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郭仁生編著的《機械工程設(shè)計分析和MATLAB應用(第3版)》結(jié)合三十多個機械工程設(shè)計分析課題，講解了數(shù)學建模、編制M文件、運用計算機數(shù)學方法、運算求解和結(jié)果分析等內(nèi)容，力圖體現(xiàn)計算機數(shù)學方法、MATLAB功能和實際工程技術(shù)的有機結(jié)合。本書可作為工科院校制造類專業(yè)相關(guān)課程教學和課題設(shè)計用書，也可作為工程技術(shù)人員基于MATLAB平臺，運用計算機數(shù)學方法，分析和求解機械工程問題的參考書。
目錄
出版說明
前言
第1篇 MATLAB基礎(chǔ)和科學計算
第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)
1.1 MATLAB概述
1.1.1 MATLAB的主要模塊
1.1.2 MATLAB的主要特點
1.2 MATLAB的系統(tǒng)界面和菜單功能
1.2.1 MATLAB系統(tǒng)界面
1.2.2 主窗口的菜單功能
1.3 運算符和標點符
1.3.1 運算符
1.3.2 標點符
1.4 數(shù)據(jù)類型
1.4.1 數(shù)值量
1.4.2 字符量
1.4.3 變量
1.5 基本數(shù)學函數(shù)
1.5.1 三角函數(shù)
1.5.2 指數(shù)和對數(shù)函數(shù)
1.5.3 取整和取余函數(shù)
1.5.4 通用數(shù)學分析函數(shù)
第2章 矩陣和數(shù)組及其運算
2.1 矩陣的建立及變換
2.1.1 矩陣的建立
2.1.2 矩陣的轉(zhuǎn)置和變換
2.2 矩陣元素和子矩陣的提取
2.2.1 矩陣元素的提取
2.2.2 子矩陣的提取
2.3 矩陣的運算
2.3.1 矩陣的加法和減法
2.3.2 矩陣的乘法
2.3.3 矩陣的求逆
2.3.4 向量的范數(shù)和矩陣行列式的值
2.3.5 矩陣的除法
2.4 數(shù)組的運算
2.4.1 數(shù)組的加法和減法
2.4.2 數(shù)組的乘法
2.4.3 數(shù)組的除法
2.4.4 數(shù)組的乘方
第3章 符號運算基礎(chǔ)
3.1 建立符號對象
3.1.1 建立符號量
3.1.2 建立符號表達式
3.1.3 符號表達式中變量的確定
3.2 符號表達式的基本運算
3.2.1 符號表達式的四則運算
3.2.2 符號表達式分子和分母的提取
3.2.3 符號表達式的處理
3.3 符號函數(shù)的復合函數(shù)和反函數(shù)
3.3.1 符號函數(shù)的復合函數(shù)
3.3.2 符號函數(shù)的反函數(shù)
3.4 符號表達式與數(shù)值表達式之間的轉(zhuǎn)換和運算精度控制
3.4.1 符號表達式與數(shù)值表達式之間的轉(zhuǎn)換
3.4.2 符號和數(shù)值運算精度控制
第4章 M文件和流程控制結(jié)構(gòu)
4.1 M文件的分類
4.1.1 命令文件
4.1.2 函數(shù)文件
4.2 流程控制結(jié)構(gòu)
4.2.1 順序結(jié)構(gòu)
4.2.2 循環(huán)結(jié)構(gòu)
4.2.3 選擇結(jié)構(gòu)
第5章 數(shù)據(jù)可視化
5.1 繪制二維曲線
5.2 圖形格式設(shè)定和修飾
5.2.1 設(shè)置圖形窗口
5.2.2 系統(tǒng)坐標控制
5.2.3 標注圖形
5.2.4 特殊符號的標注
5.3 在極坐標系中繪制曲線
5.4 符號函數(shù)繪圖
5.5 填充圖形
5.6 繪制三維圖形
5.6.1 繪制三維曲線
5.6.2 繪制三維曲面
第6章 多項式運算和數(shù)據(jù)插值
6.1 多項式運算
6.1.1 符號多項式的生成
6.1.2 求多項式的值和根
6.1.3 多項式的乘法和除法運算
6.1.4 多項式的導數(shù)和積分
6.2 數(shù)據(jù)插值
6.2.1 一維數(shù)據(jù)插值
6.2.2 二維數(shù)據(jù)插值
第7章 函數(shù)的導數(shù)和積分
7.1 函數(shù)的導數(shù)
7.1.1 函數(shù)導數(shù)的解析解
7.1.2 二維函數(shù)和參數(shù)方程的偏導數(shù)
7.1.3 n維函數(shù)的偏導數(shù)
7.1.4 數(shù)值微分
7.1.5 函數(shù)的梯度和梯度的模
7.2 函數(shù)的積分
7.2.1 不定積分的解析解
7.2.2 定積分
7.2.3 數(shù)值積分
7.2.4 函數(shù)的重積分
第8章 代數(shù)方程和常微分方程求解
8.1 代數(shù)方程求解
8.1.1 代數(shù)方程圖解法
8.1.2 代數(shù)方程的解析解
8.1.3 線性方程組的數(shù)值解
8.1.4 非線性方程的數(shù)值解
8.2 常微分方程求解
8.2.1 常微分方程的解析解
8.2.2 常微分方程的數(shù)值解
8.2.3 高階微分方程的降階求解
8.2.4 剛性微分方程的數(shù)值解
8.2.5 微分代數(shù)方程的數(shù)值解
第9章 最優(yōu)化問題和遺傳算法
9.1 MATLAB優(yōu)化工具箱的應用
9.1.1 線性規(guī)劃問題
9.1.2 二次規(guī)劃問題
9.1.3 無約束非線性規(guī)劃問題
9.1.4 約束非線性規(guī)劃問題
9.1.5 多目標規(guī)劃問題
9.2 遺傳算法
9.2.1 遺傳優(yōu)化算法函數(shù)
9.2.2 無約束優(yōu)化的遺傳算法
9.2.3 約束優(yōu)化的遺傳算法
第2篇 機械工程設(shè)計分析應用
第10章 連桿機構(gòu)的運動設(shè)計和運動分析
10.1 連桿機構(gòu)的運動設(shè)計
10.1.1 給定極限位置和最小傳動角的設(shè)計問題
10.1.2 給定連架桿對應位置的設(shè)計問題
10.2 連桿機構(gòu)實現(xiàn)預定函數(shù)和軌跡的優(yōu)化設(shè)計
10.2.1 實現(xiàn)預定函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計
10.2.2 實現(xiàn)連桿軌跡的優(yōu)化設(shè)計
10.3 鉸鏈四桿機構(gòu)的運動分析
10.3.1 機構(gòu)運動分析的數(shù)學模型和求解方法
10.3.2 機構(gòu)運動方程的求解方法
10.3.3 機構(gòu)運動誤差分析
10.4 轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)的運動分析
10.4.1 機構(gòu)從動件的角位移和角速度
10.4.2 機構(gòu)的壓力角和傳動比
10.4.3 計算實例的M文件和運算結(jié)果
10.5 曲柄滑塊機構(gòu)的運動精度綜合
10.5.1 機構(gòu)的尺度參數(shù)和運動參數(shù)分析
10.5.2 曲柄滑塊機構(gòu)等影響法精度綜合
10.5.3 計算實例和M文件
第11章 間歇運動機構(gòu)和輪系的運動分析
11.1 槽輪機構(gòu)的運動分析
11.1.1 槽輪機構(gòu)的運動方程
11.1.2 槽輪的運動參數(shù)
11.1.3 計算實例的M文件和運算結(jié)果
11.2 針輪機構(gòu)的設(shè)計計算和運動分析
11.2.1 針輪機構(gòu)的設(shè)計計算
11.2.2 針輪機構(gòu)的運動分析
11.2.3 M文件和計算結(jié)果
11.3 面粉攪拌機工作頭旋輪軌跡分析和仿真
11.3.1 攪拌機的傳動系統(tǒng)
11.3.2 內(nèi)外嚙合錐齒輪行星傳動的運動分析
11.3.3 行星機構(gòu)運動模擬分析的M文件和運算結(jié)果
第12章 凸輪機構(gòu)運動分析和設(shè)計計算
12.1 對心直動凸輪機構(gòu)壓力角的計算
12.1.1 凸輪機構(gòu)壓力角的圖解
12.1.2 凸輪機構(gòu)壓力角的計算
12.1.3 計算實例M文件和運算結(jié)果
12.2 盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計計算和運動分析
12.2.1 盤形凸輪設(shè)計和運動分析的步驟和數(shù)學模型
12.2.2 盤形凸輪設(shè)計計算實例和CAD基本方法
12.2.3 編制M文件的基本方法和運算結(jié)果
12.3 共軛平面分度凸輪機構(gòu)的設(shè)計計算
12.3.1 共軛平面分度凸輪機構(gòu)主要運動參數(shù)分析
12.3.2 共軛平面分度凸輪機構(gòu)主要幾何尺寸計算
12.3.3 共軛平面分度凸輪輪廓直角坐標計算
12.3.4 共軛平面分度凸輪機構(gòu)工作情況分析
12.3.5 設(shè)計計算實例、M文件和運算結(jié)果
12.4 圓柱分度凸輪機構(gòu)設(shè)計和運動分析
12.4.1 圓柱分度凸輪機構(gòu)的主要運動參數(shù)分析
12.4.2 圓柱分度凸輪機構(gòu)主要幾何尺寸計算
12.4.3 圓柱分度凸輪工作輪廓計算
12.4.4 圓柱分度凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
12.4.5 M文件和計算結(jié)果
第13章 撓性傳動設(shè)計計算
13.1 V帶傳動的多目標優(yōu)化設(shè)計
13.1.1 V帶傳動多目標優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型
13.1.2 M文件和運算結(jié)果
13.1.3 使用最大最小化函數(shù)求解多目標優(yōu)化問題的討論
13.2 同步帶傳動的設(shè)計計算
13.2.1 同步帶傳動設(shè)計計算步驟和內(nèi)容
13.2.2 M文件和運算結(jié)果
13.3 滾子鏈傳動的優(yōu)化設(shè)計
13.3.1 滾子鏈傳動設(shè)計計算的有關(guān)公式和曲線擬合
13.3.2 滾子鏈傳動優(yōu)化設(shè)計實例
13.3.3 M文件與計算結(jié)果
第14章 齒輪、蝸桿和螺旋傳動的設(shè)計計算
14.1 齒輪傳動參數(shù)測定和公法線公差計算
14.1.1 變位齒輪傳動參數(shù)的測定和計算
14.1.2 斜齒圓柱齒輪公法線長度及其偏差的計算
14.2 圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算
14.2.1 齒輪傳動設(shè)計計算的簡化方法
14.2.2 M文件基本流程和主要處理方法
14.2.3 設(shè)計計算實例的M文件和運算結(jié)果
14.3 齒輪傳動的幾何規(guī)劃
14.3.1 構(gòu)造幾何規(guī)劃的數(shù)學模型
14.3.2 幾何規(guī)劃算法分析
14.3.3 幾何規(guī)劃實例
14.3.4 M文件和運算結(jié)果
14.4 兩級圓柱齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計
14.4.1 兩級圓柱齒輪傳動的設(shè)計理論
14.4.2 優(yōu)化設(shè)計實例和數(shù)學模型
14.4.3 M文件和運算結(jié)果
14.5 錐齒輪傳動優(yōu)化設(shè)計的遺傳算法
14.5.1 錐齒輪傳動優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學模型
14.5.2 采用懲罰函數(shù)法構(gòu)造適應度函數(shù)
14.5.3 遺傳算法的M文件和運算結(jié)果分析
14.6 圓柱蝸桿傳動的優(yōu)化設(shè)計
14.6.1 建立優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學模型
14.6.2 設(shè)計實例M文件和計算結(jié)果
14.7 螺旋傳動的設(shè)計計算
14.7.1 螺旋傳動設(shè)計計算主要內(nèi)容
14.7.2 螺旋起重器設(shè)計計算實例
14.7.3 M文件和運算結(jié)果
第15章 軸系設(shè)計計算和分析
15.1 軸系部件設(shè)計計算
15.1.1 機械傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算
15.1.2 V帶傳動設(shè)計計算
15.1.3 圓柱齒輪傳動設(shè)計計算
15.1.4 軸的設(shè)計計算
15.1.5 滾動軸承的壽命計算
15.1.6 平鍵連接選用計算
15.1.7 M文件和運算結(jié)果
15.2 機床主軸優(yōu)化設(shè)計
15.2.1 建立優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型
15.2.2 計算實例和M文件
15.3 主軸支承靜不定結(jié)構(gòu)的計算
15.3.1 主軸支承靜不定結(jié)構(gòu)分析
15.3.2 軸承徑向反力位置-載荷關(guān)系曲線的分段擬合
15.3.3 建立主軸力矩平衡方程
15.3.4 計算主軸前支承的徑向反力
15.3.5 計算流程圖
15.3.6 計算實例和M文件
15.4 轉(zhuǎn)軸的可靠性分析與設(shè)計
15.4.1 機械零件的可靠度計算
15.4.2 轉(zhuǎn)軸的可靠性設(shè)計
15.4.3 M文件和運算結(jié)果
第16章 機械連接設(shè)計計算
16.1 螺栓聯(lián)接選用計算
16.1.1 受軸向靜載荷的螺栓聯(lián)接計算
16.1.2 受軸向變載荷的螺栓聯(lián)接計算
16.1.3 M文件和運算結(jié)果
16.2 螺栓組聯(lián)接的優(yōu)化設(shè)計
16.2.1 螺栓單價與直徑的關(guān)系
16.2.2 計算實例與數(shù)學模型
16.2.3 M文件和計算結(jié)果
16.3 圓柱螺旋彈簧的設(shè)計計算
16.3.1 圓柱螺旋彈簧設(shè)計計算原理
16.3.2 計算實例和M文件
第17章 優(yōu)化設(shè)計分析和曲線擬合
17.1 優(yōu)化設(shè)計模型的幾何描述
17.1.1 設(shè)計空間的幾何描述方法
17.1.2 應用實例M文件和描述圖形
17.2 人字架結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化設(shè)計
17.2.1 人字架的力學分析和優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型
17.2.2 M文件和運算結(jié)果
17.2.3 優(yōu)化問題的幾何描述
17.3 梯形截面管道結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化設(shè)計
17.3.1 計算實例和優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型
17.3.2 無約束非線性優(yōu)化函數(shù)的運用
17.3.3 M文件運算結(jié)果分析和幾何描述
17.4 多目標優(yōu)化問題的理想有效解
17.4.1 多目標優(yōu)化的策略
17.4.2 計算實例和優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型
17.4.3 M文件的主要特點
17.4.4 運算結(jié)果分析
17.5 無心磨削工藝參數(shù)的優(yōu)化
17.5.1 無心磨削工藝參數(shù)分析
17.5.2 建立工藝參數(shù)優(yōu)化的數(shù)學模型
17.5.3 M文件和運算結(jié)果
17.5.4 優(yōu)化結(jié)果的分析和處理
17.6 曲線擬合和多項式擬合
17.6.1 直線擬合
17.6.2 曲線擬合
17.6.3 多項式擬合
17.6.4 計算實例和M文件
參考文獻
