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第1篇 总论3

1 前言3

2.1 参数化工程设计——功能领域和物理领域4

2 设计综合4

2.2 设计的规模大小及复杂程度5

2.4 稳健概念探索法6

2.3 元模型6

2.5 反向映射法7

2.6 假设推理法8

3.1 设计主意的生成9

3 概念设计9

3.2 概念设计的自动生成——基于神经网络的模糊推理法10

3.3 基于多自主体的概念设计法11

3.4 约束管理集成的概念设计法12

3.5 生产过程规划的概念设计13

4 反向工程14

3.6 装配的概念设计14

4.1 自由曲面成像15

5.1 概述16

5 虚拟设计16

4.2 CAD模型重建16

5.3 VR-CAD17

5.2 基于特征的复杂产品的VR17

5.4 VR的应用18

6.1 概述19

6 虚拟装配19

6.3 评价产品可装配性及可维修性的交互式模拟环境（IPSEAM）20

6.2 虚拟装配设计环境VADE20

7.1 虚拟企业的数据集成21

7 虚拟企业21

6.4 开放式装配设计环境（OpenADE）21

7.3 开展虚拟企业工作的“瓶颈”问题22

7.2 虚拟企业多数据库冲突的解决途径22

8.2 分布式的设计23

8.1 概述23

8 分布式的设计和制造23

8.3 分布式的协同设计25

8.4 分布式的敏捷生产26

9 后记27

参考文献29

2.2 创新设计类型39

2.1 设计阶段39

第2篇 创新设计39

第1章 引言39

1 创新是社会发展的需要39

2 创新设计39

3.2 连动性40

3.1 独创性40

3 创造性思维的特点40

3.5 洞察力41

3.4 综合性41

3.3 多向性41

1.1 智力激励法（智暴法小组会）42

1 群体集智法（智力激励法、集思广益法）42

第2章 常用创造技法42

2.1 检核表法43

2 系统分析法43

1.2 书面集智法43

1.3 德尔菲法（Delphi法）43

2.2 列举分析法44

2.3 形态分析法45

2.4 定量分析法46

3.1 联想法48

3 联想类比法48

3.3 仿生法49

3.2 类比推理及其应用49

4.1 逆向法50

4 转向探求法50

3.4 联想类比法的应用步骤50

4.2 换向探求法52

5.1 实体要素组合53

5 组合创新法53

5.2 概念性要素组合54

5.3 重组组合55

5.4 综合摄取法（Synectics）56

1 总功能分析58

第3章 系统化设计法58

3.2 系统原理解59

3.1 功能元解59

2 功能分析59

3 功能求解59

4.1 设计目录的内容61

4 设计目录61

4.2 设计目录的建立65

5.1 评价目标70

5 评价系统70

5.2 评分法71

5.3 模糊评价法72

2.1 工作原理变异75

2 依据工作原理进行方案变异75

第4章 变异设计75

1 变异设计基本程序75

1.1 提出对产品的变异要求75

1.2 确定产品变异点75

1.3 搜索与选择75

2.2 机构方案变异设计85

3.1 结构元及其变异90

3 结构方案变异设计90

3.2 材料变异95

3.3 结构方案变异98

1.2 优先数和标准公比105

1.1 变型产品的系列类型105

第5章 变型产品设计105

1 概述105

2.2 级差公比的选定106

2.1 基型设计106

2 相似系列产品设计106

2.3 系列产品参数尺寸计算107

3.1 模块化系列产品的特点110

3 模块化系列产品设计110

3.2 模块化系列产品的设计要点112

参考文献120

2 绿色化：环保的根基和未来123

1.2 可持续发展战略的涵义123

第3篇 生命周期设计123

第1章 概述123

1 环境意识的觉醒和可持续发展战略123

1.1 环境立法背景123

3.2 产品的生态设计124

3.1 产品的整体环保问题124

3 产品生命周期设计：产品绿色化的重要手段124

4 在我国进行产品生命周期设计的意义125

2 产品生命周期设计及其组成126

1 概述126

第2章 生命周期设计的基本概念126

3 产品生命周期设计和DFX127

4.1 系统观129

4 生命周期设计的系统观、并行观和集成观129

4.3 集成观130

4.2 并行观130

5 价值系统131

2.2 维修度和维修度函数138

2.1 面向维修的设计与可靠件设计的关系138

第3章 面向维修／回收的设计138

1 产品的生命周期与回收策略138

2 面向维修的设计138

2.3 面向维修的设计准则140

2.4 面向维修的设计方法141

2.5 DFS的应用实例142

3.1 DFR的理论体系146

3 面向回收的设计146

3.2 产品回收的经济性分析148

3.3 BD-148型冰柜应用实例150

2.1 满足功能要求原则155

2 零件材料的选择原则155

第4章 材料选择设计155

1 零件的失效分析155

1.1 失效的定义155

1.2 失效的直接原因155

2.3 经济性原则156

2.2 可获得性原则156

3.1 几何选择方法157

3 材料选择方法157

2.4 环境友好性原则157

3.2 数学选择方法158

3.3 面向生命周期的选择方法159

4.1 电动链锯161

4 材料选择实例161

4.2 大功率栅极管162

2.1 目标及范畴定义165

2 产品生命周期分析实施框架165

第5章 产品生命周期评估165

1 LCA的概念165

2.2 清单分析166

2.3 影响评估167

3.1 汽油车和电动车的能源消耗、污染物排放的LCA分析168

3 实例168

2.4 改进分析168

3.2 塑料LCA分析170

1 LASeR 1.0172

第6章 LCED的工具软件172

2.3 应用实例176

2.2 DFS Version 1.0176

2 DFA/Pro 7.1和DFS Version1.0176

2.1 DFA/Pro7.1176

参考文献180

第1章 有限元方法在工程设计中的应用185

第4篇 有限元设计185

1.1 弹性力学基本方程187

1 弹性力学的基本方程和基本原理187

第2章 有限元的基本理论和方法187

1.2 弹性力学基本原理188

2.2 单元位移模式和形函数189

2.1 连续体的离散化189

2 位移模式有限元的一般方法189

2.3 单元特性分析190

2.4 坐标变换191

2.5 建立整个结构的平衡方程192

2.7 求解未知节点位移和计算单元应力193

2.6 边界条件的处理193

3.1 空间桁架单元194

3 常用单元的基本列式194

3.2 空间梁单元195

3.3 平面问题三节点三角形单元196

3.4 轴对称问题环单元200

3.5 平面矩形单元201

3.6 空间四面体单元203

4.1 平面等参数单元205

4 等参数单元205

4.2 空间等参数单元207

4.3 高斯积分法的应用209

1.2 质量矩阵211

1.1 控制方程211

第3章 动力学分析有限元法211

1 动力有限元分析的基本方程211

2.2 特征值问题的求解方法212

2.1 特征值问题的基本特点212

1.3 阻尼矩阵212

2 动力特征值问题212

3.1 求解振动响应的振型叠加法215

3 求解动力响应问题215

3.2 求解振动响应的时域积分方法216

4 减缩动力系统自由度的方法219

2 线性热传导方程的有限元方法221

1 热传导微分方程221

第4章 热传导有限元方法221

3.1 一维单元222

3 单元分析222

3.2 二维单元223

3.3 八节点等参块体元225

5 非稳态热传导的有限元分析226

4 稳态热传导的有限元分析226

7 场问题的有限元分析方法227

6 非线性热传导的有限元方法227

1.2 Newton-Raphson（N-R）方法229

1.1 直接迭代法229

第5章 非线性有限元分析229

1 非线性方程组的解法229

1.4 增量法230

1.3 修正的Newton-Raphson方法230

1.5 加速收敛方法231

2.2 弹塑性应力应变关系232

2.1 塑性力学基本法则232

2 材料非线性有限元分析232

2.3 弹塑性增量有限元分析233

2.4 与时间相关的材料非线性问题分析234

3.1 应变与应力度量235

3 几何非线性问题的有限元分析235

3.2 几何非线性问题的表达方式236

3.3 有限元求解方程及解法237

4 接触问题有限元分析238

3.4 结构稳定性分析238

第6章 有限元设计分析软件中的若干问题241

1.2 有限元模型的性能指标242

1.1 有限元分析结果的误差242

1 有限元离散模型的有效性确认242

2.3 几何近似、曲面与曲线的逼近243

2.2 建模准则243

2 有限元计算模型的建立243

2.1 问题性质的判断243

2.4 结构模型的合理简化244

2.5 网格划分245

2.7 连接条件的处理246

2.6 边界条件的处理246

3.1 对称性和反对称性247

3 缩小解题规模的常用措施247

3.4 子结构技术248

3.3 降维处理和几何简化248

3.2 周期性条件248

4 计算结果的后置处理249

3.7 节点编号优化249

3.5 线性近似化249

3.6 多工况载荷的合并处理249

1.1 ANSYS有限元分析软件250

1 国外主要有限元分析软件250

第7章 有限元分析软件250

1.2 MSC/NASTRAN有限元分析软件252

1.3 MARC有限元分析软件253

1.4 ABAQUS有限元分析软件254

1.6 DADS多体动力学仿真分析软件255

1.5 ADAMS动力学仿真分析软件255

1.7 MSC/FATIGUE疲劳分析软件256

1.8 1-DEAS中的有限元分析模块256

1.11 SYSNOISE软件257

1.10 UNIGRAPHICS中的有限元分析模块257

1.9 Pro/ENGINEER中的有限元分析模块257

2.3 有限元分析子系统258

2.2 后置处理子系统258

2 结构有限元分析与优化设计软件JIFEX258

2.1 前置处理子系统258

参考文献259

2.4 结构优化设计子系统259

1.3 虚拟环境的分类263

1.2 虚拟环境263

第5篇 虚拟设计263

第1章 概述263

1 虚拟现实263

1.1 虚拟现实263

1.4 虚拟现实与CAD/CAM265

2.1 典型系统的构成VEDAM266

2 需要传送数据的虚拟设计系统266

第2章 虚拟设计266

1 概述266

2.4 数据表达及传送267

2.3 主界面267

2.2 数据集成器267

2.5 在虚拟环境中面向对象的建模方法268

2.7 采用的硬件设备及工具软件270

2.6 需要传送数据的虚拟设计系统的组成和结构270

3.2 ？271

3.1 VR-CAD的特点及建造方法271

2.8 测试结果271

3 不需要传送数据的虚拟设计系统（VR-CAD）271

3.3 基于约束的许用运动法的VR-CAD273

4.3 虚拟菜单的特性274

4.2 虚拟菜单的种类274

3.4 基于约束的VR-CAD274

4 虚拟菜单的建造274

4.1 概述274

4.5 虚拟菜单支持系统的模型275

4.4 用户的素质和虚拟菜单支持系统所应完成任务的分析275

5 智能虚拟现实系统277

1.3 虚拟原型系统的应用实例278

1.2 虚拟原型系统应具备的功能278

第3章 虚拟原型及虚拟原型生成278

1. 概述278

1.1 虚拟原型278

2.1 VEDAM的虚拟原型生成279

2 综合性的虚拟原型生成279

1.4 虚拟原型的种类279

1.5 虚拟原型生成279

3.1 产品设计的虚拟原型生成281

3 产品设计的虚拟原型生成281

2.2 DFADS的虚拟原型生成281

3.2 生成虚拟原型的硬件及软件组成282

4.1 ？的虚拟原型生成283

4 设计过程的虚拟原型生成283

4.3 产品数据管理中的产品结构的虚拟原型生成284

4.2 基于约束的VR-CAD284

1.1 鸟标，鸟标族（The ？，Flock of ？）288

1 位置和方向跟踪传感器288

第4章 虚拟环境的输入设备288

1.4 快速跟踪器（？）289

1.3 微型鸟标（？）289

1.2 pc鸟标（？）289

1.5 ？290

1.6 球标2003（SpaceBall ？）291

1.8 球标4000（SpaceBall ？）292

1.7 球标3003（SpaceBall ？）292

1.10 生物鼠标（？）293

1.9 ？293

2.1 信息手套（？）294

2 信息输入手套294

1.11 游杆（？）294

3.2 ？295

3.1 ？295

2.2 ？295

2.3 ？295

3 触觉输入295

4 视觉输入（？）296

3.6 ？296

3.3 ？296

3.4 ？296

3.5 ？296

1.2 ？型头盔297

1.1？型头盔297

第5章 虚拟环境的输出设备297

1 视觉输出297

1.8 ？298

1.7 工作台（？）298

1.3 V8双目镜（V8 ？）298

1.4 ？型头盔298

1.5 大型屏幕（？）298

1.6 微型工作台（？）298

1.13 ？299

1.12 PUSH ？299

1.9 BOOM ？299

1.10 BOOM ？299

1.11 PUSH ？299

1.15 立体眼镜（？）301

1.14 ？301

1.18 Z ？投影屏幕302

1.17 Z ？显示器302

1.16 ？ （Wired）302

2.3 功能303

2.2 界面303

第6章 虚拟环境的软件303

1 概述303

2 ？（？）303

2.1 应用范围303

3.4 工作过程305

3.3 工作环境305

2.4 工作环境305

3 ？305

3.1 组成305

3.2 特性及功能305

7 ？306

6 ？306

4 ？306

5 ？306

12 ？307

11 ？307

8 CAD/PDM ？307

9 ？307

10 ？307

14 Jack308

13 ？308

2 选择及搭配示例310

1.2 选择信息输入设备及跟踪器310

第7章 虚拟环境中的硬件和软件选择及其搭配310

1 选择及搭配原则310

1.1 选择图形显示装置310

1.2 虚拟思想空间312

1.1 工具操作力312

第8章 虚拟设计的应用举例312

1 基于力控制策略的信息传输312

2.2 硬件组成313

2.1 厨房布局设计概况313

2 厨房布局设计313

3.2 数字实物的组成314

3.1 数字实物的内容314

2.3 软件组成314

3 数字实物代替实际实物的技术314

4.2 操作方法315

4.1 硬件及软件组成315

3.3 硬件及软件组成315

4 表面变形法生成自由曲面315

5.3 硬件及软件组成316

5.2 信息技术的应用和虚拟制造系统的集成316

5 信息技术的应用和虚拟制造系统的集成316

5.1 虚拟模型企业316

7 基于敏度分析的结构形状设计317

6.2 边界条件及载荷的交互方法317

6 有限元分析的虚拟原型系统317

6.1 有限元分析的虚拟原型系统的构成317

8 双手操作进行装配设计318

7.2 硬件及软件组成318

7.1 系统的构成及功能318

9 球面机构综合319

10 残疾人的康复辅助装置320

11 生命周期的虚拟原型设计321

1.3 网上所用术语323

1.2 对网上系统的要求323

第9章 基于Internet及Web的设计、制造和控制323

1 概述323

1.1 特点323

2.2 基于CGI的网络结构325

2.1 基于小程序（Applet）的网络结构325

2 一般用途的网络结构325

2.3 通用类型的网络结构326

2.4 信息切削（Cybercut）328

2.5 信息显示330

3.4 垂直伙伴关系332

3.3 网上协作需要解决的基本问题332

3 中小型企业的网络结构332

3.1 概述332

3.2 中小型企业的优势及劣势332

3.5 供求链333

3.6 中小型企业的通用网络结构334

4.2 设计网上系统需要考虑的问题335

4.1 大型企业所面临的问题及对策335

4 大型企业的网络结构335

4.3 大型虚拟企业的网络结构336

5.2 控制器的要求338

5.1 概述338

5 生产远程控制338

参考文献339

5.3 基于Web的控制方法339

第1章 基本概念345

第6篇 优化设计345

1.2 数学模型的标准格式347

1.1 数学模型三要素347

1 优化设计数学模型347

2.4 约束极值问题算法的基本思想348

2.3 无约束极值问题的算法348

2 优化设计常用算法348

2.1 非线性规划数值算法的基本思想348

2.2 一维搜索计算方法348

3.2 主要程序算法349

3.1 总体结构349

3 OPB-2优化设计程序库349

1 连续变量约束非线性优化设计的主要方法及特点353

第2章 连续变量的优化设计方法353

2.1 基本原理354

2 广义简约梯度法354

2.3 算法评价355

2.2 算法步骤355

3.1 约束变尺度法356

3 序列二次规划算法356

3.2 单调性分析的序列二次规划法357

4.1 基本原理359

4 复合形法359

5 应用实例360

4.3 算法评价360

4.2 算法步骤360

1.1 概念和定义362

1 基本理论362

第3章 混合离散变量的优化设计方法362

2 主要方法及特点363

1.2 数学模型363

3.1 拟离散序列二次规划法364

3 典型的混合离散变量优化方法364

3.2 人工智能技术的离散二次规划法365

4 应用实例367

3.3 次梯度直接搜索法367

5.2 算法步骤368

5.1 基本思路368

5 混合离散变量优化的基因遗传算法368

5.3 应用实例372

1 引言374

第4章 非光滑优化方法374

2.2 最优性条件375

2.1 基本特点375

2 基本特点与最优性条件375

3.1 极大熵方法376

3 非光滑优化算法376

3.2 一般非光滑问题的算法377

4 计算例题380

1.2 基本定义385

1.1 数学模型385

第5章 多目标问题的优化设计方法385

1 基本概念385

2 主要方法及其特点386

4.2 常用权函数387

4.1 基本原理387

3 宽容分层序列法387

3.1 基本原理387

3.2 算法步骤387

4 权函数法387

4.4 权函数法步骤388

4.3 权系数的选取方法388

6.1 基本思想389

6 交互式协调割平面法389

5 功效函数法389

5.1 基本原理389

5.2 确定方法389

5.3 算法步骤389

6.3 算法步骤390

6.2 算法原理390

7.2 混合离散多目标优化序列圆整算法391

7.1 多目标评价函数混合离散优化算法391

7 混合离散多目标优化问题的处理方法391

8 计算实例392

2.1 结构优化准则法395

2 结构优化常用算法395

第6章 结构优化设计方法395

1 数学模型395

1.1 尺寸优化设计数学模型395

1.2 拓扑优化设计数学模型395

2.2 齿行法396

2.3 结构优化基因遗传算法397

2.4 多级结构优化设计的模型及算法400

3.1 敏度分析401

3 结构优化常用技术401

3.3 约束和设计变量减少技术402

3.2 约束近似技术402

5.1 大型工业剪切机组合结构优化设计403

5 应用实例403

3.4 结构近似分析技术403

4 结构优化设计的集成403

5.2 大型工业打包机组合结构优化设计404

5.3 起重机端梁优化设计405

1.2 几何建模406

1.1 数学模型406

第7章 形状优化设计方法406

1 模型建立的方法406

2.1 有限元离散模型形状解析敏度407

2 敏度分析407

2.3 半解析法408

2.2 单位虚拟载荷法408

3.1 网格自动生成409

3 自适应形状优化方法409

2.4 物质导数法409

3.2 自适应有限元分析412

3.3 形状优化算法413

4 应用实例414

1.1 基本人工神经元模型417

1 人工神经网络417

第8章 人工神经网络优化设计方法417

1.3 神经网络的学习规则419

1.2 神经网络的分类419

2 前向网络及算法420

3.1 动力系统与稳定性分析421

3 神经网络优化方法421

3.2 无约束优化问题的神经网络方法422

3.4 非线性约束优化问题的神经网络方法423

3.3 二次规划问题的神经网络方法423

3.5 组合优化问题的神经网络方法424

3.6 结构优化的神经网络方法426

1.1 概念和定义430

1 基本原理430

第9章 随机变量优化设计方法430

1.2 数学建模431

1.3 随机模型的约束极值和求解432

2.2 优化方法433

2.1 概率分析433

2 随机模型的概率分析和优化方法433

4 模拟搜索法434

3 一次二阶矩法434

5.2 概率约束等价转换逐次逼近计算方法435

5.1 算法步骤435

5 拟次梯度法435

6 应用实例436

1 隶属函数440

第10章 模糊优化设计方法440

2.1 数学模型441

2 基本理论441

3.2 对称模糊优化模型的迭代解法442

3.1 对称模糊优化模型的直接解法442

2.2 若干定义442

2.3 求解思想442

3 对称型模糊优化设计方法442

4.1 模糊约束下函数的条件极值443

4 非对称型模糊优化设计443

3.3 模糊约束清晰目标函数极值问题的求解443

4.3 非对称模糊优化模型的水平截集法444

4.2 非对称模糊优化设计的数学模型444

5.2 多目标模糊优化设计446

5.1 常规的模糊解法446

5 多目标模糊优化设计446

6 应用实例448

1.2 产品建模456

1.1 建模策略456

第11章 全性能优化设计456

1 建模方法456

1.3 求解过程规划457

2.3 协同寻优方法459

2.2 模型特征识别459

2 并行寻优方法459

2.1 任务分配459

3.1 系统隐函数的灵敏度分析461

3 后置处理461

4 应用实例462

3.2 学科直接输出和泰勒展开462

参考文献465

2.1 质量特性值469

2 产品质量的稳健性469

第7篇 稳健设计469

第1章 稳健设计的概念469

1 基本术语469

2.2 产品质量的稳健性与稳健性产品470

3.1 分类471

3 质量特性的分类及评价指标471

3.2 评价指标472

4.1 产品的功能因素473

4 产品质量设计模型473

4.3 稳健性特征量474

4.2 模型的基本要素474

4.4 稳健设计475

1.2 试验设计的种类477

1.1 试验设计的作用477

第2章 因子试验与分析477

1 试验设计的作用与种类477

2.1 ？和？因子设计478

2 因子设计与正交表478

1.3 试验设计的一般程序478

2.2 正交表479

3 试验数据的分析基础484

3.1 无交互作用的方差分析485

3.2 有交互作用的方差分析491

1.1 静态特性信噪比的计算492

1 信噪比设计492

第3章 损失模型法492

1.2 动态特性信噪比的计算493

2.1 试验步骤与安排方法494

2 正交试验设计494

2.2 正交试验结果的直观分析和方差分析495

3.1 一般的设计步骤496

3 Taguchi稳健设计496

3.2 实例497

3.3 动态特性的参数设计500

4.1 基本思想和步骤503

4 约束多目标的Taguchi稳健设计503

4.2 矛盾目标的处理方法504

1.2 二阶响应面模型的回归507

1.1 一阶响应面模型的回归507

第4章 响应面模型法507

1 响应面模型的回归和分析507

1.3 正交多项式回归508

1.4 二阶响应面模型分析511

2 响应面的试验设计512

2.1 编码变换和设计矩阵512

2.2 因子设计513

2.3 响应面模型的基本性质514

3.2 稳健优化设计准则515

3.1 最速上升法515

3 响应面法在稳健设计中的应用515

3.4 应用实例516

3.3 响应面法的一般程序516

1.2 容差的计算520

1.1 容差带520

第5章 容差模型法520

1 容差分析520

1.4 因子设计求积法521

1.3 方差的计算521

2.2 可行稳健性522

2.1 稳健设计准则522

2 容差模型522

3.2 应用实例523

3.1 基本步骤523

2.3 稳健设计模型523

3 容差模型稳健设计的二步解法523

4 容差模型稳健设计的优化法525

2.1 产品质量设计准则526

2 稳健设计的随机模型526

第6章 随机模型法526

1 基本要素526

1.1 可控因素的随机性526

1.2 不可控因素的随机性526

1.3 设计函数的随机性及约束526

3.2 优化算法527

3.1 计算方法527

2.2 稳健优化设计建模527

3 随机模型的计算527

3.3 应用实例528

4.1 产品成本分析与估算531

4 成本、质量模型的混合稳健设计531

4.2 混合稳健设计方法532

4.3 应用实例533

参考文献534

2.1 并行设计的建模与仿真539

2 并行设计的关键技术539

第8篇 并行设计539

第1章 概述539

1 目的和意义539

2.2 多功能团队的协同工作543

2.3 集成化产品模型545

2.4 产品数据管理及其与各种CAX工具的集成548

2.5 面向应用领域的设计评价技术（DFX技术）551

1.2 美国军方提出的IDEF建模方法555

1.1 欧共体提出的CIM-OSA建模方法555

第2章 并行化产品设计过程的建模555

1 复杂系统的分析和建模方法555

1.3 美国OMG组织提出的面向对象的UML建模方法556

1.4 德国提出的ARIS建模方法567

1.5 中国提出的PPORF/P-PROCE建模方法568

1.6 BANN提出的动态企业建模方法575

2.1 FileNet的Visual Workflo系统576

2 过程建模和运行控制工具576

2.2 Eastman Software Inc的Open/Workflow系统577

2.5 KBSI的Prosim（IDEF3）系统578

2.4 Staffware Ltd的Staffware2000系统578

2.3 JetForm的Intempo系统578

2.6 Action Technology.Inc的Metro系统579

1 团队组织581

第3章 多功能团队的协同工作581

3.2 CORBA技术582

3.1 分布对象计算技术概念582

2 团队协同工作模式582

3 分布协同工作中的关键技术582

3.3 微软的方案（OLE、ODBC and DLL）584

3.5 CSCW587

3.4 WEB技术587

3.6 面向并行工程的集成框架系统（CEIF）590

1 集成化产品数据交换标准（STEP）594

第4章 集成化产品模型594

2 支持产品级数据交换的零部件库标准（Part Library（PLIB））596

1.2 STEP标准的描述方法596

1.1 STEP的集成策略596

2.1 ISO 13584 概要597

2.2 零件库参考模型598

2.3 零件库信息600

2.4 ISO 13584和STEP标准的互操作性601

2.5 ISO 13584的实施步骤602

2.6 ISO 13584应用举例603

1.2 面向制造的设计概念与基本原则610

1.1 面向Life-cycle的DFX技术610

第5章 面向应用领域的设计评价技术（DFX技术）610

1 DFX概念与原则610

1.3 面向装配的设计概念与基本原则612

1.4 面向成本的设计概念与基本方法616

1.5 面向环保的设计概念与基本原则617

2.2 DFX系统的体系结构620

2.1 DFX应用的途径620

2 DFX系统结构与工具620

1.3 DFX工具与CAD工具的集成621

2.4 实现新一代DFX工具的有关技术622

参考文献625

1.1 机械设计的流程与特点629

1 CAD与智能设计629

第9篇 智能设计629

第1章 智能设计系统的基本构成629

1.2 CAD中的智能行为630

1.3 人工智能与智能设计634

1.4 智能设计系统的基本功能构成635

1.1 产生式规则的表达形式637

1 知识的产生式规则表达637

第2章 知识表达方式及其实现637

1.2 产生式规则的存储结构638

2.1 一阶谓词逻辑的基本概念641

2 知识的谓词逻辑表达641

2.3 基于一阶谓词逻辑的推理642

2.2 知识的一阶谓词逻辑表达642

3.1 语义网络的基本表达形式643

3 知识的语义网络表达643

4.1 框架的逻辑结构644

4 知识的框架表达644

3.2 语义网络的特点644

4.2 框架系统的构成及框架描述语言645

4.3 框架系统的存储结构及计算机实现646

5 面向对象的知识表达647

4.4 框架表示的特点647

5.1 面向对象的方法学648

5.2 面向对象的知识表达方法649

5.3 OOKR的特点655

1.3 推理方法656

1.2 推理方法与控制策略656

第3章 基于知识的推理656

1 推理方法与控制策略概述656

1.1 推理机的基本要求656

1.4 推理中的搜索策略657

1.5 推理费用与控制费用的关系660

2.1 正向推理661

2 推理控制策略661

2.2 反向推理667

2.3 混合推理670

2.4 不精确推理671

1.1 概述676

1 基于神经网络的知识处理技术676

第4章 其他知识处理技术676

1.2 人工神经网络基本原理677

1.4 神经网络知识库的构造678

1.3 知识处理的神经网络方法678

1.5 神经网络产生式系统679

1.6 神经网络产生式系统的构造681

2.2 基于实例推理的基本思想682

2.1 概述682

2 基于实例的推理682

2.3 设计实例的表达与组织683

2.5 基于实例推理简例684

2.4 设计实例的检索684

3.1 遗传算法的工作原理685

3 基于遗传算法的知识处理技术685

3.3 实例分析686

3.2 染色体复制、交叉和实变的方法686

1.1 智能设计系统的复杂性分析692

1 智能设计系统的建造方法692

第5章 智能设计系统的建造692

1.2 智能设计系统建造过程693

2.1 系统结构698

2 面向对象的智能设计系统开发工具OODEST698

2.2 设计对象模型及对象管理器设计700

2.3 面向对象的知识系统705

2.4 应用举例716

1.1 功能和结构727

1 机电一体化的基本原理727

第1O篇 机电一体化设计727

第1章 概论727

2 机电一体化的关键技术728

1.2 分类728

3.1 设计要求729

3 机电一体化系统的设计开发原则729

2.1 传感器与自动检测技术729

2.2 信息处理技术729

2.3 微机自动控制技术729

2.4 伺服驱动技术729

3.3 设计开发原则730

3.2 设计类型730

4.2 工程路线731

4.1 系统设计的评价731

4 机电一体化系统设计的评价和工程路线731

第2章 传感器与自动检测技术735

1.1 位移传感器的主要性能736

1 位移传感器736

1.2 电阻式位移传感器738

1.3 电感式位移传感器739

1.4 电容式位移传感器741

1.5 编码式位移传感器743

1.6 感应同步器式位移传感器744

2.1 角度、角位移传感器主要性能746

2 角度、角位移传感器746

2.3 感应同步式角位移传感器747

2.2 电容式角位移传感器747

2.4 光栅式角位移传感器748

2.5 编码盘式角位移传感器749

3.1 速度传感器的主要性能750

3 速度传感器750

3.2 磁电式速度传感器752

3.3 光电式速度传感器755

4.1 压磁传感器756

4 压力传感器756

4.2 压电传感器757

5.2 温度传感器758

5.1 行程开关／接近开关758

5 其他传感器758

6.1 显示仪表759

6 仪表与选用759

6.3 调节仪表与选用763

6.2 显示仪表的选用763

1.1 直接数字控制算法764

1 常用控制算法764

第3章 微机控制764

1.2 数字程序控制算法768

2.1 D/A、A/D转换器及接口770

2 微机接口技术770

2.2 并行接口775

2.3 串行数据通信接口777

3 可编程序控制器(PLC)781

3.1 基本结构782

3.3 SIMATIC S7系列可编程序控制器783

3.2 工作原理783

3.4 日本OMRON公司C系列可编程序控制器794

3.5 美国A-B公司SLC-500系列可编程序控制器795

3.6 可编程序控制器应用系统设计801

4.1 工业控制机的特点和类型803

4 工业控制机803

4.2 PC-Based模块化工业控制机804

5.1 单片机的内部结构806

5 单片机806

5.2 MCS-51单片机引脚功能809

5.3 8089单片机的组成与性能特点812

5.4 单片机总线及接口814

5.5 应用举例820

1.1 工作原理823

1 步进电动机823

第4章 控制电机及系统823

1.3 基本结构与特点824

1.2 分类与型号命名824

1.4 主要参数及性能指标825

1.5 步进电动机产品及技术数据826

2.1 分类及产品名称代号830

2 交流伺服电动机830

2.3 工作原理831

2.2 结构与特点831

2.4 性能与运行特点832

2.5 运行特征833

2.6 交流伺服电动机的选择834

2.7 交流伺服电动机835

2.8 三菱交流伺服电动机及放大器839

1.1 机床结构846

1 PLC控制钻扩铰组合机床846

第5章 机电一体化系统典型设计846

1.2 机床液压系统与传统电控系统847

1.3 PLC控制系统850

2 PLC控制行李自动输送机854

2.3 PLC控制系统855

2.2 控制要求855

2.1 构成855

3.1 全自动洗衣机单片机控制系统逻辑结构857

3 单片机控制全自动洗衣机857

3.2 全自动洗衣机的模糊推理859

3.3 洗衣机物理量检测860

4.1 LQ-1600K打印机的系统构成和功能861

4 打印机861

3.4 控制软件861

4.2 工作原理862

4.3 控制软件865

5.2 系统工作原理866

5.1 系统构成866

5 多用途数控五轴联动激光加工机866

5.3 系统设计867

5.5 激光切割加工焦点位置的检测系统设计868

5.4 五轴联动计算机数控(CNC)系统868

5.6 三维激光加工示教录返装置的设计871

1 基本概念877

第1章 CAD基础877

第11篇 计算机辅助设计877

2.2 设计资料处理878

2.1 数据结构878

2 CAD中的信息处理878

3.2 二维变换879

3.1 坐标系879

3 图形几何变换879

3.3 三维变换880

4 参数化技术881

5.3 Pro/Engineer882

5.2 Unigraphics882

5 流行CAD软件882

5.1 AutoCAD2000882

5.5 SolidWorks883

5.4 CADDS 5883

6 CAD二次开发884

5.6 开目CAD884

1.2 DXF的实体段结构885

1.1 DXF的总体结构885

第2章 图形与工程信息交换标准885

1 DXF标准885

2.1 概述886

2 IGES标准886

2.2 IGES文件的数据记录格式887

3 STEP标准888

4 信息交换标准的应用889

3.2 中性文件实现方式889

3.1 描述语言889

1 曲线893

第3章 几何造型893

2.3 线性Coons曲面和张量积曲面894

2.2 Bezier曲面894

2 参数曲面894

2.1 参数曲面的定义894

2.5 非均匀有理B样条（NURBS）曲面895

2.4 B样条曲面895

2.6 扫描面896

4 真实感图形绘制技术898

3 造型方法898

4.1 光照模型899

4.2 纹理映射900

4.4 物理的建模和衣物的模拟901

4.3 粒子系统901

4.5 图形的实时绘制902

1.2 特征的分类903

1.1 特征的概念903

第4章 特征造型903

1 特征概念与分类903

1.4 特征的表达模式904

1.3 特征联系904

2.3 特征造型方法综述905

2.2 特征造型和特征造型系统905

2 特征造型技术905

1.1 特征集与特征空间905

3.1 特征库的建立906

3 基于特征的产品设计系统环境906

4.1 回转类零件的特征造型907

4 特征造型实例907

3.2 用户界面的设计907

4.2 箱体类零件的特征造型910

4.3 支架类零件的特征造型911

2.1 定性空间关系913

2 定性形状建模913

第5章 产品概念设计913

1 产品概念设计913

2.2 定性立体操作914

2.3 定性立体实例915

3.1 ASVP法的一般原理916

3 几何推理916

4 计算机辅助概念设计的实现方法917

3.4 ASVP几何推理实例917

3.2 ASVP几何推理法的关键点917

3.3 ASVP几何推理法的特点917

4.3 运用特征管理的CAD系统918

4.2 面向应用领域的专家系统918

4.1 面向概念设计特点的CACD系统918

1.1 模块919

1 模块化设计的概念919

第6章 模块化设计919

2.1 模块的信息分析920

2 模块的信息分析与特征分类920

1.2 模块化设计920

2.2 模块特征分类921

4.1 模块创建过程923

4 模块的创建与再设计923

3 产品的模块划分923

3.1 模块划分的基本原则923

3.2 模块的分级923

4.3 模块创建支持系统924

4.2 设计的知识模型924

4.4 模块设计的一般步骤925

5.1 减速器模块化设计926

5 模块化设计实例926

5.2 塑料门窗挤出模具模块化设计929

2.1 公差模型931

2 公差模型与分析931

第7章 几何尺寸与公差分析931

1 产品的几何尺寸与工程信息931

1.1 产品的工程信息931

1.2 产品的几何尺寸/公差931

2.2 公差综合932

3 CAD中的尺寸与公差表达933

3.2 形状公差的表达934

3.1 尺寸公差的表达934

3.4 尺寸／尺寸链的表达935

3.3 位置公差的表达935

3.5 尺寸／公差链的自动生成936

1 表面工程939

第8章 产品的表面设计939

2.2 色彩的工程特性940

2.1 色彩的描述模型940

2 色彩设计940

2.3 色彩的设计策略941

3.1 纹理概念942

3 纹理技术942

3.2 数字纹理生成943

5 产品表面设计946

4.2 综合图案设计946

4 图案设计946

4.1 图案的基本要素946

5.1 基于性能的产品表面设计947

5.2 基于美学装饰的产品表面设计948

5.3 表面性能动态仿真950

1 面向对象、对象及类951

第9章 面向对象设计951

2.1 机械零件设计类库结构953

2 机械零件设计类库及CAD图形软件开发953

3 设计自动化954

2.2 CAD图形软件开发954

4.1 什么是Agent955

4 面向Agent的分析与建模955

4.2 面向Agent的分析与建模956

5.4 面向对象操作系统957

5.3 W3 Objects957

5 面向对象应用的新进展957

5.1 自治对象957

5.2 网上对象（Object on Web）957

6.1 建立一个图形基本类958

6 应用实例958

5.5 CORBA标准958

5.6 DCOM标准958

6.3 建立图形参数类959

6.2 通过继承建立直线类959

1.3 仿真的基本步骤961

1.2 仿真的分类961

第10章 机械仿真设计961

1 仿真技术961

1.1 系统、模型、仿真961

1.4 仿真的关键技术962

2.2 四连杆机构中的数据处理964

2.1 机构CAD仿真的基本要求964

2 曲柄连杆机构CAD仿真964

2.3 机构CAD仿真的实现965

3.4 用范成法加工齿轮仿真系统流程图967

3.3 齿条刀具分度线的运动轨迹967

3 齿轮加工仿真系统967

3.1 范成法加工齿轮的仿真系统功能967

3.2 用范成法加工齿轮的工艺特点967

4.1 差动式小车原理仿真968

4 集装箱装卸桥计算机辅助设计与仿真系统968

3.5 齿廓的包络生成968

3.6 齿轮加工仿真系统软件界面968

4.4 工作过程仿真969

4.3 虚拟布局969

4.2 原型快速生成及虚拟浏览969

5.2 加工工艺处理的可视化970

5.1 系统功能970

5 机械加工仿真实例970

5.4 数控加工模拟973

5.3 数控加工指令生成973

1.2 PDM的体系结构975

1.1 PDM的定义975

第11章 产品数据管理975

1 PDM的概述975

1.3 PDM的类型976

1.5 PDM技术在企业中的发展需求978

1.4 PDM的功能978

1.7 PDM的发展趋势980

1.6 PDM的应用范畴和实现目标980

2.1 文档管理功能981

2 PDM的管理功能981

2.2 版本管理983

2.3 产品配置管理986

2.4 工作流程管理987

3.1 PDM系统的集成988

3 PDM系统的集成及其实施988

3.2 PDM系统的实施991

4 系统的建立和维护995

参考文献996