机械工程设计分析和MATLAB应用

第1篇MATLAB基础和常用科学计算第1章MATLAB操作基础1.1MATLAB概述1.1.1MATLAB的主要模块1.1.2MATLAB的主要特点1.2MATLAB的系统界面和菜单功能1.2.1MATLAB系统界面1.2.2主窗口的菜单功能1.3运算符和标点符1.3.1运算符1.3.2标点符1.4数据类型1.4.1数值量1.4.2字符量1.4.3变量1.5基本数学函数1.5.1三角函数1.5.2指数和对数函数1.5.3取整和取余函数1.5.4通用数学分析函数第2章矩阵和数组及其运算2.1矩阵的建立及变换2.1.1矩阵的建立2.1.2矩阵的转置和变换2.2矩阵元素和子矩阵的提取2.2.1矩阵元素的提取2.2.2子矩阵的提取2.3矩阵的运算2.3.1矩阵的加法和减法2.3.2矩阵的乘法2.3.3矩阵的求逆2.3.4向量的范数和矩阵行列式的值2.3.5矩阵的除法2.4数组的运算2.4.1数组的加法和减法2.4.2数组的乘法2.4.3数组的除法2.4.4数组的乘方第3章符号运算基础3.1建立符号对象3.1.1建立符号量3.1.2建立符号表达式3.1.3符号表达式中变量的确定3.2符号表达式的基本运算3.2.1符号表达式的四则运算3.2.2符号表达式分子和分母的提取3.2.3符号表达式的处理3.3符号函数的复合函数和反函数3.3.1符号函数的复合函数3.3.2符号函数的反函数3.4符号表达式与数值表达式之间的转换和运算精度控制3.4.1符号表达式与数值表达式之间的转换3.4.2符号和数值运算精度控制第4章M文件和流程控制结构4.1M文件的分类4.1.1命令文件（Script File）4.1.2函数文件4.2流程控制结构4.2.1顺序结构4.2.2循环结构4.2.3选择结构第5章数据可视化5.1绘制二维曲线5.2图形格式设定和修饰5.2.1设置图形窗口5.2.2系统坐标控制5.2.3标注图形5.2.4特殊符号的标注5.3在极坐标系中绘制曲线5.4符号函数绘图5.5填充图形5.6绘制三维图形5.6.1绘制三维曲线5.6.2绘制三维曲面第6章多项式运算和数据插值6.1多项式运算6.1.1符号多项式的生成6.1.2求多项式的值和根6.1.3多项式的乘法和除法运算6.1.4多项式的导数和积分6.2数据插值6.2.1一维数据插值6.2.2二维数据插值第7章函数的导数和积分7.1函数的导数7.1.1函数导数的解析解7.1.2二维函数和参数方程的偏导数7.1.3n维函数的偏导数7.1.4数值微分7.1.5函数的梯度和范数7.2函数的积分7.2.1不定积分的解析解7.2.2定积分7.2.3数值积分7.2.4函数的重积分第8章代数方程求解和最优化问题8.1代数方程求解8.1.1代数方程图解法8.1.2代数方程的解析解8.1.3线性方程组的数值解8.1.4非线性方程的数值解8.2MATLAB优化工具箱的应用8.2.1线性规划问题8.2.2二次规划问题8.2.3无约束非线性规划问题8.2.4约束非线性规划问题8.2.5多目标规划问题第2篇机械工程设计分析应用第9章连杆机构的运动设计和运动分析9.1连杆机构的运动设计9.1.1给定极限位置和最小传动角的设计问题9.1.2给定连架杆对应位置的设计问题9.2连杆机构实现预定函数和轨迹的优化设计9.2.1实现预定函数的优化设计9.2.2实现连杆轨迹的优化设计9.3曲柄摇杆机构的运动分析9.3.1机构运动分析的数学模型和求解方法9.3.2机构运动方程的求解方法9.3.3机构运动误差分析9.4导杆机构的运动分析9.4.1转动导杆机构的运动分析9.4.2摆动导杆机构设计9.4.3计算实例的M文件和运算结果9.5曲柄滑块机构的运动精度综合9.5.1机构的尺度参数和运动参数分析9.5.2曲柄滑块机构等影响法精度综合9.5.3计算实例和M文件第10章间歇运动机构和轮系的运动分析10.1槽轮机构的运动分析和动力计算10.1.1槽轮机构的运动方程和运动参数10.1.2槽轮机构的动力学计算10.1.3计算实例的M文件和运算结果10.2针轮机构的设计计算和运动分析10.2.1针轮机构的设计计算10.2.2针轮机构的运动分析10.2.3M文件和计算结果10.3面粉搅拌机工作头旋轮轨迹分析和仿真10.3.1搅拌机的传动系统10.3.2内外啮合圆锥齿轮行星传动的运动分析10.3.3行星机构运动模拟分析的M文件和运算结果第11章凸轮机构运动分析和设计计算11.1对心直动凸轮机构压力角的计算11.1.1凸轮机构压力角的图解11.1.2凸轮机构压力角的计算11.1.3计算实例M文件和运算结果11.2凸轮机构的设计计算和运动分析11.2.1凸轮设计和运动分析的步骤和数学模型11.2.2凸轮设计计算实例和CAD基本方法11.2.3编制M文件的基本方法和运算结果11.3共轭平面分度凸轮机构的设计计算11.3.1凸轮机构主要运动参数分析11.3.2凸轮机构主要几何尺寸计算11.3.3凸轮轮廓直角坐标计算11.3.4凸轮机构工作情况分析11.3.5设计计算实例、M文件和运算结果11.4圆柱分度凸轮机构设计和运动分析11.4.1凸轮机构的主要运动参数分析11.4.2凸轮机构主要几何尺寸计算11.4.3圆柱分度凸轮工作轮廓计算11.4.4圆柱分度凸轮机构的结构设计要点11.4.5M文件和计算结果第12章挠性传动设计计算12.1V带传动的多目标优化设计12.1.1V带传动多目标优化设计数学模型12.1.2M文件和运算结果12.1.3使用最大最小化函数求解多目标优化问题的讨论12.2同步带传动的设计计算12.2.1同步带传动设计计算步骤和内容12.2.2M文件和运算结果12.3多楔带传动设计计算12.3.1多楔带传动的特点12.3.2多楔带传动设计计算实例12.3.3M文件和运算结果12.4滚子链传动的优化设计12.4.1滚子链传动设计计算的有关公式和曲线拟合12.4.2滚子链传动优化设计实例12.4.3M文件与计算结果第13章齿轮、蜗杆和螺旋传动的设计计算13.1齿轮传动参数测定和公法线公差计算13.1.1变位齿轮传动参数的测定和计算13.1.2斜齿圆柱齿轮公法线长度及其偏差的计算13.2圆柱齿轮传动的设计计算13.2.1齿轮传动设计计算的简化方法13.2.2M文件基本流程和主要处理方法13.2.3设计计算实例的M文件和运算结果13.3齿轮传动的几何规划13.3.1构造几何规划的数学模型13.3.2几何规划算法分析13.3.3几何规划实例13.3.4M文件和运算结果13.4两级圆柱齿轮减速器优化设计13.4.1两级圆柱齿轮传动的设计理论13.4.2优化设计实例和数学模型13.4.3M文件和运算结果13.5螺旋齿轮传动的设计计算13.5.1螺旋齿轮传动原理13.5.2螺旋齿轮传动设计计算实例13.5.3M文件和运算结果13.6圆柱蜗杆传动的优化设计13.6.1建立优化设计的数学模型13.6.2设计实例M文件和计算结果13.7螺旋传动的设计计算13.7.1螺旋传动设计计算主要内容13.7.2螺旋起重器设计计算实例13.7.3M文件和运算结果第14章轴系设计计算和分析14.1轴系部件设计计算14.1.1机械传动装置的运动和动力参数计算14.1.2V带传动设计计算14.1.3圆柱齿轮传动设计计算14.1.4轴的设计计算14.1.5滚动轴承的工作寿命计算14.1.6平键联接选用计算14.1.7M文件和运算结果14.2机床主轴优化设计14.2.1建立优化设计数学模型14.2.2计算实例和M文件14.3主轴支承静不定结构的计算14.3.1主轴支承静不定结构分析14.3.2轴承径向反力位置-载荷关系曲线的分段拟合14.3.3建立主轴力矩平衡方程14.3.4计算主轴前支承的径向反力14.3.5计算流程图14.3.6计算实例和M文件14.4转轴的可靠性分析与设计14.4.1机械零件的可靠度计算14.4.2转轴的可靠性设计14.4.3M文件和运算结果第15章机械联接设计计算15.1螺栓联接选用计算15.1.1受轴向静载荷的螺栓联接计算15.1.2受轴向变载荷的螺栓联接计算15.1.3M文件和运算结果15.2螺栓组联接的优化设计15.2.1螺栓单价与直径的关系15.2.2计算实例与数学模型15.2.3M文件和计算结果15.3圆柱螺旋弹簧的设计计算15.3.1圆柱螺旋弹簧设计计算原理15.3.2计算实例和M文件第16章优化设计分析和曲线拟合16.1优化设计模型的几何描述16.1.1设计空间的几何描述方法16.1.2应用实例M文件和描述图形16.2人字架结构尺寸的优化设计16.2.1人字架的力学分析和优化设计数学模型16.2.2M文件和运算结果16.2.3优化问题的几何描述16.3梯形截面管道结构尺寸的优化设计16.3.1计算实例和优化设计数学模型16.3.2无约束非线性优化函数的运用16.3.3M文件运算结果分析和几何描述16.4多目标优化问题的理想有效解16.4.1多目标优化的策略16.4.2计算实例和优化设计数学模型16.4.3M文件的主要特点16.4.4运算结果分析16.5无心磨削工艺参数的优化16.5.1无心磨削工艺参数分析16.5.2建立工艺参数优化的数学模型16.5.3M文件和运算结果16.5.4优化结果的分析和处理16.6曲线拟合和多项式拟合16.6.1直线拟合16.6.2曲线拟合16.6.3多项式拟合16.6.4计算实例和M文件参考文献

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