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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——Exotica98

5.2具有自适应能力的工作流管理系统 ——Meteor98

5.3基于分布式主动数据库技术的工作流管理系统——WIDE99

5.4基于状态与活动图的工作流管理系统——Mentor99

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——PDM106

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/PDM123

6.2美国SDRC公司的PDM产品：Metaphase124

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——STEP127

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STEP135

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AP212143

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AP224145

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/CGI164

4.4.2分布对象技术164

4.4.3 Agent165

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bp464

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/CIMS819

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CGM830

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（OpenGL847

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、IGES870

3.1图形交换文件DXF870

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IGES873

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STEP888

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STEP888

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KIC1090

3.2裂纹扩展门槛值△Kth1103

3.3裂纹扩展速度da/dN1105

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]TC1185

1.2持久强度的许用力[σ]Tr1187

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