机械工程设计分析和MATLAB应用

出版说明前言第1篇 MATLAB基础和科学计算第1章 MATLAB操作基础1.1　 MATLAB概述1.1.1 MATLAB的主要模块1.1.2 MATLAB的主要特点1.2 MATLAB的系统界面和菜单功能1.2.1 MATLAB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4.1 M文件的分类4.1.1 命令文件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7.1.3 n维函数的偏导数7.1.4 数值微分7.1.5 函数的梯度和梯度的模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 代数方程和常微分方程求解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8.2 常微分方程求解8.2.1 常微分方程的解析解8.2.2 常微分方程的数值解8.2.3 高阶微分方程的降阶求解8.2.4 刚性微分方程的数值解8.2.5 微分代数方程的数值解第9章 最优化问题和遗传算法9.1 MATLAB优化工具箱的应用9.1.1 线性规划问题9.1.2 二次规划问题9.1.3 无约束非线性规划问题9.1.4 约束非线性规划问题9.1.5 多目标规划问题9.2 遗传算法9.2.1 遗传优化算法函数9.2.2 无约束优化的遗传算法9.2.3 约束优化的遗传算法第2篇 机械工程设计分析应用第10章 连杆机构的运动设计和运动分析10.1 连杆机构的运动设计10.1.1 给定极限位置和最小传动角的设计问题10.1.2 给定连架杆对应位置的设计问题10.2 连杆机构实现预定函数和轨迹的优化设计10.2.1 实现预定函数的优化设计10.2.2 实现连杆轨迹的优化设计10.3 铰链四杆机构的运动分析10.3.1 机构运动分析的数学模型和求解方法10.3.2 机构运动方程的求解方法10.3.3 机构运动误差分析10.4 转动导杆机构的运动分析10.4.1 机构从动件的角位移和角速度10.4.2 机构的压力角和传动比10.4.3 计算实例的M文件和运算结果10.5 曲柄滑块机构的运动精度综合10.5.1 机构的尺度参数和运动参数分析10.5.2 曲柄滑块机构等影响法精度综合10.5.3 计算实例和M文件第11章 间歇运动机构和轮系的运动分析11.1 槽轮机构的运动分析11.1.1 槽轮机构的运动方程11.1.2 槽轮的运动参数11.1.3 计算实例的M文件和运算结果11.2 针轮机构的设计计算和运动分析11.2.1 针轮机构的设计计算11.2.2 针轮机构的运动分析11.2.3 M文件和计算结果11.3 面粉搅拌机工作头旋轮轨迹分析和仿真11.3.1 搅拌机的传动系统11.3.2 内外啮合锥齿轮行星传动的运动分析11.3.3 行星机构运动模拟分析的M文件和运算结果第12章 凸轮机构运动分析和设计计算12.1 对心直动凸轮机构压力角的计算12.1.1 凸轮机构压力角的图解12.1.2 凸轮机构压力角的计算12.1.3 计算实例M文件和运算结果12.2 盘形凸轮机构的设计计算和运动分析12.2.1 盘形凸轮设计和运动分析的步骤和数学模型12.2.2 盘形凸轮设计计算实例和CAD基本方法12.2.3 编制M文件的基本方法和运算结果12.3 共轭平面分度凸轮机构的设计计算12.3.1 共轭平面分度凸轮机构主要运动参数分析12.3.2 共轭平面分度凸轮机构主要几何尺寸计算12.3.3 共轭平面分度凸轮轮廓直角坐标计算12.3.4 共轭平面分度凸轮机构工作情况分析12.3.5 设计计算实例、M文件和运算结果12.4 圆柱分度凸轮机构设计和运动分析12.4.1 圆柱分度凸轮机构的主要运动参数分析12.4.2 圆柱分度凸轮机构主要几何尺寸计算12.4.3 圆柱分度凸轮工作轮廓计算12.4.4 圆柱分度凸轮机构的结构设计要点12.4.5 M文件和计算结果第13章 挠性传动设计计算13.1 V带传动的多目标优化设计13.1.1 V带传动多目标优化设计数学模型13.1.2 M文件和运算结果13.1.3 使用最大最小化函数求解多目标优化问题的讨论13.2 同步带传动的设计计算13.2.1 同步带传动设计计算步骤和内容13.2.2 M文件和运算结果13.3 滚子链传动的优化设计13.3.1 滚子链传动设计计算的有关公式和曲线拟合13.3.2 滚子链传动优化设计实例13.3.3 M文件与计算结果第14章 齿轮、蜗杆和螺旋传动的设计计算14.1 齿轮传动参数测定和公法线公差计算14.1.1 变位齿轮传动参数的测定和计算14.1.2 斜齿圆柱齿轮公法线长度及其偏差的计算14.2 圆柱齿轮传动的设计计算14.2.1 齿轮传动设计计算的简化方法14.2.2 M文件基本流程和主要处理方法14.2.3 设计计算实例的M文件和运算结果14.3 齿轮传动的几何规划14.3.1 构造几何规划的数学模型14.3.2 几何规划算法分析14.3.3 几何规划实例14.3.4 M文件和运算结果14.4 两级圆柱齿轮减速器优化设计14.4.1 两级圆柱齿轮传动的设计理论14.4.2 优化设计实例和数学模型14.4.3 M文件和运算结果14.5 锥齿轮传动优化设计的遗传算法14.5.1 锥齿轮传动优化设计的数学模型14.5.2 采用惩罚函数法构造适应度函数14.5.3 遗传算法的M文件和运算结果分析14.6 圆柱蜗杆传动的优化设计14.6.1 建立优化设计的数学模型14.6.2 设计实例M文件和计算结果14.7 螺旋传动的设计计算14.7.1 螺旋传动设计计算主要内容14.7.2 螺旋起重器设计计算实例14.7.3 M文件和运算结果第15章 轴系设计计算和分析15.1 轴系部件设计计算15.1.1 机械传动装置的运动和动力参数计算15.1.2 V带传动设计计算15.1.3 圆柱齿轮传动设计计算15.1.4 轴的设计计算15.1.5 滚动轴承的寿命计算15.1.6 平键连接选用计算15.1.7 M文件和运算结果15.2 机床主轴优化设计15.2.1 建立优化设计数学模型15.2.2 计算实例和M文件15.3 主轴支承静不定结构的计算15.3.1 主轴支承静不定结构分析15.3.2 轴承径向反力位置-载荷关系曲线的分段拟合15.3.3 建立主轴力矩平衡方程15.3.4 计算主轴前支承的径向反力15.3.5 计算流程图15.3.6 计算实例和M文件15.4 转轴的可靠性分析与设计15.4.1 机械零件的可靠度计算15.4.2 转轴的可靠性设计15.4.3 M文件和运算结果第16章 机械连接设计计算16.1 螺栓联接选用计算16.1.1 受轴向静载荷的螺栓联接计算16.1.2 受轴向变载荷的螺栓联接计算16.1.3 M文件和运算结果16.2 螺栓组联接的优化设计16.2.1 螺栓单价与直径的关系16.2.2 计算实例与数学模型16.2.3 M文件和计算结果16.3 圆柱螺旋弹簧的设计计算16.3.1 圆柱螺旋弹簧设计计算原理16.3.2 计算实例和M文件第17章 优化设计分析和曲线拟合17.1 优化设计模型的几何描述17.1.1 设计空间的几何描述方法17.1.2 应用实例M文件和描述图形17.2 人字架结构尺寸的优化设计17.2.1 人字架的力学分析和优化设计数学模型17.2.2 M文件和运算结果17.2.3 优化问题的几何描述17.3 梯形截面管道结构尺寸的优化设计17.3.1 计算实例和优化设计数学模型17.3.2 无约束非线性优化函数的运用17.3.3 M文件运算结果分析和几何描述17.4 多目标优化问题的理想有效解17.4.1 多目标优化的策略17.4.2 计算实例和优化设计数学模型17.4.3 M文件的主要特点17.4.4 运算结果分析17.5 无心磨削工艺参数的优化17.5.1 无心磨削工艺参数分析17.5.2 建立工艺参数优化的数学模型17.5.3 M文件和运算结果17.5.4 优化结果的分析和处理17.6 曲线拟合和多项式拟合17.6.1 直线拟合17.6.2 曲线拟合17.6.3 多项式拟合17.6.4 计算实例和M文件参考文献

《机械工程设计分析和MATLAB应用（第3版）》共分两篇，第1篇介绍MATLAB操作基础、矩阵和数组及其运算、符号运算基础、M文件和流程控制结构、数据可视化等基础知识，以及运用MATLAB提供的平台，解决工程实际问题中经常用到的多项式运算和数据插值、函数的导数和积分、代数方程和常微分方程求解、最优化问题和遗传算法等各种数学计算和科学计算方法。第2篇介绍MATLAB在机械工程设计分析中的应用，包括连杆机构的运动设计和运动分析、间歇运动机构和轮系的运动分析、凸轮机构运动分析和设计计算、挠性传动设计计算、齿轮与蜗杆和螺旋传动的设计计算、轴系设计计算和分析、机械连接设计计算，以及优化设计分析和曲线拟合等。结合三十多个机械工程设计分析课题，讲解了数学建模、编制M文件、运用计算机数学方法、运算求解和结果分析等内容，力图体现计算机数学方法、MATLAB功能和实际工程技术的有机结合。　 《机械工程设计分析和MATLAB应用（第3版）》可作为工科院校制造类专业相关课程教学和课题设计用书，也可作为工程技术人员基于MATLAB平台，运用计算机数学方法，分析和求解机械工程问题的参考书。