现代机械设计理论与方法PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1机械设计科学的发展及其在现代化建设中的作用 1

1.1.1机械设计科学在实践、创新中不断发展 1

1.1.2发展历程 4

1.1.3机械工业及其设计理论在现代化建设中的作用 5

1.2机器、机构、零件要素 6

1.2.1机器 6

1.2.2机构 7

1.2.3零件 11

1.3现代设计理论与设计方法 11

1.3.1设计、发明与创造 11

1.3.2现代设计方法 12

思考题 14

第2章 机械设计进程 15

2.1机械设计的一般过程 15

2.1.1机械设计的重要阶段及特征 15

2.1.2机械产品的工程设计步骤 16

2.2方案设计的关键环节 18

2.2.1研究和确定设计任务 18

2.2.2总体方案设计的重点方法 18

2.2.3系统性能综合评价 21

2.2.4多方案设计实例 23

2.2.5总体布局设计 25

2.3技术设计的重点环节 30

2.4技术文件编制与设计总结报告 34

2.5设计过程的规划与监控 34

2.5.1节点计划说明 36

2.5.2各个阶段的启动和完成情况审查 41

2.5.3文件管理 42

2.6国外对机械系统具体设计步骤的分析 42

2.6.1诺顿关于设计步骤的分析 42

2.6.2设计过程的反复、多解特性分析 46

思考题 47

第3章 创新设计与创造技法 48

3.1创新的特点分析 48

3.2创新设计的基础 49

3.2.1理论基础 49

3.2.2传承基础 50

3.2.3方法基础 51

3.2.4思维基础 52

3.2.5群众性基础 53

3.2.6多学科基础 53

3.3创造力原理 53

3.3.1创造力的一般特性 53

3.3.2创造力的影响因素 54

3.3.3个人智力与群体智慧 56

3.3.4想象、幻想、灵感思维、逆向思维 57

3.4常用的创造技法 57

3.4.1综合创造 57

3.4.2分离创造 62

3.4.3移植创造 62

3.4.4其他方法 64

3.4.5创新设计基本方法 64

3.5创造技法的实施 64

3.5.1智力激励法的实施 64

3.5.2典型的检核表——设想提问法 66

3.6发明问题解决理论 66

思考题 68

第4章 机械创新设计表达 69

4.1机构示意图与机械系统运动简图 69

4.1.1机构示意图 69

4.1.2机械系统运动简图 71

4.1.3液压传动系统简图 76

4.1.4机械加工装备及加工过程简图 79

4.2功能原理分析及表达 83

4.2.1功能分析 83

4.2.2功能原理关键特征的设计表达 84

4.2.3功能原理图与工作原理确定 86

4.3设计目录方法简介 88

4.3.1逻辑功能元及其物理实现方法 88

4.3.2数学功能元与物理功能元 89

4.4机械运动循环图设计 92

4.5三维设计显示 94

4.5.1三维设计软件 94

4.5.2草图绘制 95

4.5.3实体建模特征 95

4.5.4装配体 96

4.6运用三维软件设计的实例 97

4.6.1自动爬楼梯装置 97

4.6.2减速器三维显示 99

思考题 100

第5章 机构的创新设计与实现 101

5.1机构选型 101

5.1.1机构选型基础 101

5.1.2机构的形式设计 103

5.1.3选型实例分析 106

5.2机构变异 110

5.3机构组合 115

5.3.1串联式机构组合 115

5.3.2并联式机构组合 116

5.3.3复合式机构组合 116

5.3.4叠加式机构组合 117

5.4功能综合 118

5.5构型综合的基本要求 119

5.6机构的演绎法 120

5.7广义机构 122

思考题 124

第6章 机械结构设计 125

6.1机械结构设计的任务 125

6.2零件的结构要素、工作要素、连接要素 126

6.3机械系统结构设计的主要原则 128

6.3.1简单 128

6.3.2明确 133

6.3.3安全可靠 139

6.4结构设计的原理及实现 141

6.4.1等强原理 141

6.4.2变形协调原理 143

6.4.3自助原理 144

6.5轴系支承结构设计 145

6.5.1轴承的调心性能 145

6.5.2滚动轴承的预紧结构设计 146

6.5.3密封结构 148

6.5.4轴承的“正装”与“反装”结构 148

6.5.5止推轴承、静压轴承结构 149

6.5.6几种联轴器结构设计 150

6.5.7轴的安装结构 151

6.6提高机械性能的结构设计 152

6.6.1提高散热性能 152

6.6.2非金属结构设计 153

6.6.3提高精度的结构设计 154

思考题 156

第7章 有限元法 157

7.1有限元法的发展背景 157

7.2有限元法解题步骤和过程 158

7.3含弹性构件机构的有限元法 160

7.3.1单元坐标和系统坐标 161

7.3.2系统力和单元力 163

7.3.3单元位移函数 164

7.3.4单元动力学方程 165

7.4刚架结构的有限元法 172

7.4.1单元刚度矩阵的建立 172

7.4.2单元刚度矩阵的导出 173

7.4.3总体刚度矩阵的集成 176

7.4.4位移的求解 177

7.5有限元分析软件 180

7.6机械系统有限元分析的力学基础与实例 181

7.6.1力学基础 181

7.6.2齿轮有限元分析实例 191

思考题 194

第8章 机械动力学设计 195

8.1动力学研究领域 195

8.2系统动力学建模的原理 196

8.2.1牛顿第二定律 196

8.2.2达朗贝尔原理 196

8.2.3拉格朗日方程 197

8.2.4凯恩方程 197

8.2.5影响系数法 197

8.2.6传递矩阵法 198

8.3机构动力学模型方程的建立 198

8.3.1旋转机械动力学方程 198

8.3.2电磁铁机构动力学方程 199

8.3.3含周期性运动构件的机构动力学方程 200

8.3.4四杆机构动力学方程 200

8.3.5五杆机构动力学方程 201

8.3.6开链机构动力学方程 203

8.3.7齿轮传动系统模型方程 203

8.3.8电机驱动起动过程运动规律 206

8.4动力学仿真 207

8.4.1仿真设计技术 207

8.4.2计算机数字仿真与物理仿真 208

8.4.3机械系统的耦合特性及线性图简化 208

8.4.4多领域仿真的计算机实现 211

8.5 ADAMS动力学建模与仿真 213

8.5.1软件简介 213

8.5.2动力学问题的求解算法简介与坐标系 214

8.5.3 ADAMS的建模与求解过程 215

8.5.4 ADAMS仿真分析模块 218

思考题 232

第9章 逆向工程技术及设计 233

9.1逆向工程概念 233

9.2逆向工程设计流程 234

9.3实物逆向工程设计中的几项关键技术 237

9.4逆向工程关键技术的实现 239

9.5数字模型重构技术 243

9.6快速原型制造技术 244

思考题 248

第10章 机械优化设计 249

10.1优化设计的概念 249

10.2机械优化设计的发展 250

10.3机械优化设计的数学模型 250

10.3.1优化准则与目标函数 251

10.3.2设计变量 253

10.3.3约束条件 255

10.3.4求解数学模型的方法 256

10.4最优化方法的数学基础 257

10.4.1偏导数与梯度 258

10.4.2泰勒展开式 258

10.4.3极小点存在条件 259

10.5优化方法举例 260

10.5.1一维搜索方法 260

10.5.2无约束优化方法 262

10.5.3约束优化方法 265

10.6优化计算结果的分析及处理 267

10.7优化设计建模流程示例 268

思考题 271

第11章 机电系统建模仿真与控制设计 272

11.1机电系统集成 272

11.2机电系统控制 273

11.2.1控制方式基本分类 274

11.2.2控制实现方式 275

11.3机电系统建模与仿真 277

11.3.1建模 277

11.3.2机电系统模型结构 278

11.3.3仿真环境 280

11.4机电系统控制设计 281

11.4.1电动机控制方案 281

11.4.2可逆调速系统、稳速系统 284

11.4.3交流电动机的变频控制 287

11.4.4常规指令实现PID控制 288

11.5多轴协调运动控制 289

思考题 290

第12章 系列化、模块化与人-机工程设计 291

12.1标准化设计、系列化设计 291

12.1.1设计步骤与方法 292

12.1.2优先数与标准公比 292

12.1.3设计举例 294

12.2模块化设计 295

12.2.1模块化设计的主要方式 295

12.2.2模块化设计的关键 296

12.2.3模块化设计的步骤 298

12.2.4模块化程度的度量 298

12.3人-机工程设计 299

12.3.1人-机特性比较与功能匹配 300

12.3.2从人体尺度考虑显示与控制的设计 302

12.3.3由人体力学考虑人-机学设计 303

12.3.4人-机系统的可靠性评价 304

思考题 308

参考文献 309