編輯推薦
引領機械設計創新理念,突齣工程實踐應用特點,設計高品質的機械産品,成就現代機械設計大師。
國內機械工業知名學者和機械設計專傢研究並執筆撰寫,保證瞭本版手冊的高水平。
全麵反映國內外機械設計的新成果,所涉及的設計方法與國際接軌,反映國內外設計的先進水平。技術數據、産品數據準確可靠。
係統
涵蓋瞭常規設計、機電一體化設計、機械控製技術和現代化設計方法的全部內容。從設計理念、設計方法、常用數據到産品,係統地凝煉總結瞭機械設計各專業的技術內容,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
提供瞭當今國際、國內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、新産品及數據資料,技術前瞻與國際先進設計水平同步。經深入研究和歸類編入瞭成熟和前沿的21種現代設計方法,集現代設計方法之大全。
實用
為機械工程設計提供瞭基礎資料、常用材料、常規與現代設計方法、常用零部件的類型、規格、尺寸、設計要點、典型結構、主要技術參數、選型原則和設計計算實例。全部采用現行的新技術標準。實現瞭信息充分、數據全麵、結構多樣、産品新穎,並通過閤理編排,力求便於查閱、使用方便。
內容簡介
《機械設計手冊(第6捲)(第5版)》是在前4版的基礎上,吸收並總結瞭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、新産品、新設計理論與方法撰寫而成。《機械設計手冊(第6捲)(第5版)》全麵係統地介紹瞭常規設計、機電一體化與控製技術和現代設計方法及其應用等內容。具有內容先進、信息量大、取材廣、規格全,實用性強,數據可靠,使用方便等特點。
全書分6捲52篇,內容有: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(軸係、支承與其他)、流體傳動與控製、機電一體化與控製技術、現代設計理論與方法等。
本捲為第6捲,主要內容有:現代設計理論與方法綜述、普適設計與功能設計、創新設計、綠色設計與和諧設計、機械係統概念設計、機械係統的振動設計及噪聲控製、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、優化設計、虛擬設計、智能設計、並行設計與協同設計、反求設計與快速成形製造技術、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、産品綜閤設計的理論與方法等。
《機械設計手冊(第6捲)(第5版)》供從事機械設計、製造、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師生使用和參考。
內頁插圖
目錄
第33篇 現代設計理論與方法綜述
第1章 現代機械及製造技術發展趨嚮
1 概述33-3
2 “極端製造”方嚮33-3
3 “綜閤集成”的方嚮33-4
4 “信息化”的方嚮33-4
5 綠色化方嚮33-5
第2章 産品研究與開發的一般過程及幾個關鍵問題
1 概述33-6
2 産品研究與開發的一般模型33-6
2.1 産品開發過程的一般模型33-6
2.2 産品開發一般過程中各模塊及其相互關係33-7
3 産品研究和開發中的幾個關鍵問題33-8
4 産品設計工作的重要性及其核心因素33-9
第3章 現代産品設計理論與方法簡介及分類
1 現代産品設計理論與方法研究簡況33-11
2 國際著名産品設計理論與方法簡介33-11
3 産品主要設計方法的簡介33-13
4 現代設計理論與方法的分類33-15
第4章 現代機械設計方法的發展及其特點
1 現代機械設計方法的發展33-17
2 現代設計與傳統設計的比較33-19
3 各類設計目標及各種設計理論與方法的選用33-20
參考文獻33-21
第34篇 普適設計與功能設計
第1章 概論
1 概述34-3
1.1 機械係統的概念34-3
1.2 輸入輸齣五要素34-3
1.3 機械係統與環境的相互影響34-4
1.4 機械係統的基本特徵34-5
2 機械産品的功能與性能34-5
2.1 産品功能的含義34-5
2.1.1 産品功能定義的目的34-5
2.1.2 産品功能定義的方法與技巧34-5
2.2 産品性能的含義34-6
3 産品創新的核心——産品概念設計34-7
3.1 概念産品34-7
3.1.1 概念産品包含的信息34-7
3.1.2 概念産品結構的單元34-8
3.2 概念産品發展階段34-8
3.3 産品概念設計的意義34-8
第2章 普適設計理論與方法
1 概述34-10
1.1 産品分析的研究方法34-10
1.2 産品分析的內容框架34-10
2 普適設計法的基本知識34-11
2.1 普適設計法的內涵34-11
2.2 普適設計法的特點34-11
2.3 普適設計法方案構思的步驟及示例34-12
2.4 機械係統物料流34-13
2.4.1 物料流的內涵34-13
2.4.2 物料流的基本特徵34-13
2.4.3 物料流的組成34-13
2.5 機械係統的能量流及內涵34-14
2.5.1 能量流的內涵34-14
2.5.2 機械係統的能量流34-14
2.6 信息流及其功能34-14
2.6.1 能量流的內涵34-14
2.6.2 信息流的結構模型34-15
2.6.3 信息流要完成的功能34-15
2.6.4 典型的信息流34-16
3 産品功能的概念設計34-16
3.1 産品功能概念設計的內涵34-16
3.2 産品概念設計的基本特性34-17
3.3 産品概念設計的原則34-18
3.4 産品概念設計的基本內容34-18
4 産品概念設計過程模型34-19
4.1 産品概念設計過程的定義34-19
4.2 産品概念設計過程模型34-19
4.2.1 産品概念設計過程P2模型34-19
4.2.2 産品概念設計過程的層次模型34-20
4.2.3 産品概念設計過程詳細模型34-21
4.3 産品概念設計過程的實現原理34-22
5 設計案例——垂直螺鏇式振動輸送機的設計34-23
第3章 功能設計理論與方法
1 概述34-26
1.1 功能與功能設計34-26
1.2 産品功能設計的基本步驟34-26
1.3 功能設計與科學技術發展34-27
2 機械係統的功能34-27
2.1 功能的分類34-27
2.2 功能定義及常用的動詞和名詞組閤34-28
2.3 功能係統圖34-28
2.4 産品閤理功能的確定34-28
2.4.1 閤理功能確定的意義34-28
2.4.2 産品閤理功能的確定34-29
3 功能分析34-31
3.1 功能分析法的步驟與方法34-31
3.2 功能係統和功能元34-31
3.2.1 功能係統34-31
3.2.2 功能元34-31
3.3 功能係統的特性34-33
3.4 功能結構的建立34-34
3.4.1 建立功能結構注意事項34-34
3.4.2 功能結構變異方法34-34
3.4.3 功能結構建立步驟34-34
3.4.4 建立功能結構步驟的實例34-35
4 功能綜閤34-36
4.1 功能綜閤的含義34-36
4.2 功能綜閤的方式34-36
4.3 功能綜閤方式示例34-37
5 功能評價34-38
5.1 功能評價的概念34-39
5.2 功能評價的目的34-39
5.3 功能評價的程序與方法34-39
5.4 功能評價目標的內容及加權係數34-41
5.4.1 評價目標34-41
5.4.2 加權係數34-41
5.4.3 評價目標樹34-42
6 功能設計理論與方法在工程中的應用34-42
參考文獻34-45
第35篇 創新設計
第1章 創新的基本理論
1 創新的基本概念35-3
2 創新理論及其應用35-3
2.1 創新設計35-3
2.2 創新理論35-3
2.3 創新理論應用35-4
第2章 創新思維的基本方法
1 創新思維方法35-6
1.1 主要的創新思維方法35-6
1.2 主要的創新思維方法應用實例35-8
1.2.1 應用逆嚮思維的實例35-8
1.2.2 應用聯想思維的實例35-9
1.2.3 應用靈感思維的實例35-9
1.2.4 應用演繹思維的實例35-9
2 創新技法35-9
2.1 創新技法簡介35-9
2.2 主要創新技法闡述35-10
2.2.1 智力激勵法35-10
2.2.2 檢核錶法35-11
2.2.3 列舉法35-12
2.2.4 模擬法35-14
2.2.5 聯想法35-15
2.2.6 組閤法35-17
2.2.7 移植法35-17
2.2.8 綜攝法35-18
3 創新技法的運用35-18
第3章 創新設計的分析與描述
1 創新設計的資源分析與描述35-20
1.1 直接利用資源35-20
1.2 導齣資源35-20
1.3 差動資源35-20
2 創新設計的理想化描述35-21
2.1 創新設計的理想化概述35-21
2.2 利用理想化思想實現發明創造35-21
2.2.1 提高理想化程度的八種方法35-21
2.2.2 實現理想化的步驟35-24
3 創新設計的情境分析與描述35-24
4 創新設計的實例分析——汽車駕駛杆的抖振分析35-25
第4章 創新設計中的技術係統進化理論分析
1 技術進化過程中創新設計實例分析35-26
2 創新設計中技術係統進化模式35-27
2.1 技術係統進化模式35-27
2.2 技術係統各進化模式分析35-27
2.2.1 技術係統的生命周期35-27
2.2.2 提高理想化水平35-28
2.2.3 係統元件的不均衡發展35-28
2.2.4 增加係統的動態性和可控性35-28
2.2.5 技術係統集成化進而簡化35-30
2.2.6 係統元件匹配和不匹配的交替齣現35-33
2.2.7 由宏觀係統嚮微觀係統進化35-33
2.2.8 提高係統的自動化程度以及減少人的介入35-34
2.2.9 係統的分割35-34
2.2.10 係統進化從改善物質的結構入手35-35
2.2.11 係統元件的一般化處理35-35
3 創新設計中技術成熟度預測方法35-36
4 創新設計中技術係統進化工程實例分析35-37
4.1 超聲波焊接技術成熟度預測分析35-37
4.2 快速原型技術進化模式分析35-38
4.3 車輪的發明及其技術進化過程分析35-42
第5章 創新設計中的技術衝突及其解決原理
1 創新設計中的物理衝突及其解決原理35-45
1.1 物理衝突的概念及類型35-45
1.2 物理衝突的解決原理35-46
1.3 分離原理及實例分析35-46
2 創新設計中的技術衝突及其解決原理35-47
2.1 技術衝突的概念及工程實例35-47
2.2 技術衝突的一般化處理35-47
2.3 技術衝突的解決原理35-49
2.3.1 原理概述35-49
2.3.2 40條發明創造原理35-50
3 利用衝突矩陣實現創新設計35-58
3.1 衝突矩陣的簡介35-58
3.2 利用衝突矩陣創新35-59
4 實例分析——汽車側嚮空氣袋概念設計35-60
第6章 創新設計中的技術係統物-場模型分析方法
1 如何建立技術係統的物-場模型35-63
2 利用物-場模型實現創新設計35-66
3 實例分析35-67
參考文獻35-67
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36-3
2 綠色設計方法36-4
3 綠色設計的實施步驟36-4
第2章 綠色設計中的材料選擇
1 綠色設計對材料的要求36-5
2 綠色材料選擇的原則36-5
3 綠色材料的選擇36-7
3.1 選材基本步驟36-7
3.2 綠色材料選擇的三維方法36-7
4 材料的綠色性能評價36-9
4.1 泛環境函數法36-9
4.2 材料再生循環利用度的評價及錶示係統36-9
5 材料數據庫的構建36-10
第3章 麵嚮拆卸迴收的産品設計
1 麵嚮拆卸的産品設計36-12
1.1 可拆卸設計的概念36-12
1.2 可拆卸設計原則36-12
1.3 可拆卸結構設計36-14
1.3.1 可拆卸連接結構設計36-14
1.3.2 主動拆卸結構設計36-16
1.4 Snap-Fit結構設計36-21
1.4.1 Snap-Fit結構的概念與特點36-21
1.4.2 Snap-Fit結構設計方法36-22
2 麵嚮迴收的産品設計36-26
2.1 迴收設計概念36-26
2.2 迴收設計原則36-26
2.3 迴收設計方法36-27
3 麵嚮拆卸迴收的産品設計實例36-29
第4章 麵嚮包裝的綠色設計
1 綠色包裝設計的概念36-30
2 綠色包裝設計原則36-30
2.1 材料選擇36-30
2.2 減量化36-31
2.3 包裝材料的迴收再利用36-32
3 綠色包裝設計流程和內容36-34
第5章 麵嚮節能的綠色設計方法
1 能耗標簽與能耗標準36-36
1.1 中國節能認證標識36-36
1.2 歐洲能效等級標識36-36
1.3 我國産品能效標識36-36
2 節能降耗設計方法36-37
2.1 低能耗加工工藝選擇36-38
2.1.1 典型工藝能耗分析36-38
2.1.2 切削工藝能耗優化方法36-38
2.1.3 低能耗工藝規劃方法36-39
2.2 産品低能耗設計方法36-40
2.2.1 産品能耗特性36-40
2.2.2 能耗設計參數36-41
2.2.3 低能耗設計方法36-42
2.3 節能結構設計36-43
2.3.1 結構數字分析36-43
2.3.2 能耗優化設計36-44
2.3.3 有限元優化設計36-45
3 麵嚮節能的綠色設計案例36-45
3.1 典型機構節能設計36-45
3.2 車架的輕量化設計36-46
3.2.1 汽車車架載荷分析36-46
3.2.2 輕量優化結構設計36-46
第6章 綠色設計評價
1 綠色産品評價36-48
1.1 綠色産品的概念36-48
1.2 綠色産品的認證與綠色標誌36-48
1.3 綠色産品的評價指標體係36-48
1.4 常用的評價方法36-51
2 生命周期評價36-52
2.1 生命周期評價的技術框圖36-53
2.2 LCI的數據收集和確認36-54
2.3 生命周期影響評價36-57
3 拆卸性能評估36-61
3.1 拆卸性能評估指標36-61
3.2 拆卸性能評估方法36-64
第7章 綠色設計案例
1 電冰箱綠色設計案例36-66
1.1 設計對象的選擇36-66
1.2 參照産品的確定36-66
1.3 産品基本資料的分析36-66
1.4 核查清單的建立36-66
1.5 綠色設計策略的確定36-67
1.6 綠色設計方案的製定36-67
2 轎車生命周期評價研究實例36-68
2.1 研究目標36-68
2.2 定義係統邊界36-68
2.3 清單分析模型及數據收集36-69
2.4 轎車生産階段生命周期評價36-72
2.5 轎車使用階段生命周期評價36-74
2.6 環境影響36-74
第8章 和諧設計
第37篇 機械係統概念設計
第1章 概論
第2章 機械係統概念設計的基本方法
第3章 動作行為載體及其創新設計
第4章 機械運動係統的協調設計
第5章 機械係統運動方案的構思和設計
第6章 機械運動係統的評價體係和評價方法
第38篇 機械係統的振動設計及噪聲控製
第1章 緒論
第2章 機械振動的基礎
第3章 綫性係統的振動
第4章 非綫性振動和隨機振動
第5章 振動的利用
第6章 機械振動的控製
第7章 機械振動的測試
第8章 軸和軸係的臨界轉速
第9章 機械噪聲及其評價
第10章 機械噪聲的測量及噪聲源識彆
第11章 常見機械噪聲源特性及其控製
第12章 消聲裝置及隔聲設備
第39篇 機械結構的有限元設計
第1章 彈性理論與有限元法的基本原理39-3
第2章 平麵問題和空間問題的有限元
第3章 等參元的基本原理
第4章 單元形函數的性質
第5章 杆梁問題的有限元
第6章 薄闆彎麯問題的有限元
第7章 殼體問題的有限元
第8章 動力學問題的有限元
第9章 非綫性問題的有限元
第10章 熱傳導問題的有限元
第11章 有限元分析實例
第40篇 疲勞強度設計
第1章 概論
第2章 疲勞載荷
第3章 金屬材料的疲勞極限和S-N麯綫
第4章 影響疲勞強度的因素
第5章 常規疲勞強度設計
第6章 現代疲勞強度設計
第7章 環境疲勞強度
第8章 衝擊與接觸疲勞強度
第9章 提高零構件疲勞強度的措施
第41篇 機械可靠性設計
第1章 可靠性設計的基礎知識
第2章 可靠性試驗數據的統計處理方法
第3章 機械零件的可靠性設計
第4章 機械係統的可靠性分析
第5章 機構運動可靠性分析
第6章 可靠性靈敏度設計
第42篇 造型設計和人機工程
第1章 機器造型設計概述
第2章 造型設計的藝術錶現法則
第3章 機器形態的構成方法
第4章 機器産品的色彩設計
第5章 裝飾設計和造型設計錶現
第6章 機器造型的宜人性設計
第7章 工作環境設計
第43篇 摩擦學設計
第1章 摩擦與摩擦因數
第2章 磨損及其控製
第3章 潤滑設計
第4章 潤滑劑
第5章 潤滑方法與潤滑係統設計
第6章 摩擦副材料及其選用
第44篇 優化設計
第1章 優化設計算法原理
第2章 機構優化設計
第3章 機械零件優化設計
第4章 模糊優化設計
第5章 結構優化設計
第6章 形狀優化設計
第7章 可靠性優化設計
第8章 復雜係統優化設計
參考文獻44-72
第45篇 虛擬設計
第1章 虛擬設計概述
……
第46篇 智能設計
第47篇 並行設計與協同設計
第48篇 反求設計與快速成形製造技術
第49篇 快速響應變型設計
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 産品綜閤設計的理論與方法
精彩書摘
現有的機構是選擇執行機構時可靠的功能載體。創新從未有過的新機構也是尋求執行機構的重要途徑。
隨著現代機構概念的産生,執行機構已不僅僅限於傳統的剛性構件機構,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,執行機構的不斷創新是機器創新的基礎,是功能求解的取之不盡用之不竭的源泉。
1.4 工藝動作過程一執行動作一執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)功能求解模型發展至針對性較強的工藝動作過程一執行動作一執行機構(PAM)功能求解模型,使機械運動係統設計與機構學緊密結閤起來。使機構學從原來重點研究單個機構轉嚮同時研究機構係統的問題。同時還使機構學與現代機械設計方法學結閤在一起。這無疑是一種創新,推動瞭機構學的發展。
由於PAM功能求解模型具有較強針對性;執行動作與執行機構又有一定規律映射性;各執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於開展計算機輔助設計,使機械係統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係統設計創新。2動作行為和執行機構
對於機械産品中機械運動係統,其功能分解過程也就是根據工作原理來構思工藝動作過程。人們設計新機器是為瞭完成某種生産任務,機械運動係統的設計目的是要實現這種工藝動作過程。整個工藝動作過程往往可分解為若乾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
機械運動係統常見的動作行為有鏇轉運動、直綫運動、麯綫運動以及空間麯綫和剛體導引運動等。
(1)鏇轉運動
1)連續鏇轉運動 如車床、銑床的主軸以及縫紉機的上軸的轉動等;
2)間歇鏇轉運動 如自動車床工作颱的轉位,步進滾輪的步進運動等;
3)往復擺動 如顎式碎礦機的動顎闆的運動,電風扇的搖頭運動等。
(2)直綫運動
1)往復移動 如壓縮機的活塞、衝床的衝頭的運動等;
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)單嚮間歇直綫移動 如刨床的工作颱進給運動等。
(3)麯綫運動
一般指執行構件上某點作特定的麯綫運動。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麯綫動作,電影放映機的抓片爪作局部直綫運動等。
(4)剛體導引運動
一般指非連架杆的執行構件的剛體導引運動。如造型機工作颱的翻轉運動,摺疊椅座位的導引運動等。
除上述執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、換嚮等。
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閤適的載體,也就是要找齣能完成規定運動要求的物理(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。動作行為載體呈現齣門類眾多、不斷創新的特點。
前言/序言
人類社會正邁入知識經濟時代,以知識為依托的科學技術在當今社會發展過程中正在發揮著越來越重要的作用。科學技術成果的研究與開發及其廣泛應用是當今,也是未來推動經濟發展和社會進步的至關重要的因素。依靠科技進步振興裝備製造業是使我國由製造大國過渡到製造強國的核心因素和關鍵。
發展裝備製造業離不開産品的研究與開發及設計。機械産品設計正由傳統設計模式嚮現代設計模式轉變,現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、數字化設計、網絡化設計、綠色化設計及係統化設計的綜閤技術。機械設計手冊的編輯與齣版,充分地展現瞭現代設計的特點,是現代設計不可缺少的工具和手段。
本版手冊在科學發展觀和自主創新設計的理念引領下,進行瞭較大篇幅的修改和補充,為我國現代機械産品自主創新設計提供瞭保障。例如,在手冊中重點介紹瞭産品綠色設計、和諧設計與係統化設計,也介紹瞭産品的創新設計等內容,這有利於産品設計師們采用手冊中介紹的內容和方法開展産品開發。
本版手冊匯總瞭大量的原始數據和設計資料,以及在産品設計時必須采用技術標準,同時還介紹瞭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産品設計過程中所必需的數據庫和知識庫,目前她已成為産品研究與開發的“利器”及其他設計器具無法取代的重要的設計工具,這不僅在現在,而且在將來也會發揮其積極的作用。
本版手冊係統地敘述瞭機械設計各專業的主要技術內容,歸納和總結瞭新中國成立以來我國機械領域取得的成就和經驗,不少新內容是本手冊編者們研究得到的,此外,還吸取瞭國外的若乾先進科學技術,其內容豐富,實用性強,前4版齣版後,受到瞭社會各界的重視和好評,作為國傢級重點科技圖書和機械工程方麵的最具權威的大型工具書,曾獲得全國優秀圖書二等奬、機電部科技進步二等奬、全國優秀科技暢銷書奬,1994曾在颱灣建宏齣版社齣版發行,她在機械産品設計中起著十分重要的作用,目前已成為各行業,尤其是機械行業各技術部門必備的工具書。
在本版手冊的修訂過程中,我們努力貫徹瞭“科學性、先進性、實用性、可靠性”的指導思想。廣泛調研瞭廠礦企業、設計院、科研院所、高等院校等多方麵的使用情況和意見。對機械設計的基礎內容、經典內容和傳統內容,從取材、産品及其零部件的設計方法與計算流程、設計實例等多方麵進行瞭深入係統的整閤,同時,還全麵總結瞭當前國內外機械設計的新理論、新方法、新材料、新工藝、新結構、新産品、新技術,特彆是在産品的綜閤設計理論與方法、機電一體化及機械係統自動控製技術等方麵作瞭係統和全麵的論述和凝煉。相信本手冊會以嶄新的麵貌展現在廣大讀者麵前,她對提高我國機械産品的設計水平,推進新産品的研究與開發、老産品的改造,以及産品的引進、消化、吸收和再創新,進而促進我國由製造大國嚮製造強國轉變,發揮其積極的作用。
好的,以下是一份針對您提供的書名《機械設計手冊(第6捲)(第5版)》的、不包含該書內容的詳細圖書簡介,側重於其他機械設計領域的知識。 --- 現代精密製造與復雜係統集成導論 本書聚焦於當前工業領域中對高精度、高可靠性以及復雜係統集成提齣的前沿挑戰與解決方案,旨在為工程師和技術人員提供跨越傳統機械設計範疇的全新視角與實用工具集。 第一部分:高級材料科學與應用 本捲深入探討瞭在極端工況下(如超高溫、高腐蝕、高應力環境)所需的先進材料。我們摒棄瞭對傳統碳鋼和普通閤金鋼的冗長論述,轉而聚焦於以下關鍵領域: 1. 功能性復閤材料的結構設計: 縴維增強陶瓷基復閤材料(CMCs)的性能預測: 詳細分析瞭碳化矽(SiC)與碳縴維增強體係在航空發動機熱端部件中的應用潛力,重點闡述瞭微觀結構對宏觀疲勞壽命的影響模型,以及如何通過優化界麵塗層來提高抗氧化能力。 智能自修復高分子材料: 探討瞭具有自修復能力的環氧樹脂和聚氨酯材料,用於製造承受微裂紋損傷的結構件,包括其在傳感器集成和損傷實時反饋方麵的應用。 增材製造(3D打印)專用金屬粉末的冶金學特性: 針對選區激光熔化(SLM)和電子束熔化(EBM)工藝,分析瞭鈦閤金、鎳基高溫閤金粉末的球形度、純淨度對最終部件緻密性和機械性能的影響,並提供瞭針對特定打印參數的殘餘應力控製策略。 2. 納米尺度材料的引入: 石墨烯與碳納米管在增強結構中的應用: 探討瞭如何有效地將這些二維或一維納米材料分散到金屬或聚閤物基體中,以實現強度和導電性的協同提升,而非僅僅停留在理論層麵,而是給齣實際的混閤與燒結工藝參數指導。 錶麵改性與塗層工程: 重點介紹等離子體噴塗(PVD/CVD)技術在製造超硬、低摩擦錶麵方麵的最新進展,特彆是針對醫療植入物和精密模具的生物相容性塗層設計。 第二部分:麵嚮全生命周期的可靠性工程 本部分摒棄瞭傳統的基於安全係數的靜態強度校核方法,轉而強調動態環境下的概率性可靠性評估與壽命預測。 1. 隨機載荷下的疲勞壽命預測: 多軸應力疲勞分析: 詳細介紹基於應力-應變曆史的纍積損傷模型(如Miner準則的改進版,以及基於等效應變幅值的後處理方法),特彆是在高頻振動與復雜交變載荷疊加情況下的應用。 斷裂力學在工程中的應用深化: 側重於綫性彈性斷裂力學(LEFM)到彈塑性斷裂力學(EPFM)的過渡,並引入瞭疲勞裂紋擴展的數值模擬技術(如XFEM),用於評估關鍵承力部件的剩餘壽命。 2. 狀態監測與預測性維護(PdM): 工業物聯網(IIoT)與傳感器集成: 闡述瞭如何將應變片、加速度計、聲發射傳感器嵌入到機械結構中,實現高頻數據的實時采集。 數據驅動的故障診斷算法: 介紹瞭基於機器學習(如支持嚮量機SVM、深度學習CNN)的振動信號特徵提取與模式識彆方法,用於區分軸承磨損、齒輪嚙閤不良和結構共振等不同故障類型,並構建瞭故障概率預測模型。 第三部分:微納尺度與精密運動控製 本章關注傳統宏觀機械設計無法有效解決的微小尺度下的運動控製與執行。 1. 微機電係統(MEMS)的驅動與封裝: 靜電力、壓電效應驅動器的設計: 深入分析瞭微型機械臂、微泵等器件中,如何利用聚閤物或陶瓷材料的壓電效應實現納米級精度定位,並討論瞭驅動器的熱效應與滯後現象補償。 流體動力學在微通道中的作用: 針對微流控芯片,探討瞭錶麵張力、毛細現象以及非牛頓流體在精密流體傳輸係統中的設計考量。 2. 運動學與動力學的高級優化: 擬人化機器人末端執行器設計: 結閤柔順驅動(Series Elastic Actuators, SEA)的概念,設計具有高功率密度和齣色抗衝擊能力的機械手關節,以適應人機協作環境。 主動隔振係統設計: 介紹基於反饋控製的磁懸浮或氣浮主動隔振平颱,用於保護高精度光學設備或半導體製造設備免受地麵振動乾擾,重點在於控製算法的魯棒性設計。 第四部分:可持續設計與循環經濟 本書最後一部分探討瞭機械係統在整個生命周期內對環境的影響,並提齣瞭綠色工程的設計原則。 1. 産品的可拆解性與材料迴收: 連接技術的多樣性選擇: 對永久性連接(如焊接、鉚接)和可逆連接(如卡扣、螺栓、磁吸)的選擇標準進行瞭對比分析,以優化産品報廢後的材料分離效率。 模塊化設計策略: 提齣基於功能單元的模塊化設計框架,確保關鍵高價值部件(如傳感器、驅動單元)能夠便捷地升級或替換,延長整體設備的使用壽命。 2. 能源效率與輕量化設計: 拓撲優化在輕量化中的應用: 詳細介紹有限元分析(FEA)軟件中拓撲優化模塊的設置,如何將材料分布導嚮載荷傳遞路徑,以在滿足剛度和強度的前提下實現結構質量的最大化削減。 能量迴收係統(ERS)集成: 針對往復運動和間歇性工作設備,設計飛輪儲能或液壓蓄能係統,以實現部分運行能量的有效迴收與再利用。 --- 本書適閤具有紮實基礎機械原理知識,並緻力於嚮高端製造、航空航天、精密儀器或智能機器人等前沿領域發展的工程師、研究生和研究人員參考閱讀。它提供瞭一種超越傳統圖紙和手冊查閱的、麵嚮未來工程挑戰的係統化解決方案路徑。