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简介
秦大同、谢里阳主编的《现代机械设计手册》从新时期机械设计人员
的实际需要出发，追求现代感，兼顾实用性、通用性、准确性，在广泛吸
纳国内工具书优点的基础上，涵盖了各种常规和通用的机械设计技术资料
，贯彻了最新的国家和行业标准，推荐了国内外先进、节能、通用的产品
，体现了便查易用的编写风格。
《现代机械设计手册》共6卷，其中第1卷包括机械设计基础资料，零
件结构设计，机械制图和几何精度设计，机械工程材料，连接件与紧固件
；第2卷包括轴和联轴器，滚动轴承，滑动轴承，机架、箱体及导轨，弹簧
，机构，机械零部件设计禁忌；第3卷包括带、链传动，齿轮传动，减速器
、变速器，离合器、制动器，润滑，密封；第4卷包括液力传动，液压传动
与控制，气压传动与控制；第5卷包括光机电一体化系统设计，传感器，控
制元器件和控制单元，电动机；第6卷包括机械振动与噪声，疲劳强度设计
，可靠性设计，优化设计，反求设计，数字化设计，人机工程与产品造型
设计，创新设计。
《现代机械设计手册》可作为机械设计人员和有关工程技术人员的工
具书，也可供高等院校有关专业师生参考使用。
目录
《现代机械设计手册(第6卷)》
第26篇 机械振动与噪声
第1章概述
1.1机械振动的分类及机械工程中的振动问题26-3
1.1.1机械振动的分类26-3
1.1.2机械工程中的振动问题26-4
1.2有关振动的部分标准26-6
1.2.1有关振动的部分国家标准26-6
1.2.1.1基础标准和一般标准26-6
1.2.1.2平衡和试验台的振动标准26-6
1.2.1.3各种机器、设备的振动标准26-7
1.2.1.4振动测量仪器的使用和要求26-8
1.2.1.5人体振动与环境26-8
1.2.2有关振动的部分国际标准26-9
1.2.3机械振动等级的评定26-10
1.2.3.1振动烈度的评定26-10
1.2.3.2振动烈度的等级划分26-10
1.2.3.3泵的振动烈度的评定举例26-10
1.3允许振动量26-12
1.3.1机械设备的允许振动量26-12
.1.3.2其他要求的允许振动量26-12
第2章机械振动基础
2.1单自由度系统的自由振动26-13
2.2单自由度系统的受迫振动26-14
2.2.1简谐激励下的振动响应26-14
2.2.2一般周期激励下的稳态响应26-16
2.2.3扭转振动与直线振动的参数类比26-16
2.3多自由度系统26-17
2.3.1多自由度系统的自由振动及其特性26-17
2.3.2多自由度系统的简谐激励稳态响应26-18
2.3.3常见二自由度系统简谐激励下的稳态响应26-19
2.4振动系统对任意激励的响应计算26-20
2.4.1单自由度系统26-20
2.4.2多自由度系统的模态分析法26-21
第3章机械振动的一般资料
3.1机械振动表示方法26-22
3.1.1简谐振动表示方法26-22
3.1.2周期振动幅值表示法26-23
3.1.3振动频谱表示法26-23
3.2弹性构件的刚度26-24
3.3阻尼系数26-27
3.3.1黏性阻尼系数26-27
3.3.2等效黏性阻尼系数26-28
3.4振动系统的固有角频率26-29
3.4.1单自由度系统的固有角频率26-29
3.4.2二自由度系统的固有角频率26-33
3.4.3各种构件的固有角频率26-35
3.5同向简谐振动合成26-40
3.6各种机械产生振动的扰动频率26-41
第4章非线性振动与随机振动
4.1非线性振动26-42
4.1.1非线性振动问题26-42
4.1.2非线性恢复力的特性曲线26-43
4.1.3非线性阻尼力的特性曲线26-45
4.1.4非线性振动的特性26-47
4.1.5分析非线性振动的常用方法及示例26-52
4.1.5.1分析非线性振动的常用方法26-52
4.1.5.2非线性振动的求解示例26-53
4.2自激振动26-54
4.2.1自激振动系统的特性26-54
4.2.2机械工程中的自激振动现象26-55
4.2.3非线性振动的稳定性26-57
4.2.4相平面法及稳定性判据26-57
4.3随机振动26-60
4.3.1随机振动问题26-60
4.3.2平稳随机振动26-62
4.3.3单自由度线性系统的传递函数26-62
4.3.4单自由度线性系统的随机响应26-62
第5章机械振动控制
5.1振动控制的基本方法26-64
5.1.1常见的机械振动源26-64
5.1.2振动控制的基本方法26-64
5.1.3刚体回转体的平衡26-65
5.1.4挠体回转体的动平衡26-65
5.1.5往复机械惯性力的平衡26-65
5.2定性减少振动的一些方法和手段26-65
5.3隔振原理及隔振设计26-66
5.3.1隔振原理及一级隔振动力参数设计26-66
5.3.2一级隔振动力参数设计示例26-67
5.3.3二级隔振动力参数设计26-68
5.3.4二级隔振动力参数设计示例26-69
5.3.5非刚性基座隔振设计26-70
5.3.6隔振设计的几个问题26-70
5.3.6.1隔振设计步骤26-70
5.3.6.2隔振设计要点26-72
5.3.6.3隔振系统的阻尼26-72
5.3.7隔振元件材料、类型与选择26-72
5.3.7.1隔振元件材料、类型26-72
5.3.7.2隔振元件选择26-73
5.3.8橡胶隔振器26-74
5.3.9橡胶隔振器设计26-74
5.3.9.1橡胶材料的主要性能参数26-74
5.3.9.2橡胶隔振器刚度计算26-75
5.3.9.3橡胶隔振器设计要点26-77
5.3.10钢丝绳隔振器26-77
5.3.10.1主要特点26-77
5.3.10.2选择原则与方法26-78
5.4阻尼减振26-78
5.4.1阻尼减振原理26-78
5.4.2阻尼类型26-78
5.4.3材料的损耗因子与阻尼结构26-79
5.4.3.1材料的损耗因子26-79
5.4.3.2阻尼结构26-79
5.4.4干摩擦阻尼26-80
5.4.4.1刚性连接的干摩擦阻尼26-80
5.4.4.2弹性连接的干摩擦阻尼26-82
5.4.5干摩擦阻尼减振器26-83
5.5动力吸振器26-83
5.5.1动力吸振器设计26-83
5.5.1.1动力吸振器工作原理26-83
5.5.1.2动力吸振器的设计26-84
5.5.1.3设计示例26-85
5.5.2有阻尼动力吸振器26-85
5.5.2.1有阻尼动力吸振器的动态特性26-85
5.5.2.2有阻尼动力吸振器的最佳参数26-86
5.5.2.3有阻尼动力吸振器设计26-94
5.6缓冲器设计26-94
5.6.1设计思想26-94
5.6.1.1冲击现象及冲击传递系数26-94
5.6.1.2速度阶跃激励26-96
5.6.1.3缓冲弹簧的储能特性26-96
5.6.1.4阻尼参数选择26-98
5.6.2一级缓冲器设计26-98
5.6.2.1缓冲器设计原则26-98
5.6.2.2设计要求26-98
5.6.2.3一次缓冲器动力参数设计26-98
5.6.2.4加速度脉冲激励波形影响提示26-98
5.6.3二级缓冲器设计26-99
5.7机械振动的主动控制26-99
5.7.1主动控制系统的原理26-99
5.7.2主动控制的类型26-99
5.7.3控制系统的组成26-100
5.7.4作动器类型26-101
5.7.5主动控制系统的设计过程26-101
5.7.6常用的控制律设计方法26-102
5.7.7主动抑振26-103
5.7.7.1随机振动控制26-103
5.7.7.2谐波振动控制26-103
5.7.8主动吸振26-103
5.7.8.1惯性可调动力吸振26-103
5.7.8.2刚度可调式动力吸振26-104
5.7.9主动隔振26-104
5.7.9.1主动隔振原理26-104
5.7.9.2半主动隔振原理26-104
第6章典型设备振动设计实例
6.1旋转机械的振动设计实例26-105
6.1.1汽轮发电机组轴系线性动力学设计26-105
6.1.1.1建模26-105
6.1.1.2运动方程和求解方法26-105
6.1.1.3临界转速的计算26-105
6.1.1.4不平衡响应计算26-105
6.1.1.5稳定性设计26-105
6.1.2200mw汽轮发电机组轴系动力学线性分析26-106
6.1.2.1200mw汽轮发电机组轴系模型26-106
6.1.2.2单跨轴段在刚性支承下的临界转速和模态26-106
6.1.2.3刚性支承轴系的临界转速及主模态26-106
6.1.2.4弹性支承轴系的临界转速26-108
6.2往复机械的振动设计实例——ca498
柴油机隔振系统设计与试验研究26-108
6.2.1柴油机振动扰动力分析26-108
6.2.2柴油机隔振系统设计模型26-109
6.2.3隔振方案的选择26-109
6.3锻压机械的振动设计实例26-110
6.3.1锻锤的隔振计算26-110
6.3.1.1锻锤隔振的基本计算26-110
6.3.1.2砧座下基础块的最小厚度要求26-111
6.3.1.3三心合一问题26-111
6.3.1.4阻尼问题26-111
6.3.1.5隔振基础的结构设计26-111
6.3.2锻锤隔振基础的设计步骤26-111
6.3.2.1搜集设计资料26-111
6.3.2.2初步确定基础块的质量和几何尺寸26-111
6.3.2.3确定隔振器应具备的参数并选用或设计隔振器26-112
6.3.2.4基础块振动验算26-112
6.3.2.5砧座振幅验算26-112
6.3.2.6基础箱的设计及振幅26-113
6.3.3设计举例5t模锻锤隔振基础设计26-113
6.3.3.1设计资料及设计值26-113
6.3.3.2确定基础块的质量和几何尺寸26-113
6.3.3.3隔振器的选用与设计26-113
6.3.3.4基础块振动验算26-113
6.3.3.5砧座振幅验算26-114
6.3.3.6基础箱设计26-114
6.3.4有关锻锤隔振新理论、新观念介绍26-114
6.3.4.1砧座下直接隔振技术26-114
6.3.4.2阻尼的作用与取值范围26-114
第7章轴系的临界转速
7.1概述26-115
7.2简单转子的临界速度26-115
7.2.1力学模型26-115
7.2.2两支承轴的临界转速26-116
7.2.3两支承单盘转子的临界转速26-117
7.3两支承多盘转子临界转速的近似计算26-117
7.3.1带多个圆盘轴的一阶临界转速26-117
7.3.2力学模型26-117
7.3.3临界转速计算公式26-117
7.3.4计算示例26-118
7.4阶梯轴的临界转速计算26-120
7.5轴系的模型与参数26-120
7.5.1力学模型26-120
7.5.2滚动轴承支承刚度26-121
7.5.3滑动轴承支承刚度26-122
7.5.4支承阻尼26-125
7.6轴系的临界转速计算26-126
7.6.1轴系的特征值问题26-126
7.6.2特征值数值计算实例26-127
7.6.3传递矩阵法计算临界转速26-128
7.6.4传递矩阵法计算实例26-130
7.7轴系临界转速设计26-131
7.7.1轴系临界转速修改设计26-131
7.7.2轴系临界转速组合设计26-132
7.8影响轴系临界转速的因素26-133
7.8.1支撑刚度对临界转速的影响26-133
7.8.2回转力矩对临界转速的影响26-133
7.8.3联轴器对临界转速的影响26-133
7.8.4其他因素的影响26-133
7.8.5改变临界转速的措施26-133
第8章机械振动的利用
8.1概述26-134
8.1.1振动机械的组成26-134
8.1.2振动机械的用途及工艺特性26-137
8.1.3振动机械的频率特性及结构特征26-138
8.1.4工程中常用的振动系统26-139
8.1.5有关振动机械的部门标准26-139
8.2振动机工作面上物料的运动学与动力学26-140
8.2.1物料的运动学26-140
8.2.1.1物料的运动状态26-140
8.2.1.2物料的滑行运动26-140
8.2.1.3物料的抛掷运动26-142
8.2.2物料的动力学26-143
8.2.2.1物料滑行运动时的结合质量与当量阻尼26-143
8.2.2.2物料抛掷运动时的结合质量与当量阻尼26-144
8.2.2.3弹性元件的结合质量与阻尼26-144
8.2.2.4振动系统的计算质量、总阻尼系数及功率消耗26-145
8.3常用的振动机械26-146
8.3.1振动机械的分类26-146
8.3.2常用振动机的振动参数26-146
8.4惯性式振动机械的计算26-147
8.4.1单轴惯性式振动机26-147
8.4.2双轴惯性式振动机26-149
8.4.3多轴惯性振动机26-151
8.4.4自同步式振动机26-152
8.4.5惯性共振式振动机26-153
8.4.5.1主振系统的动力参数26-153
8.4.5.2激振器动力参数设计26-154
8.5弹性连杆式振动机的计算26-154
8.5.1单质体弹性连杆式振动机26-154
8.5.2双质体弹性连杆式振动机26-155
8.5.3隔振平衡式三质体弹性连杆振动机26-156
8.5.4非线性弹性连杆振动机26-156
8.5.5弹性连杆振动机动力参数的选择计算26-157
8.5.6导向杆和橡胶铰链26-159
8.5.7振动输送类振动机整体刚度和局部刚度的计算26-160
8.5.8近共振类振动机工作点的调试26-161
8.6电磁式振动机械的计算26-161
8.7振动机械设计示例26-161
8.7.1远超共振惯性振动机设计示例26-161
8.7.1.1远超共振惯性振动机的运动参数设计示例26-161
8.7.1.2远超共振惯性振动机的动力参数设计示例26-163
8.7.2惯性共振式振动机的动力参数设计示例26-163
8.7.3弹性连杆式振动机的动力参数设计示例26-164
8.7.4电磁式振动机的动力参数设计示例26-165
8.8主要零部件26-166
8.8.1振动电机26-166
8.8.2仓壁式振动器26-171
8.8.3复合弹簧26-172
8.9利用振动来监测缆索拉力26-174
8.9.1测量弦振动计算索拉力26-174
8.9.1.1弦振动测量原理26-174
8.9.1.2mgh型锚索测力仪26-174
8.9.2按两端受拉梁的振动测量索拉力26-175
8.9.2.1两端受拉梁的振动测量原理26-175
8.9.2.2高屏溪桥斜张钢缆检测部分简介26-175
8.9.3索拉力振动检测的最新方法26-176
第9章机械振动测量
9.1概述26-178
9.1.1振动的测量方法26-178
9.1.1.1振动测量的内容26-178
9.1.1.2测振原理26-178
9.1.1.3振动量级的表述方法26-178
9.1.2振动测量系统26-179
9.2振动测量传感器26-179
9.2.1加速度传感器26-179
9.2.1.1加速度计的原理和结构26-179
9.2.1.2加速度计的类型26-180
9.2.1.3加速度计的主要性能指标26-180
9.2.1.4加速度计的安装26-180
9.2.1.5加速度计的选择26-182
9.2.1.6适用于不同场合的加速度计26-182
9.2.1.7加速度计的标定26-183
9.2.2速度传感器26-183
9.2.3位移传感器26-184
9.2.3.1电涡流传感器26-184
9.2.3.2激光位移传感器26-184
9.2.4其他传感器26-184
9.3测试仪器26-185
9.3.1电荷放大器26-185
9.3.2电源供给器26-185
9.3.3便携式测振仪26-185
9.4激振设备26-186
9.4.1力锤26-186
9.4.2电磁式激振设备26-186
9.4.2.1电磁式激振器26-186
9.4.2.2电磁式振动台26-187
9.4.3电液伺服振动台26-187
9.4.4冲击试验机26-187
9.4.5压电陶瓷26-188
9.5振动测量方法举例26-188
9.5.1系统固有频率的测定26-188
9.5.2阻尼参数的测定26-188
9.5.3刚度和柔度测量26-188
第10章机械振动信号处理与故障诊断
10.1概述26-190
10.1.1机械故障诊断概述26-190
10.1.2机械故障26-190
10.1.3基本维护策略26-191
10.1.4故障特征参量26-192
10.1.5机械振动信号的分类26-192
10.2振动信号处理基础26-193
10.2.1频谱26-194
10.2.2模数(a/d)转换26-196
10.2.3模拟信号采样26-196
10.2.4量化误差26-197
10.2.5混叠与采样定理26-197
10.2.6滤波器26-198
10.2.7振动传感器的选择26-198
10.2.8测试位置的选择26-198
10.3机械振动信号时域分析与故障诊断26-199
10.3.1时域特征与故障检测26-199
10.3.2相关分析26-202
10.4机械振动信号频域分析与故障诊断26-202
10.4.1傅里叶变换基础26-203
10.4.2利用频谱分析进行故障诊断26-203
10.4.3倒谱(cepstrum)分析基础26-207
10.4.4利用倒谱分析进行故障诊断26-208
10.5旋转机械振动与故障诊断26-209
10.5.1旋转机械振动的基本特征26-209
10.5.1.1强迫振动26-210
10.5.1.2自激振动26-210
10.5.2旋转机械常见故障机理与诊断26-211
10.5.2.1振动测量与技术26-211
10.5.2.2振动标准26-212
10.5.2.3旋转机械振动信号特征与故障诊断26-215
10.6往复机械振动与故障诊断26-219
10.6.1往复机械振动的基本特征26-219
10.6.2往复机械故障诊断26-220
10.7滚动轴承和齿轮故障诊断26-222
10.7.1滚动轴承故障诊断26-222
10.7.1.1滚动轴承故障诊断方法及应用26-222
10.7.1.2锥形滚子轴承故障诊断示例26-224
10.7.2齿轮故障诊断26-225
10.8机械故障诊断中的现代信号处理方法26-227
10.8.1小波变换及其机械故障诊断应用26-227
10.8.2emd及其机械故障诊断应用26-229
第11章机械噪声基础
11.1声学基本知识26-231
11.1.1声波的特性26-231
11.1.2描述声场与声源的物理量26-231
11.1.3声学物理量的关系及波动方程26-232
11.1.4平面、球面和柱面声波26-232
11.1.5声波的传播26-233
11.1.5.1反射、折射和透射26-233
11.1.5.2声波的干涉26-234
11.1.5.3散射、绕射和衍射26-234
11.1.6自由声场和混响声场26-234
11.1.7简单声源模型26-235
11.1.8声辐射26-236
11.2噪声的评价26-236
11.2.1声压级、声强级和声功率级26-236
11.2.2声级的综合26-237
11.2.3等效声级26-237
11.2.4人耳的听觉特性26-237
11.2.5噪声的频谱分析26-238
11.2.6计权声级26-238
11.2.7噪声评价数nr26-239
11.3噪声标准与规范26-240
11.3.1噪声的危害26-240
11.3.2噪声标准目录26-240
11.3.3机械设备噪声限值26-242
11.3.4工作场所噪声暴露限值26-244
11.4机械工程中的噪声源26-244
11.4.1机械噪声26-245
11.4.2齿轮噪声26-245
11.4.3滚动轴承噪声26-246
11.4.4液压系统噪声26-246
11.4.4.1液压泵噪声26-246
11.4.4.2液压阀噪声26-247
11.4.4.3机械噪声26-247
11.4.5电磁噪声26-247
11.4.6空气动力噪声26-247
第12章机械噪声测量
12.1噪声测量概述26-249
12.1.1测量目的26-249
12.1.2测量注意事项26-249
12.1.2.1测点的选择26-249
12.1.2.2背景噪声的修正26-249
12.1.2.3环境的影响26-249
12.1.2.4测量仪器的校准26-249
12.2噪声测量仪器26-250
12.2.1噪声测量基本系统26-250
12.2.2传声器26-250
12.2.2.1传声器的性能指标26-250
12.2.2.2传声器种类及特点26-251
12.2.2.3电容传声器26-252
12.2.2.4传声器的使用26-252
12.2.2.5特殊传声器26-253
12.2.2.6前置放大器26-253
12.2.3声级计26-253
12.2.3.1声级计的原理及分类26-253
12.2.3.2声级计的主要性能26-253
12.2.3.3积分声级计26-255
12.2.3.4噪声暴露计26-255
12.2.3.5统计声级计26-255
12.2.3.6频谱声级计26-255
12.2.4附件的使用26-255
12.2.5记录及分析仪26-257
12.2.5.1数据记录与采集26-257
12.2.5.2数字式分析仪26-257
12.2.6声校准器26-258
12.3噪声测量方法26-259
12.3.1声级测量26-259
12.3.1.1试验目的26-259
12.3.1.2试验原理26-259
12.3.1.3测点选择26-259
12.3.1.4测试内容26-259
12.3.2声功率测量26-260
12.3.2.1试验目的26-260
12.3.2.2试验原理26-260
12.3.2.3测点布置26-261
12.3.3声强测量26-262
12.3.3.1试验目的26-262
12.3.3.2试验原理26-262
12.3.3.3双传声器探头26-264
12.3.3.4声强信号处理方法26-264
12.3.4声成像测试26-264
12.3.4.1波束成型阵列测试技术26-265
12.3.4.2近场声全息测试技术26-265
第13章机械噪声控制
13.1噪声源控制26-267
13.1.1噪声控制原则与方法26-267
13.1.1.1噪声源的控制26-267
13.1.1.2传播途径的控制26-267
13.1.1.3噪声接受者(点)的防护26-267
13.1.2机械噪声源控制26-267
13.1.3空气动力噪声源控制26-268
13.2隔声降噪26-268
13.2.1隔声性能的评价与测定26-268
13.2.1.1隔声量26-268
13.2.1.2计权隔声量rw26-268
13.2.1.3空气声隔声量的实验室测定26-269
13.2.2单层均质薄板的隔声性能26-269
13.2.2.1隔声频率特性曲线26-269
13.2.2.2隔声量计算26-269
13.2.2.3常用单层板结构隔声量26-270
13.2.3双层板结构的隔声性能26-271
13.2.3.1隔声频率特性曲线26-271
13.2.3.2隔声量计算的经验公式26-271
13.2.4轻型组合结构的隔声性能26-272
13.2.4.1各类轻型组合结构的隔声特性26-272
13.2.4.2轻型构造中的声桥和提高
轻型构造隔声量的方法26-273
13.2.5隔声罩26-273
13.2.5.1隔声罩和半隔声罩的常用形式26-273
13.2.5.2隔声罩隔声效果计算公式26-273
13.2.5.3隔声罩设计步骤26-273
13.2.5.4隔声罩设计注意事项26-274
13.2.6隔声屏26-274
13.2.6.1隔声屏类型26-274
13.2.6.2隔声屏降噪效果26-274
13.3吸声降噪26-275
13.3.1吸声材料和吸声结构26-275
13.3.2吸声性能的评价与测定26-276
13.3.2.1吸声性能的评价26-276
13.3.2.2吸声系数的测量26-277
13.3.3多孔吸声材料26-277
13.3.3.1多孔吸声材料的基本类型26-277
13.3.3.2多孔吸声材料的吸声性能26-278
13.3.4共振吸声结构26-278
13.3.4.1穿孔板共振吸声结构26-278
13.3.4.2微穿孔板共振吸声结构26-279
13.3.5吸声降噪量计算26-279
13.3.5.1吸声降噪适用条件分析26-279
13.3.5.2单声源时的室内吸声降噪量计算26-280
13.3.5.3多声源时的室内吸声降噪量计算26-280
13.3.5.4吸声降噪设计程序26-281
13.4消声器26-281
13.4.1消声器的类型与性能评价26-281
13.4.1.1消声器的类型26-281
13.4.1.2消声器的性能评价26-282
13.4.2阻性消声器26-282
13.4.2.1常见形式26-282
13.4.2.2直管式消声器的消声量26-282
13.4.2.3其他消声器的消声量26-283
13.4.3抗性消声器26-283
13.4.3.1扩张式(膨胀式)消声器26-283
13.4.3.2共振式消声器26-284
13.4.3.3微穿孔板消声器26-285
13.4.4复合式消声器26-285
13.4.5喷注消声器26-285
13.4.5.1节流减压型排气消声器26-285
13.4.5.2小孔喷注型排气消声器26-286
13.4.5.3节流减压加小孔喷注复合型排气消声器26-287
13.4.5.4多孔材料耗散型排气消声器26-287
13.4.6电子消声器26-287
参考文献26-289
第27篇 疲劳强度设计
第1章机械零部件疲劳强度与寿命
1.1零部件疲劳失效与疲劳寿命27-3
1.1.1疲劳失效及其特点27-3
1.1.2机械零部件常见疲劳失效形式27-3
1.1.3疲劳设计准则27-3
1.1.3.1名义应力准则27-3
1.1.3.2局部应力应变准则27-4
1.1.3.3损伤容限设计准则27-4
1.1.3.4多轴疲劳准则27-4
1.2疲劳载荷27-4
1.2.1循环应力27-4
1.2.2循环计数法27-5
1.2.3载荷谱编制27-6
1.2.3.1累积频数曲线27-7
1.2.3.2载荷谱编制27-7
1.2.3.3应用举例27-8
1.3材料疲劳性能27-8
1.4疲劳损伤累积效应与法则27-9
1.4.1线性疲劳累积损伤(miner)法则27-9
1.4.2相对miner法则27-10
第2章疲劳失效影响因素与提高疲劳强度的措施
2.1应力集中效应27-11
2.1.1应力分布及材料对应力集中的敏感性27-11
2.1.2理论应力集中系数27-12
2.1.2.1带台肩圆角的机械零件的理论应力集中系数27-13
2.1.2.2带沟槽的机械零件的理论应力集中系数27-17
2.1.2.3开孔的机械零件的理论应力集中系数27-22
2.1.2.4其他典型零件的理论应力集中系数27-25
2.1.3有效应力集中系数27-26
2.1.3.1带台肩圆角的机械零件的有效应力集中系数27-26
2.1.3.2带沟槽的机械零件的有效应力集中系数27-28
2.1.3.3开孔的机械零件的有效应力集中系数27-31
2.1.3.4其他常用零件的有效应力集中系数27-32
2.2尺寸效应27-36
2.3表面状态效应27-38
2.3.1表面精度影响27-38
2.3.2表面强化效应27-38
2.4载荷影响27-40
2.4.1载荷类型影响27-40
2.4.2载荷频率影响27-40
2.4.3平均应力影响27-41
2.5环境因素27-43
2.5.1腐蚀环境27-43
2.5.1.1载荷频率的影响27-43
2.5.1.2腐蚀方式的影响27-44
2.5.1.3腐蚀介质的影响27-44
2.5.1.4结构尺寸与形状的影响27-44
2.5.2温度的影响27-46
2.5.2.1低温的影响27-46
2.5.2.2高温的影响27-47
2.6提高零件疲劳强度的方法27-57
2.6.1合理选材27-57
2.6.2材料改性27-57
2.6.3改进结构27-57
2.6.4表面强化27-59
2.6.4.1表面喷丸27-59
2.6.4.2表面辊压27-60
2.6.4.3内孔挤压27-62
2.6.4.4表面化学热处理27-62
2.6.4.5表面淬火27-65
2.6.4.6表面激光处理27-65
第3章高周疲劳强度设计方法
3.1材料的常规疲劳性能数据27-67
3.1.1材料疲劳极限27-67
3.1.2材料的s瞡曲线27-74
3.1.3疲劳安全系数27-88
3.2无限寿命设计27-91
3.2.1单向应力状态下的无限寿命设计27-91
3.2.1.1计算公式27-91
3.2.1.2设计实例27-92
3.2.2复杂应力状态下的无限寿命设计27-93
3.2.3连接件的疲劳寿命估算——应力严重系数法27-93
3.3有限寿命设计27-95
3.3.1计算公式27-95
3.3.2寿命估算27-95
3.3.3设计实例27-95
第4章低周疲劳强度设计方法
4.1材料低周疲劳性能27-97
4.2循环应力灿Ρ淝线27-99
4.2.1滞回线27-99
4.2.2循环硬化与循环软化27-100
4.2.3循环应力灿Ρ淝线27-100
4.3应变彩倜曲线27-103
4.3.1应变彩倜方程27-103
4.3.2四点法求应变彩倜曲线27-105
4.3.3通用斜率法27-106
4.4低周疲劳的寿命估算27-106
4.4.1直接法27-106
4.4.2裂纹形成寿命估算方法27-107
4.4.2.1局部应力灿Ρ浞治27-108
4.4.2.2裂纹形成寿命估算方法27-110
4.4.2.3设计实例27-111
第5章裂纹扩展寿命估算方法
5.1应力强度因子与断裂韧性27-114
5.1.1应力强度因子27-114
5.1.2断裂韧度27-114
5.2裂纹扩展特性与裂纹扩展速率27-124
5.2.1裂纹扩展过程27-124
5.2.2裂纹扩展门槛值δkth27-125
5.2.3裂纹扩展速率da／dn27-127
5.3疲劳裂纹扩展寿命估算方法27-138
5.4算例27-138
5.5损伤容限设计27-139
5.5.1损伤容限设计概念27-139
5.5.2损伤容限设计的内容27-140
5.5.2.1确定关键件27-140
5.5.2.2材料选择27-140
5.5.2.3结构细节设计的控制27-141
5.5.3结构设计27-141
5.5.4缺陷假设27-142
5.5.4.1初始裂纹尺寸27-142
5.5.4.2连续损伤假设27-142
5.5.4.3剩余结构损伤27-143
5.5.4.4使用中检查后损伤假设27-143
5.5.5剩余强度27-143
5.5.5.1剩余强度概念27-143
5.5.5.2多途径传力结构剩余强度曲线27-144
5.5.6损伤检查27-146
5.5.6.1可检查度27-147
5.5.6.2检查能力评估方法27-147
5.5.6.3检查间隔27-149
第6章疲劳实验与数据处理
6.1疲劳试验机27-152
6.1.1疲劳试验机的种类27-152
6.1.2疲劳试验加载方式27-152
6.1.3疲劳试验控制方式27-152
6.1.4疲劳试验数据采集27-153
6.2疲劳试样及其制备27-153
6.2.1试样27-153
6.2.1.1光滑试样27-153
6.2.1.2缺口试验27-154
6.2.1.3低周疲劳试样27-154
6.2.1.4疲劳裂纹扩展试样27-155
6.2.2试样制备27-156
6.2.2.1取样27-156
6.2.2.2机械加工27-156
6.2.2.3热处理27-157
6.2.2.4测量、探伤与储存27-157
6.3疲劳试验方法27-157
6.3.1s瞡曲线试验27-157
6.3.1.1单点试验法27-157
6.3.1.2成组试验法27-158
6.3.2疲劳极限试验27-159
6.3.3ε瞡曲线试验27-160
6.3.4应力灿Ρ淝线试验27-161
6.3.5裂纹扩展速率(da/dn曲线)试验27-162
6.3.6断裂韧性试验27-162
6.4疲劳试验数据处理27-163
6.4.1可疑观测值的取舍27-163
6.4.2s瞡曲线拟合27-164
6.4.3ε瞡曲线拟合27-165
6.4.4应力灿Ρ淝线拟合27-166
6.4.5da/dn曲线拟合27-166
6.4.6断裂韧性试验数据处理27-168
参考文献27-170
第28篇 可靠性设计
第1章机械失效与可靠性
1.1机械零部件的典型失效形式28-3
1.1.1静载失效28-3
1.1.2疲劳失效28-3
1.1.3腐蚀失效28-3
1.1.4磨损失效28-4
1.1.5冲击失效28-4
1.1.6振动失效28-4
1.2机械零部件的力学性能与失效影响因素28-4
1.2.1静载拉伸特性28-4
1.2.2静强度性能28-5
1.2.3疲劳性能28-6
1.3安全设计准则28-7
1.3.1静强度准则28-7
1.3.2疲劳强度准则28-7
1.3.3断裂准则28-8
1.3.4磨损设计准则28-8
1.3.5振动稳定性准则28-9
1.4可靠性及其指标28-9
1.4.1产品质量28-9
1.4.2产品的可靠性28-9
1.4.3产品可靠性与全寿命周期费用28-10
1.4.4寿命均值与方差28-10
1.4.5平均无故障工作时间28-11
1.4.6产品寿命分布与可靠度28-11
1.4.7失效率28-11
1.4.8可靠寿命与特征寿命28-13
1.4.9维修度28-13
1.4.10有效度28-13
第2章可靠性设计流程
2.1可靠性目标及其分解28-15
2.2可靠性设计流程28-15
2.3设计各阶段的可靠性工作内容28-16
2.3.1方案设计阶段28-16
2.3.2系统设计阶段28-17
2.3.3详细设计阶段28-17
2.3.4设计评审阶段28-17
第3章可靠性数据及其统计分布
3.1可靠性数据采集28-18
3.1.1可靠性设计与评估数据要求28-18
3.1.2可靠性数据来源与采集方法28-18
3.2可靠性数据统计内容及方法28-19
3.2.1可靠性数据统计内容28-19
3.2.2可靠性数据统计分析基本方法28-19
3.3载荷分布与强度分布28-20
3.3.1正态分布28-20
3.3.2极值分布28-21
3.3.3次序统计量及其分布28-22
3.4载荷作用次数分布及故障次数分布28-23
3.4.1二项分布28-23
3.4.2泊松(poisson)分布28-23
3.5寿命分布28-23
3.5.1指数分布28-23
3.5.2威布尔(weibull)分布28-24
3.5.3对数正态分布28-26
第4章故障模式、效应及危害度分析
4.1基本概念与方法步骤28-27
4.1.1基本概念28-27
4.1.2fmeca的层次与分析过程28-28
4.1.3fmeca的实施步骤28-28
4.2危害度分析28-30
4.2.1定性分析28-30
4.2.2定量分析28-31
4.3fmeca应用示例28-32
第5章故障树分析
5.1基本概念与基本符号28-42
5.1.1故障树基本概念28-42
5.1.2故障树基本符号28-43
5.1.3割集与路集28-44
5.2故障树建树与分析方法28-44
5.2.1建立故障树的方法与步骤28-44
5.2.2故障树定性分析28-45
5.2.3故障树定量分析28-47
5.3故障树分析实例28-49
第6章机械系统可靠性设计
6.1系统可靠性设计的内容28-55
6.2系统可靠性模型28-55
6.2.1串联系统可靠性模型28-55
6.2.1.1独立失效系统可靠性模型28-55
6.2.1.2一般串联系统可靠性模型28-56
6.2.2并联系统可靠性模型28-57
6.2.2.1独立失效系统可靠性模型28-57
6.2.2.2一般并联系统可靠性模型28-57
6.2.3串膊⒘系统可靠性模型28-58
6.2.4并泊联系统可靠性模型28-58
6.2.5表决系统可靠性模型28-58
6.2.6储备系统可靠性模型28-59
6.2.7复杂系统可靠性分析方法28-60
6.3参数化形式的系统可靠性模型28-61
6.4系统可靠性预测28-61
6.4.1数学模型法28-62
6.4.2上下限法28-62
6.4.3组合预测28-63
6.5可靠性分配方法28-63
6.5.1等分配法28-64
6.5.2再分配法28-64
6.5.3比例分配法28-65
6.5.4综合评分分配法28-66
6.5.5动态规划分配法28-66
6.5.5.1串联系统28-67
6.5.5.2并联系统28-67
6.6可靠性预测实例28-68
第7章机构可靠性设计
7.1机构可靠性模型及评价指标28-71
7.1.1机构可靠性建模方法28-71
7.1.2机构工作过程分解28-72
7.1.3功能可靠性28-72
7.2曲柄滑块机构运动可靠性28-72
7.2.1机构运动误差28-72
7.2.2理想状态下机构运动关系28-73
7.2.3机构可靠性模型28-73
7.2.3.1考虑尺寸误差的计算模型28-73
7.2.3.2考虑运动副间隙误差的计算模型28-74
第8章零件静强度可靠性设计
8.1基本原理28-77
8.１.1安全系数及可靠性参数28-77
8.１.２可靠性设计计算基本原理28-78
8.2应力分布和强度分布影响因素28-79
8.2.1载荷28-79
8.2.2材料性能28-79
8.2.3制造工艺28-79
8.2.4几何形状及尺寸28-79
8.3随机变量函数的均值和标准差计算方法28-79
8.3.1计算分布参数的矩方法28-79
8.3.2常用随机变量函数均值与标准差公式28-80
8.4零件可靠度计算的应力睬慷雀缮婺Ｐ28-80
8.4.1应力睬慷雀缮婺Ｐ28-80
8.4.1.1基本概念28-80
8.4.1.2零件可靠度基本表达式28-81
8.4.2载荷多次作用下的可靠性模型28-81
8.5典型应力/强度分布的零件可靠度计算28-83
8.5.1应力与强度均为正态分布时可靠度计算28-83
8.5.2应力与强度均服从对数正态分布时可靠度计算28-83
8.6静强度可靠性设计28-84
8.6.1零件静强度可靠性设计的主要内容与步骤28-84
8.6.2静强度可靠性设计举例28-85
8.7断裂可靠性设计28-85
8.7.1断裂力学的基本概念28-85
8.7.2断裂可靠性设计28-86
8.8可靠性设计计算的蒙特卡罗方法28-87
8.8.1蒙特卡罗法求解可靠度的原理28-87
8.8.2随机数的产生28-87
8.8.3随机变量抽样方法28-88
8.8.3.1逆变换法28-88
8.8.3.2舍选抽样法28-89
8.8.3.3变换抽样法28-90
8.8.4重要抽样法28-91
8.8.5离散随机变量抽样28-91
8.8.6应用举例——发动机轮盘可靠性仿真28-91
8.9典型机械零件可靠性设计举例28-94
8.9.1螺纹连接可靠性设计28-94
8.9.2过盈连接的可靠性设计28-96
第9章零部件动强度可靠性设计
9.1疲劳强度可靠性设计28-98
9.1.1疲劳可靠性设计基本原理28-98
9.1.2概率疲劳等寿命图28-98
9.1.3疲劳强度可靠性设计计算28-99
9.2疲劳强度可靠性设计的递推法28-101
9.3随机恒幅循环载荷疲劳可靠度的统计平均算法28-101
9.3.1疲劳可靠度计算的载荷统计加权平均模型28-101
9.3.2疲劳寿命分布与循环应力水平之间的关系28-102
9.4磨损可靠性28-102
9.4.1磨损的基本概念28-102
9.4.2给定寿命下的磨损可靠度计算28-103
9.4.3给定磨损可靠度时的可靠寿命计算28-103
第10章可靠性评价
10.1零件可靠性评价28-105
10.1.1复杂载荷工况可靠性评价28-105
10.1.2强度退化规律28-105
10.1.3存在强度退化时的可靠性模型28-106
10.1.4离散化的可靠性模型28-106
10.2系统可靠性评价28-108
10.2.1系统可靠性评价方法28-108
10.2.2行星齿轮系可靠度计算28-108
第11章可靠性试验与数据处理
11.1可靠性试验28-110
11.1.1可靠性试验类型28-110
11.1.2可靠性试验数据类型28-110
11.2可靠性数据分布类型检验28-111
11.2.1χ2检验法28-111
11.2.2k瞫检验法28-112
11.2.3回归分析检验法28-113
11.3参数估计28-114
11.3.1矩估计28-114
11.3.2极大似然估计28-115
11.4指数分布假设检验与参数估计28-115
11.4.1拟合性检验28-115
11.4.2参数估计28-116
11.5正态分布统计检验与参数估计28-117
11.5.1拟合性检验28-117
11.5.2正态分布参数估计28-118
附录
附录ⅰ可靠性标准28-120
ⅰ1中国国家可靠性标准28-120
ⅰ2中国电子行业可靠性标准28-122
ⅰ3中国机械行业可靠性标准28-123
附录ⅱ概率分布表28-125
ⅱ1标准正态分布表28-125
ⅱ2χ2分布表28-126
ⅱ3t分布表28-128
ⅱ4f分布表28-129
ⅱ5γ函数表28-134
参考文献28-136
第29篇 优化设计
第1章概述
1.1优化设计的基本概念29-3
1.2优化设计的分类29-3
1.3优化设计一般过程29-3
1.4优化设计的数学模型29-3
1.5优化设计的三要素29-3
1.6优化问题的几何解释29-4
1.6.1优化问题的设计可行域29-4
1.6.2不同优化问题的几何解释29-4
1.7优化问题的求解29-5
1.8最优解的判别及约束优化问题的最优解条件29-5
1.8.1优化问题的最优解29-5
1.8.2约束优化问题的最优解29-5
1.8.3约束优化设计问题的最优解存在条件29-5
1.9优化设计的迭代算法及终止准则29-6
1.9.1优化设计中的迭代算法29-6
1.9.2迭代算法的终止准则29-6
第2章一维优化搜索方法
2.1外推法29-7
2.1.1基本方法29-7
2.1.2搜索过程29-7
2.1.3程序框图29-7
2.2黄金分割法(0.618法)29-8
2.2.1基本方法29-8
2.2.2黄金分割法进行一维搜索的一般过程29-8
2.2.3黄金分割法特点29-8
2.2.4程序框图29-8
2.3切线法(牛顿法)29-9
2.3.1基本方法29-9
2.3.2切线法找极小值的一般过程29-9
2.3.3切线法特点29-9
2.3.4切线法程序框图29-9
2.4二次插值法29-9
2.4.1基本方法29-9
2.4.2二次插值法的迭代过程29-9
2.4.3二次插值法特点29-9
2.4.4二次插值法程序框图29-10
第3章无约束优化算法
3.1梯度法(最速下降法)29-11
3.1.1基本方法29-11
3.1.2梯度法的迭代公式29-11
3.1.3梯度法的迭代步骤29-11
3.1.4梯度法的特点29-11
3.1.5梯度法程序框图29-11
3.2共轭梯度法29-11
3.2.1基本方法29-11
3.2.2共轭梯度法迭代公式29-11
3.2.3共轭梯度法的计算步骤29-11
3.2.4共轭梯度法特点29-12
3.2.5共轭梯度法程序框图29-12
3.3牛顿型方法29-12
3.3.1牛顿法29-12
3.3.2阻尼牛顿法29-12
3.3.3阻尼牛顿法程序框图29-13
3.4变尺度法29-13
3.4.1基本方法29-13
3.4.2变尺度法的迭代格式29-13
3.4.3变尺度法的迭代过程29-13
3.4.4变尺度法的特点29-13
3.4.5变尺度法程序框图29-13
3.5坐标轮换法29-13
3.5.1基本方法29-13
3.5.2迭代公式29-13
3.5.3坐标轮换法的迭代过程29-14
3.5.4坐标轮换法特点29-14
3.5.5坐标轮换法程序框图29-14
3.6鲍威尔法29-14
3.6.1基本方法29-14
3.6.2鲍威尔法的迭代过程29-14
3.6.3鲍威尔法特点29-15
3.6.4鲍威尔法程序框图29-15
3.7单形替换法29-16
3.7.1基本方法29-16
3.7.2单形替换法的主要计算步骤29-16
3.7.3单形替换法特点29-16
3.7.4单形替换法程序框图29-16
3.8无约束优化算法的选用29-17
第4章有约束优化算法
4.1随机方向法29-18
4.1.1基本方法29-18
4.1.2随机方向法的特点29-18
4.1.3随机方向法的计算步骤29-18
4.1.4随机方向法程序框图29-18
4.2复合形法29-18
4.2.1基本方法29-18
4.2.2基本复合形法(只含反射)的计算步骤29-19
4.2.3基本复合形法的程序框图29-20
4.3可行方向法29-21
4.3.1基本方法29-21
4.3.2可行方向法的搜索策略29-21
4.3.3产生可行方向的条件29-22
4.3.3.1可行条件29-22
4.3.3.2下降条件29-22
4.3.3.3可行方向29-22
4.3.4可行方向的产生方法29-23
4.3.4.1优选方向法29-23
4.3.4.2梯度投影法29-23
4.3.5迭代步长的确定29-23
4.3.6可行方向法计算步骤29-24
4.3.7可行方向法程序框图29-25
4.4惩罚函数法29-25
4.4.1基本方法29-25
4.4.2惩罚函数的表达式29-25
4.4.3惩罚函数法的分类与比较29-25
4.4.4惩罚函数法的特点29-26
4.4.5惩罚函数法的算法步骤(适用于内点法、混合法)29-26
4.5增广拉格朗日乘子法29-26
4.5.1基本方法29-26
4.5.2主要算法步骤29-26
4.5.3算法特点29-26
4.6序列线性规划法29-27
4.6.1基本方法29-27
4.6.2算法步骤29-27
4.6.3计算举例29-27
4.7序列二次规划法29-28
4.7.1基本方法29-28
4.7.2算法举例29-28
4.8简约梯度法及广义简约梯度法29-29
4.8.1简约梯度法29-29
4.8.1.1基本方法29-29
4.8.1.2算法步骤29-29
4.8.1.3计算举例29-29
4.8.2广义简约梯度法29-30
4.8.2.1基本方法29-30
4.8.2.2算法步骤29-31
4.8.2.3计算举例29-31
第5章多目标优化设计方法
5.1多目标优化设计的数学模型与有效解29-32
5.1.1多目标优化设计的数学模型29-32
5.1.2多目标优化的有效解29-32
5.2主要目标法29-33
5.3统一目标法29-33
5.3.1评价函数法29-33
5.3.2分目标乘除法29-34
5.4分层序列法及宽容分层序列法29-34
5.5协调曲线法29-35
5.6多目标优化主要方法对比29-35
第6章离散问题优化设计方法
6.1基本概念29-37
6.1.1离散优化问题数学模型的一般形式29-37
6.1.2离散变量的概念和表达29-37
6.1.3连续变量的离散化29-38
6.1.4离散变量设计问题的可行域29-39
6.1.5离散变量问题的最优解29-39
6.1.6离散优化方法的收敛准则29-39
6.1.7离散优化方法概述29-39
6.2离散变量自适应随机搜索法29-39
6.2.1基本方法29-39
6.2.2基本步骤29-39
6.2.3程序框图29-40
6.3离散变量的组合形法29-41
6.3.1基本方法29-41
6.3.2基本步骤29-41
6.3.3程序框图29-41
6.4离散性惩罚函数法29-41
6.4.1基本方法29-41
6.4.2算法的基本步骤29-42
6.4.3程序框图29-42
第7章随机问题优化设计方法
7.1基本概念和定义29-43
7.1.1随机参数29-43
7.1.2随机设计变量29-43
7.1.3随机设计特性29-43
7.1.4概率约束可行域29-43
7.2随机优化设计数学模型的一般形式29-44
7.3随机问题最优解的最优性条件29-44
7.4一次二阶矩法29-44
7.4.1基本思想29-44
7.4.2基本算法29-44
7.4.3一次二阶矩法的特点29-45
7.5随机模拟搜索法29-45
7.5.1基本思想29-45
7.5.2基本方法29-45
7.5.3随机模拟搜索算法的基本步骤29-46
7.6随机拟次梯度法29-46
7.6.1基本思想29-46
7.6.2基本方法29-46
7.6.3随机步长因子的确定29-47
7.6.4迭代终止准则29-47
7.6.5算法步骤29-47
7.6.6算法程序框图29-48
第8章机械模糊优化设计方法
8.1含模糊因素的优化设计模型29-49
8.1.1模糊数学的若干基本概念和定义29-49
8.1.2设计变量29-49
8.1.3目标函数29-49
8.1.4约束条件29-50
8.1.5数学模型29-50
8.2模糊优化设计的确定型解法29-51
8.2.1清晰目标函数在模糊约束时的求解方法29-51
8.2.2模糊目标和模糊约束时的求解方法29-52
8.3模糊优化设计问题的模糊模拟搜索解法29-53
8.3.1清晰等价解法29-53
8.3.2模糊模拟方法29-53
第9章机械优化设计应用实例
9.1机构优化设计29-55
9.2机械零件优化设计29-56
9.2.1弹簧优化设计29-56
9.2.2机床主轴结构优化设计29-56
9.3机械系统优化设计29-57
参考文献29-59
第30篇 反求设计
第1章概述
第2章反求数字化数据测量设备
2.1反求测量方法30-6
2.1.1接触式测量30-7
2.1.2非接触式测量30-8
2.2坐标测量机原理、结构与特点30-11
2.2.1坐标测量机原理30-11
2.2.2直角坐标测量机结构形式与特点30-13
2.2.3便携式关节臂坐标测量机结构形式与特点30-15
2.3坐标测量机主要生产商及部分产品30-15
2.4典型光学测量设备30-28
第3章反求设计中的数据预处理3.1测头半径补偿30-34
3.1.1拟合补偿法30-35
3.1.1.1b样条曲面补偿法30-35
3.1.1.2kriging补偿法(参数曲面法)30-36
3.1.2直接计算法30-37
3.1.3三角网格法30-38
3.1.4半球测量法30-39
3.2数据的剔除30-40
3.3数据的平滑30-40
3.3.1数据平滑处理方法30-40
3.3.2数据平滑滤波方法30-40
3.4数据的拼合30-43
3.4.1数据拼合问题30-43
3.4.2基于三基准点对齐的数据拼合30-44
3.4.3多视数据统一30-45
3.4.4数据拼合的误差分析30-46
3.5数据的修补30-47
3.6数据的精简30-49
3.7数据的分割30-50
3.7.1点云数据分割方法30-51
3.7.2散乱数据的自动分割30-52
第4章三维模型重构技术
4.1曲线拟合造型30-55
4.1.1参数曲线的插值与逼近30-56
4.1.1.1参数多项式30-56
4.1.1.2数据点参数化30-56
4.1.1.3多项式插值曲线30-57
4.1.1.4最小二乘逼近30-57
4.1.2b样条曲线插值与逼近30-58
4.1.2.1b样条曲线插值30-58
4.1.2.2b样条曲线逼近30-58
4.2曲面拟合造型30-60
4.2.1有序点的b样条曲面插值30-60
4.2.1.1曲面插值的一般过程30-60
4.2.1.2双三次b样条插值曲面的反算30-61
4.2.2b样条曲面逼近30-63
4.2.2.1最小二乘曲面逼近30-63
4.2.2.2在规定精度内的曲面逼近30-63
4.2.3任意测量点的b样条曲面逼近30-63
4.2.3.1b样条曲线、曲面及最小二乘拟合定义30-63
4.2.3.2基本曲面参数化30-64
4.3曲线的光顺30-67
4.3.1能量光顺方法30-67
4.3.1.1能量法构造过程30-67
4.3.1.2迭代停止准则及方法30-68
4.3.2参数样条选点光顺30-68
4.3.3nurbs曲线选点光顺30-68
4.3.3.1曲线选点修改基本原理与光顺性准则30-68
4.3.3.2节点删除方法与光顺中的误差控制30-69
4.3.3.3曲线选点迭代光顺算法30-70
4.4曲面的光顺30-71
4.4.1网格法光顺30-71
4.4.2能量法光顺30-71
4.5曲线曲面编辑与曲面片重建方法30-72
4.5.1曲线的编辑30-72
4.5.2曲面的编辑30-72
4.5.3基于曲线的曲面片重建30-74
4.6模型重建质量与评价30-76
4.6.1工程曲面的分类30-76
4.6.2模型重建误差分析30-77
4.6.3曲线曲面的连续性与光顺性30-78
4.6.3.1曲线曲面的连续性30-78
4.6.3.2曲线曲面的光顺性30-79
4.6.4模型精度分析与评价30-80
4.6.4.1基于曲率的方法30-81
4.6.4.2基于光照模型方法30-82
4.6.4.3任意点到曲面的距离30-82
第5章常用反求设计软件与反求设计模块
5.1反求软件与反求模块简介30-86
5.2imageware软件30-87
5.3geomagic studio和geomagic qualify软件30-89
5.3.1geomagic studio30-89
5.3.2geomagic qualify30-89
5.4copycad pro软件30-91
5.5rapidform软件30-92
5.6catia中的反求设计模块30-94
5.6.1catia反求建模特点与基本流程30-94
5.6.2catia中反求建模主要模块及功能30-95
5.7pro/e中的反求模块30-97
5.7.1扫描工具30-97
5.7.2小平面特征30-99
5.7.3重新造型30-100
第6章反求设计实例
6.1摩托车后视镜反求设计30-102
6.1.1产品造型分析30-102
6.1.2点云的处理30-102
6.1.3制作镜壳30-104
6.1.4制作支柄30-116
6.1.5裁剪曲面30-123
6.2油泥车体模型反求设计30-124
参考文献30-129
第31篇 数字化设计
第1章概述
1.1数字化设计技术31-3
1.1.1产品开发与数字化设计技术31-3
1.1.2数字化设计的内涵及学科体系31-3
1.1.3数字化设计的特点31-4
1.2数字化设计技术的相关技术31-5
1.2.1cad技术31-5
1.2.2cae技术31-7
1.2.3capp技术31-8
1.2.4cam技术31-8
1.2.5pdm技术31-8
1.2.6dfx技术31-8
1.2.7计算机支持的协同设计31-9
1.2.7.1计算机支持的协同工作31-9
1.2.7.2计算机支持的协同设计31-9
1.2.7.3协同设计(cd)31-9
1.2.8其他相关技术31-9
1.3数字化设计技术的发展趋势31-12
第2章数字化设计系统的组成
2.1数字化设计系统的组成31-14
2.2数字化设计系统的硬件系统31-14
2.2.1主机31-14
2.2.2内存储器31-15
2.2.3外存储器31-15
2.2.4输入输出装置31-15
2.2.4.1输入设备31-15
2.2.4.2输出设备31-16
2.2.5网络互联设备31-17
2.2.6硬件系统配置31-19
2.3数字化设计系统的软件系统31-19
2.3.1操作系统31-19
2.3.1.1操作系统基本概念31-19
2.3.1.2常用操作系统简介31-19
2.3.2数据库31-20
2.3.3支撑软件31-21
2.3.4程序设计语言31-22
2.3.5数字化设计典型软件简介31-23
2.4数字化设计系统的建立31-25
2.4.1数字化设计软件系统的开发流程31-25
2.4.2数字化设计系统软硬件的选型31-27
第3章计算机图形学基础
3.1概述31-29
3.1.1计算机图形学的研究内容31-29
3.1.2计算机图形学的应用领域31-29
3.1.3计算机图形系统的硬件设备31-30
3.2图形变换31-30
3.2.1二维图形的基本几何变换31-30
3.2.1.1恒等变换31-30
3.2.1.2比例变换31-31
3.2.1.3反射变换31-31
3.2.1.4错切变换31-32
3.2.1.5旋转变换31-33
3.2.1.6平移变换及齐次坐标31-33
3.2.2二维图形的组合变换31-34
3.2.2.1平面图形绕任意点旋转的变换31-34
3.2.2.2平面图形以任意点为中心的比例变换31-35
3.2.3三维图形的几何变换31-35
3.2.3.1平移变换31-36
3.2.3.2比例变换31-36
3.2.3.3旋转变换31-37
3.2.4正投影变换31-39
3.2.5复合变换31-39
3.2.5.1主视图变换矩阵31-40
3.2.5.2俯视图变换矩阵31-40
3.2.5.3左视图变换矩阵31-40
3.2.5.4三视图变换矩阵注意的问题31-40
3.2.6复合变换轴测图投影变换31-41
3.3图形的裁剪与消隐31-41
3.3.1图形的裁剪31-41
3.3.1.1直线裁剪31-41
3.3.1.2多边形裁剪31-41
3.3.2图形的消隐31-43
3.3.2.1消隐的概念31-43
3.3.2.2消隐分类31-43
3.3.2.3常见消隐算法31-43
3.4三维物体的表示31-46
3.4.1曲线31-46
3.4.1.1参数曲线31-46
3.4.1.2hermite曲线31-46
3.4.1.3bezier曲线31-47
3.4.1.4b样条曲线31-47
3.4.1.5非均匀有理b样条曲线(nurbs)31-49
3.4.2曲面31-49
3.4.2.1coons曲面31-49
3.4.2.2bezier曲面31-50
3.4.2.3b样条曲面31-50
第4章产品的数字化造型
4.1形体在计算机内部的表示31-51
4.1.1几何信息和拓扑信息31-51
4.1.2形体的定义及表示形式31-51
4.2线框造型系统31-52
4.3曲面造型系统31-53
4.4实体造型系统31-55
4.4.1实体造型的定义31-55
4.4.2构建实体几何模型(csg)31-55
4.4.3边界表示几何模型(b瞨ep)31-56
4.4.4空间位置枚举法(spatial oeeupaneyenumeration)31-56
4.4.5实体空间分解枚举(八叉树)表示法(spatial瞤artitioning representations)31-56
4.4.6扫描表示法(sweep representations)31-57
4.5基于特征的实体造型31-57
4.5.1特征造型的定义31-57
4.5.2特征的分类31-58
4.5.3特征造型技术的实施31-58
4.5.4特征造型的优点31-58
4.5.5参数化造型31-58
4.5.6参数化特征造型系统31-59
4.6装配造型31-59
4.6.1装配造型的功能31-59
4.6.2装配浏览31-59
4.6.3装配模型的使用31-60
第5章计算机辅助设计技术
5.1概述31-61
5.1.1cad技术的内涵31-61
5.1.2cad技术的特点与应用31-61
5.1.2.1cad技术的特点31-61
5.1.2.2cad技术的应用31-62
5.1.3cad技术通用技术规范(specificationfor cad general technologygb/t 17304—2009)31-63
5.2cad接口技术和图形标准31-68
5.2.1人机交互及接口技术31-69
5.2.1.1交互技术31-69
5.2.1.2人机接口技术31-71
5.2.2计算机图形接口和图形元文件31-72
5.2.2.1计算机图形接口 (cgi)31-72
5.2.2.2计算机图形元文件 (cgm)31-73
5.2.3计算机图形软件标准31-74
5.2.3.1gks标准 (gks和gks3d)31-74
5.2.3.2phigs标准 (程序员层次交互图形系统)31-76
5.2.3.3opengl标准 (开放图形库)31-77
5.2.4产品数据交换标准31-85
5.2.4.1dxf (图形交换文件)31-85
5.2.4.2iges (初始图形交换规范)31-88
5.2.4.3step(产品模型数据交换标准)31-94
5.2.5图形库的建立和使用31-97
5.2.5.1图形系统文件31-97
5.2.5.2图形程序31-97
5.2.5.3参数化31-98
5.3工程数据的计算机处理31-99
5.3.1数表的程序化31-99
5.3.1.1数表的存储31-99
5.3.1.2一元数表的查取方法31-100
5.3.1.3二元数表的存取方法31-101
5.3.1.4数表的公式化31-102
5.3.2线图的程序化31-104
5.3.3建立数据文件31-104
5.3.4数表的数据库管理31-105
5.3.4.1数据库系统简介31-105
5.3.4.2数据库的建立和使用31-106
5.3.4.3数据库管理系统在cad中的应用31-107
5.3.5工程数据库31-107
5.3.5.1工程数据库的概念31-107
5.3.5.2工程数据库的特点31-108
5.4cad软件工程技术31-109
5.4.1软件工程的基本概念31-109
5.4.2cad应用软件开发31-111
5.4.3软件开发流程31-111
5.4.4cad软件的文档编制规范31-114
第6章有限元分析技术
6.1弹性力学基础31-118
6.1.1弹性力学的主要物理量31-118
6.1.2弹性力学的基本方程31-119
6.1.3弹性力学问题的主要解法31-120
6.2有限元法基础31-120
6.2.1有限元法的基本思想31-120
6.2.2有限元法的基本步骤31-120
6.2.3常用单元的位移模式31-122
6.2.4非节点载荷的移置31-123
6.2.5有限元分析应注意的问题31-124
6.2.6有限元法的应用31-124
6.3各类问题的有限元法31-125
6.3.1平面问题的有限元法31-125
6.3.2轴对称问题的有限元法31-132
6.3.3杆件系统的有限元法31-132
6.3.4空间问题的有限元法31-135
6.3.5等参数单元31-138
6.3.6板壳问题的有限元法31-140
6.3.6.1平板弯曲问题的有限元法31-140
6.3.6.2壳体弯曲问题31-142
6.3.7稳态热传导问题的有限元法31-143
6.3.8动力学问题的有限元法31-145
6.3.8.1质量矩阵与阻尼矩阵31-146
6.3.8.2直接积分法31-146
6.3.8.3振型叠加法31-147
6.3.8.4大型特征值问题的解法31-147
6.3.8.5减缩系统自由度的方法31-148
6.3.9材料非线性问题的有限元法31-148
6.3.9.1材料非线性本构关系31-148
6.3.9.2弹塑性增量分析有限元格式31-149
6.3.9.3非线性方程组的解法31-149
6.3.10几何非线性问题的有限元法31-150
6.3.10.1大变形情况下的应变和应力31-150
6.3.10.2几何非线性问题的表达格式31-152
6.3.10.3大变形条件下的本构关系31-152
6.3.10.4几何非线性问题的求解方法31-153
6.4有限元分析算例(以ansys为例)31-153
6.4.1结构线性静力分析算例31-153
6.4.1.1桁架和梁的有限元分析31-153
6.4.1.2平面和壳问题的有限元分析31-156
6.4.1.3轴对称问题的有限元分析31-159
6.4.1.43d实体的有限元分析31-162
6.4.1.5有限元分析的装配技术31-164
6.4.2结构线性动力学分析算例31-170
6.4.2.1模态分析31-170
6.4.2.2谐响应分析31-176
6.4.2.3瞬态动力学分析31-180
6.4.2.4谱分析31-186
6.4.3非线性分析算例31-193
6.4.3.1几何非线性问题31-193
6.4.3.2材料非线性问题31-194
6.4.3.3状态非线性问题31-198
6.4.4结构疲劳分析算例31-205
6.4.4.1疲劳分析基础31-205
6.4.4.2疲劳分析算例31-209
6.4.5结构断裂分析算例31-213
6.4.5.1断裂力学31-213
6.4.5.2断裂力学求解31-214
6.4.5.3断裂分析算例31-217
6.4.6结构优化设计算例31-219
6.4.6.1优化设计31-219
6.4.6.2拓扑优化31-225
6.4.7基于ansys混合问题的有限元分析算例31-230
6.4.7.1装配体的分析基本过程31-230
6.4.7.2装配体的有限元分析实例31-233
第7章虚拟样机技术
7.1虚拟样机及虚拟样机技术内涵31-236
7.1.1虚拟样机技术基本概念31-236
7.1.1.1虚拟样机31-236
7.1.1.2虚拟样机技术31-238
7.1.1.3虚拟样机技术实现方法31-239
7.1.2虚拟样机技术的优点与局限31-240
7.1.2.1虚拟样机技术的优点31-240
7.1.2.2虚拟样机技术的局限性31-242
7.2虚拟样机技术体系31-243
7.2.1虚拟样机系统的体系结构31-243
7.2.2虚拟样机技术建立的基础31-243
7.2.3系统总体技术31-244
7.2.4建模技术31-244
7.2.4.1虚拟样机建模特点31-244
7.2.4.2虚拟样机建模技术的核心31-244
7.2.4.3虚拟样机建模的实现方法31-246
7.2.4.4虚拟样机建模技术应用实例31-247
7.2.5协同仿真技术31-249
7.2.5.1虚拟样机协同仿真技术的实现31-249
7.2.5.2虚拟样机协同仿真技术存在的问题31-249
7.2.5.3协同仿真实例31-249
7.2.6数据管理技术31-250
7.2.7其他相关技术31-253
7.2.8虚拟样机结构分析实例31-254
7.3虚拟样机技术的工业应用31-256
7.3.1虚拟样机技术在产品全生命周期中的应用31-256
7.3.1.1需求分析及概念设计阶段31-256
7.3.1.2初步设计阶段31-257
7.3.1.3详细设计阶段31-258
7.3.1.4测试评估阶段31-258
7.3.1.5生产制造及使用维护阶段31-259
7.3.2虚拟样机技术的工业应用实例31-259
7.3.2.1德国宝马汽车公司(bmw)31-259
7.3.2.2德国大众汽车公司 (volkswagen)31-260
7.3.2.3edo marine and aircraftsystems公司(edo)31-262
参考文献31-263
第32篇 人机工程与产品造型设计
第1章概述
1.1人机工程学的概念32-3
1.2人机工程学的研究内容与方法32-3
1.2.1人机工程学研究的内容32-3
1.2.2人机工程学研究的方法32-3
1.3产品设计中的人机关系32-5
1.3.1人机系统的概念32-5
1.3.2人机系统的分类32-5
1.3.3人机的特性32-6
1.3.4人机关系32-7
1.3.5人机关系设计的基本原则32-7
1.4产品造型设计的概述32-7
1.4.1产品造型设计概念32-7
1.4.2造型设计的基本要素32-7
1.4.3产品造型设计的基本要求和设计原则32-8
1.5人机工程学与产品造型设计32-8
第2章人 机 工 程
2.1人体测量32-10
2.1.1人体测量基本术语32-10
2.1.1.1基本姿势32-10
2.1.1.2测量基准面和基准轴32-10
2.1.1.3测量方向32-10
2.1.1.4被测者的衣着和支承面32-10
2.1.2人体尺寸测量分类32-10
2.1.3人体测量基础项目32-11
2.1.4常用的人体测量数据32-14
2.1.4.1人体尺寸百分位数32-14
2.1.4.2人体主要尺寸32-14
2.1.4.3立姿人体尺寸32-15
2.1.4.4坐姿人体尺寸32-16
2.1.4.5人体水平尺寸32-18
2.1.4.6人体头部尺寸32-19
2.1.4.7人体手部尺寸32-21
2.1.4.8人体足部尺寸32-22
2.1.4.9中国六个区域的身高、胸围、体重的均值及标准差32-22
2.1.5人体测量数据的应用32-23
2.1.5.1人体主要尺寸测量数据的应用原则32-23
2.1.5.2人体尺寸测量数据的修正32-26
2.1.5.3正常人着装尺寸修正值32-26
2.1.5.4人体尺寸测量数据在产品尺寸设计中的应用32-27
2.1.5.5人体身高尺寸在设计中的应用32-28
2.1.6人体主要参数的计算32-28
2.1.6.1我国成年人人体尺寸的比例关系32-30
2.1.6.2人体体积v和表面积b与
体重w(kg)的关系32-30
2.1.6.3人体生物力学参数的计算32-30
2.1.7人体模板设计32-30
2.1.7.1相关术语32-30
2.1.7.2身高尺寸分级32-30
2.1.7.3模板设计尺寸32-30
2.1.7.4人体模板关节角度的调节范围32-33
2.1.7.5模板的使用要求32-33
2.2作业空间32-34
2.2.1与作业空间有关的中国成年人基本静态姿势人体尺寸32-34
2.2.1.1相关术语32-34
2.2.1.2与作业空间有关的立姿人体尺寸32-34
2.2.1.3与作业空间有关的坐姿人体尺寸32-36
2.2.1.4与作业空间有关的跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸32-37
2.2.1.5跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸的推算公式32-37
2.2.2作业空间设计32-37
2.2.2.1相关术语32-37
2.2.2.2成人肢体正常活动范围和舒适姿势的调节范围32-38
2.2.2.3人体在立、坐、跪、卧姿势下手臂自由活动空间32-39
2.2.2.4人体其他姿态最小占用空间32-40
2.2.2.5水平面作业范围32-41
2.2.2.6坐姿作业的垂直面作业范围32-41
2.2.2.7立姿作业的垂直面作业范围32-42
2.2.2.8容膝空间设计32-43
2.2.2.9立姿作业活动余隙设计32-43
2.2.2.10立姿作业垂直方向布局设计32-43
2.2.2.11坐姿作业脚作业空间设计32-43
2.2.2.12立姿作业脚作业空间设计32-44
2.2.2.13人体受限作业空间的最小空间尺寸32-44
2.2.2.14手臂作业出入口的最小尺寸32-46
2.2.2.15单手作业出入口(伸入至腕关节)的最小尺寸32-46
2.2.2.16手指作业出入口(伸入至第一指关节)的最小尺寸32-47
2.2.2.17人身空间32-47
2.2.2.18作业姿势的选定32-48
2.2.3工作岗位设计32-48
2.2.3.1相关术语32-48
2.2.3.2与作业无关的工作岗位尺寸32-49
2.2.3.3与作业有关的工作岗位高度尺寸32-50
2.2.3.4大腿空间高度和小腿空间高度的最小限值32-50
2.2.3.5与作业有关的工作岗位其他尺寸设计32-50
2.2.3.6坐立姿交替工作岗位尺寸设计举例32-51
2.2.4工作座椅设计32-51
2.2.4.1工作座椅相关术语32-52
2.2.4.2工作座椅主要参数32-52
2.3显示器与控制器设计32-53
2.3.1作业空间的视觉设计32-53
2.3.1.1相关术语32-53
2.3.1.2各种视线的特征及应用32-55
2.3.1.3直接视野范围32-55
2.3.1.4自然视线状态下的眼动视野32-56
2.3.1.5观察视野32-56
2.3.1.6色觉视野32-56
2.3.1.7视觉作业类型与视区划分32-57
2.3.1.8视觉信号的布置32-58
2.3.1.9视距32-58
2.3.2信息显示装置32-59
2.3.2.1信息显示装置的分类32-59
2.3.2.2信息显示装置的要求32-59
2.3.3视觉显示装置32-59
2.3.3.1度盘显示器32-59
2.3.3.2计数器的设计要求32-64
2.3.3.3灯光显示器32-65
2.3.3.4荧光屏显示器(crt)32-66
2.3.3.5文字符号设计32-67
2.3.4听觉显示器设计32-67
2.3.4.1音响及报警装置的设计32-67
2.3.4.2言语显示装置的设计32-68
2.4操纵器设计32-68
2.4.1操纵器的类型及适用范围32-68
2.4.1.1操纵器的类型32-68
2.4.1.2常用操纵器的适用性32-69
2.4.1.3各类操纵器的特性32-70
2.4.2人体的施力32-72
2.4.2.1人体主要部位的肌肉力量32-72
2.4.2.2坐姿手臂操纵力32-72
2.4.2.3立姿手臂操纵力32-73
2.4.2.4坐姿的脚蹬力32-73
2.4.3操纵器的设计32-73
2.4.3.1操纵器的尺寸要求32-73
2.4.3.2操纵器的配置要求32-75
2.4.3.3操纵器的作用力要求32-77
2.4.3.4操纵器的编码方式32-78
2.5作业环境32-78
2.5.1照明环境32-78
2.5.1.1基本术语32-78
2.5.1.2作业面临近周围照度32-80
2.5.1.3维护系数32-80
2.5.1.4直接型灯具的遮光角32-80
2.5.1.5室内照明光源色表32-80
2.5.1.6工作房间表面反射比32-80
2.5.1.7工业建筑一般照明标准值32-81
2.5.1.8工业建筑照明功率密度值32-85
2.5.2噪声环境32-87
2.5.2.1相关术语32-87
2.5.2.2工作场所噪声职业接触限值32-87
2.5.2.3工作地点噪声声级的卫生限值32-87
2.5.2.4非噪声工作地点噪声声级的卫生限值32-87
2.5.2.5工作地点脉冲噪声声级的卫生限值32-87
2.5.2.6各类声环境功能区使用的环境噪声等效声级限值32-87
2.5.2.7结构传播固定设备室内噪声排放限值32-88
2.5.2.8以噪声污染为主的工业企业卫生防护距离32-89
2.5.3振动环境32-90
2.5.3.1相关术语32-90
2.5.3.2工作场所手传振动职业接触限值32-90
2.5.3.3局部振动强度卫生限值32-90
2.5.3.4全身振动强度卫生限值32-90
2.5.3.5辅助用室垂直或水平振动强度卫生限值32-90
2.5.3.6人体各部位共振的大致频率32-90
2.5.4热环境32-91
2.5.4.1相关术语32-91
2.5.4.2高温作业分级32-91
2.5.4.3高温作业允许持续接触热时间限值32-91
2.5.4.4夏季工作地点温度32-91
2.5.4.5冬季工作地点的采暖温度32-91
2.5.4.6设置系统式局部送风时，工作地点的温度和平均风速32-92
2.5.5空气环境32-92
2.5.5.1相关术语32-92
2.5.5.2工作场所空气中化学物质容许浓度32-92
2.5.5.3工作场所中粉尘容许浓度32-102
2.5.5.4工作场所空气中生物因素容许浓度32-103
2.5.5.5化学物质与粉尘的超限倍数32-103
2.5.6电磁环境32-103
2.5.6.1相关术语32-103
2.5.6.2工作场所超高频辐射职业接触限值32-104
2.5.6.38h工作场所高频电磁场与工频电场职业接触限值32-104
2.5.6.48h眼直视激光束的职业接触限值32-104
2.5.6.58h激光照射皮肤的职业接触限值32-105
2.5.6.6工作场所微波辐射职业接触限值32-105
2.5.6.78h工作场所紫外辐射职业接触限值32-105
2.6工作研究32-106
2.6.1工作研究方法32-106
2.6.1.1动作经济原则32-106
2.6.1.25w1h提问技术32-106
2.6.1.3ecrs四大原则32-107
2.6.2方法研究32-107
2.6.2.1程序分析32-107
2.6.2.2作业分析32-108
2.6.2.3动作分析32-108
2.6.3作业测定32-110
2.6.3.1作业测定的主要方法32-110
2.6.3.2工作阶次32-110
2.6.3.3操作水平与评比值32-110
2.6.3.4以正常时间的百分比表示的疲劳宽放率32-111
2.6.3.5操作宽放时间修正值32-111
2.6.3.6方法时间衡量32-111
2.6.3.7模特排时法32-115
2.7安全与防护32-116
2.7.1安全标志32-116
2.7.1.1安全标志类型32-116
2.7.1.2禁止标志32-117
2.7.1.3警告标志32-122
2.7.1.4指令标志32-127
2.7.1.5提示标志32-129
2.7.2安全色32-130
2.7.2.1相关术语32-130
2.7.2.2安全色与对比色的搭配32-130
2.7.2.3颜色表征32-130
2.7.2.4安全色的色度范围32-130
2.7.2.5满足精确颜色要求的安全色色度范围32-131
2.7.2.6磷光材料的对比色和亮度因数32-131
2.7.2.7含有逆反射材料的最小逆反射系数32-131
2.7.2.8透照材料的亮度对比度32-132
2.7.3防止触及危险区的距离与防挤压间距32-132
2.7.3.1上肢弧形触及安全距离32-132
2.7.3.2上肢通过规则开口触及的安全距离32-133
2.7.3.3附加防护结构的安全距离32-134
2.7.3.4上伸触及安全距离32-135
2.7.3.5上肢越过防护结构触及的安全距离32-135
2.7.3.6下肢通过规则形状开口触及的安全距离32-136
2.7.3.7避免人体各部位挤压的最小间距32-137
2.7.3.8防护结构高度与限制下肢进入的距离32-138
第3章产品造型设计
3.1产品造型的形式法则32-139
3.1.1比例与尺度32-139
3.1.1.1定义32-139
3.1.1.2造型设计中常用的比例32-139
3.1.1.3特征矩形的构成与分割方法32-141
3.1.1.4比例在造型设计中的应用32-143
3.1.2对称与均衡32-143
3.1.2.1定义32-143
3.1.2.2造型形态均衡的方法32-143
3.1.3稳定与轻巧32-143
3.1.3.1定义32-143
3.1.3.2稳定与轻巧的影响因素及造型设计方法32-145
3.1.4对比与调和32-146
3.1.4.1定义32-146
3.1.4.2造型中的对比和调和方法32-146
3.1.5过渡与呼应32-146
3.1.5.1定义32-146
3.1.5.2造型设计中过渡与呼应的方法32-146
3.1.6节奏与韵律32-146
3.1.6.1定义32-146
3.1.6.2韵律的基本形式32-148
3.1.7统一与变化32-149
3.1.7.1定义32-149
3.1.7.2造型设计中的统一与变化方法32-149
3.2产品造型要素及其性格32-151
3.2.1点32-151
3.2.1.1定义32-151
3.2.1.2点要素及其性格与表情32-151
3.2.2线32-151
3.2.2.1定义32-151
3.2.2.2线要素及其性格与表情32-151
3.2.2.3工程中常用函数曲线方程32-154
3.2.3面32-156
3.2.3.1定义32-156
3.2.3.2平面要素及其性格与表情32-156
3.2.3.3曲面要素的形成与演变32-156
3.2.3.4平面构成设计32-160
3.2.4体32-162
3.2.4.1定义32-162
3.2.4.2基本几何体的构成与演变32-163
3.2.4.3面材的构成形式与方法32-164
3.2.4.4块材的构成形式与方法32-166
3.2.5色彩32-168
3.2.6肌理32-168
3.2.6.1定义32-168
3.2.6.2肌理的分类32-168
3.2.7空间32-168
3.2.8视错觉现象与造型设计应用32-169
3.2.8.1定义32-169
3.2.8.2造型设计中的主要错视及矫正与利用32-169
3.3色彩设计32-173
3.3.1色彩学基础32-173
3.3.2色彩的三要素及色立体32-174
3.3.3色彩的体系及表示方法 32-176
3.3.4色彩的功能与应用32-179
3.3.4.1色彩的意象与设计应用32-179
3.3.4.2色彩的性格与象征32-179
3.3.4.3色彩的好恶32-180
3.3.5色彩的配置规律32-181
3.3.5.1色彩对比32-181
3.3.5.2色彩调和32-183
3.4产品造型设计原理与方法32-187
3.4.1产品设计类型与层次32-187
3.4.2改进型产品造型设计方法32-187
3.4.2.1改进型产品总体分析项目清单32-188
3.4.2.2工作场所和工作方法对人的体力和脑力要求的分析项目32-189
3.4.2.3产品维护设计分析项目32-189
3.4.2.4产品安全设计分析项目32-189
3.4.3开发型产品造型设计构思方法32-189
3.5机械产品宜人性设计实例32-194
3.5.1人沧孕谐到缑娣治32-194
3.5.2影响自行车性能的人体因素32-194
3.5.3自行车设计结构要素分析32-195
3.5.4人沧孕谐刀态特性分析32-196
参考文献32-197
第33篇 创新设计
第1章创新的理论和方法
1.1创新的基本概念33-3
1.1.1发明、发现、创新、创造33-3
1.1.2创新、创造的相互关系33-4
1.1.3创造能力及其开发33-4
1.2创新思维方法33-8
1.2.1直觉思维33-8
1.2.2形象思维33-8
1.2.3联想思维33-12
1.2.4灵感思维33-13
1.2.5逆向思维33-13
1.2.6演绎思维33-14
1.3典型创新技法33-14
1.3.1头脑风暴法33-16
1.3.2列举法33-17
1.3.3信息交合法33-18
1.3.4联想法33-19
1.3.5形态分析法33-21
1.3.6移植法33-23
1.3.7组合法33-23
1.3.8检核表法33-26
1.3.9模拟法33-27
1.3.10模仿法33-29
1.3.11逆向发明法33-29
1.3.12分解法33-29
1.3.13分析信息法33-30
1.3.14综摄法33-30
1.3.15德尔菲法33-32
1.3.16六顶思考帽法33-32
1.3.17创造需求法33-34
1.3.18替代法33-35
1.3.19溯源发明法33-35
1.3.20卡片分析法33-35
第2章创新设计理论和方法
2.1本体论33-37
2.1.1本体论概述33-37
2.1.2本体论开发步骤33-37
2.1.3本体论工程方法33-39
2.2公理性设计33-41
2.2.1公理性概述33-41
2.2.2设计域、设计方程和设计矩阵33-41
2.2.3分解、反复迭代与曲折映射33-41
2.2.4设计公理33-42
2.3领先用户法33-43
2.3.1领先用户法的基本要素33-43
2.3.2领先用户法的操作流程33-44
2.3.3领先用户法的使用条件33-44
2.4模糊前端法33-44
2.4.1模糊前端的活动要素33-45
2.4.2ffe法操作流程33-45
2.4.3模糊前端法应用实例33-46
2.5质量功能展开和田口方法33-46
2.5.1质量功能展开33-46
2.5.2田口方法33-49
2.6发明问题解决理论33-50
2.6.1triz的内涵33-50
2.6.2triz解决创新问题的一般方法33-50
2.6.3triz理论的应用33-51
第3章发明创造的情境分析与描述
3.1发明创造资源的分析与描述33-52
3.1.1直接利用资源33-52
3.1.2导出资源33-52
3.1.3差动资源33-52
3.2发明创造的理想化描述33-53
3.2.1发明创造的理想化概述33-53
3.2.1.1理想化33-53
3.2.1.2理想化设计33-53
3.2.2利用理想化思想实现发明创造33-54
3.2.2.1提高理想化程度的八种方法33-54
3.2.2.2实现理想化的步骤33-57
3.3发明创造的情境分析与描述33-57
3.3.1发电的理想方法33-59
3.3.2汽车驾驶杆的抖振分析33-59
第4章技术系统进化理论分析
4.1技术进化过程实例分析33-62
4.2技术系统进化模式33-62
4.2.1技术系统进化模式概述33-62
4.2.2技术系统各进化模式分析33-62
4.3技术成熟度预测方法33-76
4.4工程实例分析33-77
4.4.1系统技术成熟度实例分析33-77
4.4.2技术进化模式的典型实例分析33-82
4.4.3车轮的发明及其技术进化过程分析33-87
第5章技术冲突及其解决原理
5.1物理冲突及解决原理33-90
5.1.1物理冲突的概念及类型33-90
5.1.2物理冲突的解决原理33-91
5.1.3分离原理及实例分析33-91
5.1.3.1空间分离原理33-92
5.1.3.2时间分离原理33-92
5.1.3.3基于条件的分离33-92
5.1.3.4总体与部分的分离33-93
5.1.3.5实例分析33-93
5.2技术冲突及解决原理33-93
5.2.1技术冲突的概念及工程实例33-93
5.2.2技术冲突的一般化处理33-93
5.2.2.1通用工程参数33-93
5.2.2.2应用实例33-95
5.2.2.3技术冲突与物理冲突33-95
5.2.3技术冲突的解决原理33-95
5.2.3.1概述33-95
5.2.3.240条发明创造原理33-96
5.3利用冲突矩阵实现创新设计33-107
5.3.1冲突矩阵的简介33-107
5.3.2利用冲突矩阵创新33-108
5.4工程实例分析33-109
第6章技术系统物渤》治瞿Ｐ
6.1如何建立物渤》治瞿Ｐ33-112
6.2利用物渤》治瞿Ｐ褪迪执葱33-115
6.3工程实例分析33-116
第7章发明问题解决程序——аｒｉｚ法7.1解决发明问题的程序33-118
7.1.1第一部分选择问题33-118
7.1.2第二部分建立问题模型33-119
7.1.3第三部分分析问题模式33-119
7.1.4第四部分消除物理矛盾33-120
7.1.5第五部分初步评价所得解决方案33-121
7.1.6第六部分发展所得答案33-121
7.1.7第七部分分析解决进程33-121
7.2工程实例分析33-121
附录
附录1冲突矩阵表33-122
附录276个标准解33-123
附录3解决发明问题的某些物理效应表33-125
参考文献33-126
第26篇 机械振动与噪声
第1章概述
1.1机械振动的分类及机械工程中的振动问题26-3
1.1.1机械振动的分类26-3
1.1.2机械工程中的振动问题26-4
1.2有关振动的部分标准26-6
1.2.1有关振动的部分国家标准26-6
1.2.1.1基础标准和一般标准26-6
1.2.1.2平衡和试验台的振动标准26-6
1.2.1.3各种机器、设备的振动标准26-7
1.2.1.4振动测量仪器的使用和要求26-8
1.2.1.5人体振动与环境26-8
1.2.2有关振动的部分国际标准26-9
1.2.3机械振动等级的评定26-10
1.2.3.1振动烈度的评定26-10
1.2.3.2振动烈度的等级划分26-10
1.2.3.3泵的振动烈度的评定举例26-10
1.3允许振动量26-12
1.3.1机械设备的允许振动量26-12
.1.3.2其他要求的允许振动量26-12
第2章机械振动基础
2.1单自由度系统的自由振动26-13
2.2单自由度系统的受迫振动26-14
2.2.1简谐激励下的振动响应26-14
2.2.2一般周期激励下的稳态响应26-16
2.2.3扭转振动与直线振动的参数类比26-16
2.3多自由度系统26-17
2.3.1多自由度系统的自由振动及其特性26-17
2.3.2多自由度系统的简谐激励稳态响应26-18
2.3.3常见二自由度系统简谐激励下的稳态响应26-19
2.4振动系统对任意激励的响应计算26-20
2.4.1单自由度系统26-20
2.4.2多自由度系统的模态分析法26-21
第3章机械振动的一般资料
3.1机械振动表示方法26-22
3.1.1简谐振动表示方法26-22
3.1.2周期振动幅值表示法26-23
3.1.3振动频谱表示法26-23
3.2弹性构件的刚度26-24
3.3阻尼系数26-27
3.3.1黏性阻尼系数26-27
3.3.2等效黏性阻尼系数26-28
3.4振动系统的固有角频率26-29
3.4.1单自由度系统的固有角频率26-29
3.4.2二自由度系统的固有角频率26-33
3.4.3各种构件的固有角频率26-35
3.5同向简谐振动合成26-40
3.6各种机械产生振动的扰动频率26-41
第4章非线性振动与随机振动
4.1非线性振动26-42
4.1.1非线性振动问题26-42
4.1.2非线性恢复力的特性曲线26-43
4.1.3非线性阻尼力的特性曲线26-45
4.1.4非线性振动的特性26-47
4.1.5分析非线性振动的常用方法及示例26-52
4.1.5.1分析非线性振动的常用方法26-52
4.1.5.2非线性振动的求解示例26-53
4.2自激振动26-54
4.2.1自激振动系统的特性26-54
4.2.2机械工程中的自激振动现象26-55
4.2.3非线性振动的稳定性26-57
4.2.4相平面法及稳定性判据26-57
4.3随机振动26-60
4.3.1随机振动问题26-60
4.3.2平稳随机振动26-62
4.3.3单自由度线性系统的传递函数26-62
4.3.4单自由度线性系统的随机响应26-62
第5章机械振动控制
5.1振动控制的基本方法26-64
5.1.1常见的机械振动源26-64
5.1.2振动控制的基本方法26-64
5.1.3刚体回转体的平衡26-65
5.1.4挠体回转体的动平衡26-65
5.1.5往复机械惯性力的平衡26-65
5.2定性减少振动的一些方法和手段26-65
5.3隔振原理及隔振设计26-66
5.3.1隔振原理及一级隔振动力参数设计26-66
5.3.2一级隔振动力参数设计示例26-67
5.3.3二级隔振动力参数设计26-68
5.3.4二级隔振动力参数设计示例26-69
5.3.5非刚性基座隔振设计26-70
5.3.6隔振设计的几个问题26-70
5.3.6.1隔振设计步骤26-70
5.3.6.2隔振设计要点26-72
5.3.6.3隔振系统的阻尼26-72
5.3.7隔振元件材料、类型与选择26-72
5.3.7.1隔振元件材料、类型26-72
5.3.7.2隔振元件选择26-73
5.3.8橡胶隔振器26-74
5.3.9橡胶隔振器设计26-74
5.3.9.1橡胶材料的主要性能参数26-74
5.3.9.2橡胶隔振器刚度计算26-75
5.3.9.3橡胶隔振器设计要点26-77
5.3.10钢丝绳隔振器26-77
5.3.10.1主要特点26-77
5.3.10.2选择原则与方法26-78
5.4阻尼减振26-78
5.4.1阻尼减振原理26-78
5.4.2阻尼类型26-78
5.4.3材料的损耗因子与阻尼结构26-79
5.4.3.1材料的损耗因子26-79
5.4.3.2阻尼结构26-79
5.4.4干摩擦阻尼26-80
5.4.4.1刚性连接的干摩擦阻尼26-80
5.4.4.2弹性连接的干摩擦阻尼26-82
5.4.5干摩擦阻尼减振器26-83
5.5动力吸振器26-83
5.5.1动力吸振器设计26-83
5.5.1.1动力吸振器工作原理26-83
5.5.1.2动力吸振器的设计26-84
5.5.1.3设计示例26-85
5.5.2有阻尼动力吸振器26-85
5.5.2.1有阻尼动力吸振器的动态特性26-85
5.5.2.2有阻尼动力吸振器的最佳参数26-86
5.5.2.3有阻尼动力吸振器设计26-94
5.6缓冲器设计26-94
5.6.1设计思想26-94
5.6.1.1冲击现象及冲击传递系数26-94
5.6.1.2速度阶跃激励26-96
5.6.1.3缓冲弹簧的储能特性26-96
5.6.1.4阻尼参数选择26-98
5.6.2一级缓冲器设计26-98
5.6.2.1缓冲器设计原则26-98
5.6.2.2设计要求26-98
5.6.2.3一次缓冲器动力参数设计26-98
5.6.2.4加速度脉冲激励波形影响提示26-98
5.6.3二级缓冲器设计26-99
5.7机械振动的主动控制26-99
5.7.1主动控制系统的原理26-99
5.7.2主动控制的类型26-99
5.7.3控制系统的组成26-100
5.7.4作动器类型26-101
5.7.5主动控制系统的设计过程26-101
5.7.6常用的控制律设计方法26-102
5.7.7主动抑振26-103
5.7.7.1随机振动控制26-103
5.7.7.2谐波振动控制26-103
5.7.8主动吸振26-103
5.7.8.1惯性可调动力吸振26-103
5.7.8.2刚度可调式动力吸振26-104
5.7.9主动隔振26-104
5.7.9.1主动隔振原理26-104
5.7.9.2半主动隔振原理26-104
第6章典型设备振动设计实例
6.1旋转机械的振动设计实例26-105
6.1.1汽轮发电机组轴系线性动力学设计26-105
6.1.1.1建模26-105
6.1.1.2运动方程和求解方法26-105
6.1.1.3临界转速的计算26-105
6.1.1.4不平衡响应计算26-105
6.1.1.5稳定性设计26-105
6.1.2200mw汽轮发电机组轴系动力学线性分析26-106
6.1.2.1200mw汽轮发电机组轴系模型26-106
6.1.2.2单跨轴段在刚性支承下的临界转速和模态26-106
6.1.2.3刚性支承轴系的临界转速及主模态26-106
6.1.2.4弹性支承轴系的临界转速26-108
6.2往复机械的振动设计实例——ca498
柴油机隔振系统设计与试验研究26-108
6.2.1柴油机振动扰动力分析26-108
6.2.2柴油机隔振系统设计模型26-109
6.2.3隔振方案的选择26-109
6.3锻压机械的振动设计实例26-110
6.3.1锻锤的隔振计算26-110
6.3.1.1锻锤隔振的基本计算26-110
6.3.1.2砧座下基础块的最小厚度要求26-111
6.3.1.3三心合一问题26-111
6.3.1.4阻尼问题26-111
6.3.1.5隔振基础的结构设计26-111
6.3.2锻锤隔振基础的设计步骤26-111
6.3.2.1搜集设计资料26-111
6.3.2.2初步确定基础块的质量和几何尺寸26-111
6.3.2.3确定隔振器应具备的参数并选用或设计隔振器26-112
6.3.2.4基础块振动验算26-112
6.3.2.5砧座振幅验算26-112
6.3.2.6基础箱的设计及振幅26-113
6.3.3设计举例5t模锻锤隔振基础设计26-113
6.3.3.1设计资料及设计值26-113
6.3.3.2确定基础块的质量和几何尺寸26-113
6.3.3.3隔振器的选用与设计26-113
6.3.3.4基础块振动验算26-113
6.3.3.5砧座振幅验算26-114
6.3.3.6基础箱设计26-114
6.3.4有关锻锤隔振新理论、新观念介绍26-114
6.3.4.1砧座下直接隔振技术26-114
6.3.4.2阻尼的作用与取值范围26-114
第7章轴系的临界转速
7.1概述26-115
7.2简单转子的临界速度26-115
7.2.1力学模型26-115
7.2.2两支承轴的临界转速26-116
7.2.3两支承单盘转子的临界转速26-117
7.3两支承多盘转子临界转速的近似计算26-117
7.3.1带多个圆盘轴的一阶临界转速26-117
7.3.2力学模型26-117
7.3.3临界转速计算公式26-117
7.3.4计算示例26-118
7.4阶梯轴的临界转速计算26-120
7.5轴系的模型与参数26-120
7.5.1力学模型26-120
7.5.2滚动轴承支承刚度26-121
7.5.3滑动轴承支承刚度26-122
7.5.4支承阻尼26-125
7.6轴系的临界转速计算26-126
7.6.1轴系的特征值问题26-126
7.6.2特征值数值计算实例26-127
7.6.3传递矩阵法计算临界转速26-128
7.6.4传递矩阵法计算实例26-130
7.7轴系临界转速设计26-131
7.7.1轴系临界转速修改设计26-131
7.7.2轴系临界转速组合设计26-132
7.8影响轴系临界转速的因素26-133
7.8.1支撑刚度对临界转速的影响26-133
7.8.2回转力矩对临界转速的影响26-133
7.8.3联轴器对临界转速的影响26-133
7.8.4其他因素的影响26-133
7.8.5改变临界转速的措施26-133
第8章机械振动的利用
8.1概述26-134
8.1.1振动机械的组成26-134
8.1.2振动机械的用途及工艺特性26-137
8.1.3振动机械的频率特性及结构特征26-138
8.1.4工程中常用的振动系统26-139
8.1.5有关振动机械的部门标准26-139
8.2振动机工作面上物料的运动学与动力学26-140
8.2.1物料的运动学26-140
8.2.1.1物料的运动状态26-140
8.2.1.2物料的滑行运动26-140
8.2.1.3物料的抛掷运动26-142
8.2.2物料的动力学26-143
8.2.2.1物料滑行运动时的结合质量与当量阻尼26-143
8.2.2.2物料抛掷运动时的结合质量与当量阻尼26-144
8.2.2.3弹性元件的结合质量与阻尼26-144
8.2.2.4振动系统的计算质量、总阻尼系数及功率消耗26-145
8.3常用的振动机械26-146
8.3.1振动机械的分类26-146
8.3.2常用振动机的振动参数26-146
8.4惯性式振动机械的计算26-147
8.4.1单轴惯性式振动机26-147
8.4.2双轴惯性式振动机26-149
8.4.3多轴惯性振动机26-151
8.4.4自同步式振动机26-152
8.4.5惯性共振式振动机26-153
8.4.5.1主振系统的动力参数26-153
8.4.5.2激振器动力参数设计26-154
8.5弹性连杆式振动机的计算26-154
8.5.1单质体弹性连杆式振动机26-154
8.5.2双质体弹性连杆式振动机26-155
8.5.3隔振平衡式三质体弹性连杆振动机26-156
8.5.4非线性弹性连杆振动机26-156
8.5.5弹性连杆振动机动力参数的选择计算26-157
8.5.6导向杆和橡胶铰链26-159
8.5.7振动输送类振动机整体刚度和局部刚度的计算26-160
8.5.8近共振类振动机工作点的调试26-161
8.6电磁式振动机械的计算26-161
8.7振动机械设计示例26-161
8.7.1远超共振惯性振动机设计示例26-161
8.7.1.1远超共振惯性振动机的运动参数设计示例26-161
8.7.1.2远超共振惯性振动机的动力参数设计示例26-163
8.7.2惯性共振式振动机的动力参数设计示例26-163
8.7.3弹性连杆式振动机的动力参数设计示例26-164
8.7.4电磁式振动机的动力参数设计示例26-165
8.8主要零部件26-166
8.8.1振动电机26-166
8.8.2仓壁式振动器26-171
8.8.3复合弹簧26-172
8.9利用振动来监测缆索拉力26-174
8.9.1测量弦振动计算索拉力26-174
8.9.1.1弦振动测量原理26-174
8.9.1.2mgh型锚索测力仪26-174
8.9.2按两端受拉梁的振动测量索拉力26-175
8.9.2.1两端受拉梁的振动测量原理26-175
8.9.2.2高屏溪桥斜张钢缆检测部分简介26-175
8.9.3索拉力振动检测的最新方法26-176
第9章机械振动测量
9.1概述26-178
9.1.1振动的测量方法26-178
9.1.1.1振动测量的内容26-178
9.1.1.2测振原理26-178
9.1.1.3振动量级的表述方法26-178
9.1.2振动测量系统26-179
9.2振动测量传感器26-179
9.2.1加速度传感器26-179
9.2.1.1加速度计的原理和结构26-179
9.2.1.2加速度计的类型26-180
9.2.1.3加速度计的主要性能指标26-180
9.2.1.4加速度计的安装26-180
9.2.1.5加速度计的选择26-182
9.2.1.6适用于不同场合的加速度计26-182
9.2.1.7加速度计的标定26-183
9.2.2速度传感器26-183
9.2.3位移传感器26-184
9.2.3.1电涡流传感器26-184
9.2.3.2激光位移传感器26-184
9.2.4其他传感器26-184
9.3测试仪器26-185
9.3.1电荷放大器26-185
9.3.2电源供给器26-185
9.3.3便携式测振仪26-185
9.4激振设备26-186
9.4.1力锤26-186
9.4.2电磁式激振设备26-186
9.4.2.1电磁式激振器26-186
9.4.2.2电磁式振动台26-187
9.4.3电液伺服振动台26-187
9.4.4冲击试验机26-187
9.4.5压电陶瓷26-188
9.5振动测量方法举例26-188
9.5.1系统固有频率的测定26-188
9.5.2阻尼参数的测定26-188
9.5.3刚度和柔度测量26-188
第10章机械振动信号处理与故障诊断
10.1概述26-190
10.1.1机械故障诊断概述26-190
10.1.2机械故障26-190
10.1.3基本维护策略26-191
10.1.4故障特征参量26-192
10.1.5机械振动信号的分类26-192
10.2振动信号处理基础26-193
10.2.1频谱26-194
10.2.2模数(a/d)转换26-196
10.2.3模拟信号采样26-196
10.2.4量化误差26-197
10.2.5混叠与采样定理26-197
10.2.6滤波器26-198
10.2.7振动传感器的选择26-198
10.2.8测试位置的选择26-198
10.3机械振动信号时域分析与故障诊断26-199
10.3.1时域特征与故障检测26-199
10.3.2相关分析26-202
10.4机械振动信号频域分析与故障诊断26-202
10.4.1傅里叶变换基础26-203
10.4.2利用频谱分析进行故障诊断26-203
10.4.3倒谱(cepstrum)分析基础26-207
10.4.4利用倒谱分析进行故障诊断26-208
10.5旋转机械振动与故障诊断26-209
10.5.1旋转机械振动的基本特征26-209
10.5.1.1强迫振动26-210
10.5.1.2自激振动26-210
10.5.2旋转机械常见故障机理与诊断26-211
10.5.2.1振动测量与技术26-211
10.5.2.2振动标准26-212
10.5.2.3旋转机械振动信号特征与故障诊断26-215
10.6往复机械振动与故障诊断26-219
10.6.1往复机械振动的基本特征26-219
10.6.2往复机械故障诊断26-220
10.7滚动轴承和齿轮故障诊断26-222
10.7.1滚动轴承故障诊断26-222
10.7.1.1滚动轴承故障诊断方法及应用26-222
10.7.1.2锥形滚子轴承故障诊断示例26-224
10.7.2齿轮故障诊断26-225
10.8机械故障诊断中的现代信号处理方法26-227
10.8.1小波变换及其机械故障诊断应用26-227
10.8.2emd及其机械故障诊断应用26-229
第11章机械噪声基础
11.1声学基本知识26-231
11.1.1声波的特性26-231
11.1.2描述声场与声源的物理量26-231
11.1.3声学物理量的关系及波动方程26-232
11.1.4平面、球面和柱面声波26-232
11.1.5声波的传播26-233
11.1.5.1反射、折射和透射26-233
11.1.5.2声波的干涉26-234
11.1.5.3散射、绕射和衍射26-234
11.1.6自由声场和混响声场26-234
11.1.7简单声源模型26-235
11.1.8声辐射26-236
11.2噪声的评价26-236
11.2.1声压级、声强级和声功率级26-236
11.2.2声级的综合26-237
11.2.3等效声级26-237
11.2.4人耳的听觉特性26-237
11.2.5噪声的频谱分析26-238
11.2.6计权声级26-238
11.2.7噪声评价数nr26-239
11.3噪声标准与规范26-240
11.3.1噪声的危害26-240
11.3.2噪声标准目录26-240
11.3.3机械设备噪声限值26-242
11.3.4工作场所噪声暴露限值26-244
11.4机械工程中的噪声源26-244
11.4.1机械噪声26-245
11.4.2齿轮噪声26-245
11.4.3滚动轴承噪声26-246
11.4.4液压系统噪声26-246
11.4.4.1液压泵噪声26-246
11.4.4.2液压阀噪声26-247
11.4.4.3机械噪声26-247
11.4.5电磁噪声26-247
11.4.6空气动力噪声26-247
第12章机械噪声测量
12.1噪声测量概述26-249
12.1.1测量目的26-249
12.1.2测量注意事项26-249
12.1.2.1测点的选择26-249
12.1.2.2背景噪声的修正26-249
12.1.2.3环境的影响26-249
12.1.2.4测量仪器的校准26-249
12.2噪声测量仪器26-250
12.2.1噪声测量基本系统26-250
12.2.2传声器26-250
12.2.2.1传声器的性能指标26-250
12.2.2.2传声器种类及特点26-251
12.2.2.3电容传声器26-252
12.2.2.4传声器的使用26-252
12.2.2.5特殊传声器26-253
12.2.2.6前置放大器26-253
12.2.3声级计26-253
12.2.3.1声级计的原理及分类26-253
12.2.3.2声级计的主要性能26-253
12.2.3.3积分声级计26-255
12.2.3.4噪声暴露计26-255
12.2.3.5统计声级计26-255
12.2.3.6频谱声级计26-255
12.2.4附件的使用26-255
12.2.5记录及分析仪26-257
12.2.5.1数据记录与采集26-257
12.2.5.2数字式分析仪26-257
12.2.6声校准器26-258
12.3噪声测量方法26-259
12.3.1声级测量26-259
12.3.1.1试验目的26-259
12.3.1.2试验原理26-259
12.3.1.3测点选择26-259
12.3.1.4测试内容26-259
12.3.2声功率测量26-260
12.3.2.1试验目的26-260
12.3.2.2试验原理26-260
12.3.2.3测点布置26-261
12.3.3声强测量26-262
12.3.3.1试验目的26-262
12.3.3.2试验原理26-262
12.3.3.3双传声器探头26-264
12.3.3.4声强信号处理方法26-264
12.3.4声成像测试26-264
12.3.4.1波束成型阵列测试技术26-265
12.3.4.2近场声全息测试技术26-265
第13章机械噪声控制
13.1噪声源控制26-267
13.1.1噪声控制原则与方法26-267
13.1.1.1噪声源的控制26-267
13.1.1.2传播途径的控制26-267
13.1.1.3噪声接受者(点)的防护26-267
13.1.2机械噪声源控制26-267
13.1.3空气动力噪声源控制26-268
13.2隔声降噪26-268
13.2.1隔声性能的评价与测定26-268
13.2.1.1隔声量26-268
13.2.1.2计权隔声量rw26-268
13.2.1.3空气声隔声量的实验室测定26-269
13.2.2单层均质薄板的隔声性能26-269
13.2.2.1隔声频率特性曲线26-269
13.2.2.2隔声量计算26-269
13.2.2.3常用单层板结构隔声量26-270
13.2.3双层板结构的隔声性能26-271
13.2.3.1隔声频率特性曲线26-271
13.2.3.2隔声量计算的经验公式26-271
13.2.4轻型组合结构的隔声性能26-272
13.2.4.1各类轻型组合结构的隔声特性26-272
13.2.4.2轻型构造中的声桥和提高
轻型构造隔声量的方法26-273
13.2.5隔声罩26-273
13.2.5.1隔声罩和半隔声罩的常用形式26-273
13.2.5.2隔声罩隔声效果计算公式26-273
13.2.5.3隔声罩设计步骤26-273
13.2.5.4隔声罩设计注意事项26-274
13.2.6隔声屏26-274
13.2.6.1隔声屏类型26-274
13.2.6.2隔声屏降噪效果26-274
13.3吸声降噪26-275
13.3.1吸声材料和吸声结构26-275
13.3.2吸声性能的评价与测定26-276
13.3.2.1吸声性能的评价26-276
13.3.2.2吸声系数的测量26-277
13.3.3多孔吸声材料26-277
13.3.3.1多孔吸声材料的基本类型26-277
13.3.3.2多孔吸声材料的吸声性能26-278
13.3.4共振吸声结构26-278
13.3.4.1穿孔板共振吸声结构26-278
13.3.4.2微穿孔板共振吸声结构26-279
13.3.5吸声降噪量计算26-279
13.3.5.1吸声降噪适用条件分析26-279
13.3.5.2单声源时的室内吸声降噪量计算26-280
13.3.5.3多声源时的室内吸声降噪量计算26-280
13.3.5.4吸声降噪设计程序26-281
13.4消声器26-281
13.4.1消声器的类型与性能评价26-281
13.4.1.1消声器的类型26-281
13.4.1.2消声器的性能评价26-282
13.4.2阻性消声器26-282
13.4.2.1常见形式26-282
13.4.2.2直管式消声器的消声量26-282
13.4.2.3其他消声器的消声量26-283
13.4.3抗性消声器26-283
13.4.3.1扩张式(膨胀式)消声器26-283
13.4.3.2共振式消声器26-284
13.4.3.3微穿孔板消声器26-285
13.4.4复合式消声器26-285
13.4.5喷注消声器26-285
13.4.5.1节流减压型排气消声器26-285
13.4.5.2小孔喷注型排气消声器26-286
13.4.5.3节流减压加小孔喷注复合型排气消声器26-287
13.4.5.4多孔材料耗散型排气消声器26-287
13.4.6电子消声器26-287
参考文献26-289
第27篇 疲劳强度设计
第1章机械零部件疲劳强度与寿命
1.1零部件疲劳失效与疲劳寿命27-3
1.1.1疲劳失效及其特点27-3
1.1.2机械零部件常见疲劳失效形式27-3
1.1.3疲劳设计准则27-3
1.1.3.1名义应力准则27-3
1.1.3.2局部应力应变准则27-4
1.1.3.3损伤容限设计准则27-4
1.1.3.4多轴疲劳准则27-4
1.2疲劳载荷27-4
1.2.1循环应力27-4
1.2.2循环计数法27-5
1.2.3载荷谱编制27-6
1.2.3.1累积频数曲线27-7
1.2.3.2载荷谱编制27-7
1.2.3.3应用举例27-8
1.3材料疲劳性能27-8
1.4疲劳损伤累积效应与法则27-9
1.4.1线性疲劳累积损伤(miner)法则27-9
1.4.2相对miner法则27-10
第2章疲劳失效影响因素与提高疲劳强度的措施
2.1应力集中效应27-11
2.1.1应力分布及材料对应力集中的敏感性27-11
2.1.2理论应力集中系数27-12
2.1.2.1带台肩圆角的机械零件的理论应力集中系数27-13
2.1.2.2带沟槽的机械零件的理论应力集中系数27-17
2.1.2.3开孔的机械零件的理论应力集中系数27-22
2.1.2.4其他典型零件的理论应力集中系数27-25
2.1.3有效应力集中系数27-26
2.1.3.1带台肩圆角的机械零件的有效应力集中系数27-26
2.1.3.2带沟槽的机械零件的有效应力集中系数27-28
2.1.3.3开孔的机械零件的有效应力集中系数27-31
2.1.3.4其他常用零件的有效应力集中系数27-32
2.2尺寸效应27-36
2.3表面状态效应27-38
2.3.1表面精度影响27-38
2.3.2表面强化效应27-38
2.4载荷影响27-40
2.4.1载荷类型影响27-40
2.4.2载荷频率影响27-40
2.4.3平均应力影响27-41
2.5环境因素27-43
2.5.1腐蚀环境27-43
2.5.1.1载荷频率的影响27-43
2.5.1.2腐蚀方式的影响27-44
2.5.1.3腐蚀介质的影响27-44
2.5.1.4结构尺寸与形状的影响27-44
2.5.2温度的影响27-46
2.5.2.1低温的影响27-46
2.5.2.2高温的影响27-47
2.6提高零件疲劳强度的方法27-57
2.6.1合理选材27-57
2.6.2材料改性27-57
2.6.3改进结构27-57
2.6.4表面强化27-59
2.6.4.1表面喷丸27-59
2.6.4.2表面辊压27-60
2.6.4.3内孔挤压27-62
2.6.4.4表面化学热处理27-62
2.6.4.5表面淬火27-65
2.6.4.6表面激光处理27-65
第3章高周疲劳强度设计方法
3.1材料的常规疲劳性能数据27-67
3.1.1材料疲劳极限27-67
3.1.2材料的s瞡曲线27-74
3.1.3疲劳安全系数27-88
3.2无限寿命设计27-91
3.2.1单向应力状态下的无限寿命设计27-91
3.2.1.1计算公式27-91
3.2.1.2设计实例27-92
3.2.2复杂应力状态下的无限寿命设计27-93
3.2.3连接件的疲劳寿命估算——应力严重系数法27-93
3.3有限寿命设计27-95
3.3.1计算公式27-95
3.3.2寿命估算27-95
3.3.3设计实例27-95
第4章低周疲劳强度设计方法
4.1材料低周疲劳性能27-97
4.2循环应力灿Ρ淝线27-99
4.2.1滞回线27-99
4.2.2循环硬化与循环软化27-100
4.2.3循环应力灿Ρ淝线27-100
4.3应变彩倜曲线27-103
4.3.1应变彩倜方程27-103
4.3.2四点法求应变彩倜曲线27-105
4.3.3通用斜率法27-106
4.4低周疲劳的寿命估算27-106
4.4.1直接法27-106
4.4.2裂纹形成寿命估算方法27-107
4.4.2.1局部应力灿Ρ浞治27-108
4.4.2.2裂纹形成寿命估算方法27-110
4.4.2.3设计实例27-111
第5章裂纹扩展寿命估算方法
5.1应力强度因子与断裂韧性27-114
5.1.1应力强度因子27-114
5.1.2断裂韧度27-114
5.2裂纹扩展特性与裂纹扩展速率27-124
5.2.1裂纹扩展过程27-124
5.2.2裂纹扩展门槛值δkth27-125
5.2.3裂纹扩展速率da／dn27-127
5.3疲劳裂纹扩展寿命估算方法27-138
5.4算例27-138
5.5损伤容限设计27-139
5.5.1损伤容限设计概念27-139
5.5.2损伤容限设计的内容27-140
5.5.2.1确定关键件27-140
5.5.2.2材料选择27-140
5.5.2.3结构细节设计的控制27-141
5.5.3结构设计27-141
5.5.4缺陷假设27-142
5.5.4.1初始裂纹尺寸27-142
5.5.4.2连续损伤假设27-142
5.5.4.3剩余结构损伤27-143
5.5.4.4使用中检查后损伤假设27-143
5.5.5剩余强度27-143
5.5.5.1剩余强度概念27-143
5.5.5.2多途径传力结构剩余强度曲线27-144
5.5.6损伤检查27-146
5.5.6.1可检查度27-147
5.5.6.2检查能力评估方法27-147
5.5.6.3检查间隔27-149
第6章疲劳实验与数据处理
6.1疲劳试验机27-152
6.1.1疲劳试验机的种类27-152
6.1.2疲劳试验加载方式27-152
6.1.3疲劳试验控制方式27-152
6.1.4疲劳试验数据采集27-153
6.2疲劳试样及其制备27-153
6.2.1试样27-153
6.2.1.1光滑试样27-153
6.2.1.2缺口试验27-154
6.2.1.3低周疲劳试样27-154
6.2.1.4疲劳裂纹扩展试样27-155
6.2.2试样制备27-156
6.2.2.1取样27-156
6.2.2.2机械加工27-156
6.2.2.3热处理27-157
6.2.2.4测量、探伤与储存27-157
6.3疲劳试验方法27-157
6.3.1s瞡曲线试验27-157
6.3.1.1单点试验法27-157
6.3.1.2成组试验法27-158
6.3.2疲劳极限试验27-159
6.3.3ε瞡曲线试验27-160
6.3.4应力灿Ρ淝线试验27-161
6.3.5裂纹扩展速率(da/dn曲线)试验27-162
6.3.6断裂韧性试验27-162
6.4疲劳试验数据处理27-163
6.4.1可疑观测值的取舍27-163
6.4.2s瞡曲线拟合27-164
6.4.3ε瞡曲线拟合27-165
6.4.4应力灿Ρ淝线拟合27-166
6.4.5da/dn曲线拟合27-166
6.4.6断裂韧性试验数据处理27-168
参考文献27-170
第28篇 可靠性设计
第1章机械失效与可靠性
1.1机械零部件的典型失效形式28-3
1.1.1静载失效28-3
1.1.2疲劳失效28-3
1.1.3腐蚀失效28-3
1.1.4磨损失效28-4
1.1.5冲击失效28-4
1.1.6振动失效28-4
1.2机械零部件的力学性能与失效影响因素28-4
1.2.1静载拉伸特性28-4
1.2.2静强度性能28-5
1.2.3疲劳性能28-6
1.3安全设计准则28-7
1.3.1静强度准则28-7
1.3.2疲劳强度准则28-7
1.3.3断裂准则28-8
1.3.4磨损设计准则28-8
1.3.5振动稳定性准则28-9
1.4可靠性及其指标28-9
1.4.1产品质量28-9
1.4.2产品的可靠性28-9
1.4.3产品可靠性与全寿命周期费用28-10
1.4.4寿命均值与方差28-10
1.4.5平均无故障工作时间28-11
1.4.6产品寿命分布与可靠度28-11
1.4.7失效率28-11
1.4.8可靠寿命与特征寿命28-13
1.4.9维修度28-13
1.4.10有效度28-13
第2章可靠性设计流程
2.1可靠性目标及其分解28-15
2.2可靠性设计流程28-15
2.3设计各阶段的可靠性工作内容28-16
2.3.1方案设计阶段28-16
2.3.2系统设计阶段28-17
2.3.3详细设计阶段28-17
2.3.4设计评审阶段28-17
第3章可靠性数据及其统计分布
3.1可靠性数据采集28-18
3.1.1可靠性设计与评估数据要求28-18
3.1.2可靠性数据来源与采集方法28-18
3.2可靠性数据统计内容及方法28-19
3.2.1可靠性数据统计内容28-19
3.2.2可靠性数据统计分析基本方法28-19
3.3载荷分布与强度分布28-20
3.3.1正态分布28-20
3.3.2极值分布28-21
3.3.3次序统计量及其分布28-22
3.4载荷作用次数分布及故障次数分布28-23
3.4.1二项分布28-23
3.4.2泊松(poisson)分布28-23
3.5寿命分布28-23
3.5.1指数分布28-23
3.5.2威布尔(weibull)分布28-24
3.5.3对数正态分布28-26
第4章故障模式、效应及危害度分析
4.1基本概念与方法步骤28-27
4.1.1基本概念28-27
4.1.2fmeca的层次与分析过程28-28
4.1.3fmeca的实施步骤28-28
4.2危害度分析28-30
4.2.1定性分析28-30
4.2.2定量分析28-31
4.3fmeca应用示例28-32
第5章故障树分析
5.1基本概念与基本符号28-42
5.1.1故障树基本概念28-42
5.1.2故障树基本符号28-43
5.1.3割集与路集28-44
5.2故障树建树与分析方法28-44
5.2.1建立故障树的方法与步骤28-44
5.2.2故障树定性分析28-45
5.2.3故障树定量分析28-47
5.3故障树分析实例28-49
第6章机械系统可靠性设计
6.1系统可靠性设计的内容28-55
6.2系统可靠性模型28-55
6.2.1串联系统可靠性模型28-55
6.2.1.1独立失效系统可靠性模型28-55
6.2.1.2一般串联系统可靠性模型28-56
6.2.2并联系统可靠性模型28-57
6.2.2.1独立失效系统可靠性模型28-57
6.2.2.2一般并联系统可靠性模型28-57
6.2.3串膊⒘系统可靠性模型28-58
6.2.4并泊联系统可靠性模型28-58
6.2.5表决系统可靠性模型28-58
6.2.6储备系统可靠性模型28-59
6.2.7复杂系统可靠性分析方法28-60
6.3参数化形式的系统可靠性模型28-61
6.4系统可靠性预测28-61
6.4.1数学模型法28-62
6.4.2上下限法28-62
6.4.3组合预测28-63
6.5可靠性分配方法28-63
6.5.1等分配法28-64
6.5.2再分配法28-64
6.5.3比例分配法28-65
6.5.4综合评分分配法28-66
6.5.5动态规划分配法28-66
6.5.5.1串联系统28-67
6.5.5.2并联系统28-67
6.6可靠性预测实例28-68
第7章机构可靠性设计
7.1机构可靠性模型及评价指标28-71
7.1.1机构可靠性建模方法28-71
7.1.2机构工作过程分解28-72
7.1.3功能可靠性28-72
7.2曲柄滑块机构运动可靠性28-72
7.2.1机构运动误差28-72
7.2.2理想状态下机构运动关系28-73
7.2.3机构可靠性模型28-73
7.2.3.1考虑尺寸误差的计算模型28-73
7.2.3.2考虑运动副间隙误差的计算模型28-74
第8章零件静强度可靠性设计
8.1基本原理28-77
8.１.1安全系数及可靠性参数28-77
8.１.２可靠性设计计算基本原理28-78
8.2应力分布和强度分布影响因素28-79
8.2.1载荷28-79
8.2.2材料性能28-79
8.2.3制造工艺28-79
8.2.4几何形状及尺寸28-79
8.3随机变量函数的均值和标准差计算方法28-79
8.3.1计算分布参数的矩方法28-79
8.3.2常用随机变量函数均值与标准差公式28-80
8.4零件可靠度计算的应力睬慷雀缮婺Ｐ28-80
8.4.1应力睬慷雀缮婺Ｐ28-80
8.4.1.1基本概念28-80
8.4.1.2零件可靠度基本表达式28-81
8.4.2载荷多次作用下的可靠性模型28-81
8.5典型应力/强度分布的零件可靠度计算28-83
8.5.1应力与强度均为正态分布时可靠度计算28-83
8.5.2应力与强度均服从对数正态分布时可靠度计算28-83
8.6静强度可靠性设计28-84
8.6.1零件静强度可靠性设计的主要内容与步骤28-84
8.6.2静强度可靠性设计举例28-85
8.7断裂可靠性设计28-85
8.7.1断裂力学的基本概念28-85
8.7.2断裂可靠性设计28-86
8.8可靠性设计计算的蒙特卡罗方法28-87
8.8.1蒙特卡罗法求解可靠度的原理28-87
8.8.2随机数的产生28-87
8.8.3随机变量抽样方法28-88
8.8.3.1逆变换法28-88
8.8.3.2舍选抽样法28-89
8.8.3.3变换抽样法28-90
8.8.4重要抽样法28-91
8.8.5离散随机变量抽样28-91
8.8.6应用举例——发动机轮盘可靠性仿真28-91
8.9典型机械零件可靠性设计举例28-94
8.9.1螺纹连接可靠性设计28-94
8.9.2过盈连接的可靠性设计28-96
第9章零部件动强度可靠性设计
9.1疲劳强度可靠性设计28-98
9.1.1疲劳可靠性设计基本原理28-98
9.1.2概率疲劳等寿命图28-98
9.1.3疲劳强度可靠性设计计算28-99
9.2疲劳强度可靠性设计的递推法28-101
9.3随机恒幅循环载荷疲劳可靠度的统计平均算法28-101
9.3.1疲劳可靠度计算的载荷统计加权平均模型28-101
9.3.2疲劳寿命分布与循环应力水平之间的关系28-102
9.4磨损可靠性28-102
9.4.1磨损的基本概念28-102
9.4.2给定寿命下的磨损可靠度计算28-103
9.4.3给定磨损可靠度时的可靠寿命计算28-103
第10章可靠性评价
10.1零件可靠性评价28-105
10.1.1复杂载荷工况可靠性评价28-105
10.1.2强度退化规律28-105
10.1.3存在强度退化时的可靠性模型28-106
10.1.4离散化的可靠性模型28-106
10.2系统可靠性评价28-108
10.2.1系统可靠性评价方法28-108
10.2.2行星齿轮系可靠度计算28-108
第11章可靠性试验与数据处理
11.1可靠性试验28-110
11.1.1可靠性试验类型28-110
11.1.2可靠性试验数据类型28-110
11.2可靠性数据分布类型检验28-111
11.2.1χ2检验法28-111
11.2.2k瞫检验法28-112
11.2.3回归分析检验法28-113
11.3参数估计28-114
11.3.1矩估计28-114
11.3.2极大似然估计28-115
11.4指数分布假设检验与参数估计28-115
11.4.1拟合性检验28-115
11.4.2参数估计28-116
11.5正态分布统计检验与参数估计28-117
11.5.1拟合性检验28-117
11.5.2正态分布参数估计28-118
附录
附录ⅰ可靠性标准28-120
ⅰ1中国国家可靠性标准28-120
ⅰ2中国电子行业可靠性标准28-122
ⅰ3中国机械行业可靠性标准28-123
附录ⅱ概率分布表28-125
ⅱ1标准正态分布表28-125
ⅱ2χ2分布表28-126
ⅱ3t分布表28-128
ⅱ4f分布表28-129
ⅱ5γ函数表28-134
参考文献28-136
第29篇 优化设计
第1章概述
1.1优化设计的基本概念29-3
1.2优化设计的分类29-3
1.3优化设计一般过程29-3
1.4优化设计的数学模型29-3
1.5优化设计的三要素29-3
1.6优化问题的几何解释29-4
1.6.1优化问题的设计可行域29-4
1.6.2不同优化问题的几何解释29-4
1.7优化问题的求解29-5
1.8最优解的判别及约束优化问题的最优解条件29-5
1.8.1优化问题的最优解29-5
1.8.2约束优化问题的最优解29-5
1.8.3约束优化设计问题的最优解存在条件29-5
1.9优化设计的迭代算法及终止准则29-6
1.9.1优化设计中的迭代算法29-6
1.9.2迭代算法的终止准则29-6
第2章一维优化搜索方法
2.1外推法29-7
2.1.1基本方法29-7
2.1.2搜索过程29-7
2.1.3程序框图29-7
2.2黄金分割法(0.618法)29-8
2.2.1基本方法29-8
2.2.2黄金分割法进行一维搜索的一般过程29-8
2.2.3黄金分割法特点29-8
2.2.4程序框图29-8
2.3切线法(牛顿法)29-9
2.3.1基本方法29-9
2.3.2切线法找极小值的一般过程29-9
2.3.3切线法特点29-9
2.3.4切线法程序框图29-9
2.4二次插值法29-9
2.4.1基本方法29-9
2.4.2二次插值法的迭代过程29-9
2.4.3二次插值法特点29-9
2.4.4二次插值法程序框图29-10
第3章无约束优化算法
3.1梯度法(最速下降法)29-11
3.1.1基本方法29-11
3.1.2梯度法的迭代公式29-11
3.1.3梯度法的迭代步骤29-11
3.1.4梯度法的特点29-11
3.1.5梯度法程序框图29-11
3.2共轭梯度法29-11
3.2.1基本方法29-11
3.2.2共轭梯度法迭代公式29-11
3.2.3共轭梯度法的计算步骤29-11
3.2.4共轭梯度法特点29-12
3.2.5共轭梯度法程序框图29-12
3.3牛顿型方法29-12
3.3.1牛顿法29-12
3.3.2阻尼牛顿法29-12
3.3.3阻尼牛顿法程序框图29-13
3.4变尺度法29-13
3.4.1基本方法29-13
3.4.2变尺度法的迭代格式29-13
3.4.3变尺度法的迭代过程29-13
3.4.4变尺度法的特点29-13
3.4.5变尺度法程序框图29-13
3.5坐标轮换法29-13
3.5.1基本方法29-13
3.5.2迭代公式29-13
3.5.3坐标轮换法的迭代过程29-14
3.5.4坐标轮换法特点29-14
3.5.5坐标轮换法程序框图29-14
3.6鲍威尔法29-14
3.6.1基本方法29-14
3.6.2鲍威尔法的迭代过程29-14
3.6.3鲍威尔法特点29-15
3.6.4鲍威尔法程序框图29-15
3.7单形替换法29-16
3.7.1基本方法29-16
3.7.2单形替换法的主要计算步骤29-16
3.7.3单形替换法特点29-16
3.7.4单形替换法程序框图29-16
3.8无约束优化算法的选用29-17
第4章有约束优化算法
4.1随机方向法29-18
4.1.1基本方法29-18
4.1.2随机方向法的特点29-18
4.1.3随机方向法的计算步骤29-18
4.1.4随机方向法程序框图29-18
4.2复合形法29-18
4.2.1基本方法29-18
4.2.2基本复合形法(只含反射)的计算步骤29-19
4.2.3基本复合形法的程序框图29-20
4.3可行方向法29-21
4.3.1基本方法29-21
4.3.2可行方向法的搜索策略29-21
4.3.3产生可行方向的条件29-22
4.3.3.1可行条件29-22
4.3.3.2下降条件29-22
4.3.3.3可行方向29-22
4.3.4可行方向的产生方法29-23
4.3.4.1优选方向法29-23
4.3.4.2梯度投影法29-23
4.3.5迭代步长的确定29-23
4.3.6可行方向法计算步骤29-24
4.3.7可行方向法程序框图29-25
4.4惩罚函数法29-25
4.4.1基本方法29-25
4.4.2惩罚函数的表达式29-25
4.4.3惩罚函数法的分类与比较29-25
4.4.4惩罚函数法的特点29-26
4.4.5惩罚函数法的算法步骤(适用于内点法、混合法)29-26
4.5增广拉格朗日乘子法29-26
4.5.1基本方法29-26
4.5.2主要算法步骤29-26
4.5.3算法特点29-26
4.6序列线性规划法29-27
4.6.1基本方法29-27
4.6.2算法步骤29-27
4.6.3计算举例29-27
4.7序列二次规划法29-28
4.7.1基本方法29-28
4.7.2算法举例29-28
4.8简约梯度法及广义简约梯度法29-29
4.8.1简约梯度法29-29
4.8.1.1基本方法29-29
4.8.1.2算法步骤29-29
4.8.1.3计算举例29-29
4.8.2广义简约梯度法29-30
4.8.2.1基本方法29-30
4.8.2.2算法步骤29-31
4.8.2.3计算举例29-31
第5章多目标优化设计方法
5.1多目标优化设计的数学模型与有效解29-32
5.1.1多目标优化设计的数学模型29-32
5.1.2多目标优化的有效解29-32
5.2主要目标法29-33
5.3统一目标法29-33
5.3.1评价函数法29-33
5.3.2分目标乘除法29-34
5.4分层序列法及宽容分层序列法29-34
5.5协调曲线法29-35
5.6多目标优化主要方法对比29-35
第6章离散问题优化设计方法
6.1基本概念29-37
6.1.1离散优化问题数学模型的一般形式29-37
6.1.2离散变量的概念和表达29-37
6.1.3连续变量的离散化29-38
6.1.4离散变量设计问题的可行域29-39
6.1.5离散变量问题的最优解29-39
6.1.6离散优化方法的收敛准则29-39
6.1.7离散优化方法概述29-39
6.2离散变量自适应随机搜索法29-39
6.2.1基本方法29-39
6.2.2基本步骤29-39
6.2.3程序框图29-40
6.3离散变量的组合形法29-41
6.3.1基本方法29-41
6.3.2基本步骤29-41
6.3.3程序框图29-41
6.4离散性惩罚函数法29-41
6.4.1基本方法29-41
6.4.2算法的基本步骤29-42
6.4.3程序框图29-42
第7章随机问题优化设计方法
7.1基本概念和定义29-43
7.1.1随机参数29-43
7.1.2随机设计变量29-43
7.1.3随机设计特性29-43
7.1.4概率约束可行域29-43
7.2随机优化设计数学模型的一般形式29-44
7.3随机问题最优解的最优性条件29-44
7.4一次二阶矩法29-44
7.4.1基本思想29-44
7.4.2基本算法29-44
7.4.3一次二阶矩法的特点29-45
7.5随机模拟搜索法29-45
7.5.1基本思想29-45
7.5.2基本方法29-45
7.5.3随机模拟搜索算法的基本步骤29-46
7.6随机拟次梯度法29-46
7.6.1基本思想29-46
7.6.2基本方法29-46
7.6.3随机步长因子的确定29-47
7.6.4迭代终止准则29-47
7.6.5算法步骤29-47
7.6.6算法程序框图29-48
第8章机械模糊优化设计方法
8.1含模糊因素的优化设计模型29-49
8.1.1模糊数学的若干基本概念和定义29-49
8.1.2设计变量29-49
8.1.3目标函数29-49
8.1.4约束条件29-50
8.1.5数学模型29-50
8.2模糊优化设计的确定型解法29-51
8.2.1清晰目标函数在模糊约束时的求解方法29-51
8.2.2模糊目标和模糊约束时的求解方法29-52
8.3模糊优化设计问题的模糊模拟搜索解法29-53
8.3.1清晰等价解法29-53
8.3.2模糊模拟方法29-53
第9章机械优化设计应用实例
9.1机构优化设计29-55
9.2机械零件优化设计29-56
9.2.1弹簧优化设计29-56
9.2.2机床主轴结构优化设计29-56
9.3机械系统优化设计29-57
参考文献29-59
第30篇 反求设计
第1章概述
第2章反求数字化数据测量设备
2.1反求测量方法30-6
2.1.1接触式测量30-7
2.1.2非接触式测量30-8
2.2坐标测量机原理、结构与特点30-11
2.2.1坐标测量机原理30-11
2.2.2直角坐标测量机结构形式与特点30-13
2.2.3便携式关节臂坐标测量机结构形式与特点30-15
2.3坐标测量机主要生产商及部分产品30-15
2.4典型光学测量设备30-28
第3章反求设计中的数据预处理3.1测头半径补偿30-34
3.1.1拟合补偿法30-35
3.1.1.1b样条曲面补偿法30-35
3.1.1.2kriging补偿法(参数曲面法)30-36
3.1.2直接计算法30-37
3.1.3三角网格法30-38
3.1.4半球测量法30-39
3.2数据的剔除30-40
3.3数据的平滑30-40
3.3.1数据平滑处理方法30-40
3.3.2数据平滑滤波方法30-40
3.4数据的拼合30-43
3.4.1数据拼合问题30-43
3.4.2基于三基准点对齐的数据拼合30-44
3.4.3多视数据统一30-45
3.4.4数据拼合的误差分析30-46
3.5数据的修补30-47
3.6数据的精简30-49
3.7数据的分割30-50
3.7.1点云数据分割方法30-51
3.7.2散乱数据的自动分割30-52
第4章三维模型重构技术
4.1曲线拟合造型30-55
4.1.1参数曲线的插值与逼近30-56
4.1.1.1参数多项式30-56
4.1.1.2数据点参数化30-56
4.1.1.3多项式插值曲线30-57
4.1.1.4最小二乘逼近30-57
4.1.2b样条曲线插值与逼近30-58
4.1.2.1b样条曲线插值30-58
4.1.2.2b样条曲线逼近30-58
4.2曲面拟合造型30-60
4.2.1有序点的b样条曲面插值30-60
4.2.1.1曲面插值的一般过程30-60
4.2.1.2双三次b样条插值曲面的反算30-61
4.2.2b样条曲面逼近30-63
4.2.2.1最小二乘曲面逼近30-63
4.2.2.2在规定精度内的曲面逼近30-63
4.2.3任意测量点的b样条曲面逼近30-63
4.2.3.1b样条曲线、曲面及最小二乘拟合定义30-63
4.2.3.2基本曲面参数化30-64
4.3曲线的光顺30-67
4.3.1能量光顺方法30-67
4.3.1.1能量法构造过程30-67
4.3.1.2迭代停止准则及方法30-68
4.3.2参数样条选点光顺30-68
4.3.3nurbs曲线选点光顺30-68
4.3.3.1曲线选点修改基本原理与光顺性准则30-68
4.3.3.2节点删除方法与光顺中的误差控制30-69
4.3.3.3曲线选点迭代光顺算法30-70
4.4曲面的光顺30-71
4.4.1网格法光顺30-71
4.4.2能量法光顺30-71
4.5曲线曲面编辑与曲面片重建方法30-72
4.5.1曲线的编辑30-72
4.5.2曲面的编辑30-72
4.5.3基于曲线的曲面片重建30-74
4.6模型重建质量与评价30-76
4.6.1工程曲面的分类30-76
4.6.2模型重建误差分析30-77
4.6.3曲线曲面的连续性与光顺性30-78
4.6.3.1曲线曲面的连续性30-78
4.6.3.2曲线曲面的光顺性30-79
4.6.4模型精度分析与评价30-80
4.6.4.1基于曲率的方法30-81
4.6.4.2基于光照模型方法30-82
4.6.4.3任意点到曲面的距离30-82
第5章常用反求设计软件与反求设计模块
5.1反求软件与反求模块简介30-86
5.2imageware软件30-87
5.3geomagic studio和geomagic qualify软件30-89
5.3.1geomagic studio30-89
5.3.2geomagic qualify30-89
5.4copycad pro软件30-91
5.5rapidform软件30-92
5.6catia中的反求设计模块30-94
5.6.1catia反求建模特点与基本流程30-94
5.6.2catia中反求建模主要模块及功能30-95
5.7pro/e中的反求模块30-97
5.7.1扫描工具30-97
5.7.2小平面特征30-99
5.7.3重新造型30-100
第6章反求设计实例
6.1摩托车后视镜反求设计30-102
6.1.1产品造型分析30-102
6.1.2点云的处理30-102
6.1.3制作镜壳30-104
6.1.4制作支柄30-116
6.1.5裁剪曲面30-123
6.2油泥车体模型反求设计30-124
参考文献30-129
第31篇 数字化设计
第1章概述
1.1数字化设计技术31-3
1.1.1产品开发与数字化设计技术31-3
1.1.2数字化设计的内涵及学科体系31-3
1.1.3数字化设计的特点31-4
1.2数字化设计技术的相关技术31-5
1.2.1cad技术31-5
1.2.2cae技术31-7
1.2.3capp技术31-8
1.2.4cam技术31-8
1.2.5pdm技术31-8
1.2.6dfx技术31-8
1.2.7计算机支持的协同设计31-9
1.2.7.1计算机支持的协同工作31-9
1.2.7.2计算机支持的协同设计31-9
1.2.7.3协同设计(cd)31-9
1.2.8其他相关技术31-9
1.3数字化设计技术的发展趋势31-12
第2章数字化设计系统的组成
2.1数字化设计系统的组成31-14
2.2数字化设计系统的硬件系统31-14
2.2.1主机31-14
2.2.2内存储器31-15
2.2.3外存储器31-15
2.2.4输入输出装置31-15
2.2.4.1输入设备31-15
2.2.4.2输出设备31-16
2.2.5网络互联设备31-17
2.2.6硬件系统配置31-19
2.3数字化设计系统的软件系统31-19
2.3.1操作系统31-19
2.3.1.1操作系统基本概念31-19
2.3.1.2常用操作系统简介31-19
2.3.2数据库31-20
2.3.3支撑软件31-21
2.3.4程序设计语言31-22
2.3.5数字化设计典型软件简介31-23
2.4数字化设计系统的建立31-25
2.4.1数字化设计软件系统的开发流程31-25
2.4.2数字化设计系统软硬件的选型31-27
第3章计算机图形学基础
3.1概述31-29
3.1.1计算机图形学的研究内容31-29
3.1.2计算机图形学的应用领域31-29
3.1.3计算机图形系统的硬件设备31-30
3.2图形变换31-30
3.2.1二维图形的基本几何变换31-30
3.2.1.1恒等变换31-30
3.2.1.2比例变换31-31
3.2.1.3反射变换31-31
3.2.1.4错切变换31-32
3.2.1.5旋转变换31-33
3.2.1.6平移变换及齐次坐标31-33
3.2.2二维图形的组合变换31-34
3.2.2.1平面图形绕任意点旋转的变换31-34
3.2.2.2平面图形以任意点为中心的比例变换31-35
3.2.3三维图形的几何变换31-35
3.2.3.1平移变换31-36
3.2.3.2比例变换31-36
3.2.3.3旋转变换31-37
3.2.4正投影变换31-39
3.2.5复合变换31-39
3.2.5.1主视图变换矩阵31-40
3.2.5.2俯视图变换矩阵31-40
3.2.5.3左视图变换矩阵31-40
3.2.5.4三视图变换矩阵注意的问题31-40
3.2.6复合变换轴测图投影变换31-41
3.3图形的裁剪与消隐31-41
3.3.1图形的裁剪31-41
3.3.1.1直线裁剪31-41
3.3.1.2多边形裁剪31-41
3.3.2图形的消隐31-43
3.3.2.1消隐的概念31-43
3.3.2.2消隐分类31-43
3.3.2.3常见消隐算法31-43
3.4三维物体的表示31-46
3.4.1曲线31-46
3.4.1.1参数曲线31-46
3.4.1.2hermite曲线31-46
3.4.1.3bezier曲线31-47
3.4.1.4b样条曲线31-47
3.4.1.5非均匀有理b样条曲线(nurbs)31-49
3.4.2曲面31-49
3.4.2.1coons曲面31-49
3.4.2.2bezier曲面31-50
3.4.2.3b样条曲面31-50
第4章产品的数字化造型
4.1形体在计算机内部的表示31-51
4.1.1几何信息和拓扑信息31-51
4.1.2形体的定义及表示形式31-51
4.2线框造型系统31-52
4.3曲面造型系统31-53
4.4实体造型系统31-55
4.4.1实体造型的定义31-55
4.4.2构建实体几何模型(csg)31-55
4.4.3边界表示几何模型(b瞨ep)31-56
4.4.4空间位置枚举法(spatial oeeupaneyenumeration)31-56
4.4.5实体空间分解枚举(八叉树)表示法(spatial瞤artitioning representations)31-56
4.4.6扫描表示法(sweep representations)31-57
4.5基于特征的实体造型31-57
4.5.1特征造型的定义31-57
4.5.2特征的分类31-58
4.5.3特征造型技术的实施31-58
4.5.4特征造型的优点31-58
4.5.5参数化造型31-58
4.5.6参数化特征造型系统31-59
4.6装配造型31-59
4.6.1装配造型的功能31-59
4.6.2装配浏览31-59
4.6.3装配模型的使用31-60
第5章计算机辅助设计技术
5.1概述31-61
5.1.1cad技术的内涵31-61
5.1.2cad技术的特点与应用31-61
5.1.2.1cad技术的特点31-61
5.1.2.2cad技术的应用31-62
5.1.3cad技术通用技术规范(specificationfor cad general technologygb/t 17304—2009)31-63
5.2cad接口技术和图形标准31-68
5.2.1人机交互及接口技术31-69
5.2.1.1交互技术31-69
5.2.1.2人机接口技术31-71
5.2.2计算机图形接口和图形元文件31-72
5.2.2.1计算机图形接口 (cgi)31-72
5.2.2.2计算机图形元文件 (cgm)31-73
5.2.3计算机图形软件标准31-74
5.2.3.1gks标准 (gks和gks3d)31-74
5.2.3.2phigs标准 (程序员层次交互图形系统)31-76
5.2.3.3opengl标准 (开放图形库)31-77
5.2.4产品数据交换标准31-85
5.2.4.1dxf (图形交换文件)31-85
5.2.4.2iges (初始图形交换规范)31-88
5.2.4.3step(产品模型数据交换标准)31-94
5.2.5图形库的建立和使用31-97
5.2.5.1图形系统文件31-97
5.2.5.2图形程序31-97
5.2.5.3参数化31-98
5.3工程数据的计算机处理31-99
5.3.1数表的程序化31-99
5.3.1.1数表的存储31-99
5.3.1.2一元数表的查取方法31-100
5.3.1.3二元数表的存取方法31-101
5.3.1.4数表的公式化31-102
5.3.2线图的程序化31-104
5.3.3建立数据文件31-104
5.3.4数表的数据库管理31-105
5.3.4.1数据库系统简介31-105
5.3.4.2数据库的建立和使用31-106
5.3.4.3数据库管理系统在cad中的应用31-107
5.3.5工程数据库31-107
5.3.5.1工程数据库的概念31-107
5.3.5.2工程数据库的特点31-108
5.4cad软件工程技术31-109
5.4.1软件工程的基本概念31-109
5.4.2cad应用软件开发31-111
5.4.3软件开发流程31-111
5.4.4cad软件的文档编制规范31-114
第6章有限元分析技术
6.1弹性力学基础31-118
6.1.1弹性力学的主要物理量31-118
6.1.2弹性力学的基本方程31-119
6.1.3弹性力学问题的主要解法31-120
6.2有限元法基础31-120
6.2.1有限元法的基本思想31-120
6.2.2有限元法的基本步骤31-120
6.2.3常用单元的位移模式31-122
6.2.4非节点载荷的移置31-123
6.2.5有限元分析应注意的问题31-124
6.2.6有限元法的应用31-124
6.3各类问题的有限元法31-125
6.3.1平面问题的有限元法31-125
6.3.2轴对称问题的有限元法31-132
6.3.3杆件系统的有限元法31-132
6.3.4空间问题的有限元法31-135
6.3.5等参数单元31-138
6.3.6板壳问题的有限元法31-140
6.3.6.1平板弯曲问题的有限元法31-140
6.3.6.2壳体弯曲问题31-142
6.3.7稳态热传导问题的有限元法31-143
6.3.8动力学问题的有限元法31-145
6.3.8.1质量矩阵与阻尼矩阵31-146
6.3.8.2直接积分法31-146
6.3.8.3振型叠加法31-147
6.3.8.4大型特征值问题的解法31-147
6.3.8.5减缩系统自由度的方法31-148
6.3.9材料非线性问题的有限元法31-148
6.3.9.1材料非线性本构关系31-148
6.3.9.2弹塑性增量分析有限元格式31-149
6.3.9.3非线性方程组的解法31-149
6.3.10几何非线性问题的有限元法31-150
6.3.10.1大变形情况下的应变和应力31-150
6.3.10.2几何非线性问题的表达格式31-152
6.3.10.3大变形条件下的本构关系31-152
6.3.10.4几何非线性问题的求解方法31-153
6.4有限元分析算例(以ansys为例)31-153
6.4.1结构线性静力分析算例31-153
6.4.1.1桁架和梁的有限元分析31-153
6.4.1.2平面和壳问题的有限元分析31-156
6.4.1.3轴对称问题的有限元分析31-159
6.4.1.43d实体的有限元分析31-162
6.4.1.5有限元分析的装配技术31-164
6.4.2结构线性动力学分析算例31-170
6.4.2.1模态分析31-170
6.4.2.2谐响应分析31-176
6.4.2.3瞬态动力学分析31-180
6.4.2.4谱分析31-186
6.4.3非线性分析算例31-193
6.4.3.1几何非线性问题31-193
6.4.3.2材料非线性问题31-194
6.4.3.3状态非线性问题31-198
6.4.4结构疲劳分析算例31-205
6.4.4.1疲劳分析基础31-205
6.4.4.2疲劳分析算例31-209
6.4.5结构断裂分析算例31-213
6.4.5.1断裂力学31-213
6.4.5.2断裂力学求解31-214
6.4.5.3断裂分析算例31-217
6.4.6结构优化设计算例31-219
6.4.6.1优化设计31-219
6.4.6.2拓扑优化31-225
6.4.7基于ansys混合问题的有限元分析算例31-230
6.4.7.1装配体的分析基本过程31-230
6.4.7.2装配体的有限元分析实例31-233
第7章虚拟样机技术
7.1虚拟样机及虚拟样机技术内涵31-236
7.1.1虚拟样机技术基本概念31-236
7.1.1.1虚拟样机31-236
7.1.1.2虚拟样机技术31-238
7.1.1.3虚拟样机技术实现方法31-239
7.1.2虚拟样机技术的优点与局限31-240
7.1.2.1虚拟样机技术的优点31-240
7.1.2.2虚拟样机技术的局限性31-242
7.2虚拟样机技术体系31-243
7.2.1虚拟样机系统的体系结构31-243
7.2.2虚拟样机技术建立的基础31-243
7.2.3系统总体技术31-244
7.2.4建模技术31-244
7.2.4.1虚拟样机建模特点31-244
7.2.4.2虚拟样机建模技术的核心31-244
7.2.4.3虚拟样机建模的实现方法31-246
7.2.4.4虚拟样机建模技术应用实例31-247
7.2.5协同仿真技术31-249
7.2.5.1虚拟样机协同仿真技术的实现31-249
7.2.5.2虚拟样机协同仿真技术存在的问题31-249
7.2.5.3协同仿真实例31-249
7.2.6数据管理技术31-250
7.2.7其他相关技术31-253
7.2.8虚拟样机结构分析实例31-254
7.3虚拟样机技术的工业应用31-256
7.3.1虚拟样机技术在产品全生命周期中的应用31-256
7.3.1.1需求分析及概念设计阶段31-256
7.3.1.2初步设计阶段31-257
7.3.1.3详细设计阶段31-258
7.3.1.4测试评估阶段31-258
7.3.1.5生产制造及使用维护阶段31-259
7.3.2虚拟样机技术的工业应用实例31-259
7.3.2.1德国宝马汽车公司(bmw)31-259
7.3.2.2德国大众汽车公司 (volkswagen)31-260
7.3.2.3edo marine and aircraftsystems公司(edo)31-262
参考文献31-263
第32篇 人机工程与产品造型设计
第1章概述
1.1人机工程学的概念32-3
1.2人机工程学的研究内容与方法32-3
1.2.1人机工程学研究的内容32-3
1.2.2人机工程学研究的方法32-3
1.3产品设计中的人机关系32-5
1.3.1人机系统的概念32-5
1.3.2人机系统的分类32-5
1.3.3人机的特性32-6
1.3.4人机关系32-7
1.3.5人机关系设计的基本原则32-7
1.4产品造型设计的概述32-7
1.4.1产品造型设计概念32-7
1.4.2造型设计的基本要素32-7
1.4.3产品造型设计的基本要求和设计原则32-8
1.5人机工程学与产品造型设计32-8
第2章人 机 工 程
2.1人体测量32-10
2.1.1人体测量基本术语32-10
2.1.1.1基本姿势32-10
2.1.1.2测量基准面和基准轴32-10
2.1.1.3测量方向32-10
2.1.1.4被测者的衣着和支承面32-10
2.1.2人体尺寸测量分类32-10
2.1.3人体测量基础项目32-11
2.1.4常用的人体测量数据32-14
2.1.4.1人体尺寸百分位数32-14
2.1.4.2人体主要尺寸32-14
2.1.4.3立姿人体尺寸32-15
2.1.4.4坐姿人体尺寸32-16
2.1.4.5人体水平尺寸32-18
2.1.4.6人体头部尺寸32-19
2.1.4.7人体手部尺寸32-21
2.1.4.8人体足部尺寸32-22
2.1.4.9中国六个区域的身高、胸围、体重的均值及标准差32-22
2.1.5人体测量数据的应用32-23
2.1.5.1人体主要尺寸测量数据的应用原则32-23
2.1.5.2人体尺寸测量数据的修正32-26
2.1.5.3正常人着装尺寸修正值32-26
2.1.5.4人体尺寸测量数据在产品尺寸设计中的应用32-27
2.1.5.5人体身高尺寸在设计中的应用32-28
2.1.6人体主要参数的计算32-28
2.1.6.1我国成年人人体尺寸的比例关系32-30
2.1.6.2人体体积v和表面积b与
体重w(kg)的关系32-30
2.1.6.3人体生物力学参数的计算32-30
2.1.7人体模板设计32-30
2.1.7.1相关术语32-30
2.1.7.2身高尺寸分级32-30
2.1.7.3模板设计尺寸32-30
2.1.7.4人体模板关节角度的调节范围32-33
2.1.7.5模板的使用要求32-33
2.2作业空间32-34
2.2.1与作业空间有关的中国成年人基本静态姿势人体尺寸32-34
2.2.1.1相关术语32-34
2.2.1.2与作业空间有关的立姿人体尺寸32-34
2.2.1.3与作业空间有关的坐姿人体尺寸32-36
2.2.1.4与作业空间有关的跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸32-37
2.2.1.5跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸的推算公式32-37
2.2.2作业空间设计32-37
2.2.2.1相关术语32-37
2.2.2.2成人肢体正常活动范围和舒适姿势的调节范围32-38
2.2.2.3人体在立、坐、跪、卧姿势下手臂自由活动空间32-39
2.2.2.4人体其他姿态最小占用空间32-40
2.2.2.5水平面作业范围32-41
2.2.2.6坐姿作业的垂直面作业范围32-41
2.2.2.7立姿作业的垂直面作业范围32-42
2.2.2.8容膝空间设计32-43
2.2.2.9立姿作业活动余隙设计32-43
2.2.2.10立姿作业垂直方向布局设计32-43
2.2.2.11坐姿作业脚作业空间设计32-43
2.2.2.12立姿作业脚作业空间设计32-44
2.2.2.13人体受限作业空间的最小空间尺寸32-44
2.2.2.14手臂作业出入口的最小尺寸32-46
2.2.2.15单手作业出入口(伸入至腕关节)的最小尺寸32-46
2.2.2.16手指作业出入口(伸入至第一指关节)的最小尺寸32-47
2.2.2.17人身空间32-47
2.2.2.18作业姿势的选定32-48
2.2.3工作岗位设计32-48
2.2.3.1相关术语32-48
2.2.3.2与作业无关的工作岗位尺寸32-49
2.2.3.3与作业有关的工作岗位高度尺寸32-50
2.2.3.4大腿空间高度和小腿空间高度的最小限值32-50
2.2.3.5与作业有关的工作岗位其他尺寸设计32-50
2.2.3.6坐立姿交替工作岗位尺寸设计举例32-51
2.2.4工作座椅设计32-51
2.2.4.1工作座椅相关术语32-52
2.2.4.2工作座椅主要参数32-52
2.3显示器与控制器设计32-53
2.3.1作业空间的视觉设计32-53
2.3.1.1相关术语32-53
2.3.1.2各种视线的特征及应用32-55
2.3.1.3直接视野范围32-55
2.3.1.4自然视线状态下的眼动视野32-56
2.3.1.5观察视野32-56
2.3.1.6色觉视野32-56
2.3.1.7视觉作业类型与视区划分32-57
2.3.1.8视觉信号的布置32-58
2.3.1.9视距32-58
2.3.2信息显示装置32-59
2.3.2.1信息显示装置的分类32-59
2.3.2.2信息显示装置的要求32-59
2.3.3视觉显示装置32-59
2.3.3.1度盘显示器32-59
2.3.3.2计数器的设计要求32-64
2.3.3.3灯光显示器32-65
2.3.3.4荧光屏显示器(crt)32-66
2.3.3.5文字符号设计32-67
2.3.4听觉显示器设计32-67
2.3.4.1音响及报警装置的设计32-67
2.3.4.2言语显示装置的设计32-68
2.4操纵器设计32-68
2.4.1操纵器的类型及适用范围32-68
2.4.1.1操纵器的类型32-68
2.4.1.2常用操纵器的适用性32-69
2.4.1.3各类操纵器的特性32-70
2.4.2人体的施力32-72
2.4.2.1人体主要部位的肌肉力量32-72
2.4.2.2坐姿手臂操纵力32-72
2.4.2.3立姿手臂操纵力32-73
2.4.2.4坐姿的脚蹬力32-73
2.4.3操纵器的设计32-73
2.4.3.1操纵器的尺寸要求32-73
2.4.3.2操纵器的配置要求32-75
2.4.3.3操纵器的作用力要求32-77
2.4.3.4操纵器的编码方式32-78
2.5作业环境32-78
2.5.1照明环境32-78
2.5.1.1基本术语32-78
2.5.1.2作业面临近周围照度32-80
2.5.1.3维护系数32-80
2.5.1.4直接型灯具的遮光角32-80
2.5.1.5室内照明光源色表32-80
2.5.1.6工作房间表面反射比32-80
2.5.1.7工业建筑一般照明标准值32-81
2.5.1.8工业建筑照明功率密度值32-85
2.5.2噪声环境32-87
2.5.2.1相关术语32-87
2.5.2.2工作场所噪声职业接触限值32-87
2.5.2.3工作地点噪声声级的卫生限值32-87
2.5.2.4非噪声工作地点噪声声级的卫生限值32-87
2.5.2.5工作地点脉冲噪声声级的卫生限值32-87
2.5.2.6各类声环境功能区使用的环境噪声等效声级限值32-87
2.5.2.7结构传播固定设备室内噪声排放限值32-88
2.5.2.8以噪声污染为主的工业企业卫生防护距离32-89
2.5.3振动环境32-90
2.5.3.1相关术语32-90
2.5.3.2工作场所手传振动职业接触限值32-90
2.5.3.3局部振动强度卫生限值32-90
2.5.3.4全身振动强度卫生限值32-90
2.5.3.5辅助用室垂直或水平振动强度卫生限值32-90
2.5.3.6人体各部位共振的大致频率32-90
2.5.4热环境32-91
2.5.4.1相关术语32-91
2.5.4.2高温作业分级32-91
2.5.4.3高温作业允许持续接触热时间限值32-91
2.5.4.4夏季工作地点温度32-91
2.5.4.5冬季工作地点的采暖温度32-91
2.5.4.6设置系统式局部送风时，工作地点的温度和平均风速32-92
2.5.5空气环境32-92
2.5.5.1相关术语32-92
2.5.5.2工作场所空气中化学物质容许浓度32-92
2.5.5.3工作场所中粉尘容许浓度32-102
2.5.5.4工作场所空气中生物因素容许浓度32-103
2.5.5.5化学物质与粉尘的超限倍数32-103
2.5.6电磁环境32-103
2.5.6.1相关术语32-103
2.5.6.2工作场所超高频辐射职业接触限值32-104
2.5.6.38h工作场所高频电磁场与工频电场职业接触限值32-104
2.5.6.48h眼直视激光束的职业接触限值32-104
2.5.6.58h激光照射皮肤的职业接触限值32-105
2.5.6.6工作场所微波辐射职业接触限值32-105
2.5.6.78h工作场所紫外辐射职业接触限值32-105
2.6工作研究32-106
2.6.1工作研究方法32-106
2.6.1.1动作经济原则32-106
2.6.1.25w1h提问技术32-106
2.6.1.3ecrs四大原则32-107
2.6.2方法研究32-107
2.6.2.1程序分析32-107
2.6.2.2作业分析32-108
2.6.2.3动作分析32-108
2.6.3作业测定32-110
2.6.3.1作业测定的主要方法32-110
2.6.3.2工作阶次32-110
2.6.3.3操作水平与评比值32-110
2.6.3.4以正常时间的百分比表示的疲劳宽放率32-111
2.6.3.5操作宽放时间修正值32-111
2.6.3.6方法时间衡量32-111
2.6.3.7模特排时法32-115
2.7安全与防护32-116
2.7.1安全标志32-116
2.7.1.1安全标志类型32-116
2.7.1.2禁止标志32-117
2.7.1.3警告标志32-122
2.7.1.4指令标志32-127
2.7.1.5提示标志32-129
2.7.2安全色32-130
2.7.2.1相关术语32-130
2.7.2.2安全色与对比色的搭配32-130
2.7.2.3颜色表征32-130
2.7.2.4安全色的色度范围32-130
2.7.2.5满足精确颜色要求的安全色色度范围32-131
2.7.2.6磷光材料的对比色和亮度因数32-131
2.7.2.7含有逆反射材料的最小逆反射系数32-131
2.7.2.8透照材料的亮度对比度32-132
2.7.3防止触及危险区的距离与防挤压间距32-132
2.7.3.1上肢弧形触及安全距离32-132
2.7.3.2上肢通过规则开口触及的安全距离32-133
2.7.3.3附加防护结构的安全距离32-134
2.7.3.4上伸触及安全距离32-135
2.7.3.5上肢越过防护结构触及的安全距离32-135
2.7.3.6下肢通过规则形状开口触及的安全距离32-136
2.7.3.7避免人体各部位挤压的最小间距32-137
2.7.3.8防护结构高度与限制下肢进入的距离32-138
第3章产品造型设计
3.1产品造型的形式法则32-139
3.1.1比例与尺度32-139
3.1.1.1定义32-139
3.1.1.2造型设计中常用的比例32-139
3.1.1.3特征矩形的构成与分割方法32-141
3.1.1.4比例在造型设计中的应用32-143
3.1.2对称与均衡32-143
3.1.2.1定义32-143
3.1.2.2造型形态均衡的方法32-143
3.1.3稳定与轻巧32-143
3.1.3.1定义32-143
3.1.3.2稳定与轻巧的影响因素及造型设计方法32-145
3.1.4对比与调和32-146
3.1.4.1定义32-146
3.1.4.2造型中的对比和调和方法32-146
3.1.5过渡与呼应32-146
3.1.5.1定义32-146
3.1.5.2造型设计中过渡与呼应的方法32-146
3.1.6节奏与韵律32-146
3.1.6.1定义32-146
3.1.6.2韵律的基本形式32-148
3.1.7统一与变化32-149
3.1.7.1定义32-149
3.1.7.2造型设计中的统一与变化方法32-149
3.2产品造型要素及其性格32-151
3.2.1点32-151
3.2.1.1定义32-151
3.2.1.2点要素及其性格与表情32-151
3.2.2线32-151
3.2.2.1定义32-151
3.2.2.2线要素及其性格与表情32-151
3.2.2.3工程中常用函数曲线方程32-154
3.2.3面32-156
3.2.3.1定义32-156
3.2.3.2平面要素及其性格与表情32-156
3.2.3.3曲面要素的形成与演变32-156
3.2.3.4平面构成设计32-160
3.2.4体32-162
3.2.4.1定义32-162
3.2.4.2基本几何体的构成与演变32-163
3.2.4.3面材的构成形式与方法32-164
3.2.4.4块材的构成形式与方法32-166
3.2.5色彩32-168
3.2.6肌理32-168
3.2.6.1定义32-168
3.2.6.2肌理的分类32-168
3.2.7空间32-168
3.2.8视错觉现象与造型设计应用32-169
3.2.8.1定义32-169
3.2.8.2造型设计中的主要错视及矫正与利用32-169
3.3色彩设计32-173
3.3.1色彩学基础32-173
3.3.2色彩的三要素及色立体32-174
3.3.3色彩的体系及表示方法 32-176
3.3.4色彩的功能与应用32-179
3.3.4.1色彩的意象与设计应用32-179
3.3.4.2色彩的性格与象征32-179
3.3.4.3色彩的好恶32-180
3.3.5色彩的配置规律32-181
3.3.5.1色彩对比32-181
3.3.5.2色彩调和32-183
3.4产品造型设计原理与方法32-187
3.4.1产品设计类型与层次32-187
3.4.2改进型产品造型设计方法32-187
3.4.2.1改进型产品总体分析项目清单32-188
3.4.2.2工作场所和工作方法对人的体力和脑力要求的分析项目32-189
3.4.2.3产品维护设计分析项目32-189
3.4.2.4产品安全设计分析项目32-189
3.4.3开发型产品造型设计构思方法32-189
3.5机械产品宜人性设计实例32-194
3.5.1人沧孕谐到缑娣治32-194
3.5.2影响自行车性能的人体因素32-194
3.5.3自行车设计结构要素分析32-195
3.5.4人沧孕谐刀态特性分析32-196
参考文献32-197
第33篇 创新设计
第1章创新的理论和方法
1.1创新的基本概念33-3
1.1.1发明、发现、创新、创造33-3
1.1.2创新、创造的相互关系33-4
1.1.3创造能力及其开发33-4
1.2创新思维方法33-8
1.2.1直觉思维33-8
1.2.2形象思维33-8
1.2.3联想思维33-12
1.2.4灵感思维33-13
1.2.5逆向思维33-13
1.2.6演绎思维33-14
1.3典型创新技法33-14
1.3.1头脑风暴法33-16
1.3.2列举法33-17
1.3.3信息交合法33-18
1.3.4联想法33-19
1.3.5形态分析法33-21
1.3.6移植法33-23
1.3.7组合法33-23
1.3.8检核表法33-26
1.3.9模拟法33-27
1.3.10模仿法33-29
1.3.11逆向发明法33-29
1.3.12分解法33-29
1.3.13分析信息法33-30
1.3.14综摄法33-30
1.3.15德尔菲法33-32
1.3.16六顶思考帽法33-32
1.3.17创造需求法33-34
1.3.18替代法33-35
1.3.19溯源发明法33-35
1.3.20卡片分析法33-35
第2章创新设计理论和方法
2.1本体论33-37
2.1.1本体论概述33-37
2.1.2本体论开发步骤33-37
2.1.3本体论工程方法33-39
2.2公理性设计33-41
2.2.1公理性概述33-41
2.2.2设计域、设计方程和设计矩阵33-41
2.2.3分解、反复迭代与曲折映射33-41
2.2.4设计公理33-42
2.3领先用户法33-43
2.3.1领先用户法的基本要素33-43
2.3.2领先用户法的操作流程33-44
2.3.3领先用户法的使用条件33-44
2.4模糊前端法33-44
2.4.1模糊前端的活动要素33-45
2.4.2ffe法操作流程33-45
2.4.3模糊前端法应用实例33-46
2.5质量功能展开和田口方法33-46
2.5.1质量功能展开33-46
2.5.2田口方法33-49
2.6发明问题解决理论33-50
2.6.1triz的内涵33-50
2.6.2triz解决创新问题的一般方法33-50
2.6.3triz理论的应用33-51
第3章发明创造的情境分析与描述
3.1发明创造资源的分析与描述33-52
3.1.1直接利用资源33-52
3.1.2导出资源33-52
3.1.3差动资源33-52
3.2发明创造的理想化描述33-53
3.2.1发明创造的理想化概述33-53
3.2.1.1理想化33-53
3.2.1.2理想化设计33-53
3.2.2利用理想化思想实现发明创造33-54
3.2.2.1提高理想化程度的八种方法33-54
3.2.2.2实现理想化的步骤33-57
3.3发明创造的情境分析与描述33-57
3.3.1发电的理想方法33-59
3.3.2汽车驾驶杆的抖振分析33-59
第4章技术系统进化理论分析
4.1技术进化过程实例分析33-62
4.2技术系统进化模式33-62
4.2.1技术系统进化模式概述33-62
4.2.2技术系统各进化模式分析33-62
4.3技术成熟度预测方法33-76
4.4工程实例分析33-77
4.4.1系统技术成熟度实例分析33-77
4.4.2技术进化模式的典型实例分析33-82
4.4.3车轮的发明及其技术进化过程分析33-87
第5章技术冲突及其解决原理
5.1物理冲突及解决原理33-90
5.1.1物理冲突的概念及类型33-90
5.1.2物理冲突的解决原理33-91
5.1.3分离原理及实例分析33-91
5.1.3.1空间分离原理33-92
5.1.3.2时间分离原理33-92
5.1.3.3基于条件的分离33-92
5.1.3.4总体与部分的分离33-93
5.1.3.5实例分析33-93
5.2技术冲突及解决原理33-93
5.2.1技术冲突的概念及工程实例33-93
5.2.2技术冲突的一般化处理33-93
5.2.2.1通用工程参数33-93
5.2.2.2应用实例33-95
5.2.2.3技术冲突与物理冲突33-95
5.2.3技术冲突的解决原理33-95
5.2.3.1概述33-95
5.2.3.240条发明创造原理33-96
5.3利用冲突矩阵实现创新设计33-107
5.3.1冲突矩阵的简介33-107
5.3.2利用冲突矩阵创新33-108
5.4工程实例分析33-109
第6章技术系统物渤》治瞿Ｐ
6.1如何建立物渤》治瞿Ｐ33-112
6.2利用物渤》治瞿Ｐ褪迪执葱33-115
6.3工程实例分析33-116
第7章发明问题解决程序——аｒｉｚ法7.1解决发明问题的程序33-118
7.1.1第一部分选择问题33-118
7.1.2第二部分建立问题模型33-119
7.1.3第三部分分析问题模式33-119
7.1.4第四部分消除物理矛盾33-120
7.1.5第五部分初步评价所得解决方案33-121
7.1.6第六部分发展所得答案33-121
7.1.7第七部分分析解决进程33-121
7.2工程实例分析33-121
附录
附录1冲突矩阵表33-122
附录276个标准解33-123
附录3解决发明问题的某些物理效应表33-125
参考文献33-126
英文共同题名：Modern handbook of mechanical design
- 名称
- 类型
- 大小
光盘服务联系方式: 020-38250260 客服QQ：4006604884
云图客服：
用户发送的提问，这种方式就需要有位在线客服来回答用户的问题，这种 就属于对话式的,问题是这种提问是否需要用户登录才能提问
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