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第1篇 设计系统总论 1

第1章 绪论 3

1.1系统的概念与类型 3

1.1.1系统的定义与分类 3

1.1.2系统科学与系统工程 4

1.1.3人工系统的分类 5

1.2设计的内涵 8

1.2.1设计的定义 8

1.2.2设计的类型 8

1.2.3设计的特点 9

1.3先进设计系统的概念 10

1.3.1设计工程学的发展与作用 10

1.3.2先进设计系统的定义 13

1.3.3先进设计系统的构成 14

1.4先进设计系统的内涵 15

1.4.1现代设计对象 15

1.4.2当代设计过程 17

1.4.3先进设计方法 19

1.5现代工程对设计者的要求 20

1.5.1设计者的素质 21

1.5.2设计者的职责 23

1.5.3设计者的资格 25

复习题 27

第2章 系统原理 28

2.1系统的特性与定律 28

2.1.1系统的特性 28

2.1.2系统的定律 30

2.2系统的相关性 33

2.2.1系统内部的关系 33

2.2.2系统外部的关系 34

2.3系统方法的原理 37

2.3.1系统方法的特点 37

2.3.2系统方法的类型 37

2.4人机环大系统观 39

2.4.1人机环系统的组成与运行 39

2.4.2功能分配 42

复习题 43

第3章 技术系统设计原理 44

3.1技术系统的组成 44

3.1.1设计对象的系统化 44

3.1.2技术系统的组成 47

3.2技术系统设计的概念与类型 48

3.2.1技术系统设计的定义和特点 48

3.2.2技术系统设计的类型 49

3.3技术系统设计的原则 50

3.3.1技术系统设计的工作原则 51

3.3.2技术系统设计的思维原则 52

3.4设计实现的基本措施 53

3.4.1坚持适用性 53

3.4.2保证安全性 54

3.4.3增强可靠性 55

3.4.4提高经济性 56

3.4.5贯彻标准化 59

复习题 60

第2篇 结构系统——设计对象 61

第4章 动力系统 62

4.1载荷类型及其确定方法 63

4.1.1载荷的类型与处理 63

4.1.2载荷的确定方法 64

4.2惯性载荷与飞轮矩 65

4.2.1飞轮矩与转动惯量的关系 65

4.2.2单轴动力系统的惯性载荷 66

4.2.3多轴动力系统的惯性载荷 67

4.2.4机械运转的过渡过程分析 70

4.3随机载荷与载荷谱 71

4.3.1随机载荷的简化 71

4.3.2载荷谱的编制 72

4.3.3雨流计数法 73

4.4动力系统的方案设计 75

4.4.1工作机的负载特性 75

4.4.2输出刚度的概念 77

4.4.3动力机的选择依据和原则 77

4.4.4动力系统方案设计的步骤 78

4.5动力机的特性与选用 80

4.5.1常用动力机性能的比较 80

4.5.2电动机的特性与选用 82

4.6动力机与工作机的匹配 86

4.6.1匹配的要求、特性与形式 86

4.6.2动力机和工作机的工作点 87

4.6.3工作点的稳定性 88

4.7汽车的几种新型动力系统 88

4.7.1太阳能汽车 88

4.7.2燃料电池电动汽车 90

4.7.3复合动力汽车 94

复习题 96

第5章 运动系统 96

5.1执行系统的分类和功能 99

5.1.1执行系统的分类 99

5.1.2执行构件的运动形式 99

5.1.3执行机构的功能 100

5.2机构选型与组合 103

5.2.1执行机构的特点与应用 104

5.2.2执行机构选型的原则与方法 104

5.2.3机构组合的基本形式 105

5.2.4并联组合机构设计案例 107

5.3执行系统设计的要求和步骤 109

5.3.1执行系统的设计要求 109

5.3.2执行系统的设计步骤 109

5.3.3执行系统设计案例 111

5.4传动系统的选型设计 113

5.4.1传动系统的类型 113

5.4.2传动类型的选择及效率计算 116

5.4.3传动系统的基本组成 117

5.4.4传动系统的设计要求和步骤 123

5.5有级变速器的设计 124

5.5.1有级变速器的运动设计 124

5.5.2有级变速器的结构设计 132

5.5.3有级变速器的实用案例 135

5.6无级变速器的选用 136

5.6.1无级变速器的类型、特点及应用 136

5.6.2无级变速器的选用方法 138

5.6.3无级变速器的选用原则 139

复习题 140

第6章 操纵系统 141

6.1操纵系统的分类和设计 142

6.1.1操纵系统的组成 142

6.1.2操纵系统的分类 142

6.1.3操纵系统的设计要求 146

6.1.4操纵系统的设计内容 147

6.2操纵系统的人因 150

6.2.1人因工程学与人机系统 151

6.2.2人的信息感知特性 152

6.2.3人的生物力学特性 155

6.3宜人性设计 156

6.3.1宜人性原则 156

6.3.2显示件的选择与设计 158

6.3.3操纵件的选择与设计 160

6.3.4操纵件与显示件的组合设计 164

6.4安全系统 167

6.4.1安全系统的分类 167

6.4.2事故原因 168

6.4.3技术系统的安全保护 169

6.4.4人的疲劳与失误 171

6.4.5安全防护装置的类型 173

复习题 177

第7章 控制系统 178

7.1控制系统的作用、分类和组成 179

7.1.1控制系统的作用及变量 179

7.1.2控制系统的分类 180

7.1.3闭环控制系统的组成 181

7.2控制系统的概念与特性 182

7.2.1几种典型的自动控制系统 182

7.2.2控制理论的特点和适用范围 190

7.2.3控制系统的性能要求 191

7.3控制系统的设计 193

7.3.1控制系统的设计步骤 193

7.3.2控制系统的方案设计 195

7.3.3控制系统主要元件的选择 196

复习题 197

第8章 生产线 198

8.1生产线的分类与组成 199

8.1.1生产线上机械的分类 199

8.1.2生产线的分类 199

8.1.3自动线的组成、特点和应用 201

8.1.4生产线类型的选用原则 202

8.2生产线设计的基本概念与参数 202

8.2.1生产线设计的术语 202

8.2.2自动机和自动线的生产率 204

8.2.3提高自动线生产率的途径 205

8.3生产线的总体设计 206

8.3.1总体设计的基本内容 206

8.3.2工艺流程图的绘制 206

8.3.3生产线设备的选型 206

8.3.4工作循环图的绘制 209

8.3.5总体布局形式的确定 210

8.4生产线的设计方法 212

8.4.1生产线设计的两种方法 212

8.4.2生产线的资源需求 212

8.4.3生产线的布局设计 213

复习题 215

第3篇 过程系统——设计过程 216

第9章 需求设计 217

9.1产品设计过程模型 218

9.1.1产品设计系统的模型 218

9.1.2设计系统集合的定义 218

9.1.3产品设计过程的模型 219

9.2调查研究 219

9.2.1产品开发的调查 219

9.2.2可行性研究 220

9.3产品规划 221

9.3.1产品规划的内容 222

9.3.2产品规划的过程 222

9.3.3产品规划的要点 223

9.4需求识别 224

9.4.1客户需求的影响因素 224

9.4.2需求识别的过程 225

9.4.3需求识别的要点 227

9.5建立产品规格 227

9.5.1产品规格的概念及建立 227

9.5.2建立目标规格的过程 228

9.5.3确定最终规格的过程 229

9.6产品需求设计的数字化 231

9.6.1需求设计的定义及其模型 231

9.6.2产品需求与需求产品 231

9.6.3产品需求设计的建模及实例 234

复习题 236

第10章 概念设计 237

10.1概念产品与概念设计 238

10.1.1概念产品的模型 238

10.1.2概念设计的内涵 239

10.2概念设计的过程 239

10.2.1概念设计过程的建模 239

10.2.2概念设计过程的约束网络 241

10.3产品的功能、行为和结构 242

10.3.1功能、行为和结构的定义 242

10.3.2功能、行为和结构的分类 243

10.3.3功能、行为和结构的关系 243

10.4产品的功能设计 244

10.4.1设计任务抽象化 244

10.4.2功能分析 246

10.5产品的原理设计 249

10.5.1原理设计的基本内容 249

10.5.2功能求解的方法 251

10.5.3原理方案的确定 260

10.6产品的总体设计 262

10.6.1总体设计的内容和步骤 262

10.6.2总体主要参数的确定 264

10.6.3总体布局的要求和原则 265

复习题 270

第11章 详细设计 271

11.1结构设计的内容、原则和要求 272

11.1.1结构设计的基本内容 272

11.1.2结构设计的基本原则 272

11.1.3结构设计的基本要求 274

11.2满足工作能力要求的结构设计 275

11.2.1提高强度的结构设计 275

11.2.2提高刚度的结构设计 278

11.2.3提高精度的结构设计 282

11.2.4减轻磨损、热变形和腐蚀的结构设计 285

11.3满足制造工艺要求的结构设计 287

11.3.1提高工艺性的结构设计 287

11.3.2常见零件的结构工艺性原则 287

11.4工业设计 289

11.4.1工业设计的概念 289

11.4.2技术美学与美学法则 290

11.4.3工业设计的基本过程 292

11.4.4工业设计的质量评价 293

11.5面向材料设计 295

11.5.1材料的分类 295

11.5.2材料的环境协调性 296

11.5.3材料选择的影响因素 296

11.6导轨、机架与机器基础 299

11.6.1导轨 299

11.6.2机架 301

11.6.3机器基础 303

复习题 305

第12章 设计评价 306

12.1评价的过程、方法与指标 307

12.1.1设计评价的过程与方法 307

12.1.2评价指标体系的建立 308

12.2评分法 310

12.2.1评分法的工作步骤 310

12.2.2评分标准 310

12.2.3权重的确定 310

12.2.4总分计分方法 311

12.3技术经济评价法 313

12.3.1技术经济评价法的基本思想 313

12.3.2技术经济评价法的评价过程 313

12.3.3技术经济评价法应用案例 315

12.4模糊综合评价法 316

12.4.1模糊概念的数学描述 316

12.4.2单指标的模糊评价 317

12.4.3多指标的模糊综合评价 318

12.4.4模糊综合评价法应用案例 320

复习题 321

第4篇 方法系统——设计方法 322

第13章 创新设计 323

13.1创新设计的概念与内容 323

13.1.1创新设计的内涵与分类 323

13.1.2技术系统的创新设计 324

13.2创新精神与创新思维 326

13.2.1创新精神与创新能力 326

13.2.2创新过程与创新思维 327

13.2.3灵活思维的几种形式 329

13.3解决发明问题的理论（TRIZ） 332

13.3.1 TRIZ的产生与定义 332

13.3.2 TRIZ的基本内容 332

13.4设计矛盾的解决原理 340

13.4.1技术矛盾的解决原理 340

13.4.2物理矛盾的解决原理 343

13.5知识利用与创新软件 345

13.5.1知识利用与发明级别 345

13.5.2创新软件简介 346

复习题 348

第14章 智能设计 349

14.1智能设计的基本问题 350

14.1.1智能设计的概念与发展 350

14.1.2知识的概念、分类和特性 351

14.1.3智能设计的几个基本问题 352

14.2知识表示方法 354

14.2.1产生式规则 354

14.2.2框架 355

14.2.3谓词逻辑 355

14.2.4语义网络 356

14.2.5面向对象的知识表示 356

14.2.6基于原型的知识表示 357

14.2.7不确定性知识表示 358

14.3专家系统的原理与结构 358

14.3.1专家系统的特点与类型 358

14.3.2专家系统的基本结构 359

14.3.3设计型专家系统的特点 362

14.4知识处理系统的实现 362

14.4.1知识库的建造 362

14.4.2推理机的设计 364

14.5基于实例的知识处理 365

14.5.1基于实例推理的原理 365

14.5.2基于实例推理的方法 366

复习题 370

第15章 虚拟设计 371

15.1虚拟现实与虚拟环境 372

15.1.1虚拟现实的概念和特征 372

15.1.2虚拟环境的组成和条件 372

15.1.3虚拟现实系统的类型与结构 373

15.2虚拟设计的技术体系 374

15.2.1虚拟设计与相关概念的关系 374

15.2.2虚拟设计技术体系 375

15.3虚拟设计系统 376

15.3.1 VDS的功能、结构和原理 376

15.3.3 VDS的硬件配置 378

15.4虚拟设计的应用 381

复习题 382

附录 383

附录1 有级变速器的设计参数 383

附录2 TRIZ的技术矛盾解决矩阵 391

参考文献 395