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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 Workbench141

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