二维图形变换

2・2 三维图形变换

3曲线和曲面的拟合和构形

3・1三次样条曲线

3・2Bezier曲线

3・3B样条曲线

3・4非均匀有理B样条曲线

（NURBS）

3・5 双三次曲面

4工程图样计算机绘制

4・1 通用工程图样绘图软件包的基本

功能

4・2 计算机绘制工程图样的用户化

组织和二次开发

5真实感图象绘制

5・1透视图中隐藏线和隐藏面的

消除

5・2物体的浓淡显示图形

5・3彩色图象绘制

第3章 CAD中的产品模型与数据

交换标准

1产品几何模型

1・1几何模型分类

1・2构建性实体几何模型（CSG）

1・3边界表面表示模型（B－rep）

1・4 实体空间分解枚举（八岔树）

模型

2特征模型

2・1特征类型分类

2・2特征造型方法

2・3参数化模型

3产品模型

3・1产品模型的组成和数据模型

3・2 产品模型数据交换标准

4IGES标准

4・1IGEs标准文件中的实体要素

4・2IGES文件结构

5STEP标准

5・1STEP标准文本内容和体系

结构

5・2EXPRESS语言

5・3 产品信息模型和数据交换物理

实现

5・4 应用协议

第4章 CAD中的分析计算和仿真

1计算机辅助分析计算

1・1典型基本系统的解析计算

关系

1・2 标准、规范中表格、线图中

数据的计算机处理

1・3数值分析方法

有限元分析及其前后置处理

2・1有限元分析的基本内容

2・2 常用有限元分析软件

2・3有限元分析的数据前处理

2・4有限元分析的数据后处理

3优化设计方法

4计算机仿真

第5章 CAD的智能化

1CAD系统智能化技术

1・1CAD系统的智能化发展

1・2机械设计专家系统

1・3开发专家系统的语言与工具

2设计对象的表示及其知识库的

建立

2・1设计对象表示

2・2结构－功能关系表示

2・3 领域模型的表示

2・4 知识获取

设计过程的表示及其推理机

的开发

3・1搜索技术

3・2推理技术

3・3控制技术

3・4当前的一些新的进展

4机械设计专家系统的开发

4・1开发策略

4・2 开发程序

4・3开发实例

4・4机电设计专家系统的应用

第6章 CAD系统开发

1CAD系统支撑软件的用户化

应用开发

1・1CAD系统的支撑软件

1・2 支撑软件的用户化应用开发

2CAD系统的集成化开发

2・1CAD系统集成化

2・2CAD软件的接口和数据传递

2・3CAD系统中程序模块的连接

和执行控制

2・4 压缩机CAD系统开发举例

3软件开发一般步骤及其有关

文档规范

3・1软件的需求分析及其文档

3・2软件系统设计及其文档

3・3软件详细设计及其文档

3・4软件测试及其文档

3・5软件维护及其文档

参考文献

第9篇 机械设计数据库

第1章 概 论

1工程数据库

1・1数据库的发展

1・2工程数据库及其地位与作用

2机械工程中的数据处理及数据库

管理系统

2・1机械工程中的数据类型

2・2计算机辅助机械产品设计的行为

特征

2・3 机械工程对数据库管理系统的

要求

2・4 实用数据（库）管理系统分类

第2章 数据库系统的基本概念

1实体、信息、数据

1・1 有关实体的术语

1・2 有关信息的术语

1・3 有关数据的术语

2数据库与数据库管理

系统 （DBMS）

2・1数据库与数据库系统

2・2DBMS的目标与作用

2・3DBMS的基本原理

2・4数据描述语言（DDL）

2・5数据操纵语言（DML）

第3章 数据模型基础

1实体间的联系与数据模型

1・1实体集间的联系

1・2 数据模型

2图形系统的几何数据模型

3经典数据模型

3・1关系模型

3・2网状模型

3・3层次模型

3・4混合模型

4语义与面向对象数据模型

4・1实体－联系（E－R）模型

4・2面向对象的数据模型综述

第4章 关系与网状数据库

1关系及基本概念

1・1基本术语与概念

1・2关系数据操纵语言基础

1・3 关系模式规范化方法

2网状数据库基础

2・1网状结构

2・2 网状结构的转换

3SQL标准

3・1SQL标准的结构

3・2公用成分

3・3模式定义语言

3・4数据操纵语言

3・5嵌入SQL的主程序

4DBTG网状标准NDL

4・1DBTG系统结构

4・2系（SET）及其他重要概念

4・3DBTG数据描述语言

4・4DBTG数据操纵语言

第5章 典型数据（库）管理系统简介

1通用数据库管理系统DBMS

1・1常用通用数据库管理系统一览

1・2ORACLE 系统

1・3SYBASE系统

1・4INFORMIX系统

2CAD/CAM工程数据库管理

系统EDBMS

2・1 基于网状或关系模型的

EDBMS

2・2支持STEP/PDES标准的工程

数据库管理系统

2・3 基于面向对象数据模型的工程

数据库管理系统

3CAD/CAM成套系统中的数据

（库）管理

3・1概述

3・2CADAM中的数据管理机制及

数据库

3・3AppliconBRAVO的数据库管理

机制

3・4I－deas的数据管理机制

3・5EUCLID中的数据库

4集成的工程产品数据与信息

管理系统

4・1EDL

4・2EDM

第6章 支持集成管理的数据库

设计与开发技术

1数据库设计及其步骤

1・2程序编制

2机械标准件库的应用

2・1基本概念

2・2标准件库的应用方式

2・3机械标准件参数化图库软件

MPPS

参考文献

索 引

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