产品工程设计 第4版PDF电子书下载

第1章 工程设计 1

1.1绪论 1

1.2工程设计过程 2

1.2.1工程设计过程的重要性 2

1.2.2设计类型 3

1.3思考工程设计过程的方法 4

1.3.1一个简单的迭代模型 4

1.3.2设计方法与科学方法 5

1.3.3问题求解的方法学 6

1.4优秀设计的考虑因素 9

1.4.1性能需求的满足 9

1.4.2全生命周期 10

1.4.3法规与社会问题 11

1.5设计过程描述 12

1.5.1第一阶段——概念设计 12

1.5.2第二阶段——方案设计 13

1.5.3第三阶段——详细设计 13

1.5.4第四阶段——制造规划 14

1.5.5第五阶段——配送规划 14

1.5.6第六阶段——使用规划 14

1.5.7第七阶段——产品退役规划 15

1.6计算机辅助工程 15

1.7遵守法案与标准的设计 17

1.8设计评审 18

1.9工程设计的社会考虑因素 20

1.10本章小结 22

新术语和概念 23

参考文献 23

问题与练习 24

第2章 产品开发过程 25

2.1概述 25

2.2产品开发过程 25

2.2.1成功的因素 27

2.2.2静态产品与动态产品 29

2.2.3系列产品开发过程的变量 29

2.3产品与流程周期 30

2.3.1产品研发阶段 30

2.3.2技术开发和嵌入周期 31

2.3.3工艺开发周期 32

2.4设计和产品开发组织 33

2.4.1基于功能的典型组织形式 33

2.4.2基于项目的组织形式 34

2.4.3复合组织形式 35

2.4.4并行工程团队 36

2.5市场与营销 37

2.5.1市场 37

2.5.2市场细分 38

2.5.3营销部门的功能 39

2.5.4营销计划的因素 40

2.6技术创新 40

2.6.1发明、创新和推广 40

2.6.2与创新和产品开发相关的业务 42

2.6.3创新人才的特点 43

2.6.4技术创新的类型 43

2.7本章小结 45

新术语和概念 45

参考文献 46

问题与练习 46

第3章 问题定义和需求识别 47

3.1绪论 47

3.2识别客户需求 48

3.2.1客户需求的初步研究 49

3.2.2用户信息的收集 51

3.3用户需求 55

3.3.1用户需求的不同观点 56

3.3.2用户需求分类 57

3.4工程特性的确定 58

3.4.1标杆分析法概述 59

3.4.2竞争性绩效的标杆分析 60

3.4.3反求工程或产品拆解 61

3.4.4确定工程特性 62

3.5质量功能配置 62

3.5.1质量屋的构造 64

3.5.2创建质量屋的步骤 65

3.5.3质量屋结果的解释 69

3.6产品设计任务书 70

3.7本章小结 73

新术语和概念 73

参考文献 73

问题与练习 74

第4章 团队行为和工具 75

4.1概述 75

4.2有效团队成员的含义 76

4.3团队角色 76

4.4团队的动态性 77

4.5有效的团队会议 79

4.6团队存在的问题 81

4.7问题求解工具 82

4.8时间管理 94

4.9规划和进度安排 95

4.9.1工作分解结构 96

4.9.2甘特图 97

4.9.3关键路径法 99

4.10本章小结 101

新术语和概念 102

参考文献 102

问题与练习 103

第5章 信息收集 104

5.1信息的挑战 104

5.1.1信息计划 104

5.1.2数据、信息和知识 105

5.2设计信息的分类 106

5.3设计信息源 107

5.4设计信息的图书馆资源 109

5.4.1词典和百科全书 110

5.4.2手册 110

5.4.3教科书和专著 111

5.4.4期刊 111

5.4.5目录、小册子和商业信息 112

5.5设计信息的政府资源 112

5.6互联网上的设计信息 113

5.6.1谷歌上的搜索 114

5.6.2一些有用的设计类网址 115

5.6.3设计和产品研发的商业网址 117

5.7专业学会和贸易协会 118

5.8法案和标准 118

5.9专利和其他知识产权 120

5.9.1知识产权 120

5.9.2专利体系 121

5.9.3技术许可 122

5.9.4专利文献 123

5.9.5专利的阅读 123

5.9.6版权 125

5.10以公司为中心的信息 126

5.11本章小结 127

新术语和概念 127

参考文献 127

问题与练习 128

第6章 概念生成 129

6.1创造性思维的介绍 129

6.1.1大脑模型和创造性 129

6.1.2创造性想法的思维过程 132

6.2创造性和问题求解 132

6.2.1创造性思维的助手 133

6.2.2创造性思维的障碍 134

6.3创造性思维方法 137

6.3.1头脑风暴法 137

6.3.2头脑风暴法外的创意方法 138

6.3.3随机输入技术 139

6.3.4综摄法：基于类比的发明方法 140

6.3.5概念图 142

6.4设计的创造性方法 142

6.4.1创意的凝练与评价 143

6.4.2设计概念生成 144

6.4.3设计的系统化方法 146

6.5功能分解与综合 146

6.5.1物理分解 147

6.5.2功能表达 148

6.5.3实施功能分解 150

6.5.4功能综合的优点和缺点 153

6.6形态学方法 154

6.6.1形态学设计方法 154

6.6.2形态学方法图表中的方案构思 156

6.7发明问题解决理论 156

6.7.1发明：提高理想度进化法则 157

6.7.2克服矛盾的创新 158

6.7.3 TRIZ创新原理 159

6.7.4 TRIZ矛盾矩阵 160

6.7.5 TRIZ的优缺点 163

6.8公理设计 164

6.8.1公理设计简介 164

6.8.2公理 165

6.8.3用公理设计来产生概念方案 165

6.8.4用公理设计来完善现有概念 167

6.8.5公理设计的优点和缺点 170

6.9本章小结 171

新术语和概念 171

参考文献 171

问题与练习 172

第7章 决策确定和概念选择 173

7.1介绍 173

7.2决策确定 174

7.2.1决策确定中的行为方面 174

7.2.2决策理论 175

7.2.3效用理论 178

7.2.4决策树 180

7.3评价方法 181

7.3.1基于绝对准则的比较 181

7.3.2 Pugh概念选择法 182

7.3.3测量标度 185

7.3.4加权决策矩阵 186

7.3.5层次分析法 188

7.4本章小结 193

新术语和概念 194

参考文献 194

问题与练习 195

第8章 实体设计 197

8.1绪论 197

8.1.1设计过程各阶段相关术语的解释 198

8.1.2设计过程模型的简化 198

8.2产品结构 199

8.2.1模块化结构的类型 200

8.2.2模块化与大规模定制 201

8.2.3产品原理图的创建 202

8.2.4原理图元素的聚类 202

8.2.5创建初步几何布局 203

8.2.6交互方式及性能的确定 204

8.3结构设计 204

8.3.1备选结构方案的生成 206

8.3.2结构设计分析 207

8.3.3结构设计评价 208

8.4结构设计的最佳手段与方法 208

8.4.1设计原则 209

8.4.2接口与连接 212

8.4.3结构设计检核表 214

8.4.4设计目录 214

8.5参数设计 215

8.5.1参数设计的系统化步骤 216

8.5.2参数设计实例：螺旋压缩线弹簧 217

8.5.3可制造性设计（DFM）和可装配性设计（DFA） 223

8.5.4失效模式及影响分析（FMEA） 223

8.5.5为可靠性和安全性设计 223

8.5.6为质量和稳健性设计 223

8.6尺寸与公差 224

8.6.1尺寸 224

8.6.2公差 225

8.6.3形状和位置公差 231

8.6.4公差设计原则 235

8.7工业设计 236

8.8人因学设计 237

8.8.1人体的体力 238

8.8.2感官输入 239

8.8.3人体测量学数据 241

8.8.4可服务性设计 241

8.9为环境设计 242

8.9.1生命周期设计 242

8.9.2为环境设计（DFE） 244

8.9.3为环境而设计的评分方法 245

8.10快速成型和测试 245

8.10.1设计过程中原型和模型测试 245

8.10.2制作原型 246

8.10.3快速成型 247

8.10.4快速成型工艺 248

8.10.5测试 249

8.10.6测试的统计学设计 250

8.11为X因素设计（DFX） 251

8.12本章小结 252

新术语和概念 253

参考文献 253

问题与练习 253

第9章 详细设计 256

9.1概述 256

9.2详细设计中的活动和决策 257

9.3设计和制造信息的交流 259

9.3.1工程图 259

9.3.2材料清单 261

9.3.3书面文件 262

9.3.4技术文件写作中的常见问题 264

9.3.5会议 265

9.3.6口头表达 265

9.4设计终审 266

9.4.1评审的文档 267

9.4.2评审会议的过程 267

9.4.3评审结果 267

9.5详细设计以外的设计和商务活动 268

9.6基于计算机方法的设计与制造的便利性 270

9.7本章小结 271

新术语和概念 271

参考文献 272

问题与练习 272

第10章 建模与仿真 273

10.1工程设计中模型的作用 273

10.1.1模型的分类 273

10.1.2图标模型、相似模型和符号模型 274

10.2数学建模 275

10.3量纲分析 280

10.4有限差分法 284

10.5计算机几何建模 287

10.6有限元分析 288

10.6.1有限元分析概念 288

10.6.2单元类型 291

10.6.3有限元分析步骤 293

10.6.4目前的应用状况 294

10.7仿真 295

10.7.1仿真建模概述 295

10.7.2仿真编程软件 296

10.7.3蒙特卡洛仿真 297

10.8本章小结 299

新术语和概念 300

参考文献 300

问题与练习 300

第11章 材料选用 302

11.1引言 302

11.1.1设计与选材之间的关系 302

11.1.2选材的一般原则 303

11.1.3材料选择过程概述 304

11.2材料的性能特征 304

11.2.1材料的分类 305

11.2.2材料性能 306

11.2.3材料的规格 310

11.2.4 Ashby表格 310

11.3选材过程 311

11.3.1设计过程和选材 312

11.3.2概念设计阶段的选材 313

11.3.3具体设计阶段的选材 314

11.4材料性能信息源 315

11.4.1概念设计 316

11.4.2具体设计 316

11.4.3详细设计 318

11.5材料的经济性 318

11.5.1材料的成本 318

11.5.2材料成本构成 320

11.6选材方法概述 320

11.7计算机数据库辅助选材 321

11.8材料性能指标法 322

11.9决策矩阵选材法 325

11.9.1 Pugh选材法 326

11.9.2加权性能指标 327

11.10设计实例 328

11.11选材和循环利用 331

11.11.1循环的益处 331

11.11.2回收的步骤 332

11.11.3面向回收的设计 333

11.11.4依据生态属性进行选材 334

11.12本章小结 335

新术语和概念 336

参考文献 336

问题与练习 337

第12章 材料设计 339

12.1引言 339

12.2脆性断裂设计 339

12.2.1平面应变断裂韧性 341

12.2.2断裂力学的局限性 343

12.3疲劳断裂设计 344

12.3.1疲劳设计准则 345

12.3.2疲劳参数 345

12.3.3有关疲劳设计的信息源 347

12.3.4无限寿命设计 348

12.3.5安全寿命设计策略 349

12.3.6损伤容限设计策略 352

12.3.7疲劳寿命预测的深入讨论 354

12.4耐腐蚀性设计 354

12.4.1腐蚀的基本形式 354

12.4.2腐蚀防护 355

12.5耐磨设计 357

12.5.1磨损的类型 357

12.5.2磨损模型 358

12.5.3磨损预防 359

12.6塑料设计 360

12.6.1塑料的分类及其性能 360

12.6.2刚度设计 362

12.6.3零件的时间依赖性 363

12.7本章小结 364

新术语和概念 364

参考文献 365

问题与练习 365

第13章 可制造性设计 366

13.1制造在设计中的角色 366

13.2制造的功能 367

13.3制造工艺分类 368

13.3.1制造工艺类型 369

13.3.2各类制造工艺简述 369

13.3.3制造工艺的信息源 370

13.3.4制造系统的类型 372

13.4制造工艺的选择 372

13.4.1需要的零件数量 374

13.4.2形状和特征复杂度 376

13.4.3尺寸 377

13.4.4材料对工艺选择的影响 378

13.4.5零件的质量要求 380

13.4.6制造成本 382

13.4.7可用性、交货时间和运送 384

13.4.8工艺选择的进一步信息 385

13.5可制造性设计（DFM） 390

13.5.1可制造性设计原则 390

13.5.2特定的设计法则 392

13.6可装配性设计（DFA） 392

13.7标准化在可制造性和可装配性设计中的角色 394

13.7.1标准化的优点 395

13.7.2零件标准化的实现 396

13.7.3成组技术 396

13.8防错 398

13.8.1通过检验来发现错误 398

13.8.2常见错误 399

13.8.3防错过程 400

13.8.4防错方法 400

13.9加工成本的早期估算 401

13.10可制造性和可装配性设计中的计算机方法 406

13.10.1可装配性设计分析 406

13.10.2可制造性设计的并行成本核算 409

13.10.3工艺建模和仿真 411

13.11铸件设计 412

13.11.1铸件设计原则 413

13.11.2优质铸件的生产 414

13.12锻件设计 415

13.12.1闭式模锻件的可制造性设计原则 416

13.12.2计算机辅助锻造设计 417

13.13金属薄板设计 417

13.13.1薄板冲压成型 418

13.13.2薄板弯曲成型 418

13.13.3拉伸和拉深 419

13.13.4计算机辅助金属薄板设计 420

13.14切削工艺设计 420

13.14.1可切削性 422

13.14.2可制造性设计中的可切削性原则 422

13.15焊接设计 423

13.15.1连接工艺 423

13.15.2焊接工艺 424

13.15.3焊接设计 426

13.15.4连接成本 427

13.16设计中的残余应力 428

13.16.1残余应力的来源 428

13.16.2由淬火产生的残余应力 429

13.16.3与残余应力相关的其他问题 431

13.16.4残余应力的释放 431

13.17热处理设计 431

13.17.1与热处理有关的问题 432

13.17.2热处理的可制造性设计 433

13.18塑料工艺的设计 433

13.18.1注射成型 434

13.18.2挤压成型 434

13.18.3吹塑 434

13.18.4滚塑 434

13.18.5热成型 435

13.18.6模压成型 435

13.18.7铸造 435

13.18.8复合材料制造工艺 435

13.18.9塑料制造工艺的可制造性设计原则 436

13.19本章小结 437

新术语和概念 438

参考文献 438

问题与练习 439

第14章 风险、可靠性和安全性 440

14.1绪论 440

14.1.1风险结果的规定 441

14.1.2标准 442

14.1.3风险评估 442

14.2设计中的概率方法 443

14.2.1基于正态分布的基本概率方法 443

14.2.2统计表来源 445

14.2.3包含外加应力和材料强度的频率分布 445

14.2.4材料性能的可变性 446

14.2.5概率设计 448

14.2.6安全系数 449

14.2.7最坏情况设计 449

14.3可靠性理论 450

14.3.1定义 451

14.3.2恒定失效率 452

14.3.3威布尔频率分布 453

14.3.4具有可变失效率的可靠性 454

14.3.5系统可靠性 456

14.3.6维护和维修 458

14.3.7深入讨论 459

14.4可靠性设计 459

14.4.1不可靠性的原因 460

14.4.2失效最小化 461

14.4.3可靠性数据来源 462

14.4.4可靠性成本 463

14.5失效模式和效应分析（FMEA） 463

14.6缺陷和失效模式 466

14.6.1硬件失效原因 467

14.6.2失效模式 467

14.6.3失效的重要性 468

14.7安全性设计 468

14.7.1潜在危险 469

14.7.2安全性设计的指导方针 469

14.7.3警告标识 470

14.8本章小结 470

新术语和概念 471

参考文献 471

问题与练习 472

第15章 质量、健壮设计与优化 474

15.1全面质量的概念 474

15.1.1质量的定义 474

15.1.2戴明的14条观点 475

15.2质量控制与保证 476

15.2.1适用性 476

15.2.2质量控制的概念 477

15.2.3质量控制的较新方法 478

15.2.4质量保证 478

15.2.5 ISO 9000 478

15.3质量改进 479

15.3.1 Pareto图表 479

15.3.2因果图 479

15.4工艺能力 481

15.5统计过程控制 484

15.5.1控制图 484

15.5.2其他类型的控制图 486

15.5.3依据控制图确定过程统计 487

15.6田口方法 487

15.6.1损失函数 487

15.6.2噪声因素 489

15.6.3信噪比 490

15.7健壮设计 490

15.7.1参数设计 490

15.7.2公差设计 494

15.8优化方法 494

15.8.1基于微积分的优化方法 497

15.8.2搜索方法 499

15.8.3非线性优化方法 502

15.8.4其他的优化方法 504

15.9优化设计 505

15.10本章小结 506

新术语和概念 506

参考文献 507

问题与练习 507

第16章 成本评估 510

16.1概述 510

16.2成本分类 510

16.3管理成本 513

16.4作业成本分析法 515

16.5成本估算方法 517

16.5.1类比法 517

16.5.2参数法和因子法 518

16.5.3成本评估具体方法 519

16.6自制和外协决策 521

16.7制造成本 522

16.8产品收益模型 523

16.9成本分析方法细化 526

16.9.1成本指数 526

16.9.2成本与规格的关系 527

16.9.3学习曲线 528

16.10面向成本的设计 529

16.10.1数量级估计 530

16.10.2概念设计时的成本预算 531

16.11成本计算中的价值分析 532

16.12制造成本模型 534

16.13生命周期费用预算 536

16.14本章小结 539

新术语和概念 539

参考文献 540

问题与练习 540

缩略语和首字母缩略词 544