机械设计手册 第六版 第六卷 现代设计与创新设计

内容简介
本版手册是在前5版手册的基础上吸收并总结了国内外机械工程设计领域中的新标准、新材料、新工艺、新结构、新技术、新产品、新设计理论与方法，并配合我国创新驱动战略的需求撰写而成的。本版手册全面系统地介绍了常规设计、机电一体化设计、机电系统控制、现代设计与创新设计方法及其应用等内容，具有体系新颖、内容现代、凸显创新、系统全面、信息量大、实用可靠及简明便查等特点。 本版手册分为7卷55篇，内容有：机械设计基础资料、机械零部件设计（连接、紧固与传动）、机械零部件设计（轴系、支承与其他）、流体传动与控制、机电一体化与控制技术、现代设计与创新设计等。 本卷为第6卷，主要内容有：现代设计理论与方法综述、机械系统概念设计、机械系统的振动设计及噪声控制、疲劳强度设计、摩擦学设计、机械可靠性设计、机械结构的有限元设计、优化设计、数字化设计、试验优化设计、工业设计与人机工程、机械产品设计中的常用软件等。 本版手册可供从事机械设计、制造、维修及相关工程技术人员作为工具书使用，也可供大专院校的相关专业师生使用和参考。

目 录
第32篇 现代设计理论与方法综述
第1章 现代机械设计与制造技术的发展趋向
1 概述 32-3
2 现代机械设计与制造技术的发展趋向 32-3
2.1 “以人为本”方向 32-3
2.2 “极端制造”方向 32-3
2.3 “综合集成”方向 32-4
2.4 “信息化”方向 32-4
2.5 “绿色化”方向 32-5
第2章 产品研究与开发的一般过程及几个关键问题
1 概述 32-7
2 产品研究与开发的一般模型 32-7
2.1 产品开发过程的一般模型 32-7
2.2 产品开发一般过程中各模块及其相互关系 32-7
3 产品研究与开发中的几个关键问题 32-9
4 产品设计工作的重要性及其核心因素 32-10
第3章 现代产品设计理论与方法研究的主要进展
1 现代产品设计理论与方法研究简况 32-12
2 国际著名产品设计理论与方法简介 32-12
3 产品主要设计方法的简介 32-15
第4章 现代设计理论与方法的分类
1 概述 32-17
2 产品设计理论与方法的种类 32-17
3 产品设计理论与方法的分类 32-18
第5章 现代机械设计方法的发展及其特点
1 现代机械设计方法的发展 32-20
1.1 现代机械设计方法的发展趋势框图 32-20
1.2 现代机械设计方法的发展 32-20
2 产品设计已从传统设计全面地过渡到现代设计 32-22
2.1 传统设计与现代设计的比较框图 32-22
2.2 现代产品设计工作发展的几个主导方向 32-23
3 系统化设计或基于系统工程的综合设计理论与方法的特点 32-24
3.1 基于系统工程的综合设计理论与方法的产品设计四个阶段 32-24
3.2 各类设计目标及各种设计理论与方法的选用 32-24
参考文献 32-26
第33篇 机械系统概念设计
第1章 概 论
1 机械系统的基本概念 33-3
1.1 什么是系统 33-3
1.1.1 系统的定义 33-3
1.1.2 系统的特性和组成 33-3
1.2 什么是机械系统 33-3
1.2.1 机械系统的基本特点 33-3
1.2.2 传动-执行机构组成了机械系统的核心 33-4
1.3 什么是广义机械系统 33-4
2 机械系统的基本特征 33-4
2.1 整体性 33-4
2.2 相关性 33-5
2.3 层次性 33-5
2.4 目的性 33-5
2.5 环境适应性 33-5
3 机器的类别和基本特征 33-5
3.1 机器的类别 33-5
3.2 能量流、物质流和信息流 33-6
3.3 机器的基本特征 33-6
4 机械设计概述 33-8
5 机械系统的概念设计 33-9
5.1 概念设计与方案设计、创新设计的比较 33-9
5.2 概念设计的内涵 33-10
5.3 概念设计的基本特征 33-11
5.4 机械系统概念设计的基本内容 33-11
5.4.1 功能分析与功能结构设计 33-11
5.4.2 工艺动作的分解和构思 33-11
5.4.3 执行机构系统方案构思与设计 33-11
5.5 机电一体化系统的概念设计 33-11
第2章 机械系统概念设计的基本方法
1 工艺动作过程和执行机构 33-13
1.1 工艺动作过程 33-13
1.2 执行动作 33-13
1.3 执行构件和执行机构 33-13
2 工作原理和工艺动作分析 33-14
2.1 机械工作原理的确定 33-14
2.1.1 糖果包装 33-14
2.1.2 印刷工作 33-14
2.1.3 螺栓的螺纹加工 33-14
2.2 工艺动作过程的分解 33-14
3 系统设计方法 33-15
3.1 系统设计基本概念 33-15
3.2 系统分析 33-15
3.2.1 系统分析的要素 33-15
3.2.2 系统分析的程序 33-16
3.3 系统设计 33-16
3.3.1 系统设计的概念 33-16
3.3.2 系统设计的基本原则 33-16
3.3.3 系统设计的过程 33-16
3.3.4 系统综合评价 33-17
4 层次分析方法 33-17
4.1 层次分析法的基本步骤 33-17
4.2 层次结构模型 33-18
4.3 构造判断矩阵和计算相对权重 33-18
4.3.1 构造判断矩阵 33-18
4.3.2 计算权重 33-19
4.4 判断矩阵的一致性检验 33-19
4.4.1 完全一致性 33-19
4.4.2 一致性检验指标 33-19
4.4.3 随机一致性指标 33-19
4.5 层次总排序 33-20
4.6 层次分析法应用举例 33-20
5 形态综合法 33-21
5.1 形态综合的基本概念 33-21
5.2 子系统的求解 33-21
5.3 形态综合法进行子系统解的组合 33-22
5.4 求最佳系统方案 33-23
第3章 动作行为载体及其创新设计
1 机械系统的功能-行为-结构特点 33-24
1.1 总功能与工艺动作过程 33-24
1.2 行为与执行动作 33-24
1.3 结构与执行机构 33-24
1.4 工艺动作过程-执行动作-执行机构的功能求解模型 33-25
2 动作行为和执行机构 33-25
2.1 常见的动作行为形式 33-25
2.2 动作行为载体（执行机构）的类型 33-25
3 机构组合和组合机构 33-26
3.1 机构的串联式组合 33-26
3.2 机构的并联式组合 33-27
3.3 机构的叠合式（或运载式）组合 33-27
3.4 机构的叠联式组合 33-28
3.5 组合机构 33-28
4 广义机构 33-29
4.1 液动机构 33-29
4.2 气动机构 33-29
4.3 电磁机构 33-30
4.4 振动机构 33-30
4.5 光电机构 33-31
5 执行机构的创新方法 33-31
5.1 应用机构学原理 33-32
5.2 利用连杆机构或连架杆机构的运动特点构思新的机构 33-33
5.3 用成形固定构件和相对运动实现复杂运动过程 33-34
5.4 利用多种驱动原理创新机构 33-35
5.5 机构类型创新和变异设计 33-36
5.6 机构类型变换法 33-37
6 机构选型 33-38
6.1 按运动形式选择机构 33-38
6.2 按执行机构的功用选择机构 33-39
6.3 按不同的动力源形式选择机构 33-39
6.4 按先易后难选择机构 33-40
6.5 选择机构及其组合安排时应考虑的主要要求和条件 33-40
7 动作解法库的建立 33-40
第4章 机械运动系统的协调设计
1 机械运动系统的基本构成 33-41
1.1 传动系统 33-41
1.2 执行系统 33-41
2 机械运动系统设计 33-41
2.1 机械运动系统的基本内容 33-41
2.2 机械运动系统的集成设计 33-46
3 执行机构的协调设计 33-48
3.1 机器的机构传动系统类型和工作原理 33-48
3.2 机器执行机构的协调设计 33-50
3.3 执行机构协调设计的分析计算 33-51
4 机械运动循环图设计 33-52
4.1 机器的运动分类 33-52
4.2 机械的运动循环周期 33-52
4.3 机器的工作循环图 33-52
4.4 拟定机器工作循环图的步骤和方法 33-53
4.5 机器工作循环图的作用 33-54
4.6 机械运动循环图设计举例 33-54
第5章 机械系统的需求分析和工作机理确定
1 市场需求是产品开发的起点 33-56
1.1 需求与产品设计的关系 33-56
1.2 需求的内容和特征 33-56
1.3 需求的发现过程 33-57
2 基于需求的功能分析和功能求解 33-58
2.1 基于需求的功能求解 33-58
2.2 功能细化和功能原理方案设计过程 33-58
2.3 确定待研制的产品的总功能（功能抽象表述） 33-59
2.4 功能的细分和设计 33-59
2.5 功能元的组合方式 33-60
2.6 确定合适的技术原理 33-61
2.7 功能元求解 33-61
3 机械产品的工作机理 33-61
3.1 机器工作机理的内涵和表达 33-62
3.2 机器工作机理的重要特征 33-63
3.3 机器工作机理的构成要素 33-63
4 机器工作机理的基本特征和分类 33-63
4.1 机器工作机理的表现形式 33-63
4.2 机器工作机理的主要类别 33-64
4.3 按工作机的行业特点对工作机理分类 33-64
5 机器工作机理分析和求解方法 33-64
5.1 机器工作机理的组成 33-64
5.2 机器工作机理的行为表述 33-65
5.3 机器工作机理的分解原理 33-65
5.4 机器工作机理行为表述的应用 33-65
5.5 工作机理行为表述是机器功能原理求解的有效方法 33-66
5.6 结论 33-66
第6章 具有机械产品特征的功能求解模型
1 现有功能求解模型的介绍 33-67
1.1 设计目录求解模型 33-67
1.2 功能-结构求解模型（F-S） 33-67
1.3 功能-行为-结构求解模型（F-B-S） 33-67
1.4 功能-效应-原理求解模型 33-67
1.5 运动链发散创新求解模型 33-67
2 功能-工作机理-工艺动作过程-执行动作-机构的求解模型（F-W-P-A-M） 33-67
2.1 构建F-W-P-A-M功能求解模型 33-67
2.2 F-W-P-A-M功能求解模型的特点 33-68
2.3 采用F-W-P-A-M功能求解模型的示例 33-68
3 执行机构选型和机构知识建模 33-69
3.1 机构的分类原则和方法 33-69
3.2 动作的描述和机构属性表达方式分析 33-69
3.3 机构知识库结构模型 33-70
3.4 计算机编码原则 33-70
3.5 知识存储 33-71
第7章 机械系统运动方案的构思和设计
1 机械系统运动方案设计的主要步骤和内容 33-72
1.1 机械系统运动方案设计的主要步骤 33-72
1.2 功能原理方案设计 33-72
1.3 机械系统运动方案设计 33-73
1.4 机械系统运动方案的尺度综合 33-74
2 机械的工艺动作过程的构思 33-74
2.1 工艺动作过程是功能和功能原理方案的具体体现 33-74
2.2 工艺动作过程与机器类型的关系 33-75
2.3 工艺动作过程构想原则 33-76
2.4 工艺动作过程的构思方法 33-77
3 机械工艺动作过程分解和执行机构的选择 33-78
3.1 机械工艺动作过程的内涵 33-78
3.2 机械工艺动作过程的分解 33-78
3.3 动作组合的创新 33-80
3.4 动作的描述和机构属性表达方式分析 33-82
3.5 执行机构的选择 33-82
4 机械运动系统方案的组成原理与方法 33-83
4.1 机械运动系统组成的相容性原则 33-83
4.2 机械运动系统组成的系统最优化原则 33-84
4.3 录求执行机构的创新设计是机械运动系统创新设计的基础 33-84
5 机械系统运动方案设计举例 33-84
5.1 设计平版印刷机的运动系统方案 33-84
5.2 设计冲压式蜂窝煤成形机的运动系统方案 33-87
第8章 机械运动系统的评价体系和评价方法
1 评价指标体系的确定原则 33-91
2 评价指标体系 33-91
2.1 机构的评价指标 33-91
2.2 几种典型机构的评价指标的初步评定 33-92
2.3 机构选型的评价体系 33-92
2.4 机构评价指标的评价量化 33-92
2.5 机构系统选型的评估方法 33-93
3 价值工程方法 33-93
3.1 产品的功能 33-93
3.2 产品的寿命周期成本 33-93
3.3 产品的价值 33-93
3.4 机械运动方案的价值评定 33-94
4 系统分析方法 33-94
4.1 系统工程评价方法的基本原则 33-95
4.2 建立评价指标体系和确定评价指标值 33-95
4.3 建立评价模型 33-95
5 模糊综合评价法 33-96
5.1 模糊综合评价中主要运算符号 33-96
5.2 模糊集合的概念 33-96
5.3 隶属度函数的确定方法 33-97
5.4 模糊综合评价 33-97
6 实例分析 33-100
6.1 系统工程评价法评价机械运动方案 33-100
6.2 模糊综合评价法评价机械运动系统方案 33-101
参考文献 33-106
第34篇 机械系统的振动设计及噪声控制
第1章 绪 论
1 机械振动的含义及其分类 34-3
1.1 机械振动的含义 34-3
1.2 机械振动在工程中的作用 34-3
1.3 机械振动的分类 34-3
2 机械工程中常遇到的振动问题 34-4
3 机械振动等级的评定 34-5
3.1 振动烈度的确定 34-5
3.2 泵振动烈度的评定 34-6
第2章 机械振动的基础
1 机械振动的表示方法 34-7
1.1 简谐振动的表示方法 34-7
1.2 周期振动幅值的表示方法 34-7
1.3 振动频谱的表示方法 34-8
2 机械系统的力学模型 34-8
2.1 力学模型的简化原则 34-8
2.2 力学模型的种类 34-9
2.3 等效参数的转换计算 34-10
3 弹性构件的刚度 34-11
4 机械振动系统的阻尼系数 34-14
4.1 线性阻尼系数 34-14
4.2 非线性阻尼的等效线性阻尼系数 34-15
5 振动系统的固有圆频率 34-16
5.1 单自由度系统的固有圆频率 34-16
5.2 二自由度系统的固有圆频率 34-20
5.3 各种构件的固有圆频率 34-22
6 同向简谐振动的合成 34-27
第3章 线性系统的振动
1 单自由度振动系统 34-29
1.1 单自由度自由振动系统的力学模型及其响应 34-29
1.2 单自由度系统的受迫振动 34-31
1.2.1 简谐激励作用下的受迫振动及响应 34-31
1.2.2 非简谐激励作用下的受迫振动及响应 34-32
2 多自由度振动系统 34-34
2.1 多自由度自由振动系统的力学模型及其响应 34-34
2.2 二自由度受迫振动系统的振幅和相位差角的计算公式 34-36
3 扭转振动系统 34-36