機械設計手冊第6版第6卷

內容簡介

本版手冊是在前5版手冊的基礎上吸收並總結了國內外機械工程設計領域中的新標準、新材料、新工藝、新結構、新技術、新產品、新設計理論與方法，並配合我國創新驅動戰略的需求撰寫而成的。本版手冊全面系統地介紹了常規設計、機電一體化設計、機電系統控制、現代設計與創新設計方法及其套用等內糊巴擊容，具有體系新穎、內容現代、凸顯創新、系統全面、信息量大、實用可靠及簡明便查等特點。

本版手冊分為7卷55篇，內容有：機械設計基礎資料、機械零部件設計（連線、緊固與傳動）、機械零部件設計（軸系、支承與其他）、流體傳動與控制、機電一體化與控制技術、現代設計與創新設計等。

本卷為第6卷，主要內容有：現代設計理論與方法綜述、機械系統概念設計、機械系統的振動設計及噪聲控制、疲勞強度設計、摩擦學設計、機械可靠性設計、機械結構的有限元設計、最佳化設計、數位化設計、試驗最佳化設計、工業設計與人機工少罪舟凳犁祖捉程、機械產品設計中的常用軟體等。

本版手冊可供從事機械設計、製造、維修及相關工程技術人員作為工具書使用，也可供大專院校的相關專業師生使用和參考。

圖書目錄

第32篇現代設計理論與方法綜述

第1章現代機械設計與製造技術的發展趨向

1 概述 32-3

2 現代機械設計與製造技術的發展趨向 32-3

2.1 “以人為本”方向 32-3

2.2 “極端製造”方向 32-3

2.3 “綜合集成”方向 32-4

2.4 “信息化”方向 32-4

2.5 “綠色化”方向 32-5

第2章產品研究與開發的一般過程及幾個關鍵問題

1 概述 32-7

2 產品研究與開發的一般模型 32-7

2.1 產品開發過程的一般模型 32-7

2.2 產品開發一般過程中各模組及其相互關係 32-7

3 產品研究與開發中的幾個關鍵問題 32-9

4 產品設計工作的重要性及其核心因素 32-10

第3章現代產品設計理論與方法研究的主要進展

1 現代產品設計理論與方法研究簡況 32-12

2 國際著名產品設計理論與方法簡介 32-12

3 產品主要設計方法的簡介 32-15

第霉艱4章現代設計理論與方法的分類

1 概述 32-17

2 產品設計理論與方法的種類 32-17

3 產品設計理論與方法的分類 32-18

第5章現淋愉灶代機械設計方法的發展及其特點雄屑禁

1 現代機械設計方法的發展 32-20

1.1 現代機械設計方法的發展趨勢框圖 32-20

1.2 現代機械設計方法的發展 32-20

2 產品設計已從傳統設計全面地過渡到現代設計 32-22

2.1 傳統設計與現代設計的比較框圖 32-22

2.2 現代產品設計工作發展的幾個主導方向 32-23

3 系統化設計或基於系統工程的綜合設計理論與方法的特點 32-24

3.1 基於系統工程的綜合設計理論與方法的產品設計四個階段 32-24

3.2 各類設計目標及各種設計理論與方法的選用 32-24

參考文獻 32-26

第33篇機械系統概念設計

第1章概論

1 機械系統的基本概念 33-3

1.1 什麼是系統 33-3

1.1.1 系統的定義 33-3

1.1.2 系統的特性和組成 33-3

1.2 什麼是機械系統 33-3

1.2.1 機械系統的基本特點 33-3

1.2.2 傳動-執行機構組成了機械系統的核心 33-4

1.3 什麼是廣義機械系統 33-4

2 機械系統的基本特徵 33-4

2.1 整體性 33-4

2.2 相關性 33-5

2.3 層次性 33-5

2.4 目的性 33-5

2.5 環境適應性 33-5

3 機器的類別和基本特徵 33-5

3.1 機器的類別 33-5

3.2 能量流、物質流和信息流 33-6

3.3 機器的基本特徵 33-6

4 機械設計概述 33-8

5 機械系統的概念設計 33-9

5.1 概念設計與方案設計、創新設計的比較 33-9

5.2 概艱說盛艱念設計的內涵 33-10

5.3 概念設計的基本特徵 33-11

5.4 機械系統概念設計的基本內容 33-11

5.4.1 功能分析與功能結構設計 33-11

5.4.2 工藝動作的分解和構思 33-11

5.4.3 執行機構系統方案構思與設計 33-11

5.5 機電一體化系統的概念設計 33-11

第2章機械系統概念設計的基本方法

1 工藝動作過程和執行機構 33-13

1.1 工藝動作過程 33-13

1.2 執行動作 33-13

1.3 執行構件和執行機構 33-13

2 工作原理和工藝動作分析 33-14

2.1 機械工作原理的確定 33-14

2.1.1 糖果包裝 33-14

2.1.2 印刷工作 33-14

2.1.3 螺栓的螺紋加工 33-14

2.2 工藝動作過程的分解 33-14

3 系統設計方法 33-15

3.1 系統設計基本概念 33-15

3.2 系統分析 33-15

3.2.1 系統分析的要素 33-15

3.2.2 系統分析的程式 33-16

3.3 系統設計 33-16

3.3.1 系統設計的概念 33-16

3.3.2 系統設計的基本原則 33-16

3.3.3 系統設計的過程 33-16

3.3.4 系統綜合評價 33-17

4 層次分析方法 33-17

4.1 層次分析法的基本步驟 33-17

4.2 層次結構模型 33-18

4.3 構造判斷矩陣和計算相對權重 33-18

4.3.1 構造判斷矩陣 33-18

4.3.2 計算權重 33-19

4.4 判斷矩陣的一致性檢驗 33-19

4.4.1 完全一致性 33-19

4.4.2 一致性檢驗指標 33-19

4.4.3 隨機一致性指標 33-19

4.5 層次總排序 33-20

4.6 層次分析法套用舉例 33-20

5 形態綜合法 33-21

5.1 形態綜合的基本概念 33-21

5.2 子系統的求解 33-21

5.3 形態綜合法進行子系統解的組合 33-22

5.4 求最佳系統方案 33-23

第3章動作行為載體及其創新設計

1 機械系統的功能-行為-結構特點 33-24

1.1 總功能與工藝動作過程 33-24

1.2 行為與執行動作 33-24

1.3 結構與執行機構 33-24

1.4 工藝動作過程-執行動作-執行機構的功能求解模型 33-25

2 動作行為和執行機構 33-25

2.1 常見的動作行為形式 33-25

2.2 動作行為載體（執行機構）的類型 33-25

3 機構組合和組合機構 33-26

3.1 機構的串聯式組合 33-26

3.2 機構的並聯式組合 33-27

3.3 機構的疊合式（或運載式）組合 33-27

3.4 機構的疊聯式組合 33-28

3.5 組合機構 33-28

4 廣義機構 33-29

4.1 液動機構 33-29

4.2 氣動機構 33-29

4.3 電磁機構 33-30

4.4 振動機構 33-30

4.5 光電機構 33-31

5 執行機構的創新方法 33-31

5.1 套用機構學原理 33-32

5.2 利用連桿機構或連架桿機構的運動特點構思新的機構 33-33

5.3 用成形固定構件和相對運動實現複雜運動過程 33-34

5.4 利用多種驅動原理創新機構 33-35

5.5 機構類型創新和變異設計 33-36

5.6 機構類型變換法 33-37

6 機構選型 33-38

6.1 按運動形式選擇機構 33-38

6.2 按執行機構的功用選擇機構 33-39

6.3 按不同的動力源形式選擇機構 33-39

6.4 按先易後難選擇機構 33-40

6.5 選擇機構及其組合安排時應考慮的主要要求和條件 33-40

7 動作解法庫的建立 33-40

第4章機械運動系統的協調設計

1 機械運動系統的基本構成 33-41

1.1 傳動系統 33-41

1.2 執行系統 33-41

2 機械運動系統設計 33-41

2.1 機械運動系統的基本內容 33-41

2.2 機械運動系統的集成設計 33-46

3 執行機構的協調設計 33-48

3.1 機器的機構傳動系統類型和工作原理 33-48

3.2 機器執行機構的協調設計 33-50

3.3 執行機構協調設計的分析計算 33-51

4 機械運動循環圖設計 33-52

4.1 機器的運動分類 33-52

4.2 機械的運動循環周期 33-52

4.3 機器的工作循環圖 33-52

4.4 擬定機器工作循環圖的步驟和方法 33-53

4.5 機器工作循環圖的作用 33-54

4.6 機械運動循環圖設計舉例 33-54

第5章機械系統的需求分析和工作機理確定

1 市場需求是產品開發的起點 33-56

1.1 需求與產品設計的關係 33-56

1.2 需求的內容和特徵 33-56

1.3 需求的發現過程 33-57

2 基於需求的功能分析和功能求解 33-58

2.1 基於需求的功能求解 33-58

2.2 功能細化和功能原理方案設計過程 33-58

2.3 確定待研製的產品的總功能（功能抽象表述） 33-59

2.4 功能的細分和設計 33-59

2.5 功能元的組合方式 33-60

2.6 確定合適的技術原理 33-61

2.7 功能元求解 33-61

3 機械產品的工作機理 33-61

3.1 機器工作機理的內涵和表達 33-62

3.2 機器工作機理的重要特徵 33-63

3.3 機器工作機理的構成要素 33-63

4 機器工作機理的基本特徵和分類 33-63

4.1 機器工作機理的表現形式 33-63

4.2 機器工作機理的主要類別 33-64

4.3 按工作機的行業特點對工作機理分類 33-64

5 機器工作機理分析和求解方法 33-64

5.1 機器工作機理的組成 33-64

5.2 機器工作機理的行為表述 33-65

5.3 機器工作機理的分解原理 33-65

5.4 機器工作機理行為表述的套用 33-65

5.5 工作機理行為表述是機器功能原理求解的有效方法 33-66

5.6 結論 33-66

第6章具有機械產品特徵的功能求解模型

1 現有功能求解模型的介紹 33-67

1.1 設計目錄求解模型 33-67

1.2 功能-結構求解模型（F-S） 33-67

1.3 功能-行為-結構求解模型（F-B-S） 33-67

1.4 功能-效應-原理求解模型 33-67

1.5 運動鏈發散創新求解模型 33-67

2 功能-工作機理-工藝動作過程-執行動作-機構的求解模型（F-W-P-A-M） 33-67

2.1 構建F-W-P-A-M功能求解模型 33-67

2.2 F-W-P-A-M功能求解模型的特點 33-68

2.3 採用F-W-P-A-M功能求解模型的示例 33-68

3 執行機構選型和機構知識建模 33-69

3.1 機構的分類原則和方法 33-69

3.2 動作的描述和機構屬性表達方式分析 33-69

3.3 機構知識庫結構模型 33-70

3.4 計算機編碼原則 33-70

3.5 知識存儲 33-71

第7章機械系統運動方案的構思和設計

1 機械系統運動方案設計的主要步驟和內容 33-72

1.1 機械系統運動方案設計的主要步驟 33-72

1.2 功能原理方案設計 33-72

1.3 機械系統運動方案設計 33-73

1.4 機械系統運動方案的尺度綜合 33-74

2 機械的工藝動作過程的構思 33-74

2.1 工藝動作過程是功能和功能原理方案的具體體現 33-74

2.2 工藝動作過程與機器類型的關係 33-75

2.3 工藝動作過程構想原則 33-76

2.4 工藝動作過程的構思方法 33-77

3 機械工藝動作過程分解和執行機構的選擇 33-78

3.1 機械工藝動作過程的內涵 33-78

3.2 機械工藝動作過程的分解 33-78

3.3 動作組合的創新 33-80

3.4 動作的描述和機構屬性表達方式分析 33-82

3.5 執行機構的選擇 33-82

4 機械運動系統方案的組成原理與方法 33-83

4.1 機械運動系統組成的相容性原則 33-83

4.2 機械運動系統組成的系統最最佳化原則 33-84

4.3 錄求執行機構的創新設計是機械運動系統創新設計的基礎 33-84

5 機械系統運動方案設計舉例 33-84

5.1 設計平版印刷機的運動系統方案 33-84

5.2 設計衝壓式蜂窩煤成形機的運動系統方案 33-87

第8章機械運動系統的評價體系和評價方法

1 評價指標體系的確定原則 33-91

2 評價指標體系 33-91

2.1 機構的評價指標 33-91

2.2 幾種典型機構的評價指標的初步評定 33-92

2.3 機構選型的評價體系 33-92

2.4 機構評價指標的評價量化 33-92

2.5 機構系統選型的評估方法 33-93

3 價值工程方法 33-93

3.1 產品的功能 33-93

3.2 產品的壽命周期成本 33-93

3.3 產品的價值 33-93

3.4 機械運動方案的價值評定 33-94

4 系統分析方法 33-94

4.1 系統工程評價方法的基本原則 33-95

4.2 建立評價指標體系和確定評價指標值 33-95

4.3 建立評價模型 33-95

5 模糊綜合評價法 33-96

5.1 模糊綜合評價中主要運算符號 33-96

5.2 模糊集合的概念 33-96

5.3 隸屬度函式的確定方法 33-97

5.4 模糊綜合評價 33-97

6 實例分析 33-100

6.1 系統工程評價法評價機械運動方案 33-100

6.2 模糊綜合評價法評價機械運動系統方案 33-101

參考文獻 33-106

第34篇機械系統的振動設計及噪聲控制

第1章緒論

1 機械振動的含義及其分類 34-3

1.1 機械振動的含義 34-3

1.2 機械振動在工程中的作用 34-3

1.3 機械振動的分類 34-3

2 機械工程中常遇到的振動問題 34-4

3 機械振動等級的評定 34-5

3.1 振動烈度的確定 34-5

3.2 泵振動烈度的評定 34-6

第2章機械振動的基礎

1 機械振動的表示方法 34-7

1.1 簡諧振動的表示方法 34-7

1.2 周期振動幅值的表示方法 34-7

1.3 振動頻譜的表示方法 34-8

2 機械系統的力學模型 34-8

2.1 力學模型的簡化原則 34-8

2.2 力學模型的種類 34-9

2.3 等效參數的轉換計算 34-10

3 彈性構件的剛度 34-11

4 機械振動系統的阻尼係數 34-14

4.1 線性阻尼係數 34-14

4.2 非線性阻尼的等效線性阻尼係數 34-15

5 振動系統的固有圓頻率 34-16

5.1 單自由度系統的固有圓頻率 34-16

5.2 二自由度系統的固有圓頻率 34-20

5.3 各種構件的固有圓頻率 34-22

6 同向簡諧振動的合成 34-27

第3章線性系統的振動

1 單自由度振動系統 34-29

1.1 單自由度自由振動系統的力學模型及其回響 34-29

1.2 單自由度系統的受迫振動 34-31

1.2.1 簡諧激勵作用下的受迫振動及回響 34-31

1.2.2 非簡諧激勵作用下的受迫振動及回響 34-32

2 多自由度振動系統 34-34

2.1 多自由度自由振動系統的力學模型及其回響 34-34

2.2 二自由度受迫振動系統的振幅和相位差角的計算公式 34-36

3 扭轉振動系統 34-36

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機械設計手冊第6版第6卷

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