机械设计手册 第2卷 第2版PDF电子书下载

第10篇 创新设计 1

第1章 创造与设计思维原理和方法 1

1创新思维和方法 3

1.1创新思维 3

1.2创新思维机制 4

1.3创新的外部因素与思维法则 4

1.4创造活动的组织科学 6

2基于功能的设计思维 8

2.1功能的分类 8

2.2功能分析 9

2.3功能综合与整理 10

2.4功能评价 11

3基于产品寿命周期的设计思维 13

3.1产品的市场寿命周期 13

3.2产品的全寿命周期 14

4基于过程的设计思维 14

4.1设计任务的类型和进程 14

4.2设计任务的形成与决策 16

4.3方案设计 20

4.4详细设计 23

5产品总体设计的评价与优化 24

5.1总体设计优化的目标与过程 24

5.2优化对象的确定 24

5.3总体设计的评价 28

5.4总体设计的优化 33

第2章 产品设计中的“人-机-环境”大系统观 36

1“人-机-环境”大系统的构成与运行 36

1.1“人-机-环境”大系统的构成 36

1.2“人-机-环境”大系统的运行 36

2功能分配 38

2.1子系统能力的分析 38

2.2功能分配原则 40

3人的生理和心理因素 40

3.1人的生理因素 40

3.2人的心理因素 41

3.3人的行为 42

4环境因素与可持续发展观 43

参考文献 45

第11篇 绿色产品设计 47

1概述 49

1.1绿色产品设计思想的由来 49

1.2绿色产品设计的发展现状和策略 49

2传统设计与绿色设计的区别 50

3原理与方法 51

3.1产品的生命周期 51

3.2产品的生命周期设计 51

3.3面向X的设计 52

4绿色产品设计指南 52

4.1材料的选择 52

4.2连接结构 53

4.3毛坯设计与制造 55

4.4绿色制造工艺 55

4.5易于维修 55

4.6便于拆卸回收 57

5绿色产品评价方法 60

5.1检查表 60

5.2矩阵分析 60

5.3产品的生命周期评价 61

5.4影响分析 61

5.5环境会计 61

6绿色包装设计 62

6.1产品包装设计的现状 62

6.2绿色包装设计 62

参考文献 63

第12篇 并行设计 65

第1章 绪论 67

1并行工程基本概念 67

2并行工程方法学 68

3并行工程的若干关键技术 69

4并行工程的使能工具 71

5并行设计实例 72

第2章 并行产品开发过程建模及冲突的预消解 73

1并行产品开发过程模型 73

1.1并行产品开发过程的定义 73

1.2并行设计过程的基本元素 73

1.2.1活动（Activity） 73

1.2.2成员（Person） 74

1.2.3角色（Role） 74

1.2.4资源（Resource） 75

1.2.5产品数据（Product Data） 75

1.3并行设计过程的基本视图 76

1.3.1并行设计过程基本元素之间的关系——子视图 76

1.3.2活动流视图 77

1.3.3组织视图 77

1.3.4资源视图 80

1.3.5产品数据视图 81

1.4并行设计过程的递阶集成多视图模型 81

2并行设计过程中冲突的预消解 82

2.1冲突分析 82

2.1.1冲突的形成 82

2.1.2冲突的概念与内涵 82

2.1.3冲突产生的原因 83

2.1.4冲突的分类 84

2.2冲突的预消解 84

第3章 工作流管理系统 87

1工作流技术的出现 87

2工作流的定义及其相关概念 87

2.1工作流的定义 87

2.2工作流基本术语 87

2.3工作流类型 89

3工作流管理系统定义 90

4工作流管理系统参考模型 91

4.1工作流实施服务 93

4.2过程定义 94

4.3工作流客户端功能 95

4.4应用程序调用功能 96

4.5工作流互操作性 96

4.6系统管理 98

5工作流管理技术的研究现状 98

5.1基于持久消息队列的分布式工作流管理系统——Exotica 98

5.2具有自适应能力的工作流管理系统 ——Meteor 98

5.3基于分布式主动数据库技术的工作流管理系统——WIDE 99

5.4基于状态与活动图的工作流管理系统——Mentor 99

5.5工作流建模语言——WPDL语言 100

5.5.1 WPDL语言 100

5.5.2工作流建模平台 101

6工作流产品简介 103

6.1 FileNet公司的工作流产品 103

6.2 JetForm公司的工作流产品 103

6.3 IBM的工作流产品 103

6.4 Action技术公司的工作流产品 103

7工作流管理系统的发展趋势 104

7.1各类工作流产品发展情况 104

7.2工作流产品存在的不足 104

7.3工作流管理技术研究与产品的发展趋势 105

第4章 并行设计的集成平台——PDM 106

1 PDM基本概念 106

2 PDM的需求分析 106

3 PDM主要功能介绍 106

3.1 PDM系统的电子数据存储 107

3.2 PDM系统的用户功能集 107

3.2.1文档管理 107

3.2.2过程与工作流管理 108

3.2.3产品结构与配置管理 108

3.2.4分类检索管理 110

3.2.5项目管理 111

3.3 PDM系统的实用功能集 111

3.3.1通信和通知服务 112

3.3.2数据传输 112

3.3.3数据转换 112

3.3.4图像服务 112

3.3.5系统管理 112

4 PDM的特性及实现 112

4.1 PDM的特性 112

4.2 PDM的实现 112

5 PDM与应用工具的集成 113

5.1应用集成的驱动力 114

5.1.1减少非增值行为 114

5.1.2减少数据冗余 114

5.1.3在正确的时候提供正确的信息 114

5.1.4满足用户和产品的需要 115

5.2应用集成的技术 115

5.2.1人工方式 115

5.2.2文件转换 115

5.2.3应用编程接口 116

5.2.4分布式对象技术 117

5.3应用集成的模式 118

5.3.1应用系统与PDM的集成 119

5.3.2通过PDM实现应用系统之间的集成 120

5.4应用集成的层次 121

5.4.1封装 121

5.4.2接口 121

5.4.3集成 122

5.5集成的策略 122

6 PDM产品介绍 123

6.1上海思普软件公司的PDM产品：SIPM/PDM 123

6.2美国SDRC公司的PDM产品：Metaphase 124

7 PDM发展中的几个感兴趣的问题 125

第5章 产品数据交换标准——STEP 127

1产品数据技术 127

1.1产品数据（问题的定义） 127

1.2产品模型（描述产品数据） 128

1.3产品数据交换 129

1.4产品模型数据接口 130

2产品数据标准的发展 131

2.1发展概况 131

2.2各主要国家CAD接口标准化工作综览 134

2.3先前产品数据交换标准（接口）之不足 134

3产品模型数据交换标准STEP 135

3.1 STEP的体系结构 137

3.1.1描述方法 137

3.1.2实现方法 139

3.1.3一致性测试方法学和框架 139

3.1.4集成通用资源 140

3.1.5应用资源 141

3.1.6应用协议 142

3.2 STEP的标准化状况 143

4几个应用协议介绍 143

4.1电器设计和装配应用协议AP212 143

4.2汽车机械设计过程AP214（核心数据） 145

4.3工艺设计的机加工产品定义应用协议AP224 145

5 STEP工业应用 146

5.1工业企业CAD现状与需求 146

5.2Pro STEP中心 148

5.3产品数据建模及其实现 149

5.4AP212和AP214的工业推广 149

5.4.1 AP212工业应用 149

5.4.2 AP214工业应用 150

5.5 STEP工具及其应用 151

第6章 在网络上进行的合作设计 153

1推进网上合作设计的意义 153

2设计知识和分布式知识获取资源 153

2.1已有知识 154

2.2市场信息 154

2.3数字仿真或虚拟现实 154

2.4物理模型试验 155

2.5样机试验 155

2.6产品运行表现（用户反映） 155

2.7关于信息融合 156

3分布式知识获取资源的运作 156

3.1产品的性能特征 156

3.2从性能到结构、材料、工艺的映射局部的设计过程 159

3.3产品性能特征参数的传递 160

4支持网上合作设计的相关技术 161

4.1群体合作模式的研究 162

4.2设计过程管理 163

4.3产品设计信息的共享 163

4.4应用的共享 163

4.4.1 HTTP/CGI 164

4.4.2分布对象技术 164

4.4.3 Agent 165

4.4.4安全控制 165

第13篇 虚拟设计 167

第1章 虚拟产品的概念 169

1虚拟产品的定义 169

2虚拟产品的特点 169

第2章 虚拟现实技术 170

1虚拟现实的特点 170

2虚拟现实系统组成及分类 170

2.1虚拟现实系统的组成 170

2.2虚拟现实系统的分类 170

3产生虚拟现实环境的工具集 171

3.1产生虚拟现实的硬件 171

3.1.1虚拟现实系统的硬件组成 172

3.1.2虚拟现实硬件产品介绍 174

3.2产生虚拟现实的软件 175

3.2.1虚拟现实软件系统的组成 175

3.2.2虚拟现实软件产品介绍 177

第3章 基于虚拟现实技术的新一代CAD技术 180

1基于虚拟现实的CAD的特点 180

2新的几何建模技术 180

2.1传统的几何建模技术简介 180

2.2 VR-CAD中的几何建模 181

2.2.1 VR-CAD中的B-reps表示 181

2.2.2 VR-CAD中的CSG表示 181

2.2.3基本体素的处理 181

2.2.4约束识别与求解 183

2.3虚拟现实CAD的应用 183

2.3.1虚拟曲面造型实例 183

2.3.2虚拟雕塑造型实例 184

2.3.3虚拟实体造型实例 184

3 VR-CAD中的多通道技术 185

3.1三维鼠标 185

3.2三维物体选取机制 185

3.3三维菜单的设计 185

3.4语音系统 186

3.4.1声音处理 186

3.4.2语音命令 187

3.5触觉反馈系统 187

4虚拟装配技术 187

4.1虚拟装配模型 187

4.2虚拟装配路径规划和仿真 188

4.2.1碰撞检测 188

4.2.2路径优化 188

4.3虚拟装配的应用实例 188

5 VR-CAD中的可视化技术 190

5.1 VR-CAD系统中的导航技术 190

5.1.1相机模型简介 190

5.1.2三维导航机制 191

5.2 VR-CAD系统中的细节处理技术 191

6设计中的人员因素分析 191

第4章 虚拟现实建模语言（VRML） 193

1 VRML概述 193

2 VRML2.0的语言规范 193

2.1 VRML文件 193

2.1.1结点 194

2.1.2场景 195

2.2 VRML的节点及用途 195

2.2.1形状节点及造型的平滑绘制 195

2.2.2编组节点及绘制的可见性选择 196

2.2.3传感器节点（Sensor nodes）与VRML的交互性 196

2.2.4内插器节点（Interpolator nodes）与关键帧动画 197

2.2.5脚本节点（Script nodes）和交互式动画 197

2.3 VRML的细节层次控制 198

2.4 VRML的纹理映射及控制 199

2.5 VRML的光照和雾化 199

2.6 VRML的背景及添加声音 199

2.7 VRML的视点控制 200

3 VRML的应用及常用资源 200

3.1典型的应用领域 200

3.2 VRML浏览器 201

第5章 计算机辅助工程分析及其可视化技术 202

1计算机辅助工程分析 202

1.1计算机辅助工程分析概述 202

1.2计算机辅助工程分析的内容 202

2科学计算可视化技术 204

2.1科学计算可视化的概念 204

2.2可视化技术的组成与分类 204

2.2.1可视化技术的组成 204

2.2.2可视化技术的分类 204

2.3科学可视化技术研究现状与趋势 209

3计算机辅助工程分析软件介绍 210

3.1计算机辅助工程分析软件技术的发展 210

3.2工程分析可视化软件的开发现状 211

3.3 CAE软件分类 212

4工程分析可视化实例：虚拟风洞 213

第14篇 快速响应变型设计和反求设计 215

第1章 绪论 217

1快速响应工程及其含义 217

2快速响应设计是实施快速响应工程的重要一环 218

3用变型设计实现快速响应的方法 218

第2章 快速响应变型设计的体系结构 221

1变型设计的过程 221

2变型设计的层次结构 222

3变型设计的系统框架 223

第3章 快速响应变型设计的关键技术 226

1事物特性表管理 226

1.1事物特性技术简介 226

1.2事物特性 226

1.3特性描述的对象 228

1.4事物特性表 228

1.5事物特性技术及其特点 229

2分类编码系统 230

2.1零件分类编码系统的基本原理和结构 230

2.2适用于快速响应设计的分类编码系统 230

3产品资源管理 231

3.1产品资源管理的意义 231

3.2产品资源管理中的设计信息模型 232

3.3产品信息管理 234

3.4产品后台信息的定义与管理 236

4关系型CAD系统 238

4.1传统CAD系统的局限性 238

4.2参数化设计和变量化设计 239

4.3适用于变型设计的关系型CAD系统 240

第4章 关系型产品模型理论及其应用 245

1关系型产品模型的定义及应用背景 245

1.1变型设计在订单规划中的作用 246

1.2企业产品信息资源重组 246

2对象类的信息构成 248

2.1产品对象定义 248

2.2各产品对象类的信息构成 252

3对象分类框架 253

3.1 GT分类原理 253

3.2对象分类框架 254

4基于关系的族类属模型 257

4.1对象类的基本特性 257

4.2对象类的类属模型 259

第5章 基于实例推理的快速响应变型设计 261

1 CBR概述 261

2 CBR的基本问题 264

2.1实例库的建立 264

2.2实例的检索和提取方法 265

2.3实例的修改 265

3应用于快速响应变型设计的CBR关键技术研究 266

3.1基本概念 266

3.2实例、实例原型的关联关系 267

3.3实例、实例原型的表示、索引和组织原理 268

3.3.1实例和实例原型表示 268

3.3.2实例和实例原型的索引、组织 270

3.3.3实例的检索 271

3.4实例的修改 275

3.4.1实例修改的基本问题和修改策略 275

3.4.2基于约束满足技术的实例修改过程 276

4基于CBR的产品快速响应变型设计 277

4.1产品定义变型设计 277

4.2产品装配变型设计 278

4.3产品概念变型设计 279

第6章 实例研究——用关系型产品建模技术实现快速响应变型设计 280

1关系型产品模型的建模步骤 280

2圆锥—行星齿轮减速机的变型设计 280

3油嘴偶件的变型设计 281

第7章 反求工程和快速成型 285

1反求工程技术 285

1.1反求工程的概念和流程 285

1.2反求工程的应用场合 285

1.3反求工程所涉及的主要技术 286

1.4反求测量系统简介 287

1.5光学测量设备介绍 288

1.6重构软件介绍 289

1.7应用实例 290

2快速成型 293

2.1快速成型技术流程 293

2.2几种典型的快速成型技术介绍 294

2.3快速成型技术的应用 296

2.4快速成型相关软件技术 300

2.5主要的快速成型产品介绍 301

2.6快速成型技术的发展方向 302

参考文献 303

第15篇 可靠性设计 305

主要符号表 306

第1章 可靠性概念、特征量和设计程序 307

1产品质量与可靠性 307

2可靠性特征量 308

2.1可靠度 308

2.2累积失效概率 309

2.3平均寿命 309

2.4可靠寿命和中位寿命 309

2.5失效率和失效率曲线 310

2.5.1失效率 310

2.5.2失效率曲线 310

2.6不同失效类型的数学模型 311

2.7可靠性特征量间的关系 312

3可靠性设计程序和手段 313

第2章 可靠性数据的统计处理 316

1可靠性试验种类 316

1.1按试验场所分 316

1.2根据试验截止情况分 316

1.3根据试验中失效后是否用新试样替换后继续试验分 316

2可靠性设计常用的概率分布 316

2.1二项分布 316

2.2泊松分布 316

2.3正态分布 316

2.4对数正态分布 317

2.5威布尔分布 317

2.6指数分布 317

2.7 I型极值分布 317

2.8 г分布、瑞利分布、β分布 318

2.9 t分布、x2分布、F分布 318

3数理统计 334

3.1分布类型的假设检验 334

3.1.1 x2检验法 334

3.1.2 K-S检验法 334

3.2分布参数的估计 336

3.2.1点估计 336

3.2.2区间估计 337

3.3平均秩、中位秩 338

3.3.1累积分布函数 339

3.3.2累积分布的点估计 340

3.4极大似然估计 350

3.5回归分析 351

3.5.1基本关系式 351

3.5.2几种常用概率分布的变换关系 352

3.5.3概率分布的回归分析法 352

4正态分布和对数正态分布的分析法 354

4.1用正态概率纸的分析法 354

4.2用对数正态概率纸的分析法 355

4.3正态分布的数值分析 359

4.3.1正态分布的拟合性检验 359

4.3.2正态分布完全子样参数估计 360

4.3.3正态分布截尾寿命试验的参数估计 360

4.3.4正态分布可靠寿命和可靠度的估计 361

4.4对数正态分布的数值分析法 380

5威布尔分布分析法 382

5.1用威布尔概率纸的分析法 382

5.1.1两参数威布尔分布 382

5.1.2三参数威布尔分布 385

5.1.3分组最小值寿命试验的分析法 387

5.1.4中止寿命试验的图分析法 388

5.2威布尔分布的数值分析 390

5.2.1威布尔分布的拟合性检验 390

5.2.2威布尔分布的参数估计 391

5.2.3威布尔分布的可靠度和可靠寿命 393

6指数分布的数值分析 416

6.1指数分布的拟合性检验 416

6.2指数分布的参数估计和可靠度 417

7可靠性的非参数分析 419

第3章 材料的概率统计数据 423

1常用材料的疲劳极限 423

2常用材料的P-S-N曲线 441

3 P-S-N曲线通用方程式中的常数αp和bp 464

第4章 零件的可靠性设计 473

1应力分布 473

1.1零件尺寸误差 473

1.2应力计算公式的运算 474

2强度分布 474

2.1等寿命曲线 474

2.2疲劳强度分布的修正 476

2.2.1应力集中敏性系数的统计参数 476

2.2.2钢件的尺寸系数的统计参数 476

2.2.3钢件的表面加工系数的统计参数 476

3应力-强度干涉模型求可靠度 476

3.1应力-强度干涉模型 476

3.2应力-强度干涉模型求可靠度的一般公式 477

3.3数值积分法求可靠度 478

3.4图解法求可靠度 479

3.5极限状态法求可靠度 480

3.5.1多个正态变量的情况 480

3.5.2非正态变量的情况 482

3.6梅林变换法求可靠度 484

3.7蒙特卡罗法求可靠度 485

3.8有多种失效模式的可靠度 486

4可靠度与安全系数 487

5可靠度的置信度和置信区间 488

5.1置信度 488

5.2单侧量信区间下限和最低可靠度 488

6随机变量函数的均值和标准差的近似计算 493

6.1泰勒展开法 493

6.2变异系数法 493

6.3基本函数法 493

7疲劳强度的可靠性设计 494

8刚度的可靠性设计 498

9耐磨性的可靠性设计 499

9.1磨损的基本规律 499

9.2给定工作寿命下零件耐磨性的可靠度计算 501

9.3给定可靠度下零件磨损寿命的计算 502

10抗腐蚀的可靠性设计 503

11某些机械零件的可靠性设计 504

11.1螺纹联接的可靠性设计 504

11.1.1松螺栓联接 504

11.1.2紧螺栓联接 505

11.1.3受剪螺栓联接 507

2按栓杆或孔壁受挤压进行设计 508

11.2过盈联接的可靠性设计 509

11.3压缩螺旋弹簧的可靠性设计 510

11.4滚动轴承的可靠性设计 512

11.4.1滚动轴承寿命与可靠度之间的关系 513

11.4.2滚动轴承额定动载荷与可靠度之间的关系 513

12随机载荷下的可靠性设计 514

12.1概率相对Miner定理 514

12.2 Miner定理-干涉模型综合法 515

第5章 系统的可靠性 517

1不可修复系统的可靠性 517

1.1可靠性模型 517

1.1.1串联系统 517

1.1.2并联系统 517

1.1.3混联系统 518

1.1.4表决系统 519

1.1.5旁联系统 519

1.1.6复杂系统 520

1.2系统的可靠性特征量 521

1.3有贮备的系统 521

2可修复系统的可靠性 523

3可靠性预计 523

3.1可靠性预计的目的 523

3.2可靠性预计的方法 523

3.2.1设计初期的概略预计法 523

3.2.2数学模型法 523

3.2.3上下限法 524

3.2.4蒙特卡罗模拟法 525

4可靠性分配 525

4.1可靠性分配的原则 525

4.2可靠性分配的方法 526

4.2.1等分配法 526

4.2.2再分配法 526

4.2.3比例分配法 526

4.2.4综合评分分配法 528

4.2.5动态规划分配法 529

5失效模式、效应及危害度分析（FMECA） 530

5.1基本概念 530

5.2分析的过程和方法 530

5.3例子 533

6故障树分析（FTA） 537

6.1基本概念 537

6.2故障树符号 537

6.2.1事件符号 537

6.2.2逻辑门符号 538

6.3故障树的建立 539

6.3.1注意事项 539

6.3.2故障树简化 540

6.4故障树的定性分析 541

6.4.1下行法 541

6.4.2上行法 542

6.5故障树的定量分析 542

6.5.1顶事件发生的概率 542

6.5.2重要度 543

7设计评审 545

7.1一般概念和要求 545

7.2设计评审点的设置 545

7.3设计评审组 545

7.4设计评审检查清单 546

7.5设计评审程序 546

7.6设计评审资料要求 547

第6章 维修性设计 549

1概述 549

1.1维修性的定义和特征量 549

1.1.1维修性定义 549

1.1.2维修性特征量 550

1.2维修的分类 551

1.2.1事后维修 551

1.2.2预防维修 551

1.3维修性设计与可靠性设计的关系 552

1.4维修性设计准则 552

2修复时间分布和维修度函数 553

2.1修复时间分布 553

2.2维修度函数 555

2.2.1已知修复时间为对数正态分布时的维修度函数 555

2.2.2已知修复时间为威布尔分布时的维修度函数 556

2.3修复率 557

2.4平均修复时间 558

2.4.1主动修复设备的平均时间 558

2.4.2平均维修工时（MMH） 558

3按龄期更换的预防维修 558

3.1按龄期预防维修设备的可靠度及平均寿命 558

3.2失效时间为威布尔分布时的预防维修 559

3.3失效时间为指数分布时的预防维修 561

4有贮备的可维修系统的可靠度 562

4.1确定可维修系统可靠度的步骤 562

4.2两单元并联系统的可靠度 563

4.2.1系统的状态分析法 563

4.2.2马尔可夫图解法 564

5可维修系统的有效度 565

5.1有效度的定义 565

5.2可维修的单个部件的有效度 565

5.3可维修的两单元并联系统的有效度 567

6维修性设计例子 568

7全寿命费用 573

7.1全寿命费用的分析 573

7.2产品使用与维修费用的分析 574

7.3可靠性、维修性与费用的计算模型 576

参考文献 578

第16篇 摩擦学设计 581

第1章 摩擦与摩擦因数 583

1固体摩擦的摩擦力及其计算 583

1.1摩擦力的性质 583

1.2摩擦因数 583

2固体摩擦定律 583

2.1古典摩擦定律 583

2.2固体摩擦的现代理论 583

2.2.1粘附分量的摩擦因数计算 583

2.2.2变形分量的摩擦因数计算 584

3摩擦角和摩擦锥 586

3.1静摩擦角 586

3.2静摩擦锥 586

3.3动摩擦角与动摩擦锥 586

4滑动摩擦因数 586

4.1室温及大气中的摩擦因数 586

4.1.1无润滑表面的滑动摩擦因数 586

4.1.2润滑表面的摩擦因数 590

4.2高温下的摩擦因数 590

4.3真空中的摩擦因数 590

4.4低温下的摩擦因数 591

5滚动摩擦 592

6机械零件的摩擦 593

6.1斜面的摩擦 593

6.2楔的摩擦与摩擦因数 594

6.3螺纹的摩擦 594

6.4（非流体润滑）滑动轴承的摩擦 595

6.4.1径向轴承的摩擦 595

6.4.2止推轴承的摩擦 595

6.5滚动轴承的摩擦 596

6.6齿轮的摩擦 598

6.7带与轮的摩擦 598

6.8绳与卷筒的摩擦 598

6.9车轮与钢轨（路面）的摩擦 599

7摩擦装置中的摩擦 599

7.1基本特性 600

7.1.1接触种类 600

7.1.2接触刚性 600

7.1.3成膜介质对摩擦的影响 600

7.1.4滑动持续时间 600

7.1.5工作状态 601

7.1.6外部能量场对摩擦特性的影响 601

7.2摩擦副的主要参数 601

7.2.1滑动速度 601

7.2.2载荷 601

7.2.3摩擦因数 601

7.2.4摩擦因数的稳定度 601

7.2.5摩擦力 601

7.3摩擦材料的选取 602

7.4摩擦热力学计算 603

第2章 磨损控制 605

1磨损过程 605

1.1磨合 605

1.1.1稳定粗糙度 605

1.1.2影响磨合效果的因素 605

1.1.3磨合与磨损寿命 606

1.2磨损类型 606

1.3影响磨损的参数 607

1.3.1载荷 607

1.3.2速度 607

1.3.3温度 608

1.3.4其他参数 608

2有效控制磨损的设计方法 608

2.1材料 609

2.2表面粗糙度 609

2.3润滑剂 609

2.4表面结构形状 609

2.5环境、过滤与密封 609

2.6表面温度和冷却能力 609

2.7控制运动 609

3磨损的度量与预测 609

3.1磨损的度量 609

3.2磨损度的计算 610

3.2.1磨损计算的经验公式 610

3.2.2磨损计算的理论公式 610

3.3各种机械零件的典型磨损度（率） 612

4机械零件的磨损预测 613

4.1轴瓦（套）的磨损预测 613

4.2滚动轴承的磨损预测 614

4.2.1粘附磨损计算 614

4.2.2磨粒磨损计算 615

4.3导轨的磨损预测 616

4.3.1滑动导轨 616

4.3.2滚动导轨 617

4.4齿轮传动的磨损控制 617

4.4.1润滑状态 617

4.4.2轮齿胶合 618

4.4.3轮齿磨粒磨损 618

4.5传动链的磨损预测 619

4.5.1磨损率 619

4.5.2允许磨损量 619

4.5.3磨损寿命 620

4.6气缸套与活塞环的磨损预测 620

4.6.1粘附磨损预测 620

4.6.2磨粒磨损预测 621

4.7机械密封的磨损预测 621

4.7.1磨损类型 621

4.7.2磨损因数与极限Pυ值 621

4.8刀具磨损的预测 622

4.8.1刀具的磨损部位 622

4.8.2刀具磨损和刀具寿命的数学模型 623

4.9机动车辆轮胎踏面的磨损预测 623

4.9.1踏面橡胶磨损机理 623

4.9.2磨损度计算 624

4.10联接的磨损 625

5磨损零件的修复 625

5.1修复工艺的选择 625

5.2电镀 626

5.2.1镀铬 626

5.2.2镀镍 626

5.2.3刷镀 626

5.3金属喷涂 626

5.4焊接 627

5.4.1铸铁导轨的补焊修复 627

5.4.2钢制零件的补焊修复 628

5.5粘接 628

第3章 润滑设计 629

1润滑状态及其机理 629

1.1流体动力润滑 629

1.1.1雷诺方程及其应用 629

1.1.2流体动力润滑的稳态性能参数 633

1.1.3特征数和相似条件 633

1.1.4湍流动润滑方程 633

1.1.5流体动力润滑径向轴承的稳定性 634

1.2弹性流体动力润滑 635

1.2.1基本参数 635

1.2.2基本公式 635

1.2.3应用范围 636

1.3流体静力润滑 636

1.3.1基本方程 637

1.3.2补偿元件 637

1.3.3油垫 638

1.3.4功耗 638

1.4边界润滑 638

1.4.1边界润滑膜 638

1.4.2有边界膜的金属表面的接触 639

1.4.3边界润滑的摩擦阻力 640

1.4.4影响边界膜润滑性能的因素 640

1.4.5提高边界膜强度的方法 641

1.5混合润滑 641

1.6固体润滑 641

2机械零件的流体膜润滑计算 642

2.1滑动轴承的润滑计算 642

2.2滚动轴承弹性流体动力润滑计算 642

2.3齿轮传动的弹性流体动力润滑计算 642

2.4凸轮机构的弹性流体动力润滑计算 643

3机械零件的润滑设计 644

3.1滑动轴承的润滑设计 644

3.1.1润滑剂的选择 644

3.1.2润滑方式 645

3.1.3供油槽 645

3.2滑动导轨（普通导轨）的润滑设计 646

3.2.1润滑剂与润滑方法 646

3.2.2润滑油的选择 646

3.2.3提高导轨运动平稳性的措施 647

3.3滚动轴承的润滑设计 648

3.3.1润滑剂种类的选择 648

3.3.2脂润滑 649

3.3.3油润滑 651

3.4齿轮、蜗杆传动的润滑设计 653

3.4.1润滑方法的选择 653

3.4.2润滑油的选用 653

3.5链传动的润滑设计 654

3.5.1润滑剂的选择 654

3.5.2润滑方法的选择 654

3.6联轴器的润滑设计 655

3.7离合器的润滑设计 656

3.7.1电磁离合器的润滑 656

3.7.2摩擦片式离合器 656

3.7.3超越离合器 656

3.8钢丝绳的润滑设计 656

3.8.1制造时的润滑 656

3.8.2使用中的润滑 656

3.8.3加油方法 657

第4章 润滑剂 658

1润滑剂的基本类型 658

2润滑油和脂的流变学特性 658

2.1粘度 658

2.1.1动力粘度 658

2.1.2运动粘度 658

2.1.3条件粘度 658

2.2粘温关系 659

2.3粘压关系 660

2.4粘度与压力和温度的综合关系 660

2.5非牛顿特性 660

2.5.1塑性 660

2.5.2触变性 660

2.5.3伪塑性 660

2.5.4膨胀性 660

2.5.5弹性 661

3润滑油 661

3.1分类 661

3.2主要质量指标 662

3.3常用矿物润滑油的组成、性质和用途 662

3.3.1组成 662

3.3.2性质与用途 664

3.4润滑油粘度的掺配 666

4润滑脂 666

4.1润滑脂的组成 666

4.1.1稠化剂 667

4.1.2基础油 667

4.1.3添加剂 667

4.2润滑脂的主要性能 667

4.3润滑脂的表观粘度 667

4.4润滑脂的分类 667

4.5常用润滑脂的性质与用途 668

5添加剂 669

5.1添加剂的作用与性能要求 669

5.1.1作用 669

5.1.2性能要求 669

5.2类型与功能 669

6固体润滑剂和覆盖层 670

6.1固体润滑剂的类型 670

6.2固体润滑剂的性能 670

6.2.1二硫化钼 670

6.2.2石墨 671

6.2.3聚四氟乙烯 671

6.2.4聚酰胺 671

6.2.5软金属 671

6.2.6其他固体润滑剂 672

7润滑剂的选择 672

8润滑油、脂的更换周期 673

8.1换油周期 673

8.1.1小型润滑系统的换油周期 673

8.1.2大型润滑系统的换油周期 673

8.2换油步骤 674

8.3润滑油污染度 675

8.3.1称重法 675

8.3.2颗粒计数法 675

8.3.3污染度等级 675

第5章 润滑方法与润滑系统设计 676

1润滑方法及其选择 676

1.1润滑油、脂的润滑方法与润滑系统 676

1.1.1润滑方法 676

1.1.2润滑系统 677

1.2固体润滑剂的润滑方法 677

1.2.1用二硫化钼的润滑方法 677

1.2.2用石墨的润滑方法 678

1.2.3用聚四氟乙烯的润滑方法 678

1.2.4用软金属的润滑方法 678

1.3气体润滑剂的润滑方法 678

1.4润滑方法的选择 678

2手加脂润滑与装置 679

2.1油杯润滑 679

2.2脂枪润滑 680

3集中供脂系统 680

3.1集中供脂系统的类型 681

3.2管路计算 683

3.3干油站 683

4手加油润滑与装置 686

5滴油润滑及其装置 687

6油绳和油垫润滑及其装置 688

7油浴和飞溅润滑系统 689

7.1齿轮传动的油浴和飞溅润滑 689

7.1.1齿轮的线速度限制 689

7.1.2齿轮浸油深度 689

7.2蜗杆传动的油浴润滑 689

7.2.1速度限制 689

7.2.2油面高度 689

7.3油池容积 689

8油环、油盘润滑系统 690

8.1油环润滑系统 690

8.2油盘润滑系统 690

9油雾润滑系统 690

9.1润滑单位 690

9.2喷雾嘴尺寸 691

9.3配管尺寸 691

9.4空气和油的消耗量 691

9.5油雾发生器与油雾润滑装置 691

9.6喷雾嘴安装 693

10油气润滑系统 694

11循环润滑系统 694

11.1无冷却装置的循环型润滑系统 694

11.1.1直接供油系统 694

11.1.2间接供油系统 695

11.1.3重力供油系统 695

11.2带冷却装置的循环型润滑系统 695

11.3油量控制 695

11.3.1供油量 695

11.3.2油量控制器 695

11.4油箱设计 696

11.4.1油箱容积 696

11.4.2辅件设计 697

11.5液压泵的选择 700

11.5.1各类液压泵的比较 700

11.5.2影响油泵选择的系统参数 700

11.6过滤器的选择 700

11.6.1对过滤器的要求 700

11.6.2过滤器的类型及其选择 701

11.7管子尺寸与管道压力降的计算 701

11.8稀油润滑装置 703

11.8.1装置的参数与尺寸 703

11.8.2装置的型号与标记 706

第6章 摩擦副材料及其选用 707

1摩擦材料 707

1.1对摩擦材料性能的要求 707

1.1.1摩擦耐热法 707

1.1.2摩擦因数 707

1.1.3摩擦相容性 707

1.1.4耐磨性 707

1.1.5磨合性 707

1.1.6热物理性能 707

1.2摩擦材料的类型与应用 707

1.2.1非金属摩擦材料 708

1.2.2金属摩擦材料 708

2减摩材料 710

2.1减摩材料的选择 710

2.1.1运转条件的分析 710

2.1.2减摩材料的初步选取 710

2.1.3摩擦副性能估计 711

2.1.4摩擦材料的最终确定 711

2.1.5减摩材料的选择框图 711

2.2金属减摩材料 712

2.2.1锡基和铅基轴承合金 712

2.2.2铜基轴承合金与轴承用铜合金 712

2.2.3铝基轴承合金 713

2.2.4锌基合金 713

2.2.5铸铁 713

2.3粉末冶金减摩材料 713

2.4聚合物减摩材料 713

2.5金属塑料减摩材料 714

2.6木基减摩材料 715

2.7碳-石墨 715

3耐磨材料 715

3.1耐磨材料的选用 716

3.2耐磨材料 717

3.2.1钢 717

3.2.2难熔金属及特种合金 718

3.2.3铜基合金 718

3.2.4铸铁 718

3.2.5聚合物 719

3.2.6碳化物和金属陶瓷 719

3.2.7碳-石墨抗磨材料 720

4表面处理和覆盖层 720

4.1表面处理 720

4.1.1表面处理的类型 720

4.1.2表面处理的应用 720

4.1.3表面处理的效果 721

4.2表面覆盖层 722

4.2.1覆盖层材料 722

4.2.2涂覆方法 722

参考文献 725

第17篇 优化设计 727

第1章 优化设计概述 729

1机械优化设计问题示例 729

2优化设计问题的数学模型 736

3优化问题的极值条件 738

4优化设计问题的基本解法 743

第2章 无约束优化方法 746

1概述 746

2一维搜索方法 746

3最速下降法 752

4牛顿型方法 753

5共轭方向及共轭方向法 754

6共轭梯度法 755

7变尺度法 757

8坐标轮换法 758

9鲍威尔方法 760

10单形替换法 762

第3章 线性规划 766

1线性规划的标准形式 766

2单纯形方法 766

3单纯形法应用举例 768

4修正单纯形法 772

第4章 约束优化方法 776

1概述 776

2随机方向法 777

3复合形法 778

4可行方向法 781

5惩罚函数法 785

6增广乘子法 789

7非线性规划问题的线性化解法——线性逼近法 791

8广义简约梯度法 793

9二次规划法 795

10结构优化方法 796

第5章 多目标及离散变量优化问题简介 799

1多目标优化问题 799

2离散变量优化问题 802

第6章 机械优化设计实例 805

1应用技巧 805

2圆柱齿轮减速器的优化设计 807

3平面连杆机构的优化设计 811

附录 常用优化方法及程序参考 814

参考文献 815

第18篇 计算机辅助设计 817

第1章 概论 819

1计算机辅助设计技术 819

2 CAE/CAPP/CAM/PDM/MRPII/ERP/CIMS 819

3计算机辅助设计系统硬件支撑环境 820

3.1主机 820

3.2内存储器 820

3.3外存储器 820

3.4输入输出装置 821

3.4.1输入设备 821

3.4.2输出设备 821

3.5网络互联设备 822

3.6硬件系统配置 822

4 CAD系统的软件 822

4.1操作系统与窗口系统 822

4.1.1操作系统基本概念 822

4.1.2常用操作系统简介 823

4.13窗口系统基本概念 823

4.1.4常用窗口系统简介 823

4.2 CAD系统的支撑软件 823

4.2.1 CAD系统的支撑软件 823

4.2.2典型支撑软件产品简介 824

4.3程序设计语言 825

5 CAD系统配置选择 825

6 CAD技术的发展趋势 826

第2章 几何变换和图形处理基础 827

1图形软件标准 827

1.1 GKS标准 827

1.1.1基本输出图素 827

1.1.2输出属性 828

1.1.3图形输入 828

1.1.4图段 828

1.1.5输入输出逻辑装置（工作站）的分类和GKS级别 828

1.1.6坐标系统和变换 828

1.2 PHIGS标准 829

1.2.1 PHIGS系统框架结构 829

1.2.2输出图素及其属性 829

1.2.3图形输入 829

1.2.4图形数据结构和模型编辑 829

1.2.5显示表达 829

1.2.6坐标系统和变换 830

1.3图形接口标准CGI和图形元文件标准CGM 830

1.3.1 CGI标准 830

1.3.2 CGM标准 831

2基本图素绘制 831

2.1生成图形的两种最基本图素类型 831

2.2点阵组成直线图像的生成算法 831

2.3点阵组成圆的生成算法（中点圆算法） 832

3图形变换 833

3.1坐标系统 833

3.2窗口和视区的匹配变换 833

3.3图形裁剪 834

3.4二维图形线性变换 834

3.5变换的组合 835

3.6三维变换 836

4样条曲线和曲面 838

4.1三次样条曲线 838

4.1.1分段内的三次样条曲线 838

4.1.2分段拟合衔接的连续条件 839

4.1.3端点条件 839

4.1.4拟合举例 839

4.2 Bezier曲线 840

4.3B样条曲线 841

4.4非均匀有理B样条曲线（NURBS） 842

4.5双三次曲面 843

5真实感图像绘制 844

5.1透视图中隐藏线和隐藏面的消除 844

5.2物体的浓淡显示图形 845

5.3彩色图像绘制中的颜色模型 846

6通用图形程序包（OpenGL 847

6.1概述 847

6.2命令执行模式及工作流程 847

6.3 OpenGL功能 847

6.4 OpenGL函数及绘图基本步骤 848

第3章 CAD的分析计算和仿真 850

1设计资料中公式、数表和线图的程序化 850

1.1计算公式的程序化 850

1.2数表的程序化方法 850

1.2.1数表的存贮 850

1.2.2一元数表的查取方法 851

1.2.3二元数表的存取方法 852

1.2.4数表的公式化 854

1.3线图的程序化方法 855

2 CAD的数值分析方法及其前后处理 856

2.1 CAD中常用的数值分析方法 856

2.2有限元法及其应用软件 856

2.3有限元的数据前处理 858

2.3.1 CAD环境中的有限元模型化 858

2.3.2有限元模型化的基本内容 859

2.3.3有限元网格自动生成的方法 859

2.4有限元的数据后处理 860

2.4.1对计算结果的加工处理 860

2.4.2有限元数据的图形表示 861

3 CAD中分析软件的联接和接口设计 862

3.1 CAD系统的软件集成化 862

3.2 CAD中分析软件的联接 862

3.2.1几何造型—有限元联接 862

3.2.2数值计算—优化设计联接 863

3.2.3分析软件的相互联接 863

3.3 CAD中的软件接口设计 863

4计算机仿真 864

第4章 计算机绘制工程图样和数据交换标准 865

1通用CAD绘图软件的基本功能 865

1.1基本绘图功能 865

1.1.1基本图素绘制 865

1.1.2基本图形绘制 865

1.1.3基本图素的属性：线型和图层 865

1.2基本图形编辑和修改功能 866

1.3尺寸标注和工程符号标注 867

1.3.1尺寸标注基本类型 867

1.3.2工程符号的辅助标注 867

1.4图形的显示控制 867

1.5辅助绘图功能 867

1.5.1目标捕捉功能 867

1.5.2自动导航功能 867

1.5.3背景栅格 867

1.5.4正交方式 867

1.5.5三视图导航 867

1.6图块、属性及用户图形库的建立 868

1.6.1图块的定义 868

1.6.2属性的概念 868

1.6.3用户图形库的建立和应用 868

1.7参数化绘图 868

1.7.1基本概念 868

1.7.2主要实现技术 868

1.8图形系统与外部环境通信 869

1.9用户化二次开发 869

2 CAD绘图的组织 869

2.1绘图软件的安装和配置 869

2.2工作环境的设置 869

2.3图形文件的管理 870

2.4提高绘图效率的措施 870

3不同CAD系统之间的工程图样文件数据交换标准：DXF、IGES 870

3.1图形交换文件DXF 870

3.1.1 DXF文件的结构 871

3.1.2 DXF文件中的组码及各组成节 871

3.2初始图形交换规范IGES 873

3.2.1 IGES标准文件中的实体单元 873

3.2.2 IGES文件的结构 874

3.2.3 IGES标准中实体单元 874

第5章 三维CAD和产品模型数据交换标准 879

1三维实体几何模型 879

1.1概述 879

1.2构建性实体几何模型（CSG） 879

1.3边界表面表示几何模型（B-rep） 881

1.4实体空间分解枚举（八岔树）几何模型 882

2特征模型 882

2.1概述 882

2.2特征分类 883

3三维CAD技术 883

3.1概述 883

3.2基于特征技术的产品零件三维设计 883

3.3基于特征技术的三维装配设计 886

3.4三维实体的渲染及二维工程图的生成 888

4产品模型和产品数据交换标准STEP 888

4.1产品模型的组成和数据模型 888

4.2产品模型数据交换标准STEP 888

4.2.1 STEP标准内容和体系结构 889

4.2.2产品数据描述方法 890

4.2.3集成资源 891

4.2.4应用协议 891

4.2.5实现形式 891

4.2.6一致性测试和抽象测试 892

5产品数据管理系统 892

第6章 CAD系统中的人工智能技术 893

1 CAD系统中的智能化技术 893

2专家系统 893

2.1专家系统的组成与结构 893

2.2基于产生式规则专家系统的工作进程 894

2.3建造专家系统的关键技术 894

2.4开发专家系统的语言与工具 895

2.4.1编程语言 895

2.4.2壳 895

2.4.3环境 895

2.4.4开发工具的选择 895

2.5设计对象的表示及其知识库的建立 895

2.5.1设计对象表示 895

2.5.2结构一功能关系表示 896

2.5.3领域模型的表示 896

2.5.4知识获取 896

2.6设计过程的表示及其推理机的开发 896

2.6.1搜索技术 896

2.6.2推理技术 897

2.6.3控制技术 897

2.7机械设计专家系统的开发 898

2.7.1开发策略 898

2.7.2开发流程 898

2.8开发实例 898

2.8.1概念化阶段 898

2.8.2形式化阶段 898

2.8.3模型化阶段 899

2.8.4原型化阶段 899

2.8.5知识化阶段 899

2.8.6商业化阶段 899

3神经网络技术 900

3.1人工神经元的基本模型 900

3.2神经网络的结构 901

3.3学习算法 901

3.4误差反向传播网络（BP网络） 902

3.5神经网络在成组技术中的应用 903

4模糊逻辑技术 903

4.1模糊集合及其隶属函数 904

4.2模糊集合的集合运算 906

4.3如果—则（if—then）规则 906

4.4模糊推理 906

第7章 软件开发的一般步骤与文档编写 909

1 CAD软件开发和软件工程 909

2可行性分析与开发计划 909

2.1任务 909

2.2完成标志 909

2.3应交付的文档 909

3需求分析 910

3.1任务 910

3.2完成标志 910

3.3应交付的文档 910

3.4需求分析的重要意义及其主要方法 910

4系统的总体设计 910

4.1总体设计的任务 910

4.2完成标志 910

4.3应交付的文档 910

4.4总体设计的方法及原则 910

5软件详细设计和编码 911

5.1详细设计的任务 911

5.2完成标志 911

5.3应交付的文档及其主要的内容 911

5.4详细设计及编码的常用规则和方法 911

6软件测试 912

6.1软件测试的任务 912

6.2完成标志 912

6.3应交付的文档 912

6.4软件测试的主要方法 912

7软件维护 913

8文档编制、管理和维护 913

8.1软件开发的文档 913

8.2文档的管理和维护 913

9快速原型法 914

参考文献 914

第19篇 疲劳强度设计 915

主要符号表 916

第1章 概述 917

1疲劳术语 917

2循环应力与循环应变 918

2.1循环应力 918

2.2循环应变 918

3无限寿命设计与有限寿命设计 918

4疲劳的分类 919

第2章 疲劳试验 920

1试样及其制备 920

1.1试样 920

1.2试样制备 922

1.2.1取样 922

1.2.2机械加工 922

1.2.3热处理 923

1.2.4测量、探伤与贮存 923

2试验方法 923

2.1常规疲劳试验法 923

2.2成组试验法 924

2.3升降法试验 925

第3章 疲劳图和疲劳数据表 928

1 S—N曲线 928

2等寿命曲线 941

3疲劳极限 948

4非铁金属的（σ-1/σb值） 954

5疲劳极限的经验公式 954

第4章 影响疲劳强度的因素 955

1应力集中的影响 955

1.1应力的集中与梯度 955

1.2理论应力集中系数 955

1.2.1带沟槽的板形零件的理论应力集中系数 957

1.2.2带沟槽的圆柱形零件的理论应力集中系数 958

1.2.3带台肩圆角的板形零件的理论应力集中系数 962

1.2.4带台肩圆角的圆柱形零件的理论应力集中系数 963

1.2.5开孔的机械零件的理论应力集中系数 965

1.2.6其他常用零件的理论应力集中系数 968

1.3有效应力集中系数 971

1.3.1带台肩圆角的圆柱形零件的有效应力集中系数 972

1.3.2带沟槽的圆柱形零件的有效应力集中系数 975

1.3.3开孔的机械零件的有效应力集中系数 977

1.3.4其他常用零件的有效应力集中系数 980

1.3.5算例 982

1.4用相对应力梯度求有效应力集中系数 983

1.5敏性系数的统计参数 983

2尺寸的影响 983

3表面状态的影响 985

3.1加工情况 985

3.2腐蚀情况 985

3.3表面强化 986

4频率影响 987

5载荷类型的影响 987

5.1平均应力的影响 987

5.2应力峰值的影响 988

6环境因素的影响 988

6.1腐蚀环境的影响 988

6.1.1载荷频率的影响 989

6.1.2腐蚀方式的影响 989

6.1.3腐蚀介质的pH值影响 989

6.1.4应力集中的影响 990

6.1.5尺寸的影响 991

6.1.6应力状态的影响 992

6.2温度的影响 992

6.2.1低温的影响 992

6.2.2高温的影响 992

6.3受载方式的影响 992

第5章 高周疲劳 993

1概述 993

1.1常规疲劳设计 993

1.2安全系数 993

2无限寿命设计 997

2.1单向应力时无限寿命设计 997

2.1.1计算公式 998

2.1.2算例 998

2.2多向应力时无限寿命设计 999

3有限寿命设计 999

3.1安全系数计算公式 999

3.2寿命估算 999

3.3算例 1000

4冲击疲劳 1001

第6章 低周疲劳 1002

1低周疲劳的S-N曲线 1002

1.1应力-寿命（σα-N）曲线 1002

1.2应变-寿命（εα-N）曲线 1003

2循环应力-应变曲线 1005

2.1滞后回线 1005

2.2循环硬化和软化 1005

2.3循环应力-应变曲线 1005

3应变-寿命曲线 1008

3.1曼林-科芬方程 1008

3.2四点法求应变-寿命曲线 1010

3.3通用斜率法 1010

4低周疲劳试验 1011

4.1低周疲劳试验的试样 1011

4.2带过渡圆弧的试样应变幅度的修正 1011

4.3试验设备 1012

4.4试验条件 1012

4.5低周疲劳试验方法 1012

5低周疲劳的寿命估算 1013

第7章 腐蚀疲劳 1014

1概述 1014

1.1腐蚀疲劳术语 1014

1.2腐蚀疲劳的特性 1014

2腐蚀疲劳强度 1014

2.1腐蚀疲劳极限 1014

2.2腐蚀疲劳的S-N曲线 1018

2.3影响腐蚀疲劳强度的因素 1024

3腐蚀疲劳试验 1028

3.1试验要求 1028

3.2试验装置 1029

4腐蚀疲劳的寿命估算 1030

第8章 高温疲劳和低温疲劳 1031

1高温对材料力学性能的影响 1031

2高温时材料的S-N曲线 1034

3影响高温疲劳性能的主要因素 1039

3.1材料因素 1039

3.2温度因素 1040

3.3频率因素 1042

3.4塑性应变因素 1042

3.5应力集中因素 1043

3.6表面状态因素 1044

3.7平均应力因素 1044

4高温疲劳试验 1045

4.1载荷谱 1045

4.2试样 1047

4.3试验设备与试验方法 1048

5高温下的疲劳强度计算 1048

5.1蠕变极限和持久极限 1048

5.1.1蠕变极限 1048

5.1.2持久极限 1048

5.2静态计算法 1048

5.3蠕变疲劳复合作用计算法 1050

6低温疲劳 1054

6.1金属在低温下的单调特性 1054

6.2低温下材料的疲劳数据 1054

6.2.1低温下材料的疲劳极限 1054

6.2.2低温时应力集中的影响 1056

6.3低温下低周疲劳的S-N曲线 1057

6.4低温下的等寿命曲线 1059

6.5低温下的裂纹形成寿命 1059

6.6防止低温脆断的措施 1059

第9章 热疲劳 1060

1热应力与热应变 1060

2热疲劳试验方法 1061

2.1定性比较法 1061

2.2定量测定法 1061

2.3盘形试样等的测定法 1062

2.4热-机械疲劳试验方法 1063

3热疲劳强度与寿命估算 1064

3.1最大温度-寿命曲线 1064

3.2应变幅度-寿命曲线 1065

3.3热疲劳曲线与其他疲劳曲线比较 1066

3.4高强铝合金LD8的热疲劳特性 1067

4热疲劳强度设计中的主要问题 1068

第10章 接触疲劳 1069

1接触应力分析 1069

2接触疲劳破坏 1070

3影响接触疲劳的因素 1071

3.1滑动速度因素 1071

3.2表面粗糙度因素 1071

3.3润滑油膜因素 1071

3.4润滑剂因素 1073

3.5接触物体材料因素 1073

3.5.1非金属夹杂物 1073

3.5.2热处理组织状态 1074

3.5.3表层与心部硬度 1074

4接触疲劳试验 1074

4.1接触疲劳试验术语 1074

4.2试验机 1074

4.3试样 1075

4.4试验方法 1077

5接触疲劳强度计算 1077

6接触疲劳的S-N曲线和P-S-N曲线 1078

7热磨损 1082

第11章 疲劳强度的现代设计 1084

1裂纹形成寿命估算-局部应力应变法 1084

1.1预备知识 1084

1.1.1真实应力与真实应变 1084

1.1.2玛辛特性 1084

1.1.3材料的记忆特性 1084

1.1.4载荷顺序效应 1085

1.2局部应力-应变分析 1085

1.2.1滞后回线方程式 1085

1.2.2诺伯法 1085

1.3裂纹形成寿命估算方法 1086

1.3.1损伤计算 1086

1.3.2估算裂纹形成寿命的步骤 1087

1.4算例 1087

2裂纹扩展寿命估算 1089

2.1脆断与裂纹扩展的判别 1089

2.2裂纹扩展过程 1090

3裂纹扩展的材料参量 1090

3.1断裂韧性KIC 1090

3.2裂纹扩展门槛值△Kth 1103

3.3裂纹扩展速度da/dN 1105

4裂纹扩展试验 1116

4.1试样 1116

4.2裂纹扩展试验方法 1117

5疲劳裂纹扩展寿命估算方法 1117

6算例 1118

7损伤容限设计 1120

7.1损伤容限设计概念 1120

7.2损伤容限设计的内容 1120

7.2.1确定设计使用载荷谱[9] 1120

7.2.2确定关键件 1120

7.2.3材料选择 1121

7.2.4结构细节设计的控制 1121

7.3结构设件 1122

7.4缺陷假设 1122

7.4.1初始裂纹尺寸 1122

7.4.2连续损伤假设 1123

7.4.3剩余结构损伤 1123

7.4.4使用中检查后损伤假设 1123

7.5剩余强度 1124

7.5.1剩余强度概念 1124

7.5.2多途径传力结构剩余强度曲线 1125

7.6损伤检查 1127

7.6.1可检查度 1127

7.6.2检查能力评估方法 1128

7.6.3检查间隔 1129

第12章 提高零件疲劳强度的方法 1133

1合理选材 1133

1.1提高纯度 1133

1.2细化晶粒 1133

1.3最佳的热处理与组织状态 1133

1.4强度、塑性与韧性的合理配合 1134

2改进结构 1134

3表面强化 1137

3.1表面喷丸强化 1137

3.2表面辊压强化 1139

3.3内孔挤压强化 1139

3.4表面化学热处理 1140

3.5表面淬火 1143

3.6表面激光强化 1143

参考文献 1144

第20篇 蠕变设计 1145

第1章 概述 1147

1蠕变现象 1147

2蠕变曲线 1147

2.1蠕变曲线的一般特征 1147

2.2蠕变曲线的数学表示形式 1148

2.2.1蠕变曲线的一般函数表示 1148

2.2.2各种蠕变方程 1148

2.2.3设计常用的蠕变方程 1149

3蠕变极限和持久强度 1149

3.1蠕变极限 1149

3.2持久强度 1149

4影响蠕变极限和持久强度的主要因素 1149

4.1化学成分的影响 1149

4.2工艺因素的影响 1150

4.3工作条件的影响 1151

4.4零件尺寸与形状的影响 1152

第2章 蠕变试验 1153

1蠕变和持久强度试验 1153

1.1蠕变试验 1153

1.1.1试样 1153

1.1.2试验设备 1154

1.1.3试验方法 1154

1.1.4试验结果整理 1155

1.2持久强度试验 1156

1.2.1拉伸持久试验 1156

1.2.2管子爆破试验 1158

2加速蠕变试验 1158

2.1直接试验法 1159

2.2间接试验法 1159

2.3应力加速法 1159

2.4温度加速法 1159

3蠕变和持久强度试验数据的外推法 1160

3.1等温线法 1160

3.2时间-温度参数法 1160

3.2.1 KD法 1160

3.2.2 LM法 1161

3.2.3 MH法 1161

3.3最少约束法 1161

3.4外推法的评价 1162

第3章 蠕变极限和持久强度数据 1163

1黑色金属材料的蠕变极限和持久强度数据 1163

1.1铸铁 1163

1.2铸钢 1163

1.3碳素结构钢 1163

1.4低合金结构钢和合金结构钢 1163

1.5不锈钢和耐热钢 1163

1.6弹簧钢 1163

1.7高温合金 1163

2有色金属材料的蠕变极限和持久强度数据 1182

2.1铸造铝合金 1182

2.2钛合金 1182

第4章 蠕变计算 1185

1蠕变设计准则 1185

1.1蠕变的许用应力[σ]TC 1185

1.2持久强度的许用力[σ]Tr 1187

1.3高温静应力下的安全系数 1188

2单向应力状态的蠕变计算 1188

2.1恒定温度、恒定应力情况 1188

2.2恒定温度、变动应力情况 1189

2.3恒定应力、变化温度情况 1190

3三向应力状态的蠕变计算 1190

4蠕变-疲劳交互作用下的寿命计算 1191

4.1线性累积损伤法 1191

4.2应变幅划分法 1192

4.3频率修正法 1193

5蠕变设计举例 1193

5.1透平机械叶片的蠕变计算 1193

5.2梁的弯曲蠕变计算 1194

5.3受内压厚壁圆筒的蠕变计算 1196

第5章 应力松弛 1198

1应力松弛曲线 1198

1.1应力松弛现象 1198

1.2应力松弛曲线的一般特征 1198

1.3应力松弛的经验公式 1198

2应力松弛试验 1198

2.1拉伸试验法 1199

2.2环状试样试验法 1199

3应力松弛的试验数据 1201

4应力松弛计算和举例 1204

4.1应力松弛与蠕变的关系 1204

4.2应力松弛计算 1205

4.3应力松弛计算举例 1206

参考文献 1206

第21篇 价值工程 1209

第1章 价值工程的基本原理 1211

1价值工程中功能、寿命周期成本、价值的涵义 1211

2价值工程的定义与特点 1211

2.1价值工程的定义 1211

2.2价值工程的特点 1211

3提高产品价值的主要途径 1212

4价值工程的应用 1212

4.1价值工程的应用范围 1212

4.2价值工程应用的时机 1212

5价值工程的工作程序和指导原则 1212

5.1价值工程的工作程序 1212

5.2价值工程程序的结合 1213

5.3开展VE活动的指导原则 1213

第2章 机械产品价值工程对象的选择和情报收集 1214

1价值工程对象的选择 1214

1.1价值工程对象的选择原则 1214

1.2价值工程对象的选择方法 1214

1.2.1经验分析法 1214

1.2.2价值测定法 1214

1.2.3百分数分析法 1215

1.2.4寿命周期分析法 1215

1.2.5成本比重分析法 1215

1.2.6强制确定法 1216

1.2.7最合适区域法 1217

2价值工程中的情报收集 1218

2.1情报内容 1218

2.2情报收集的原则 1218

第3章 机械产品的功能分析 1219

1功能分析的涵义 1219

2功能定义 1219

2.1功能定义的涵义 1219

2.2功能定义的目的 1219

2.3功能定义的方法 1219

2.4功能定义的检查 1219

3功能整理 1219

3.1功能整理的涵义 1219

3.2功能整理的目的 1220

3.3功能分类 1220

3.3.1按功能的重要程度分类 1220

3.3.2按功能的特点分类 1220

3.3.3按用户需要分类 1220

3.4功能整理的方法 1220

4功能评价 1220

4.1功能评价的涵义 1220

4.2功能评价的目的 1221

4.3功能评价的步骤 1221

4.4功能评价的方法 1221

4.4.1功能现实成本的估算 1221

4.4.2功能最低成本的估算 1222

4.4.3功能价值的计算 1224

4.4.4功能或功能区目标成本的确定 1224

第4章 机械产品设计方案的创造和评价 1225

1方案的创造 1225

1.1方案创造的过程 1225

1.2方案创造的原则 1225

1.3方案创造的方法 1225

1.3.1自由讨论法 1225

1.3.2哥顿法 1225

1.3.3检核表法 1226

1.3.4输入输出法 1226

1.3.5方案组合法 1227

1.3.6缺点列举法 1227

1.3.7仿生学法 1228

1.4方案创造的工作方法 1228

1.4.1方案创造的思考 1228

1.4.2方案的图形化 1228

1.4.3方案的具体化与筛选 1228

1.4.4方案的检查 1228

2方案的评价 1229

2.1方案的概略评价 1229

2.1.1概略评价的内容 1229

2.1.2概略评价的方法 1229

2.1.3概略评价的注意事项 1229

2.2方案的具体化调查 1229

2.2.1方案的具体化 1229

2.2.2方案的调查 1229

2.3方案的详细评价 1230

2.3.1技术可行性评价 1230

2.3.2经济合理性评价 1230

2.3.3方案的社会评价 1231

2.3.4方案的综合评价 1231

3提案的实施与最终成果的评价 1236

3.1提案的审批与实施 1236

3.1.1提案表的编制 1236

3.1.2提案的审批 1236

3.1.3提案的实施与跟踪 1236

3.2提案的最终成果评价 1236

3.2.1提案的企业技术经济效果评价 1236

3.2.2提案的社会效果评价 1236

3.3价值工程的组织与人才结构 1236

3.3.1价值工程师的基本要求 1236

3.3.2主管价值工程的工程师职责 1236

3.4开展价值工程的基础工作 1237

第5章 价值工程应用实例 1238

1 VE对象的选择 1238

1.1 VE产品的选择 1238

1.2 VE零件的选择 1238

2情报的收集 1238

3功能定义和整理 1238

4功能评价 1239

4.1分析确定功能的现实成本 1239

4.2确定功能评价值 1239

5方案的创造 1240

6方案的评价 1240

6.1技术评价 1240

6.2经济评价 1241

6.3社会评价 1241

7方案的试验验证 1241

8 VE成果评价 1241

8.1技术评价 1241

8.2经济效果 1241

9 VE对象的选择 1241