現(xiàn)代機(jī)械概念設(shè)計(jì)與應(yīng)用

前言

　　隨著現(xiàn)代科技在機(jī)械中的應(yīng)用，傳統(tǒng)機(jī)械已發(fā)展成為具有信息化、智能化和柔性化功能的現(xiàn)代機(jī)械?，F(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)已拓展為光、機(jī)、電、聲、控制等多學(xué)科的有機(jī)融合。現(xiàn)代機(jī)械是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，隨著新技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，其內(nèi)涵還會(huì)不斷被賦予新的內(nèi)容。本書將現(xiàn)代機(jī)械定義為：現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)融合于機(jī)械的信息處理和控制功能，實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力傳遞和變換。完成設(shè)定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)功能的機(jī)械系統(tǒng)?！　「拍钤O(shè)計(jì)是根據(jù)產(chǎn)品生命周期各個(gè)階段的要求，進(jìn)行產(chǎn)品功能創(chuàng)造、功能分解以及功能和子功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；進(jìn)行滿足功能和結(jié)構(gòu)要求的工作原理求解和實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的工作原理載體方案的構(gòu)思和系統(tǒng)化設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中，概念設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)方案的創(chuàng)新是原創(chuàng)性程度最高的創(chuàng)新?！　∮捎诂F(xiàn)代機(jī)械概念設(shè)計(jì)的重要性，我們?cè)跈C(jī)械工程各專業(yè)本科高年級(jí)和研究生中曾開設(shè)此課程，歷時(shí)5年之久。經(jīng)過不斷補(bǔ)充、完善和整理撰寫成《現(xiàn)代機(jī)械概念設(shè)計(jì)與應(yīng)用》一書。通過現(xiàn)代機(jī)械概念設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握現(xiàn)代機(jī)械方案設(shè)計(jì)階段的著名設(shè)計(jì)理論與方法，能利用這些理論和方法進(jìn)行實(shí)際工程機(jī)械設(shè)計(jì)中的最優(yōu)方案構(gòu)思，并且利用概念設(shè)計(jì)軟件工具處理實(shí)際工程問題。能集成現(xiàn)代機(jī)械概念設(shè)計(jì)的多種方法尋求最優(yōu)的工程機(jī)械設(shè)計(jì)方案。本書正是為了適應(yīng)這一需要而編寫的?！　”緯袁F(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)為研究對(duì)象，闡述現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)階段的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論與方法。在撰寫過程中力求貫徹系統(tǒng)性、科學(xué)性和探索性。全書共分7章：第1章緒論，論述現(xiàn)代機(jī)械的概念及結(jié)構(gòu)組成，概念設(shè)計(jì)理論的研究現(xiàn)狀；第2章現(xiàn)代機(jī)械方案設(shè)計(jì)基本原理，論述功能原理建模、形態(tài)學(xué)矩陣法及設(shè)計(jì)目錄法；第3章TRIZ設(shè)計(jì)理論，闡述TRIZ設(shè)計(jì)理論的基本內(nèi)容；第4章公理化設(shè)計(jì)理論，闡述公理化設(shè)計(jì)理論的基本內(nèi)容；第5章質(zhì)量功能配置方法，闡述質(zhì)量功能配置方法的基本內(nèi)容；第6章概念設(shè)計(jì)理論的綜合，闡述多種概念設(shè)計(jì)理論與方法的集成；第7章現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)方案評(píng)價(jià)方法，論述現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)方案評(píng)價(jià)的多層次、多目標(biāo)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，提出了基于圖論工具的三環(huán)路法等方案評(píng)價(jià)方法。　　全書貫穿較多的現(xiàn)代機(jī)械概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用實(shí)例。同時(shí)，配有教學(xué)多媒體課件及比書中更豐富的現(xiàn)代機(jī)械概念設(shè)計(jì)的工程應(yīng)用實(shí)例，可幫助讀者舉一反三，開闊思路，提高現(xiàn)代機(jī)械概念設(shè)計(jì)階段的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力?！　”緯鴥?nèi)容適合于高等院校機(jī)械類及近機(jī)械類各專業(yè)本科生和研究生的教學(xué)需要，同時(shí)也可作為從事機(jī)械設(shè)計(jì)及理論學(xué)科研究的學(xué)者、博士生及從事現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行的企業(yè)界科技人員參考用書?！　”緯谧珜戇^程中，宋勝濤撰寫第4章，梁晶晶撰寫第5章，其余各章由李瑞琴撰寫，并對(duì)全書進(jìn)行統(tǒng)稿。王汝慧對(duì)全文圖稿完善做了大量工作。作者對(duì)他們的工作表示感謝。　　由于作者水平有限，書中缺陷、錯(cuò)漏欠妥之處在所難免，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　《現(xiàn)代機(jī)械概念設(shè)計(jì)與應(yīng)用》以現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)為研究對(duì)象，闡述了現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)階段的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論與方法。主要內(nèi)容包括現(xiàn)代機(jī)械方案設(shè)計(jì)基本原理、TRIZ設(shè)計(jì)理論、公理化設(shè)計(jì)理論、質(zhì)量功能配置方法以及多種概念設(shè)計(jì)理論與方法的集成設(shè)計(jì)。最后給出了概念設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)方法?！冬F(xiàn)代機(jī)械概念設(shè)計(jì)與應(yīng)用》貫穿有較多的現(xiàn)代機(jī)械概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用實(shí)例?！　　冬F(xiàn)代機(jī)械概念設(shè)計(jì)與應(yīng)用》可作為高等院校機(jī)械類及近機(jī)械類各專業(yè)本科生和研究生參考教材，也可作為從事機(jī)械設(shè)計(jì)及理論學(xué)科研究的學(xué)者、博士生及從事現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行的企業(yè)界科技人員參考用書。

書籍目錄

第1章　緒論 11.1　現(xiàn)代機(jī)械的概念與組成 21.1.1　現(xiàn)代機(jī)械的概念 21.1.2　現(xiàn)代機(jī)械的功能結(jié)構(gòu)分析 21.1.3　現(xiàn)代機(jī)械的系統(tǒng)組成 41.2　現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論的發(fā)展 61.2.1　設(shè)計(jì)理論發(fā)展的前期階段 61.2.2　設(shè)計(jì)理論發(fā)展的第二個(gè)階段——概念設(shè)計(jì)理論的發(fā)展 71.3　概念設(shè)計(jì)階段的理論與方法 101.4　國(guó)內(nèi)外概念設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀 121.4.1　國(guó)外研究現(xiàn)狀 121.4.2　國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 14第2章　現(xiàn)代機(jī)械方案設(shè)計(jì)基本原理 162.1　功能原理建模 172.1.1　功能的概念 172.1.2　核心功能和總功能 182.1.3　功能分解 182.1.4　功能求解 202.1.5　功能原理建模實(shí)例 222.2　形態(tài)學(xué)矩陣法 232.2.1　形態(tài)學(xué)矩陣法的基本特點(diǎn) 232.2.2　形態(tài)學(xué)矩陣法的運(yùn)用步驟 242.2.3　實(shí)例分析 242.3　設(shè)計(jì)目錄法 282.3.1　原理解法的設(shè)計(jì)目錄 282.3.2　設(shè)計(jì)目錄的編制 302.3.3　實(shí)例分析 33第3章　TRIZ設(shè)計(jì)理論 353.1　TRIZ設(shè)計(jì)理論概述 363.1.1　TRIZ設(shè)計(jì)理論的基本概念 363.1.2　TRIZ設(shè)計(jì)理論的主要研究?jī)?nèi)容 373.2　原理解的分級(jí)與理想解 393.2.1　概念設(shè)計(jì)中的分級(jí) 393.2.2　理想解 423.2.3　設(shè)計(jì)中的資源 443.3　設(shè)計(jì)中的沖突 473.3.1　沖突的分類 483.3.2　沖突問題的結(jié)構(gòu) 493.3.3　技術(shù)沖突的一般化 493.3.4　技術(shù)沖突應(yīng)用實(shí)例 523.3.5　技術(shù)沖突的確定方法 523.3.6　物理沖突 553.3.7　技術(shù)沖突與物理沖突的關(guān)系 563.3.8　本節(jié)小結(jié) 563.4　技術(shù)沖突解決原理 563.4.1　概述 563.4.2　40條發(fā)明原理 573.4.3　利用沖突矩陣實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新 733.5　物理沖突解決原理 753.5.1　物理沖突的類型 753.5.2　物理沖突解決方法 763.5.3　分離原理 773.5.4　分離原理與發(fā)明原理的關(guān)系 783.6　技術(shù)進(jìn)化模式及創(chuàng)新 803.6.1　技術(shù)進(jìn)化的過程 803.6.2　技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化模式 813.6.3　進(jìn)化理論的應(yīng)用 873.7　基于TRIZ的概念設(shè)計(jì) 883.7.1　概念設(shè)計(jì)的過程 88第4章　公理化設(shè)計(jì)理論 904.1　公理化設(shè)計(jì)理論基本概念 914.1.1　公理化設(shè)計(jì)理論簡(jiǎn)介及定義 914.1.2　域 924.1.3　層次結(jié)構(gòu) 944.1.4　曲線映射 954.1.5　兩條設(shè)計(jì)公理 964.2　公理化設(shè)計(jì)理論的描述 974.3　公理化設(shè)計(jì)公理的推論及定理 1054.3.1　推論 1054.3.2　定理 1064.4　公理化設(shè)計(jì)過程及應(yīng)用實(shí)例 1074.4.1　公理化設(shè)計(jì)過程 1074.4.2　應(yīng)用實(shí)例 1114.5　公理化設(shè)計(jì)軟件分析 1154.6　公理化設(shè)計(jì)理論的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1164.6.1　公理化設(shè)計(jì)理論研究現(xiàn)狀 1164.6.2　公理化設(shè)計(jì)理論的發(fā)展趨勢(shì) 118第5章　質(zhì)量功能配置方法 1205.1　質(zhì)量功能配置概述 1215.1.1　質(zhì)量功能配置的提出與發(fā)展 1215.1.2　質(zhì)量功能配置含義 1225.1.3　實(shí)施質(zhì)量功能配置的作用與效益 1235.2　質(zhì)量功能配置的方法與步驟 1245.2.1　QFD四階段分解法 1255.2.2　質(zhì)量屋的結(jié)構(gòu) 1265.3　QFD中用戶需求的提取和分析技術(shù) 1275.3.1　用戶需求的獲取 1275.3.2　用戶需求的整理與綜合 1295.4　質(zhì)量屋的建立及檢查 1305.4.1　質(zhì)量屋的建立 1305.4.2　質(zhì)量屋的完整性、合理性和一致性檢查 1435.5　計(jì)算機(jī)支持的QFD系統(tǒng) 1465.5.1　QFD Capture軟件 1465.5.2　QFD Designer軟件 1475.5.3　面向并行工程的分布式QFD系統(tǒng) 1485.6　QFD應(yīng)用實(shí)例 1565.6.1　QFD在食品包裝機(jī)械開發(fā)中的應(yīng)用 1565.6.2　美國(guó)沖模技術(shù)公司運(yùn)用QFD分析企業(yè)主要質(zhì)量問題 1605.6.3　美國(guó)3M公司運(yùn)用QFD開發(fā)便攜式電子線路標(biāo)識(shí)器新產(chǎn)品 162第6章　概念設(shè)計(jì)理論的綜合 1656.1　基于TRIZ與AD的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì) 1666.1.1　TRIZ與AD的特點(diǎn) 1666.1.2　基于TRIZ與AD的創(chuàng)新設(shè)計(jì)模型 1696.1.3　基于TRIZ與AD的打印機(jī)送紙機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例 1706.1.4　基于TRIZ與AD的液壓修井機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例 1716.1.5　本節(jié)小結(jié) 1736.2　QFD與TRIZ集成的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)方法 1746.2.1　QFD與TRIZ方法的特點(diǎn)及其比較 1746.2.2　QFD/TRIZ集成的創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程模型 1756.2.3　工程應(yīng)用實(shí)例 1766.2.4　本節(jié)小結(jié) 1806.3　AD與QFD集成的概念設(shè)計(jì) 1806.3.1　AD與QFD的特點(diǎn)與分析 1806.3.2　AD與QFD的集成模型 1826.3.3　應(yīng)用實(shí)例 1826.3.4　本節(jié)小結(jié) 1856.4　基于TRIZ/QFD/FA的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過程模型 1866.4.1　概念設(shè)計(jì)過程模型 1866.4.2　在概念設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用TRIZ工具解決問題 1896.4.3　實(shí)例分析 1896.4.4　本節(jié)小結(jié) 191第7章　現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)方案評(píng)價(jià)方法 1927.1　概念設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)方法概述 1937.2　現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)方案評(píng)價(jià)指標(biāo)的層次結(jié)構(gòu) 1937.3　矩陣?yán)碚?、圖論及傳統(tǒng)AHP方法的一些基本概念 1957.3.1　矩陣?yán)碚摰幕靖拍?1957.3.2　圖論的基本概念 1957.3.3　傳統(tǒng)的AHP方法的工作步驟 1967.4　基于圖論的AHP方法中的一致性問題的解決 1987.4.1　特征矢量法與有向圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系 1987.4.2　三環(huán)路法 2007.4.3　臨界不一致指標(biāo)值 2007.4.4　對(duì)判斷矩陣的一致性影響最大的項(xiàng) 2017.4.5　不一致度 2017.4.6　實(shí)例研究 2027.5　網(wǎng)狀圖方案評(píng)價(jià)方法 2067.6　實(shí)例研究 2077.6.1　實(shí)例1 2087.6.2　實(shí)例2 2117.6.3　本節(jié)小結(jié) 213參考文獻(xiàn) 214

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