目 錄
第1章 緒論 1
1.1 機電產(chǎn)品的組成、發(fā)展趨勢及研究內(nèi)容 1
1.1.1 機電產(chǎn)品的組成 1
1.1.2 機電產(chǎn)品的發(fā)展趨勢 3
1.1.3 機電產(chǎn)品的研究內(nèi)容 6
1.2 設(shè)計方法的發(fā)展與一般設(shè)計理論 7
1.2.1 設(shè)計方法的發(fā)展 7
1.2.2 產(chǎn)品設(shè)計理論 9
1.3 機電產(chǎn)品設(shè)計介紹 14
1.3.1 機電產(chǎn)品設(shè)計內(nèi)容與方法 14
1.3.2 本書的組成結(jié)構(gòu) 16
第2章 現(xiàn)代設(shè)計方法的理論基礎(chǔ) 18
2.1 解決復(fù)雜問題的方法論 18
2.1.1 方法論的定位 18
2.1.2 現(xiàn)代方法論的內(nèi)容 20
2.1.3 方法論的應(yīng)用 24
2.2 數(shù)學(xué)建�；�礎(chǔ) 25
2.2.1 數(shù)學(xué)體系的統(tǒng)一性與層次性 25
2.2.2 數(shù)學(xué)建�；�礎(chǔ) 26
2.3 智能建模基礎(chǔ) 30
2.3.1 人工智能的產(chǎn)生和內(nèi)容 30
2.3.2 符號智能 35
2.3.3 計算智能 38
2.3.4 認知智能 39
2.4 系統(tǒng)建�；�礎(chǔ) 41
2.4.1 系統(tǒng)建模的需求與內(nèi)容 41
2.4.2 MBSE建模方法 42
2.4.3 數(shù)字孿生建模方法 43
2.5 工業(yè)軟件的開發(fā)過程 48
2.5.1 工業(yè)軟件的發(fā)展與分類 48
2.5.2 軟件的基本組成 49
2.5.3 軟件開發(fā)的基本流程（軟件工程） 52
第3章 需求與概念設(shè)計方法 54
3.1 概念設(shè)計內(nèi)容及模式 54
3.1.1 概念設(shè)計內(nèi)容 54
3.1.2 概念設(shè)計模式 54
3.2 SysML建模方法 55
3.2.1 SysML基本組成 55
3.2.2 SysML建模過程 57
3.3 SysML軟件及其應(yīng)用 60
3.3.1 SysML軟件 60
3.3.2 基于SysML的機電產(chǎn)品設(shè)計實例 63
3.4 QFD分析法 67
3.4.1 QFD基本原理 67
3.4.2 質(zhì)量屋的結(jié)構(gòu)與參數(shù)計算 68
3.5 QFD軟件與應(yīng)用實例 70
3.5.1 QFD軟件 70
3.5.2 應(yīng)用實例 71
第4章 計算機輔助設(shè)計方法 74
4.1 CAD的功能與系統(tǒng)構(gòu)成 74
4.1.1 CAD的功能與分類 74
4.1.2 CAD發(fā)展趨勢與系統(tǒng)構(gòu)成 74
4.2 曲線的表達與處理 78
4.2.1 曲線表達基礎(chǔ) 78
4.2.2 Hermite曲線 84
4.2.3 Bezier曲線 85
4.2.4 B樣條曲線 87
4.2.5 NURBS曲線 89
4.3 曲面的表達 89
4.3.1 雙線性曲面 90
4.3.2 COONS曲面 91
4.3.3 NURBS曲面 91
4.3.4 插值曲面 92
4.4 CAD建模方法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 94
4.4.1 CAD建模方法 94
4.4.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 95
4.5 反求建模與應(yīng)用 101
4.5.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 101
4.5.2 反求建模與分析算法 103
4.5.3 軟件實現(xiàn) 106
4.6 CAD二次開發(fā)技術(shù) 108
4.6.1 基于商用軟件的二次開發(fā) 108
4.6.2 基于CAD內(nèi)核的軟件開發(fā) 109
第5章 有限元設(shè)計方法 112
5.1 有限元法簡介 112
5.1.1 有限元法的產(chǎn)生與解決的工程問題 112
5.1.2 有限元系統(tǒng)的組成與發(fā)展 114
5.2 有限元力學(xué)建模 117
5.2.1 彈性力學(xué)的建模方法 117
5.2.2 彈性問題三大方程的推導(dǎo) 120
5.2.3 力學(xué)模型的三種表示 124
5.3 有限元求解的數(shù)學(xué)原理 126
5.3.1 數(shù)學(xué)求解的一般過程與方法 126
5.3.2 伽遼金法 127
5.3.3 變分法 130
5.4 有限元建模與求解過程 132
5.4.1 有限元求解過程 132
5.4.2 單元類型與形函數(shù)的構(gòu)造 136
5.4.3 網(wǎng)格劃分方法 140
5.5 有限元軟件的應(yīng)用實例與二次開發(fā) 143
5.5.1 有限元軟件的應(yīng)用實例 143
5.5.2 有限元復(fù)雜問題求解的二次開發(fā) 146
第6章 優(yōu)化設(shè)計方法 149
6.1 優(yōu)化設(shè)計的框架與模型 149
6.1.1 基于仿真的優(yōu)化設(shè)計框架 149
6.1.2 優(yōu)化設(shè)計的基本模型 151
6.1.3 優(yōu)化設(shè)計的代理體模型 152
6.1.4 優(yōu)化問題的分類 156
6.2 優(yōu)化模型的處理方法與求解策略 158
6.2.1 多目標處理 158
6.2.2 約束處理 160
6.2.3 優(yōu)化模型的求解策略 163
6.3 優(yōu)化模型的數(shù)值求解方法 165
6.3.1 梯度法 165
6.3.2 牛頓法及擴展 167
6.4 優(yōu)化模型的搜索求解方法 170
6.4.1 搜索空間的生成 170
6.4.2 搜索求解方法 174
6.5 優(yōu)化模型的智能求解方法 176
6.5.1 智能求解方法概述 176
6.5.2 遺傳算法 177
6.6 多學(xué)科優(yōu)化方法的實現(xiàn) 183
6.6.1 多學(xué)科優(yōu)化方法的軟件實現(xiàn)框架 183
6.6.2 多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用案例 184
第7章 可靠性設(shè)計方法 186
7.1 可靠性的研究內(nèi)容與特征量 186
7.1.1 可靠性的研究內(nèi)容 186
7.1.2 可靠性特征量 187
7.2 可靠性分析方法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 188
7.2.1 常用概率分布 188
7.2.2 蒙特卡羅仿真 190
7.3 機械強度的可靠性設(shè)計 192
7.3.1 機械強度的可靠性設(shè)計框架 192
7.3.2 應(yīng)力-強度干涉模型 192
7.3.3 正態(tài)分布函數(shù)的零部件強度可靠性設(shè)計 194
7.3.4 差變系數(shù)和安全系數(shù) 197
7.4 機械系統(tǒng)的可靠性設(shè)計 198
7.4.1 機械系統(tǒng)的可靠性設(shè)計框架 198
7.4.2 機械系統(tǒng)的可靠性模型 198
7.4.3 可靠性分配 199
7.4.4 可靠性預(yù)計 201
7.5 故障分析技術(shù) 204
7.5.1 故障模式與故障分析 204
7.5.2 故障樹分析方法 206
7.5.3 故障模式和影響及危害性分析 211
7.6 電子系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的可靠性設(shè)計 212
7.6.1 電子系統(tǒng)的可靠性設(shè)計方法 212
7.6.2 軟件系統(tǒng)的可靠性設(shè)計方法 213
7.7 可靠性設(shè)計分析軟件介紹 218
第8章 基于知識的產(chǎn)品設(shè)計方法 221
8.1 基于知識的產(chǎn)品設(shè)計概念與框架 221
8.1.1 基于知識的產(chǎn)品設(shè)計概念 221
8.1.2 基于知識的產(chǎn)品設(shè)計框架 222
8.2 設(shè)計信息與設(shè)計知識 222
8.2.1 產(chǎn)品設(shè)計過程中的信息 222
8.2.2 設(shè)計信息模型 226
8.2.3 設(shè)計知識的概念 229
8.3 基于專家系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計方法 230
8.3.1 專家系統(tǒng)的概念 230
8.3.2 專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理 231
8.3.3 專家系統(tǒng)應(yīng)用與開發(fā)的困難 231
8.3.4 產(chǎn)生式規(guī)則專家系統(tǒng) 233
8.3.5 不確定性推理 236
8.3.6 事實庫和解釋機制 238
8.3.7 專家系統(tǒng)的開發(fā)與實例 239
8.4 基于知識的產(chǎn)品設(shè)計綜合實例 246
8.4.1 電站給水加熱設(shè)備知識分類與獲取 246
8.4.2 電站給水加熱設(shè)備的知識規(guī)范化表示 247
8.4.3 電站給水加熱設(shè)備的設(shè)計平臺框架 248
8.4.4 參數(shù)化和變型設(shè)計方法 249
8.4.5 產(chǎn)品設(shè)計過程 250
第9章 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計方法 252
9.1 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計的概念和特點 252
9.1.1 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計的概念和體系結(jié)構(gòu) 252
9.1.2 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計實例 252
9.1.3 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計的特點 255
9.2 并行協(xié)同設(shè)計的標準數(shù)據(jù)模型 255
9.2.1 初級圖形交換規(guī)范（IGES） 255
9.2.2 產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標準（STEP） 256
9.3 并行工程和基于DFX的協(xié)同設(shè)計方法 260
9.3.1 并行工程簡介 260
9.3.2 面向集成的DFX技術(shù) 260
9.4 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計的支撐軟件 263
9.4.1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)功能介紹 263
9.4.2 產(chǎn)品全生命周期管理平臺功能簡介 267
9.4.3 基于PLM軟件平臺Teamcenter實現(xiàn)工程協(xié)同設(shè)計 268
參考文獻 270