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第1章　数字计算机的发展历史1

1.1 简介1

1.2　计算机历史1

1.3　计算机的分类4

1.4　计算机硬件6

1.5 编程语言6

1.5.1 低级语言6

1.5.2 高级语言6

1.6 CAD的历史7

1.6.1 CAD图形生成器11

1.6.2 CAD程序的目的11

1.6.3 CAD软件的绘图功能12

1.7 计算机在未来的作用12

参考文献15

第2章 计算机辅助设计17

2.1 简介17

2.2 传统设计方法17

2.3 设计过程描述18

2.3.2 概念化19

2.3.1 问题定义19

2.3.3 综合20

2.3.4 分析20

2.4 计算机辅助设计24

2.4.1 绘图与设计24

2.4.2 线框造型25

2.4.3 几何造型25

2.5.1 参数化设计系统26

2.5 参数化设计与变量化设计26

2.5.2 变量化设计系统30

2.6 工程分析与CAD36

2.6.1 解析法36

2.6.2 实验法38

2.7 计算机辅助工程（CAE）40

2.8 CAE中的集成数据库管理系统41

2.10 CAE实现42

2.9 CAE产品开发42

2.11　基于模拟的设计43

参考文献46

第3章　对象的变换与处理48

3.1 简介48

3.2　变换矩阵50

3.3 二维变换50

3.4　绕原点任意旋转52

3.5 以不同角度旋转52

3.6　组合变换53

3.7 二维平移53

3.8　向二维平面投影54

3.9　恒等比例变换55

3.10　绕任意点旋转56

3.11 二维反射59

3.11.1　相对于任意点反射60

3.11.2　相对于任意轴反射61

3.12　三维变换62

3.13　三维比例变换63

3.14　对象的三维旋转65

3.14.1　绕y轴旋转67

3.14.2　绕z轴旋转67

3.14.3　绕x轴旋转30°68

3.14.4　绕y轴旋转30°69

3.14.5　绕z轴旋转30°69

3.15　三维反射与图像镜像70

3.16　三维平移73

3.17　绕任意轴的三维旋转74

3.18　三维可视化81

3.19　正三轴测投影81

3.20　等轴测投影85

参考文献90

第4章 曲线与曲面91

4.1 直线拟合91

4.2　用幂函数进行非线性曲线拟合94

4.3　用高次多项式进行曲线拟合96

4.4　Chebyshev多项式拟合98

4.5　离散系统的傅立叶级数100

4.6　三次样条曲线106

4.7　三次抛物线样条曲线107

4.8　非参数化三次样条曲线113

4.9　边界条件115

4.9.1 自然样条曲线115

4.9.2　箝位样条曲线115

4.10　Bezier曲线116

4.11　Bezier曲线方程的微分118

4.12 B样条曲线119

4.13 非均匀有理B样条（NURBS）曲线121

4.14　创建面123

4.15　平面123

4.16　直纹面124

4.17　矩形面124

4.19　应用软件125

4.18　旋转面125

参考文献129

第5章 实体造型130

5.1 简介130

5.2　实体构造技术130

5.2.1 布尔操作131

5.2.2　扫略132

5.2.3 自动创建圆角和倒角132

5.3　表示方案133

5.3.1 实例化法133

5.2.4　微调133

5.2.5　线框模型和投影的充实133

5.3.2　边界表示法134

5.3.3　构造实体几何法135

5.3.4　网格分解法137

5.4　实体造型的应用139

参考文献144

6.2　系统建模146

6.1 简介146

第6章　优化技术146

6.3　设计优化149

6.3.1 优化设计的表述149

6.3.2　设计参数149

6.3.3 约束149

6.3.4 评价150

6.4　最优设计概念151

6.5　无约束优化152

6.6　有约束优化问题156

6.7　斐波纳契（Fibonacci）法160

6.8　牛顿（Newton）法166

6.9　线性规划167

6.10　几何规划168

6.11　其他优化技术169

参考文献172

第7章　有限元法介绍174

7.1 简介174

7.2　有限元法的基本概念175

7.3　势能公式183

7.4 闭式解186

7.5　加权残值法188

7.6　伽辽金法189

参考文献191

第8章　桁架——有限元法193

8.1　桁架分析简介193

8.2　有限元公式193

8.3　局部刚度矩阵的特性196

8.4　整体刚度矩阵197

8.5　桁架问题的解201

8.6　局部力的计算204

8.7　应力分析208

8.8　力与位移的关联矩阵209

8.9　三维桁架分析211

参考文献215

9.1 简介216

9.2　一维单元216

第9章　热传导分析——有限元法216

9.3　有限元表述217

9.3.1　边界条件的作用221

9.3.2　附加约束的处理221

9.3.3　有限差分法225

9.4　两单元杆的热传导分析226

9.5　N单元整体刚度矩阵228

9.6　二维热传导分析231

9.7　单元传导矩阵234

9.8　单元受力函数235

9.9　FEM与优化243

参考文献249

第10章　动态分析——有限元法251

10.1 简介251

10.2　单元刚度和质量矩阵251

10.3.1 运动的一单元方程253

10.3　轴向变形253

10.3.2　运动的三单元方程254

10.4　梁的弯曲变形或横向变形255

10.5　柏努利梁260

10.6　力矢量261

10.7　边界条件263

10.8　平面梁结构264

10.9　特征值问题265

10.10　模态分析269

参考文献275

第11章　工业机器人277

11.1 简介277

11.2　机器人的结构278

11.2.1　机械手278

11.2.2　控制器280

11.2.3 动力部分281

11.3　机器人编程282

11.3.1　联机编程282

11.4　编程语言283

11.3.2　脱机编程283

11.5　机器人的传感系统286

11.5.1 机器人传感器的分类287

11.5.2　视觉系统288

11.5.3　其他传感器289

11.6　机械爪设计基础290

11.7　机器人在空间的定位292

11.8　定义机器人的工作空间295

11.9　机器人与计算机辅助设计297

参考文献300

第12章 机器人经济学301

12.1 简介301

12.2　经济上的合理性302

12.2.1　投资回收期302

12.2.2　生产率回收期公式303

12.3　应用机器人的合理性论证304

12.4.1 焊接308

12.4　机器人应用308

12.4.2　喷漆和抛光309

12.4.3　为设备装料310

12.4.4　装配310

12.4.5　机械加工311

12.5　机器人的选择与实施312

参考文献313

13.2.1　零件簇314

13.2　零件的分类与编码314

13.1 简介314

第13章　成组技术314

13.2.2　设计检索315

13.2.3　编码系统的结构315

13.2.4　不同类型的代码316

13.2.5　现有的编码系统316

13.3 一个提出的分类系统321

13.3.1　通用码322

13.3.2　专用码322

13.3.3　提出的分类系统的分类方法322

13.4　工作单元323

13.4.1　工作单元的类型324

13.4.2　工作单元中机床的排列325

13.5　计算机编码与信息检索328

13.5.1 零件编码328

13.5.2　信息检索328

13.6　成组技术的优点332

参考文献333

14.1 简介336

第14章　计算机集成制造336

14.2　CIM的目标337

14.3 企业与产品的建模338

14.4　CIM架构339

14.4.1 开放式系统互连模型（OSI）340

14.4.2 制造自动化协议（MAP）341

14.5 计算机辅助工艺规划（CAPP）342

14.5.1　检索型CAPP342

14.5.2　生成型CAPP342

14.5.3 常用的工艺规划系统343

14.6.1　物料需求计划346

14.6　CIM中的计划与控制346

14.6.2　制造资源计划347

14.7　生产能力计划347

14.8　数据库管理系统348

14.8.1　层次数据库348

14.8.2　关系数据库348

14.8.3　数据库管理348

14.10　CIM实施的成本349

14.9　CIM的实施349

参考文献350

第15章 CAD/CAM系统的实施351

15.1 简介351

15.2 对CAD/CAM的误解351

15.3 CAD/CAM系统的选择352

15.4 实施CAD/CAM的实际利益352

15.5 费用353

15.6　选择供应商354

15.8　CAD/CAM市场355

15.7　测试系统355

参考文献356

A.2.1　矩阵的阶数357

A.2.2　行矩阵357

A.2.3 列矩阵357

A.2　矩阵的表示与主要类型357

A.1 定义357

附录A 矩阵357

A.2.4　矩形阵和方阵358

A.2.5　单位矩阵358

A.2.6　空矩阵358

A.2.7　转置矩阵358

A.2.8　逆矩阵358

A.2.9　正交矩阵358

A.2.10　子式、代数余子式、伴随矩阵359

A.2.13　矩阵的迹360

A.2.12　斜对称矩阵360

A.2.11 对称矩阵360

A.3 行列式361

A.3.1 行列式的性质362

A.3.2　矩阵的奇异性362

A.4　矩阵分块362

A.5　矩阵运算362

A.5.1 加法362

A.5.3 乘法363

A.5.2　减法363

A.6　矩阵定律364

A.6.1 交换律364

A.6.2　分配律364

A.6.3 结合律364

A.7　求逆阵的方法364

A.7.1 求2×2矩阵的逆阵364

A.7.2　求3×3矩阵的逆阵365

A.8　解联立线性方程367

参考书目370