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4.6.3工程视图的标注和注释 514

4.7 曲面造型 515

4.7.1 曲面的系统配置 515

4.7.2曲面的类型 517

4.7.3曲面造型的实例 519

目 录16

3.2.3区域标准化机构介绍16

第1篇标准化与标准化设计16

3.2.4 国外主要工业国家的标准化机构与标准17

3.3常用国外标准代号与区域标准代号20

第4章标准化设计23

4.1概述23

4.2标准件23

4.3通用设备的标准化设计24

4.3.1标准化设计步骤与方法24

4.3.2优先数与标准公比24

4.3.3通用设备的标准化设计举例26

4.4.1 变型设计36

4.4.2引进新产品设计中应注意的问题36

4.4新产品设计36

4.4.3非标准化新产品设计举例37

参考文献38

1.1模块41

1.2模块化与标准化41

第1章概述41

第2篇模块化设计41

1.3模块化设计及其优越性43

1.5模块化设计44

1.4模块化系统的分类44

1.5.1模块化设计的主要方式44

1.5.2模块化设计的关键45

1.5.3模块化设计的步骤46

2.1.1模块的层次划分47

2.1模块的层次划分与评价47

第2章产品的模块化分解47

2.1.2模块化程度的度量——模块化熵的基本概念48

2.1.3模块化熵与全寿命费用的关系48

2.2表征模块参数的模数系统49

2.2.1表征模块特征的主参数49

2.2.2模块主参数系列的优化问题49

2.2.3参数协调与优先数49

2.2.4尺度协调与模数制51

第3章模块设计举例——船舶模块化设计的发展概况52

3.1标准船设计——整船模块化阶段52

3.2标准总段设计——区域模块化阶段53

3.3模块化船设计——综合模块化阶段54

5.1.4对产品维修性的要求 256

第3章应用中的一些问题 356

3.4.1武器装备模块化56

3.4 国外模块化技术在造船上的应用56

3.4.3机电装置模块化57

3.4.2船舶自动化系统模块化57

3.4.5船体结构模块化58

3.4.4居住舱室模块化58

3.5未来的船舶模块设计方法59

参考文献60

1.2相似方法的目的63

1.1相似理论发展简史63

第1章 概述63

第3篇 相似方法及其应用63

1.3.1相似和相似常数64

1.3相似概念64

1.3.2相似的表述和置换原则66

1.3.3相似准则66

1.4相似定理67

1.3.4相似指标67

1.4.1相似第一定理——正定理68

1.4.2相似第二定理——π定理68

1.4.3相似第三定理——逆定理69

第2章相似方法及其在流体中的应用70

2.1量纲70

2.2.2重力相似准则71

2.2.1牛顿相似准则71

2.2几个重要的相似准则71

2.2.3黏滞力相似准则72

2.2.4压力相似准则73

2.2.5表面张力相似准则73

2.2.6弹性力相似准则74

2.2.7非定常性相似准则74

2.3模型试验76

2.3.1弗劳德模型法78

2.3.2雷诺模型法78

2.3.3欧拉模型法80

2.4.1物理方程量纲一致性原则81

2.4.2瑞利法81

2.4量纲分析法81

2.4.3π定理应用举例83

3.1.1泵相似定律86

3.1泵的相似设计方法86

第3章流体机械的几个典型相似设计方法86

3.1.2 比转速88

3.1.3泵相似理论的应用89

3.1.4切割叶轮外径使泵参数变化——切割定律91

3.2搅拌器的放大设计93

3.2.1液体搅拌的相似准数93

3.2.2放大方法94

3.3滑动轴承96

3.3.1作默费尔德数So96

3.3.2推力滑块97

3.4船舶阻力计算98

3.5流体动力模拟试验风洞99

第4章相似方法在机械设计中的应用101

4.1相似准则的确定101

4.1.1方程分析法101

4.1.2量纲分析法103

4.2模型试验105

4.2.1模型试验的意义106

4.2.2模型的分类106

4.2.3模型设计基本原则106

4.2.4模型设计步骤107

4.2.5不同材料的模型刚度试验108

4.2.7轴的疲劳强度试验109

4.2.6相同材料的模型刚度试验109

4.2.8机床导轨爬行问题研究110

4.3.1相似系列产品的设计步骤111

4.3相似系列产品设计111

4.3.2几何相似的产品系列设计114

4.3.3半几何相似的产品系列设计118

4.4.1竖杆与桁架的放大122

4.4放大后要考虑的问题及举例122

4.4.3振动放矿机的放大123

4.4.2运动设备的放大123

5.1热相似准则125

第5章热相似和实际应用125

5.1.1非定常热传导相似125

5.1.2定常对流热交换的相似126

5.1.3蒸汽凝结时定常对流热交换的相似127

5.2热模拟127

5.3.1加热炉的模型设计128

5.3机械设备中实际采用办法举例128

5.3.2 内燃机的相似与比较方法129

参考文献131

1.1有关基本名词术语及定义135

1.2可靠性的三大指标135

1.3可靠性特征量135

第1章可靠性设计概论135

第4篇可靠性设计135

1.3.1 可靠度R（t）136

1.3.2累积失效概率F（t）137

1.3.4失效率λ（t）138

1.3.3失效概率密度f（t）138

1.3.5产品的寿命特征139

1.3.6维修度140

1.3.8有效度141

1.3.7维修率μ（t）141

1.4.1伯努利实验和二项分布142

1.4常用失效分布142

1.3.9重要度142

1.4.2泊松分布143

1.4.3指数分布145

1.4.4 态分布146

1.4.6韦布尔分布147

1.4.5对数正态分布147

2.1.1布尔代数150

2.1常用的数学理论简介150

第2章 系统可靠性设计150

2.1.2容斥原理152

2.1.3最小路集（MPS）和最小割集（MCS）154

2.1.5直接不交型计算的DeMorgan定理154

2.1.6不交型积之补定理及其推论154

2.1.4 系统可靠性的最小路集表示法和系统故障的最小割集表示法154

2.2建立可靠性模型156

2.2.1 串联系统157

2.2.2并联系统158

2.2.3混联系统160

2.2.4表决系统和储备系统简介161

2.2.5一般网络系统163

2.3可靠性预计167

2.3.1元器件的失效率预计168

2.3.2系统的可靠性预计170

2.4可靠性分配173

2.4.1 串联系统可靠性分配173

2.4.2并联冗余单元系统的可靠性分配177

2.5失效模式、后果与严重度分析（FMECA）178

2.5.1失效模式与后果分析（FMEA）179

2.5.2失效严重度分析（CA）184

2.6故障树分析（FTA）186

2.6.1建立故障树187

2.6.2故障树的定性分析189

2.6.3故障树的定量分析194

3.1.1元器件的选用与控制200

第3章可靠性设计的工程应用200

3.1 电子系统的可靠性设计200

3.1.2电路与系统的可靠性设计206

3.1.3三次设计（参数优化设计）212

3.2.1 机械产品常用可靠性指标与变异系数216

3.2机械结构可靠性设计216

3.2.2机械结构可靠性设计的基本理论217

3.2.3疲劳强度可靠性设计的基本理论225

3.2.4常用的随机变量的基本数学运算规则226

3.2.5机械结构可靠性设计的工程示例227

3.2.6螺栓连接可靠性计算示例233

3.3液压系统及其附件的可靠性设计239

3.3.2 FMEA分析240

3.3.1 液压系统的可靠性指标240

3.3.3液压附件故障模式及其所占比例241

3.3.4液压系统的容错设计243

4.2可靠性指标244

4.1有效度与设备的生产能力244

第4章 系统有效度及可靠性指标244

4.3设备系统的有效度247

4.3.1 串联设备系统的有效度247

4.3.2并联系统的有效度247

4.3.3物流集合或分散系统250

4.3.4具有转载形式的物流系统252

4.4可靠性标准253

5.1.3保证维修性的措施256

第5章产品的维修性设计256

5.1维修性概述256

5.1.1有关维修性的定义解释256

5.1.2维修性的衡量指标256

5.2维修性设计的一般准则258

6.1可靠性控制计划260

第6章可靠性管理260

6.2可靠性保证体系261

参考文献266

第5篇优化设计269

——————————————————————————————————第1章机械优化设计概论269

1.1基本术语269

1.2优化设计的一般工作方法271

1.3机械优化设计的分类271

1.4机械设计、计算机辅助设计和优化设计272

1.5机械优化设计发展现状与趋势272

2.1.1设计变量274

2.1优化设计模型的三要素274

第2章优化设计建模274

2.1.2目标函数275

2.1.3约束条件275

2.2优化设计模型的统一形式276

2.2.2模型的基本概念276

2.2.1统一形式276

2.3优化设计模型的几何解释279

2.4.1模型三要素的选择原则280

2.4模型三要素选择原则与示例280

2.4.2优化设计建模示例282

2.5优化设计模型的分类284

第3章优化计算方法286

3.1.1优化计算方法的分类286

3.1概述286

3.1.2数值计算方法的优化策略思想287

3.1.3数值迭代计算的终止条件287

3.2一维搜索计算方法288

3.1.4优化计算方法的评价标准288

3.2.1 确定搜索区间的进退算法288

3.2.2黄金分割法289

3.2.3二次插值法289

3.3.1方法的分类290

3.3.2 Powell共轭方向法290

3.3无约束多维优化计算方法290

3.2.4其他方法290

3.3.3 Hooke-Jeeves模式搜索法291

3.3.4利用导数信息的方法292

3.4.1方法的分类294

3.4约束多维优化计算方法294

3.4.2直接解法295

3.4.3惩罚函数法296

3.4.4广义简约梯度法299

3.4.5序列二次规划法300

3.4.6约束变尺度法300

3.5优化计算方法程序介绍301

3.5.2常用优化计算方法程序说明301

3.5.1概述301

3.5.3优化计算方法程序使用方法302

第4章 多目标优化设计303

4.1多目标优化设计问题的基本概念和定义303

4.1.1基本概念303

4.1.2基本定义303

4.2多目标优化设计的几种主要方法305

4.2.1协调曲线法305

4.2.2统一目标函数法307

4.2.3功效系数法310

4.3多目标优化方法的主要特点313

5.1引言314

5.2机械优化设计问题建模的一般原则314

第5章机械优化设计中某些问题的处理原则314

5.2.2优化设计建模的一般原则314

5.2.1建模的一般步骤314

5.2.3减少维数示例315

5.2.4减少约束示例316

5.2.5改善数学模型性态示例318

5.3优化计算方法的选用320

5.3.1优化计算方法的选用原则320

5.4.1优化计算结果的分析321

5.4优化计算结果分析321

5.3.2 收敛精度的选择321

5.4.2优化设计结果的灵敏度分析322

5.5编制优化设计数学模型程序和优化计算的主程序323

5.5.1数学模型子程序的编制323

5.5.2优化计算主程序的编制323

第6章优化设计应用示例325

6.1机构优化设计325

6.1.1优化设计模型325

6.1.2优化计算示例327

6.2工艺参数优化设计328

6.2.1优化设计模型328

6.3桥式起重机箱形主梁的优化设计329

6.3.1桥式起重机箱形主梁的结构329

6.2.2优化计算示例329

6.3.2优化设计模型331

6.3.3优化计算示例335

6.4.1设计条件336

6.4盛钢水桶的耳轴在给定寿命下不断裂失效的可靠性优化设计336

6.4.2优化设计模型337

参考文献338

6.4.3优化设计示例338

1.1有限元法的发展背景343

第1章概述343

第6篇有限元方法343

1.2有限元法的定义和内容344

1.3有限元法解题步骤和过程345

2.1.1单元位移函数和插值函数348

第2章弹性力学问题有限元方法简介348

2.1平面问题3节点三角形单元的有限元格式348

2.1.2利用最小能量原理建立有限元方程350

2.1.3单元刚度矩阵350

2.1.4单元等效节点载荷列阵351

2.1.5结构刚度矩阵和结构节点载荷列阵的集成352

2.1.6结构刚度矩阵的特点352

2.1.7引入位移边界条件352

2.2其他类型的单元和选择单元位移函数的一般原则353

2.2.1其他类型的单元353

2.2.2选择单元位移函数的一般原则354

2.3.1有限元解的收敛准则354

2.3有限元解的性质和收敛性354

2.3.3位移元的解的下限性质355

2.3.2收敛速度和精度估计355

3.1正确选择计算模型356

3.2单元精度与单元选择356

3.3 网格划分中应注意的问题357

3.4位移边界条件的确定360

3.4.1位移边界条件确定的原则360

3.4.2错误位移边界条件举例362

3.5力的边界条件362

3.7.1有限元应力解的特点363

3.7应力解的处理363

3.6有限元解的精度判定与改进363

3.7.2几种简单的应力处理方法364

3.8有限元分析程序的选择365

第4章通用程序介绍366

4.4 MSC公司及其产品367

4.1 ADINA R＆D公司及其产品367

4.2 ANSYS公司及其产品367

4.3 HKS公司及其产品367

4.4.1 MSC公司的有限元分析软件主要产品368

4.4.2 MSC.PATRAN368

4.4.3 MSC.NASTRAN371

4.4.4 MSC.NASTRAN for Wmdows374

4.4.5 MSC.MARC375

4.5 CATIA系统中的有限元分析模块376

4.6各软件的功能和特点的比较377

第5章应用实例381

5.1 应用商品化有限元法分析软件解决工程问题的示例381

5.2板壳结构线弹性应力分析的示例382

5.3三维应力场有限元分析示例383

5.4厚壁圆球受外压分析示例383

第7篇计算机辅助设计387

第1章CAD技术概论387

1.1 CAD技术的内涵387

1.2现代CAD技术的发展388

第2章CAD系统390

2.1 CAD硬件系统的组成390

2.2 CAD硬件系统的配置形式390

2.3 CAD系统软件394

2.3.1系统软件394

2.3.2 CAD支撑软件396

2.3.3 CAD图形支撑软件的发展397

2.4典型CAD软件简介397

3.1.1 AutoCAD的工作界面400

3.1 AutoCAD图形系统400

第3章二维机械图的计算机绘制400

3.1.2 AutoCAD中的基本概念与基本操作402

3.1.3基本绘图功能405

3.1.4实体的特性407

3.1.5 图形编辑411

3.1.6显示控制420

3.1.7辅助绘图工具421

3.1.8图块、图案填充424

3.1.9尺寸标注426

3.2机械图的交互绘制430

3.2.1交互方式绘制机械图的一般步骤430

3.2.2作图实例431

3.3机械图的参数化绘制434

3.3.1图形参数化434

3.3.2通过编写参数化绘图程序实现参数化绘制机械图435

3.3.3 CAD系统的图形参数化功能437

3.3.4 利用TiOpenCAD2000的图形参数化模块参数化绘制机械图438

3.4机械图的形状特征拼合法绘制440

3.4.1形状特征拼合法440

3.4.2形状特征的确定441

3.4.3应用形状特征拼合零件图442

3.5.2从零件图中选取拼合装配图的内容446

3.5.1 拼合过程中需要解决的主要问题446

3.5二维装配图绘制446

3.5.3处理隐藏线449

3.6界面设计450

3.6.2 在AutoCAD环境下定义菜单451

3.6.1用户界面的表现形式451

3.7 AutoLISP程序设计语言460

3.7.1 概述460

3.7.2 AutoLISP的数据类型461

3.7.3 AutoLISP变量462

3.7.4 AutoLISP表达式463

3.7.5 AutoLISP函数464

3.7.6 AutoLISP程序文件465

3.7.7应用举例466

4.1产品的三维设计概述477

第4章产品的三维设计477

4.1.1产品三维设计的意义477

4.1.2三维设计中的几种技术477

4.2 MDT软件简介478

4.2.1 MDT6.0中文版的功能478

4.1.3三维设计的软件478

4.2.3 MDT6.0中文版的界面479

4.2.2 MDT6.0中文版的硬件配置479

4.2.4 MDT6.0的菜单481

4.2.5 MDT6.0的工作环境485

4.2.6 MDT6.0的初始设置486

4.2.7 MDT与AutoCAD的关系488

4.3创建三维模型的基础488

4.3.1 草图平面488

4.3.2创建草图与定义截面轮廓489

4.3.3约束草图490

4.3.4工作平面、工作轴和工作点492

4.4.1 零件的构型分析和建模过程493

4.4创建零件模型的过程493

4.4.2零件造型方法概述494

4.4.3草图特征造型495

4.4.4放置特征造型500

4.4.5设计变量505

4.4.6参数化编辑507

4.5三维装配模型的建立507

4.5.1建立装配模型的过程507

4.5.2添加装配约束508

4.5.3装配分析510

4.6二维工程图的生成511

4.6.1 二维工程图的内容和视图类型511

4.5.4质量特性分析511

4.6.2生成工程视图的过程512

4.6.4工程视图的明细表、序号生成515

4.8与MDT集成的计算机辅助工程分析系统520

4.8.1 与MDT无缝集成的运动学／动力学分析软件520

4.8.2与MDT无缝集成的有限元分析软件521

第5章产品数据交换522

5.1产品数据交换的方式522

5.2 DXF文件的图形数据交换523

5.2.1有关DXF文件的命令523

5.2.2 DXF文件的结构523

5.2.3从DXF文件中提取数据531

5.2.4用C语言构造DXF文件的接口程序534

5.3 IGES文件的产品数据交换536

5.3.1初始图形交换规范IGES536

5.3.2 IGES文件结构536

5.3.3 IGES应用中存在的问题与解决方法536

5.4 STEP标准介绍537

5.4.1 STEP标准概述537

5.4.2 STEP标准的基本内容538

5.4.3描述方法538

5.4.4集成信息资源539

5.4.5应用协议539

5.4.6实现方法540

5.5.2其他二维矢量图形的交换541

5.5.1其他三维模型数据的交换541

5.5其他格式的数据交换541

5.5.3光栅图像的交换542

参考文献542

第8篇 质量管理体系与认证545

第1章概述545

1.1 ISCO 9000族标准简介545

1.1.1 ISO 9000族标准的产生与发展545

1.1.2 ISO9000族标准2000版的构成545

1.1.3 ISO9000族2000版核心标准介绍546

1.2实施ISO 9000族标准的意义546

1.3从事机械设计的组织建立、实施ISO9000族标准的几点说明547

第2章 依据GB/T 19001—2000标准建立、实施质量管理体系并取得认证的步骤548

3.3委任管理者代表550

3.5贯标培训550

3.4确定质量管理主管部门550

3.1领导决策，统一思想550

3.2成立贯标核心小组550

第3章决策和组织准备550

3.6制定质量方针551

3.7制定贯标实施工作计划551

第4章质量管理体系策划和文件编制552

4.1质量管理体系总的要求552

4.2成立编写小组552

4.3制定质量管理体系文件编制计划553

4.4质量管理体系文件编写基本规定553

4.4.1质量管理体系文件格式要求553

4.4.2质量管理体系文件编号554

4.5.1 概述555

4.5.2质量手册章节结构555

4.4.3质量管理体系文体编写规定555

4.5质量手册的编写555

4.5.3质量手册各章节陈述内容556

4.6质量管理体系程序文件的编写557

4.6.1 概述557

4.6.2质量管理体系程序的结构和内容重点557

4.6.3机械设计单位程序文件清单557

4.7清理原有管理规定、编制、补充其他作业文件和记录558

第5章质量管理体系试运行和改进559

5.1实施质量管理体系的步骤559

5.2记录证据控制清单559

5.3制定相关部门的质量分目标560

5.4 内部质量管理体系审核检查文件560

5.4.1 内审检查文件的编制560

5.4.2检查文件编制举例561

5.6符合性审核（预审）及达到正式认证审核的条件562

5.5.3 内部质量管理体系审核的依据562

5.5实施内部质量管理体系审核562

5.5.2 内部质量管理体系审核员562

5.5.1 内部质量管理体系审核的步骤562

第6章申请认证564

6.1认证类型564

6.2单纯要求质量体系认证的条件564

6.3质量体系认证步骤564

第7章实施、保持和持续改进566

参考文献566

附 录569

附录A AutoCAD2002命令569

附录B AutoCAD2002的功能键和控制键578

附录C AutoLISP函数579

附录D各种机械工程常用网站601

附录E Microsoft Word编辑器简介610