機械設計手冊 第5版 第6卷

前言

人類社會正邁入知識經(jīng)濟時代，以知識為依托的科學技術在當今社會發(fā)展過程中正在發(fā)揮著越來越重要的作用。科學技術成果的研究與開發(fā)及其廣泛應用是當今，也是未來推動經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的至關重要的因素。依靠科技進步振興裝備制造業(yè)是使我國由制造大國過渡到制造強國的核心因素和關鍵。發(fā)展裝備制造業(yè)離不開產(chǎn)品的研究與開發(fā)及設計。機械產(chǎn)品設計正由傳統(tǒng)設計模式向現(xiàn)代設計模式轉變，現(xiàn)代設計的特點是廣泛采用計算機技術，著力應用智能化設計、數(shù)字化設計、網(wǎng)絡化設計、綠色化設計及系統(tǒng)化設計的綜合技術。機械設計手冊的編輯與出版，充分地展現(xiàn)了現(xiàn)代設計的特點，是現(xiàn)代設計不可缺少的工具和手段。本版手冊在科學發(fā)展觀和自主創(chuàng)新設計的理念引領下，進行了較大篇幅的修改和補充，為我國現(xiàn)代機械產(chǎn)品自主創(chuàng)新設計提供了保障。例如，在手冊中重點介紹了產(chǎn)品綠色設計、和諧設計與系統(tǒng)化設計，也介紹了產(chǎn)品的創(chuàng)新設計等內(nèi)容，這有利于產(chǎn)品設計師們采用手冊中介紹的內(nèi)容和方法開展產(chǎn)品開發(fā)。本版手冊匯總了大量的原始數(shù)據(jù)和設計資料，以及在產(chǎn)品設計時必須采用技術標準，同時還介紹了設計中許多不可缺少的相關設計知識。因此，可以說手冊是設計師們在產(chǎn)品設計過程中所必需的數(shù)據(jù)庫和知識庫，目前她已成為產(chǎn)品研究與開發(fā)的“利器”及其他設計器具無法取代的重要的設計工具，這不僅在現(xiàn)在，而且在將來也會發(fā)揮其積極的作用。本版手冊系統(tǒng)地敘述了機械設計各專業(yè)的主要技術內(nèi)容，歸納和總結了新中國成立以來我國機械領域取得的成就和經(jīng)驗，不少新內(nèi)容是本手冊編者們研究得到的，此外，還吸取了國外的若干先進科學技術，其內(nèi)容豐富，實用性強，前4版出版后，受到了社會各界的重視和好評，作為國家級重點科技圖書和機械工程方面的最具權威的大型工具書，曾獲得全國優(yōu)秀圖書二等獎、機電部科技進步二等獎、全國優(yōu)秀科技暢銷書獎，1994曾在臺灣建宏出版社出版發(fā)行，她在機械產(chǎn)品設計中起著十分重要的作用，目前已成為各行業(yè)，尤其是機械行業(yè)各技術部門必備的工具書。在本版手冊的修訂過程中，我們努力貫徹了“科學性、先進性、實用性、可靠性”的指導思想。廣泛調(diào)研了廠礦企業(yè)、設計院、科研院所、高等院校等多方面的使用情況和意見。對機械設計的基礎內(nèi)容、經(jīng)典內(nèi)容和傳統(tǒng)內(nèi)容，從取材、產(chǎn)品及其零部件的設計方法與計算流程、設計實例等多方面進行了深入系統(tǒng)的整合，同時，還全面總結了當前國內(nèi)外機械設計的新理論、新方法、新材料、新工藝、新結構、新產(chǎn)品、新技術，特別是在產(chǎn)品的綜合設計理論與方法、機電一體化及機械系統(tǒng)自動控制技術等方面作了系統(tǒng)和全面的論述和凝煉。相信本手冊會以嶄新的面貌展現(xiàn)在廣大讀者面前，她對提高我國機械產(chǎn)品的設計水平，推進新產(chǎn)品的研究與開發(fā)、老產(chǎn)品的改造，以及產(chǎn)品的引進、消化、吸收和再創(chuàng)新，進而促進我國由制造大國向制造強國轉變，發(fā)揮其積極的作用。

內(nèi)容概要

　　本書是在前4版的基礎上，吸收并總結了國內(nèi)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(chǎn)品、新設計理論與方法撰寫而成。本書全面系統(tǒng)地介紹了常規(guī)設計、機電一體化與控制技術和現(xiàn)代設計方法及其應用等內(nèi)容。具有內(nèi)容先進、信息量大、取材廣、規(guī)格全，實用性強，數(shù)據(jù)可靠，使用方便等特點?！　∪珪?卷52篇，內(nèi)容有：常用設計資料、機械零部件設計（連接、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(xiàn)代設計理論與方法等?！　”揪頌榈?卷，主要內(nèi)容有：現(xiàn)代設計理論與方法綜述、普適設計與功能設計、創(chuàng)新設計、綠色設計與和諧設計、機械系統(tǒng)概念設計、機械系統(tǒng)的振動設計及噪聲控制、機械結構的有限元設計、疲勞強度設計、機械可靠性設計、造型設計與人機工程、摩擦學設計、優(yōu)化設計、虛擬設計、智能設計、并行設計與協(xié)同設計、反求設計與快速成形制造技術、快速響應變型設計、計算機輔助設計、公理設計與質量功能展開（QFD）設計、產(chǎn)品綜合設計的理論與方法等?！　”緯氖聶C械設計、制造、維修及有關工程技術人員作為工具書使用，也可供大專院校的有關專業(yè)師生使用和參考。

書籍目錄

第33篇　現(xiàn)代設計理論與方法綜述 　第1章　現(xiàn)代機械及制造技術發(fā)展趨向 　　1　概述 　　2　“極端制造”方向 　　3　“綜合集成”的方向 　　4　“信息化”的方向 　　5　綠色化方向 　第2章　產(chǎn)品研究與開發(fā)的一般過程 及幾個關鍵問題　　1　概述 　　2　產(chǎn)品研究與開發(fā)的一般模型 　　　2.1　產(chǎn)品開發(fā)過程的一般模型 　　　2.2　產(chǎn)品開發(fā)一般過程中各模塊及其相互關系 　　3　產(chǎn)品研究和開發(fā)中的幾個關鍵問題 　　4　產(chǎn)品設計工作的重要性及其核心因素 　第3章　現(xiàn)代產(chǎn)品設計理論與方法簡介及分類　　1　現(xiàn)代產(chǎn)品設計理論與方法研究簡況 　　2　國際著名產(chǎn)品設計理論與方法簡介 　　3　產(chǎn)品主要設計方法的簡介 　　4　現(xiàn)代設計理論與方法的分類 　第4章　現(xiàn)代機械設計方法的發(fā)展及其特點　　1　現(xiàn)代機械設計方法的發(fā)展 　　2　現(xiàn)代設計與傳統(tǒng)設計的比較 　　3　各類設計目標及各種設計理論與方法的選用 　參考文獻 第34篇　普適設計與功能設計 　第1章　概論 　　1　概述 　　　1.1　機械系統(tǒng)的概念 　　　1.2　輸入輸出五要素 　　　1.3　機械系統(tǒng)與環(huán)境的相互影響 　　　1.4　機械系統(tǒng)的基本特征 　　2　機械產(chǎn)品的功能與性能 　　　2.1　產(chǎn)品功能的含義 　　　　2.1.1　產(chǎn)品功能定義的目的 　　　　2.1.2　產(chǎn)品功能定義的方法與技巧 　　　2.2　產(chǎn)品性能的含義 　　3　產(chǎn)品創(chuàng)新的核心——產(chǎn)品概念設計 　　　3.1　概念產(chǎn)品 　　　　3.1.1　概念產(chǎn)品包含的信息 　　　　3.1.2　概念產(chǎn)品結構的單元 　　　3.2　概念產(chǎn)品發(fā)展階段 　　　3.3　產(chǎn)品概念設計的意義 　第2章　普適設計理論與方法 　　1　概述 　　　1.1　產(chǎn)品分析的研究方法 　　　1.2　產(chǎn)品分析的內(nèi)容框架 　　2　普適設計法的基本知識 　　　2.1　普適設計法的內(nèi)涵 　　　2.2　普適設計法的特點 　　　2.3　普適設計法方案構思的步驟及示例 　　　2.4　機械系統(tǒng)物料流 　　　　2.4.1　物料流的內(nèi)涵 　　　　2.4.2　物料流的基本特征 　　　　2.4.3　物料流的組成 　　　2.5　機械系統(tǒng)的能量流及內(nèi)涵 　　　　2.5.1　能量流的內(nèi)涵 　　　　2.5.2　機械系統(tǒng)的能量流 　　　2.6　信息流及其功能 　　　　2.6.1　能量流的內(nèi)涵 　　　　2.6.2　信息流的結構模型 　　　　2.6.3　信息流要完成的功能 　　　　2.6.4　典型的信息流 　　3　產(chǎn)品功能的概念設計 　　　3.1　產(chǎn)品功能概念設計的內(nèi)涵 　　　3.2　產(chǎn)品概念設計的基本特性 　　　3.3　產(chǎn)品概念設計的原則 　　　3.4　產(chǎn)品概念設計的基本內(nèi)容 　　4　產(chǎn)品概念設計過程模型 　　　4.1　產(chǎn)品概念設計過程的定義 　　　4.2　產(chǎn)品概念設計過程模型 　　　　4.2.1　產(chǎn)品概念設計過程P2模型 　　　　4.2.2　產(chǎn)品概念設計過程的層次 模型 　　　　4.2.3　產(chǎn)品概念設計過程詳細模型 　　　4.3　產(chǎn)品概念設計過程的實現(xiàn)原理 　　5　設計案例——垂直螺旋式振動輸送機 的設計 　第3章　功能設計理論與方法 　　1　概述 　　　1.1　功能與功能設計 　　　1.2　產(chǎn)品功能設計的基本步驟 　　　1.3　功能設計與科學技術發(fā)展 　　2　機械系統(tǒng)的功能 　　　2.1　功能的分類 　　　2.2　功能定義及常用的動詞和名詞 組合 　　　2.3　功能系統(tǒng)圖 　　　2.4　產(chǎn)品合理功能的確定 　　　　2.4.1　合理功能確定的意義 　　　　2.4.2　產(chǎn)品合理功能的確定 　　3　功能分析 　　　3.1　功能分析法的步驟與方法 　　　3.2　功能系統(tǒng)和功能元 　　　　3.2.1　功能系統(tǒng) 　　　　3.2.2　功能元 　　　3.3　功能系統(tǒng)的特性 　　　3.4　功能結構的建立 　　　　3.4.1　建立功能結構注意事項 　　　　3.4.2　功能結構變異方法 　　　　3.4.3　功能結構建立步驟 　　　　3.4.4　建立功能結構步驟的實例 　　4　功能綜合 　　　4.1　功能綜合的含義 　　　4.2　功能綜合的方式 　　　4.3　功能綜合方式示例 　　5　功能評價 　　　5.1　功能評價的概念 　　　5.2　功能評價的目的 　　　5.3　功能評價的程序與方法 　　　5.4　功能評價目標的內(nèi)容及加權系數(shù) 　　　　5.4.1　評價目標 　　　　5.4.2　加權系數(shù) 　　　　5.4.3　評價目標樹 　　6　功能設計理論與方法在工程中的應用 　　參考文獻第35篇　創(chuàng)新設計　第1章　創(chuàng)新的基本理論 　　1　創(chuàng)新的基本概念 　　2　創(chuàng)新理論及其應用 　　　2.1　創(chuàng)新設計 　　　2.2　創(chuàng)新理論 　　　2.3　創(chuàng)新理論應用 　第2章　創(chuàng)新思維的基本方法 　　1　創(chuàng)新思維方法 　　　1.1　主要的創(chuàng)新思維方法 　　　1.2　主要的創(chuàng)新思維方法應用 實例 　　　　1.2.1　應用逆向思維的實例 　　　　1.2.2　應用聯(lián)想思維的實例 　　　　1.2.3　應用靈感思維的實例 　　　　1.2.4　應用演繹思維的實例 　　2　創(chuàng)新技法 　　　2.1　創(chuàng)新技法簡介 　　　2.2　主要創(chuàng)新技法闡述 　　　　2.2.1　智力激勵法 　　　　2.2.2　檢核表法 　　　　2.2.3　列舉法 　　　　2.2.4　模擬法 　　　　2.2.5　聯(lián)想法 　　　　2.2.6　組合法 　　　　2.2.7　移植法 　　　　2.2.8　綜攝法 　　3　創(chuàng)新技法的運用 　第3章　創(chuàng)新設計的分析與描述 　　1　創(chuàng)新設計的資源分析與描述 　　　1.1　直接利用資源 　　　1.2　導出資源 　　　1.3　差動資源 　　2　創(chuàng)新設計的理想化描述 　　　2.1　創(chuàng)新設計的理想化概述 　　　2.2　利用理想化思想實現(xiàn)發(fā)明創(chuàng)造 　　　　2.2.1　提高理想化程度的八種方法 　　　　2.2.2　實現(xiàn)理想化的步驟 　　3　創(chuàng)新設計的情境分析與描述 　　4　創(chuàng)新設計的實例分析——汽車駕駛 桿的抖振分析 　第4章　創(chuàng)新設計中的技術系統(tǒng) 進化理論分析1技術進化過程中創(chuàng)新設計實例分析 　　2　創(chuàng)新設計中技術系統(tǒng)進化模式 　　　2.1　技術系統(tǒng)進化模式 　　　2.2　技術系統(tǒng)各進化模式分析 　　　　2.2.1　技術系統(tǒng)的生命周期 　　　　2.2.2　提高理想化水平 　　　　2.2.3　系統(tǒng)元件的不均衡發(fā)展 　　　　2.2.4　增加系統(tǒng)的動態(tài)性和可控 性 　　　　2.2.5　技術系統(tǒng)集成化進而簡化 　　　　2.2.6　系統(tǒng)元件匹配和不匹配的 交替出現(xiàn) 　　　　2.2.7　由宏觀系統(tǒng)向微觀系統(tǒng)進 化 　　　　2.2.8　提高系統(tǒng)的自動化程度以 及減少人的介入 　　　　2.2.9　系統(tǒng)的分割 　　　　2.2.10　系統(tǒng)進化從改善物質的結 構入手 　　　　2.2.11　系統(tǒng)元件的一般化處理 　　3　創(chuàng)新設計中技術成熟度預測方法 　　4　創(chuàng)新設計中技術系統(tǒng)進化工程實例 分析 　　　4.1　超聲波焊接技術成熟度預測分 析 　　　4.2　快速原型技術進化模式分析 　　　4.3　車輪的發(fā)明及其技術進化過程分析 　第5章　創(chuàng)新設計中的技術沖突 及其解決原理　　1　創(chuàng)新設計中的物理沖突及其解決 原理 　　　1.1　物理沖突的概念及類型 　　　1.2　物理沖突的解決原理 　　　1.3　分離原理及實例分析 　　2　創(chuàng)新設計中的技術沖突及其解決 原理 　　　2.1　技術沖突的概念及工程實例 　　　2.2　技術沖突的一般化處理 　　　2.3　技術沖突的解決原理 　　　　2.3.1　原理概述 　　　　2.3.2　40條發(fā)明創(chuàng)造原理 　　3　利用沖突矩陣實現(xiàn)創(chuàng)新設計 　　　3.1　沖突矩陣的簡介 　　　3.2　利用沖突矩陣創(chuàng)新 　　4　實例分析——汽車側向空氣袋概念 設計 　第6章　創(chuàng)新設計中的技術系統(tǒng)物 —場模型分析方法　　1　如何建立技術系統(tǒng)的物—場模型 　　2　利用物—場模型實現(xiàn)創(chuàng)新設計 　　3　實例分析 　　參考文獻 第36篇　綠色設計與和諧設計 　第1章　綠色設計概述 　　1　綠色設計基本概念 　　2　綠色設計方法 　　3　綠色設計的實施步驟 　第2章　綠色設計中的材料選擇 　　1　綠色設計對材料的要求 　　2　綠色材料選擇的原則 　　3　綠色材料的選擇 　　　3.1　選材基本步驟 　　　3.2　綠色材料選擇的三維方法 　　4　材料的綠色性能評價 　　　4.1　泛環(huán)境函數(shù)法 　　　4.2　材料再生循環(huán)利用度的評價及表示 系統(tǒng) 　　5　材料數(shù)據(jù)庫的構建 　第3章　面向拆卸回收的產(chǎn)品設計 　　1　面向拆卸的產(chǎn)品設計 　　　1.1　可拆卸設計的概念 　　　1.2　可拆卸設計原則 　　　1.3　可拆卸結構設計 　　　　1.3.1　可拆卸連接結構設計 　　　　1.3.2　主動拆卸結構設計 　　　1.4　Snap Fit結構設計 　　　　1.4.1　Snap Fit結構的概念與特點 　　　　1.4.2　Snap Fit結構設計方法 　　2　面向回收的產(chǎn)品設計 　　　2.1　回收設計概念 　　　2.2　回收設計原則 　　　2.3　回收設計方法 　　3　面向拆卸回收的產(chǎn)品設計實例 　第4章　面向包裝的綠色設計 　　1　綠色包裝設計的概念 　　2　綠色包裝設計原則 　　　2.1　材料選擇 　　　2.2　減量化 　　　2.3　包裝材料的回收再利用 　　3　綠色包裝設計流程和內(nèi)容 　第5章　面向節(jié)能的綠色設計方法第37篇　機械系統(tǒng)概念設計第38篇　機械系統(tǒng)的振動設計及噪聲控制 第39篇　機械結構的有限元設計 第40篇　疲勞強度設計 第41篇　機械可靠性設計 第42篇　造型設計和人機工程 第43篇　摩擦學設計第44篇　優(yōu)化設計 第45篇　虛擬設計第46篇　智能設計第47篇　并行設計與協(xié)調(diào)設計第48篇　反求設計與快速成形制造技術第49篇　快速響應變形設計第50篇　計算機輔助設計第51篇　公理設計與質量功能展開（QFD）設計第52篇　產(chǎn)品綜合設計的理論與方法參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：現(xiàn)有的機構是選擇執(zhí)行機構時可靠的功能載體。創(chuàng)新從未有過的新機構也是尋求執(zhí)行機構的重要途徑。隨著現(xiàn)代機構概念的產(chǎn)生，執(zhí)行機構已不僅僅限于傳統(tǒng)的剛性構件機構，還有考慮彈性構件、撓性構件的機構。同時，還有各種各樣單自由度、多自由度的可控機構。因此，可以這樣說，執(zhí)行機構的不斷創(chuàng)新是機器創(chuàng)新的基礎，是功能求解的取之不盡用之不竭的源泉。1.4 工藝動作過程一執(zhí)行動作一執(zhí)行機構的功能求解模型由通用性較強的功能一行為一結構（FBS）功能求解模型發(fā)展至針對性較強的工藝動作過程一執(zhí)行動作一執(zhí)行機構（PAM）功能求解模型，使機械運動系統(tǒng)設計與機構學緊密結合起來。使機構學從原來重點研究單個機構轉向同時研究機構系統(tǒng)的問題。同時還使機構學與現(xiàn)代機械設計方法學結合在一起。這無疑是一種創(chuàng)新，推動了機構學的發(fā)展。由于PAM功能求解模型具有較強針對性；執(zhí)行動作與執(zhí)行機構又有一定規(guī)律映射性；各執(zhí)行機構又可進行一定程度上的可比性。因此，這一功能求解模型將會有利于開展計算機輔助設計，使機械系統(tǒng)設計有可能進入一定程度的智能化、自動化。從這個意義上看PAM功能求解模型可以推動機械系統(tǒng)設計創(chuàng)新。2動作行為和執(zhí)行機構對于機械產(chǎn)品中機械運動系統(tǒng)，其功能分解過程也就是根據(jù)工作原理來構思工藝動作過程。人們設計新機器是為了完成某種生產(chǎn)任務，機械運動系統(tǒng)的設計目的是要實現(xiàn)這種工藝動作過程。整個工藝動作過程往往可分解為若干個動作行為或運動行為，工藝動作過程就是由這些動作行為按一定順序來完成。2.1 常見的動作行為形式機械運動系統(tǒng)常見的動作行為有旋轉運動、直線運動、曲線運動以及空間曲線和剛體導引運動等。（1）旋轉運動1）連續(xù)旋轉運動  如車床、銑床的主軸以及縫紉機的上軸的轉動等；2）間歇旋轉運動  如自動車床工作臺的轉位，步進滾輪的步進運動等；3）往復擺動  如顎式碎礦機的動顎板的運動，電風扇的搖頭運動等。（2）直線運動1）往復移動  如壓縮機的活塞、沖床的沖頭的運動等；2）間歇往復移動  如自動機床或半自動機床的刀架運動等；3）單向間歇直線移動  如刨床的工作臺進給運動等。（3）曲線運動一般指執(zhí)行構件上某點作特定的曲線運動。如縫紉機的送布牙作近似矩形軌跡運動，插秧機秧爪作近似人手插秧的曲線動作，電影放映機的抓片爪作局部直線運動等。（4）剛體導引運動一般指非連架桿的執(zhí)行構件的剛體導引運動。如造型機工作臺的翻轉運動，折疊椅座位的導引運動等。除上述執(zhí)行構件的運動形式外，還有其他特殊功能的運動形式如微動、補償、換向等。遵循機器的運動方案設計要求，不同動作行為形式就應選擇不同的合適的載體，也就是要找出能完成規(guī)定運動要求的物理（技術）裝置。隨著學科交叉的不斷加劇和新的科學原理的應用，能完成某一動作行為的載體形式不斷增多。動作行為載體呈現(xiàn)出門類眾多、不斷創(chuàng)新的特點。

編輯推薦

《機械設計手冊(第6卷)(第5版)》：引領機械設計創(chuàng)新理念，突出工程實踐應用特點，設計高品質的機械產(chǎn)品，成就現(xiàn)代機械設計大師。權威國內(nèi)機械工業(yè)知名學者和機械設計專家研究并執(zhí)筆撰寫，保證了本版手冊的高水平和權威性。全面反映國內(nèi)外機械設計的最新成果，所涉及的設計方法與國際接軌，反映國內(nèi)外設計的先進水平。技術數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)準確可靠。系統(tǒng)涵蓋了常規(guī)設計、機電一體化設計、機械控制技術和現(xiàn)代化設計方法的全部內(nèi)容。從設計理念、設計方法、常用數(shù)據(jù)到產(chǎn)品，系統(tǒng)地凝煉總結了機械設計各專業(yè)的技術內(nèi)容，將新思維、新方法和設計實踐融會貫通到機械設計的全過程中。先進提供了當今國際、國內(nèi)公認的先進設計理念、設計方法和新材料、新工藝、新結構、新技術、新產(chǎn)品及數(shù)據(jù)資料，技術前瞻與國際先進設計水平同步。經(jīng)深入研究和歸類編入了成熟和前沿的21種現(xiàn)代設計方法，集現(xiàn)代設計方法之大全。實用為機械工程設計提供了基礎資料、常用材料、常規(guī)與現(xiàn)代設計方法、常用零部件的類型、規(guī)格、尺寸、設計要點、典型結構、主要技術參數(shù)、選型原則和設計計算實例。全部采用現(xiàn)行的最新技術標準。實現(xiàn)了信息充分、數(shù)據(jù)全面、結構多樣、產(chǎn)品新穎，并通過合理編排，力求便于查閱、使用方便。

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