现代机械设计手册.第6卷（第二版）

定　　价：198 元

• 作者：秦大同、谢里阳 主编
• 出版时间：2019/3/1
• ISBN：9787122333841
• 出 版 社：化学工业出版社

• 中图法分类：TH122-62 
• 页码：1592
• 版次：02
• 开本：16开精

内容简介

《现代机械设计手册》第二版是顺应“中国制造2025”智能装备设计新要求、技术先进、数据可靠的一部现代化的机械设计大型工具书，涵盖现代机械零部件及传动设计、智能装备及控制设计、现代机械设计方法三部分内容。第二版重点加强机械智能化产品设计（3D打印、智能零部件、节能元器件）、智能装备（机器人及智能化装备）控制及系统设计、现代设计方法及应用等内容。
《现代机械设计手册》共6卷，其中第1卷包括机械设计基础资料，零件结构设计，机械制图和几何精度设计，机械工程材料，连接件与紧固件；第2卷包括轴和联轴器，滚动轴承，滑动轴承，机架、箱体及导轨，弹簧，机构，机械零部件设计禁忌，带传动、链传动；第3卷包括齿轮传动，减速器、变速器，离合器、制动器，润滑，密封；第4卷包括液力传动，液压传动与控制，气压传动与控制；第5卷包括智能装备系统设计，工业机器人系统设计，传感器，控制元器件和控制单元，电动机；第6卷包括机械振动与噪声，疲劳强度设计，可靠性设计，优化设计，逆向设计，数字化设计，人机工程与产品造型设计，创新设计，绿色设计。
新版手册从新时代机械设计人员的实际需求出发，追求现代感，兼顾实用性、通用性、准确性，涵盖了各种常规和通用的机械设计技术资料，贯彻了最新的国家和行业标准，推荐了国内外先进、智能、节能、通用的产品，体现了便查易用的编写风格。
《现代机械设计手册》可作为机械装备研发、设计技术人员和有关工程技术人员的工具书，也可供高等院校相关专业师生参考使用。

目 录

第27篇 机械振动与噪声
第1章概述
1.1机械振动的分类及机械工程中的振动问题27-3
1.1.1机械振动的分类27-3
1.1.2机械工程中的振动问题27-4
1.2有关振动的部分标准27-6
1.2.1有关振动的部分国家标准27-6
1.2.1.1基础标准和一般标准27-6
1.2.1.2平衡和试验台的振动标准27-6
1.2.1.3各种机器、设备的振动标准27-7
1.2.1.4振动测量仪器的使用和要求27-8
1.2.1.5人体振动与环境27-8
1.2.2有关振动的部分国际标准27-9
1.2.3机械振动等级的评定27-10
1.2.3.1振动烈度的评定27-10
1.2.3.2振动烈度的等级划分27-10
1.2.3.3泵的振动烈度的评定举例27-10
1.3允许振动量27-12
1.3.1机械设备的允许振动量27-12
1.3.2其他要求的允许振动量27-12

第2章机械振动基础
2.1单自由度系统的自由振动27-13
2.2单自由度系统的受迫振动27-15
2.2.1简谐激励下的振动响应27-15
2.2.2一般周期激励下的稳态响应27-17
2.2.3扭转振动与直线振动的参数类比27-17
2.2.4机电类比27-18
2.3多自由度系统27-18
2.3.1多自由度系统的自由振动及其特性27-18
2.3.2多自由度系统的简谐激励稳态响应27-20
2.3.3常见二自由度系统简谐激励下的稳态响应27-20
2.3.4弹性连接黏性阻尼隔振系统的稳态响应27-21
2.3.5动力反共振隔振系统的稳态响应27-22
2.4振动系统对任意激励的响应计算27-22
2.4.1单自由度系统27-22
2.4.2多自由度系统的模态分析法27-23
2.4.3阻抗、导纳和四端参数27-24

第3章机械振动的一般资料
3.1机械振动表示方法27-26
3.1.1简谐振动表示方法27-26
3.1.2周期振动幅值表示方法27-27
3.1.3振动频谱表示方法27-27
3.2弹性构件的刚度27-28
3.3阻尼系数27-31
3.3.1黏性阻尼系数27-31
3.3.2等效黏性阻尼系数27-32
3.4振动系统的固有角频率27-33
3.4.1单自由度系统的固有角频率27-33
3.4.2二自由度系统的固有角频率27-37
3.4.3各种构件的固有角频率27-39
3.5同向简谐振动合成27-44
3.6各种机械产生振动的扰动频率27-45

第4章非线性振动与随机振动
4.1非线性振动27-46
4.1.1非线性振动问题27-46
4.1.2非线性恢复力的特性曲线27-47
4.1.3非线性阻尼力的特性曲线27-49
4.1.4非线性振动的特性27-51
4.1.5分析非线性振动的常用方法及示例27-56
4.1.5.1分析非线性振动的常用方法27-56
4.1.5.2非线性振动的求解示例27-57
4.2自激振动27-58
4.2.1自激振动系统的特性27-58
4.2.2机械工程中的自激振动现象27-59
4.2.3非线性振动的稳定性27-61
4.2.4相平面法及稳定性判据27-61
4.3随机振动27-64
4.3.1随机振动问题27-64
4.3.2平稳随机振动27-66
4.3.3单自由度线性系统的传递函数27-66
4.3.4单自由度线性系统的随机响应27-66

第5章机械振动控制
5.1振动控制的基本方法27-68
5.1.1常见的机械振动源27-68
5.1.2振动控制的基本方法27-68
5.1.3刚性回转体的平衡27-69
5.1.4挠性回转体的动平衡27-69
5.1.5往复机械惯性力的平衡27-69
5.2定性减少振动的一些方法和手段27-69
5.3隔振原理及隔振设计27-70
5.3.1隔振原理及一级隔振动力参数设计27-70
5.3.2一级隔振动力参数设计示例27-71
5.3.3二级隔振动力参数设计27-72
5.3.4二级隔振动力参数设计示例27-73
5.3.5非刚性基座隔振设计27-74
5.3.6隔振设计的几个问题27-74
5.3.6.1隔振设计步骤27-74
5.3.6.2隔振设计要点27-76
5.3.6.3隔振系统的阻尼27-76
5.3.7隔振元件材料、类型与选择27-76
5.3.7.1隔振元件材料、类型27-76
5.3.7.2隔振元件选择27-77
5.3.8橡胶隔振器27-78
5.3.9橡胶隔振器设计27-78
5.3.9.1橡胶材料的主要性能参数27-78
5.3.9.2橡胶隔振器刚度计算27-79
5.3.9.3橡胶隔振器设计要点27-81
5.3.10钢丝绳隔振器27-81
5.3.10.1主要特点27-81
5.3.10.2选型原则与方法27-82
5.4阻尼减振27-82
5.4.1阻尼减振原理27-82
5.4.2阻尼类型27-82
5.4.3材料的损耗因子与阻尼结构27-83
5.4.3.1材料的损耗因子27-83
5.4.3.2阻尼结构27-83
5.4.4干摩擦阻尼27-85
5.4.4.1刚性连接的干摩擦阻尼27-85
5.4.4.2弹性连接的干摩擦阻尼27-86
5.4.5干摩擦阻尼减振器27-87
5.5动力吸振器27-87
5.5.1动力吸振器设计27-87
5.5.1.1动力吸振器工作原理27-87
5.5.1.2动力吸振器设计27-88
5.5.1.3动力吸振器设计示例27-89
5.5.2有阻尼动力吸振器27-89
5.5.2.1有阻尼动力吸振器的动态特性27-89
5.5.2.2有阻尼动力吸振器的最佳参数27-90
5.5.2.3有阻尼动力吸振器设计示例27-98
5.6缓冲器设计27-98
5.6.1设计思想27-98
5.6.1.1冲击现象及冲击传递系数27-98
5.6.1.2速度阶跃激励27-100
5.6.1.3缓冲弹簧的储能特性27-100
5.6.1.4阻尼参数选择27-102
5.6.2一级缓冲器设计27-102
5.6.2.1缓冲器设计原则27-102
5.6.2.2设计要求27-102
5.6.2.3一次缓冲器动力参数设计27-102
5.6.2.4加速度脉冲激励波形影响提示27-102
5.6.3二级缓冲器设计27-103
5.7机械振动的主动控制27-103
5.7.1主动控制系统的原理27-103
5.7.2主动控制的类型27-103
5.7.3控制系统的组成27-104
5.7.4作动器类型27-105
5.7.5主动控制系统的设计过程27-105
5.7.6常用的控制律设计方法27-106
5.7.7主动抑振27-107
5.7.7.1随机振动控制27-107
5.7.7.2谐波振动控制27-107
5.7.8主动吸振27-107
5.7.8.1惯性可调动力吸振27-107
5.7.8.2刚度可调式动力吸振27-108
5.7.9主动隔振27-108
5.7.9.1主动隔振原理27-108
5.7.9.2半主动隔振原理27-108

第6章典型设备振动设计实例
6.1旋转机械的振动设计实例27-109
6.1.1汽轮发电机组轴系线性动力学设计27-109
6.1.1.1建模27-109
6.1.1.2运动方程和求解方法27-109
6.1.1.3临界转速的计算27-109
6.1.1.4不平衡响应计算27-109
6.1.1.5稳定性设计27-109
6.1.2200MW汽轮发电机组轴系动力学线性分析27-110
6.1.2.1200MW汽轮发电机组轴系模型27-110
6.1.2.2单跨轴段在刚性支承下的临界转速和模态27-110
6.1.2.3刚性支承轴系的临界转速及主模态27-110
6.1.2.4弹性支承轴系的临界转速27-111
6.2往复机械的振动设计实例——CA498柴油机隔振系统设计与试验研究27-112
6.2.1柴油机振动扰动力分析27-112
6.2.2柴油机隔振系统设计模型27-113
6.2.3隔振方案的选择27-113
6.2.4结论27-114
6.3锻压机械的振动设计实例27-114
6.3.1锻锤隔振计算27-114
6.3.1.1锻锤隔振的基本计算27-114
6.3.1.2砧座下基础块的最小厚度要求27-115
6.3.1.3三心合一问题27-115
6.3.1.4阻尼问题27-115
6.3.1.5隔振基础的结构设计27-115
6.3.2锻锤隔振基础的设计步骤27-115
6.3.2.1搜集设计资料27-115
6.3.2.2初步确定基础块的质量和几何尺寸27-115
6.3.2.3确定隔振器应具备的参数并选用或设计隔振器27-116
6.3.2.4基础块振动验算27-116
6.3.2.5砧座振幅验算27-116
6.3.2.6基础箱的设计及振幅27-117
6.3.3设计举例5t模锻锤隔振基础设计27-117
6.3.3.1设计资料及设计值27-117
6.3.3.2确定基础块的质量和几何尺寸27-117
6.3.3.3隔振器的选用与设计27-117
6.3.3.4基础块振动验算27-117
6.3.3.5砧座振幅验算27-118
6.3.3.6基础箱设计27-118
6.3.4有关锻锤隔振新理论、新观念、新方法介绍27-118
6.3.4.1锻锤基础弹性隔振新技术27-118
6.3.4.2锻锤隔振系统的CAD二次开发与智能制造27-119
6.3.4.3锻锤基础隔振的参数优化设计方法27-120

第7章轴系的临界转速
7.1概述27-121
7.2简单转子的临界速度27-121
7.2.1力学模型27-121
7.2.2两支承轴的临界转速27-122
7.2.3两支承单盘转子的临界转速27-123
7.3两支承多盘转子临界转速的近似计算27-123
7.3.1带多个圆盘轴的一阶临界转速27-123
7.3.2力学模型27-123
7.3.3临界转速计算公式27-123
7.3.4计算示例27-124
7.4阶梯轴的临界转速计算27-126
7.5轴系的模型与参数27-126
7.5.1力学模型27-126
7.5.2滚动轴承支承刚度27-127
7.5.3滑动轴承支承刚度27-128
7.5.4支承阻尼27-131
7.6轴系的临界转速计算27-132
7.6.1轴系的特征值问题27-132
7.6.2特征值数值计算实例27-133
7.6.3传递矩阵法计算临界转速27-134
7.6.4传递矩阵法计算实例27-136
7.7轴系临界转速设计27-137
7.7.1轴系临界转速修改设计27-137
7.7.2轴系临界转速组合设计27-138
7.8影响轴系临界转速的因素27-139
7.8.1支撑刚度对临界转速的影响27-139
7.8.2回转力矩对临界转速的影响27-139
7.8.3联轴器对临界转速的影响27-139
7.8.4其他因素的影响27-139
7.8.5改变临界转速的措施27-139

第8章机械振动的利用
8.1概述27-140
8.1.1振动机械的组成27-140
8.1.2振动机械的用途及工艺特性27-143
8.1.3振动机械的频率特性及结构特征27-144
8.1.4工程中常用的振动系统27-145
8.1.5有关振动机械的部门标准27-145
8.2振动机工作面上物料的运动学与动力学27-146
8.2.1物料的运动学27-146
8.2.1.1物料的运动状态27-146
8.2.1.2物料的滑行运动27-146
8.2.1.3物料的抛掷运动27-148
8.2.2物料的动力学27-149
8.2.2.1物料滑行运动时的结合质量与当量阻尼27-149
8.2.2.2物料抛掷运动时的结合质量与当量阻尼27-150
8.2.2.3弹性元件的结合质量与阻尼27-150
8.2.2.4振动系统的计算质量、总阻尼系数及功率消耗27-151
8.3常用的振动机械27-152
8.3.1振动机械的分类27-152
8.3.2常用振动机的振动参数27-152
8.4惯性式振动机械的计算27-153
8.4.1单轴惯性式振动机27-153
8.4.2双轴惯性式振动机27-155
8.4.3多轴惯性振动机27-157
8.4.4自同步式振动机27-158
8.4.5惯性共振式振动机27-159
8.4.5.1主振系统的动力参数27-159
8.4.5.2激振器动力参数设计27-160
8.5弹性连杆式振动机的计算27-160
8.5.1单质体弹性连杆式振动机27-160
8.5.2双质体弹性连杆式振动机27-161
8.5.3隔振平衡式三质体弹性连杆振动机27-162
8.5.4非线性弹性连杆振动机27-162
8.5.5弹性连杆振动机动力参数的选择计算27-163
8.5.6导向杆和橡胶铰链27-165
8.5.7振动输送类振动机整体刚度和局部刚度的计算27-166
8.5.8近共振类振动机工作点的调试27-167
8.6电磁式振动机械的计算27-167
8.7振动机械设计示例27-167
8.7.1远超共振惯性振动机设计示例27-167
8.7.1.1远超共振惯性振动机的运动参数设计示例27-167
8.7.1.2远超共振惯性振动机的动力参数设计示例27-169
8.7.2惯性共振式振动机的动力参数设计示例27-169
8.7.3弹性连杆式振动机的动力参数设计示例27-170
8.7.4电磁式振动机的动力参数设计示例27-171
8.8主要零部件27-172
8.8.1振动电机27-172
8.8.2仓壁式振动器27-177
8.8.3复合弹簧27-178
8.9利用振动来监测缆索拉力27-180
8.9.1测量弦振动计算索拉力27-180
8.9.1.1弦振动测量原理27-180
8.9.1.2MGH型锚索测力仪27-180
8.9.2按两端受拉梁的振动测量索拉力27-181
8.9.2.1两端受拉梁的振动测量原理27-181
8.9.2.2高屏溪桥斜张钢缆检测部分简介27-181
8.9.3索拉力振动检测的最新方法27-182

第9章机械振动测量
9.1概述27-184
9.1.1机械振动测量意义27-184
9.1.2振动的测量方法27-184
9.1.2.1振动测量的内容27-184
9.1.2.2测振原理27-184
9.1.2.3振动量级的表述方法27-184
9.1.3振动测量系统27-185
9.2振动测量传感器27-185
9.2.1加速度传感器27-185
9.2.1.1加速度计的原理和结构27-185
9.2.1.2加速度计的类型27-186
9.2.1.3加速度计的主要性能指标27-186
9.2.1.4加速度计的安装27-187
9.2.1.5加速度计的选择27-188
9.2.1.6适用于不同场合的加速度计27-188
9.2.1.7加速度计的标定27-189
9.2.2速度传感器27-190
9.2.2.1磁电式速度传感器27-190
9.2.2.2多普勒激光测速仪27-190
9.2.3位移传感器27-190
9.2.3.1电涡流传感器27-190
9.2.3.2激光位移传感器27-191
9.2.4其他传感器27-191
9.2.4.1力传感器27-191
9.2.4.2阻抗头27-191
9.2.4.3扭振/扭矩传感器27-191
9.2.4.4光纤振动传感器27-192
9.2.5传感器标定27-192
9.2.5.1标定内容27-192
9.2.5.2标定方法27-192
9.2.5.3加速度传感器标定27-192
9.3其他测试仪器27-192
9.3.1信号放大器27-192
9.3.1.1电荷放大器27-192
9.3.1.2电压放大器27-193
9.3.2电源供给器27-193
9.3.3数据采集仪27-193
9.3.3.1有线数据采集仪27-193
9.3.3.2无线数据采集仪27-193
9.3.4便携式测振仪27-194
9.4激振设备27-194
9.4.1力锤27-194
9.4.2电磁式激振设备27-195
9.4.2.1电磁式激振器27-195
9.4.2.2电磁式振动台27-195
9.4.3电液伺服振动台27-196
9.4.4冲击试验机27-196
9.4.5压电陶瓷27-196
9.5数据处理与分析27-196
9.6振动测量方法举例27-197
9.6.1系统固有频率的测定27-197
9.6.2阻尼参数的测定27-197
9.6.3刚度和柔度测量27-197

第10章机械振动信号处理与故障诊断
10.1概述27-199
10.1.1机械故障诊断概述27-199
10.1.2机械故障27-199
10.1.3基本维护策略27-200
10.1.4故障特征参量27-201
10.1.5机械振动信号的分类27-201
10.2振动信号处理基础27-202
10.2.1频谱27-203
10.2.2模数（A/D）转换27-205
10.2.3模拟信号采样27-205
10.2.4量化误差27-206
10.2.5混叠与采样定理27-206
10.2.6滤波器27-207
10.2.7振动传感器的选择27-207
10.2.8测试位置的选择27-207
10.3机械振动信号时域分析与故障诊断27-208
10.3.1时域特征与故障检测27-208
10.3.2相关分析27-211
10.4机械振动信号频域分析与故障诊断27-211
10.4.1傅里叶变换基础27-212
10.4.2利用频谱分析进行故障诊断27-212
10.4.3倒谱（cepstrum）分析基础27-216
10.4.4利用倒谱分析进行故障诊断27-217
10.5旋转机械振动与故障诊断27-218
10.5.1旋转机械振动的基本特征27-218
10.5.1.1强迫振动27-219
10.5.1.2自激振动27-219
10.5.2旋转机械常见故障机理与诊断27-220
10.5.2.1振动测量与技术27-220
10.5.2.2振动标准27-221
10.5.2.3旋转机械振动信号特征与故障诊断27-224
10.6往复机械振动与故障诊断27-228
10.6.1往复机械振动的基本特征27-228
10.6.2往复机械故障诊断27-229
10.7滚动轴承和齿轮故障诊断27-231
10.7.1滚动轴承故障诊断27-231
10.7.1.1滚动轴承故障诊断方法及应用27-231
10.7.1.2锥形滚子轴承故障诊断示例27-233
10.7.2齿轮故障诊断27-234
10.8机械故障诊断中的现代信号处理方法27-236
10.8.1小波变换及其机械故障诊断应用27-236
10.8.2EMD及其机械故障诊断应用27-238

第11章机械噪声基础
11.1声学基本知识27-240
11.1.1声波的特性27-240
11.1.2描述声场与声源的物理量27-240
11.1.3声学物理量的关系及波动方程27-241
11.1.4平面、球面和柱面声波27-241
11.1.5声波的传播27-242
11.1.5.1反射、折射和透射27-242
11.1.5.2声波的干涉27-243
11.1.5.3散射、绕射和衍射27-243
11.1.5.4声波导27-243
11.1.6自由声场和混响声场27-248
11.1.7声源模型介绍27-248
11.1.7.1简单声源模型27-248
11.1.7.2组合声源27-250
11.1.7.3平面声源27-250
11.1.7.4声模态与声辐射模态27-250
11.1.8声辐射27-253
11.2噪声的评价27-254
11.2.1声压级、声强级和声功率级27-254
11.2.2声级的综合27-254
11.2.3等效声级27-255
11.2.4人耳的听觉特性27-255
11.2.5噪声的频谱分析27-256
11.2.6计权声级27-256
11.2.7噪声评价数NR27-257
11.3噪声标准与规范27-257
11.3.1噪声的危害27-257
11.3.2噪声标准目录27-257
11.3.3机械设备噪声限值27-259
11.3.4工作场所噪声暴露限值27-261
11.4机械工程中的噪声源27-261
11.4.1机械噪声27-262
11.4.2齿轮噪声27-262
11.4.3滚动轴承噪声27-263
11.4.4液压系统噪声27-263
11.4.4.1液压泵噪声27-263
11.4.4.2液压阀噪声27-264
11.4.4.3机械噪声27-264
11.4.5电磁噪声27-264
11.4.6空气动力噪声27-264

第12章机械噪声测量
12.1噪声测量概述27-266
12.1.1测量目的27-266
12.1.2测量注意事项27-266
12.1.2.1测点的选择27-266
12.1.2.2背景噪声的修正27-266
12.1.2.3环境的影响27-266
12.1.2.4测量仪器的校准27-266
12.2噪声测量仪器27-267
12.2.1噪声测量基本系统27-267
12.2.2传声器27-267
12.2.2.1传声器的性能指标27-267
12.2.2.2传声器种类及特点27-268
12.2.2.3电容传声器27-269
12.2.2.4传声器的使用27-269
12.2.2.5特殊传声器27-270
12.2.2.6前置放大器27-270
12.2.3声级计27-270
12.2.3.1声级计的原理及分类27-270
12.2.3.2声级计的主要性能27-270
12.2.3.3积分声级计27-272
12.2.3.4噪声暴露计27-272
12.2.3.5统计声级计27-272
12.2.3.6频谱声级计27-272
12.2.4附件的使用27-272
12.2.5记录及分析仪27-274
12.2.5.1数据记录与采集27-274
12.2.5.2数字式分析仪27-274
12.2.6声校准器27-275
12.3噪声测量方法27-276
12.3.1声级测量27-276
12.3.1.1试验目的27-276
12.3.1.2试验原理27-276
12.3.1.3测点选择27-276
12.3.1.4测试内容27-276
12.3.2声功率测量27-277
12.3.2.1试验目的27-277
12.3.2.2试验原理27-277
12.3.2.3测点布置27-278
12.3.3声强测量27-279
12.3.3.1试验目的27-279
12.3.3.2试验原理27-279
12.3.3.3双传声器探头27-281
12.3.3.4声强信号处理方法27-281
12.3.4声品质评价27-282
12.3.4.1评价目的27-282
12.3.4.2客观评价27-282
12.3.4.3主观评价27-285
12.3.5声成像测试27-286
12.3.5.1波束成型阵列测试技术27-286
12.3.5.2近场声全息测试技术27-286

第13章机械噪声控制
13.1噪声源控制27-288
13.1.1噪声控制原则与方法27-288
13.1.1.1噪声源的控制27-288
13.1.1.2传播途径的控制27-288
13.1.1.3噪声接受者（点）的防护27-288
13.1.2机械噪声源控制27-288
13.1.3空气动力噪声源控制27-289
13.2隔声降噪27-289
13.2.1隔声性能的评价与测定27-289
13.2.1.1隔声量27-289
13.2.1.2计权隔声量RW27-289
13.2.1.3空气声隔声量的实验室测定27-290
13.2.2单层均质薄板的隔声性能27-290
13.2.2.1隔声频率特性曲线27-290
13.2.2.2隔声量计算27-290
13.2.2.3常用单层板结构隔声量27-291
13.2.3双层板结构的隔声性能27-292
13.2.3.1隔声频率特性曲线27-292
13.2.3.2隔声量计算的经验公式27-292
13.2.4轻型组合结构的隔声性能27-293
13.2.4.1各类轻型组合结构的隔声特性27-293
13.2.4.2轻型构造中的声桥和提高轻型构造隔声量的方法27-294
13.2.5隔声罩27-294
13.2.5.1隔声罩和半隔声罩的常用形式27-294
13.2.5.2隔声罩隔声效果计算公式27-294
13.2.5.3隔声罩设计步骤27-294
13.2.5.4隔声罩设计注意事项27-295
13.2.6隔声屏27-295
13.2.6.1隔声屏类型27-295
13.2.6.2隔声屏降噪效果27-295
13.3吸声降噪27-296
13.3.1吸声材料和吸声结构27-296
13.3.2吸声性能的评价与测定27-297
13.3.2.1吸声性能的评价27-297
13.3.2.2吸声系数的测量27-298
13.3.3多孔吸声材料27-298
13.3.3.1多孔吸声材料的基本类型27-298
13.3.3.2多孔吸声材料的吸声性能27-299
13.3.4共振吸声结构27-299
13.3.4.1穿孔板共振吸声结构27-299
13.3.4.2微穿孔板共振吸声结构27-300
13.3.5吸声降噪量计算27-300
13.3.5.1吸声降噪适用条件分析27-300
13.3.5.2单声源时的室内吸声降噪量计算27-301
13.3.5.3多声源时的室内吸声降噪量计算27-301
13.3.5.4吸声降噪设计程序27-302
13.4消声器27-302
13.4.1消声器的类型与性能评价27-302
13.4.1.1消声器的类型27-302
13.4.1.2消声器的性能评价27-303
13.4.2阻性消声器27-303
13.4.2.1常见形式27-303
13.4.2.2直管式消声器的消声量27-303
13.4.2.3其他消声器的消声量27-304
13.4.3抗性消声器27-304
13.4.3.1扩张式（膨胀式）消声器27-304
13.4.3.2共振式消声器27-305
13.4.3.3微穿孔板消声器27-306
13.4.4复合式消声器27-306
13.4.5喷注消声器27-306
13.4.5.1节流减压型排气消声器27-306
13.4.5.2小孔喷注型排气消声器27-307
13.4.5.3节流减压加小孔喷注复合型排气消声器27-308
13.4.5.4多孔材料耗散型排气消声器27-308
13.5有源降噪27-308
13.5.1有源降噪名词术语27-308
13.5.2自适应有源降噪应用实例27-309

参考文献27-310

第28篇 疲劳强度设计
第1章机械零部件疲劳强度与寿命
1.1零部件疲劳失效与疲劳寿命28-3
1.1.1疲劳失效及其特点28-3
1.1.2机械零部件常见疲劳失效形式28-3
1.1.3疲劳设计准则28-3
1.1.3.1名义应力准则28-3
1.1.3.2局部应力应变准则28-4
1.1.3.3损伤容限设计准则28-4
1.1.3.4多轴疲劳准则28-4
1.2疲劳载荷28-4
1.2.1循环应力28-4
1.2.2循环计数法28-5
1.2.3载荷谱编制28-6
1.2.3.1累积频数曲线28-7
1.2.3.2载荷谱编制28-7
1.2.3.3应用举例28-8
1.3材料疲劳性能28-8
1.4疲劳损伤累积效应与法则28-9
1.4.1线性疲劳累积损伤（Miner）法则28-9
1.4.2相对Miner法则28-10
1.5平均应力修正28-10

第2章疲劳失效影响因素与提高疲劳强度的措施
2.1应力集中效应28-11
2.1.1应力分布及材料对应力集中的敏感性28-11
2.1.2理论应力集中系数28-11
2.1.3有效应力集中系数28-12
2.1.3.1带台肩圆角的机械零件的有效应力集中系数28-12
2.1.3.2带沟槽的机械零件的有效应力集中系数28-14
2.1.3.3开孔的机械零件的有效应力集中系数28-17
2.1.3.4其他常用零件的有效应力集中系数28-18
2.2尺寸效应28-22
2.3表面状态效应28-24
2.3.1表面精度影响28-24
2.3.2表面强化效应28-24
2.4载荷影响28-26
2.4.1载荷类型影响28-26
2.4.2载荷频率影响28-26
2.4.3平均应力影响28-27
2.5环境因素28-29
2.5.1腐蚀环境28-29
2.5.1.1载荷频率的影响28-29
2.5.1.2腐蚀方式的影响28-30
2.5.1.3腐蚀介质的影响28-30
2.5.1.4结构尺寸与形状的影响28-30
2.5.2温度的影响28-32
2.5.2.1低温的影响28-32
2.5.2.2高温的影响28-33
2.6提高零件疲劳强度的方法28-43
2.6.1合理选材28-43
2.6.2材料改性28-43
2.6.3改进结构28-43
2.6.4表面强化28-45
2.6.4.1表面喷丸28-45
2.6.4.2表面辊压28-46
2.6.4.3内孔挤压28-48
2.6.4.4表面化学热处理28-48
2.6.4.5表面淬火28-51
2.6.4.6表面激光处理28-51

第3章高周疲劳强度设计方法
3.1材料的常规疲劳性能数据28-53
3.1.1材料疲劳极限28-53
3.1.2材料的S-N曲线28-60
3.1.3疲劳安全系数28-74
3.2无限寿命设计28-77
3.2.1单向应力状态下的无限寿命设计28-77
3.2.1.1计算公式28-77
3.2.1.2设计实例28-78
3.2.2复杂应力状态下的无限寿命设计28-79
3.2.3连接件的疲劳寿命估算——应力严重系数法28-79
3.3有限寿命设计28-81
3.3.1计算公式28-81
3.3.2寿命估算28-81
3.3.3设计实例28-81
3.4频域疲劳寿命分析方法28-82
3.4.1随机过程基本理论28-82
3.4.1.1信号傅里叶变换28-82
3.4.1.2信号采样定理28-83
3.4.1.3平稳随机过程28-83
3.4.1.4平稳随机过程谱参数28-84
3.4.2频域疲劳寿命分析方法28-84
3.4.2.1窄带随机载荷疲劳寿命分析28-84
3.4.2.2宽带随机载荷疲劳寿命分析28-84
3.4.3算例28-84

第4章低周疲劳强度设计方法
4.1材料低周疲劳性能28-86
4.2循环应力-应变曲线28-88
4.2.1滞回线28-88
4.2.2循环硬化与循环软化28-89
4.2.3循环应力-应变曲线28-89
4.3应变-寿命曲线28-92
4.3.1应变-寿命方程28-92
4.3.2四点法求应变-寿命曲线28-94
4.3.3通用斜率法28-95
4.4低周疲劳的寿命估算28-95
4.4.1直接法28-95
4.4.2裂纹形成寿命估算方法28-96
4.4.2.1局部应力-应变分析28-97
4.4.2.2裂纹形成寿命估算方法28-99
4.4.2.3设计实例28-100

第5章裂纹扩展寿命估算方法
5.1应力强度因子与断裂韧性28-103
5.1.1应力强度因子28-103
5.1.2断裂韧度28-103
5.2裂纹扩展特性与裂纹扩展速率28-112
5.2.1裂纹扩展过程28-112
5.2.2裂纹扩展门槛值ΔKth28-113
5.2.3裂纹扩展速率da／dN28-115
5.3疲劳裂纹扩展寿命估算方法28-126
5.4算例28-126
5.5损伤容限设计28-127
5.5.1损伤容限设计概念28-127
5.5.2损伤容限设计的内容28-128
5.5.2.1确定关键件28-128
5.5.2.2材料选择28-128
5.5.2.3结构细节设计的控制28-129
5.5.3结构设计28-129
5.5.4缺陷假设28-130
5.5.4.1初始裂纹尺寸28-130
5.5.4.2连续损伤假设28-130
5.5.4.3剩余结构损伤28-131
5.5.4.4使用中检查后损伤假设28-131
5.5.5剩余强度28-131
5.5.5.1剩余强度概念28-131
5.5.5.2多途径传力结构剩余强度曲线28-132
5.5.6损伤检查28-134
5.5.6.1可检查度28-135
5.5.6.2检查能力评估方法28-135
5.5.6.3检查间隔28-137

第6章疲劳实验与数据处理
6.1疲劳试验机28-140
6.1.1疲劳试验机的种类28-140
6.1.2疲劳试验加载方式28-140
6.1.3疲劳试验控制方式28-140
6.1.4疲劳试验数据采集28-141
6.2疲劳试样及其制备28-141
6.2.1试样28-141
6.2.1.1光滑试样28-141
6.2.1.2缺口试验28-142
6.2.1.3低周疲劳试样28-142
6.2.1.4疲劳裂纹扩展试样28-143
6.2.2试样制备28-144
6.2.2.1取样28-144
6.2.2.2机械加工28-145
6.2.2.3热处理28-146
6.2.2.4测量、探伤与储存28-146
6.3疲劳试验方法28-146
6.3.1S-N曲线试验28-146
6.3.1.1单点试验法28-146
6.3.1.2成组试验法28-147
6.3.2疲劳极限试验28-148
6.3.3ε-N曲线试验28-149
6.3.4应力-应变曲线试验28-150
6.3.5裂纹扩展速率（da/dN曲线）试验28-151
6.3.6断裂韧性试验28-151
6.4疲劳试验数据处理28-152
6.4.1可疑观测值的取舍28-152
6.4.2S-N曲线拟合28-153
6.4.3ε-N曲线拟合28-154
6.4.4应力-应变曲线拟合28-155
6.4.5da/dN曲线拟合28-155
6.4.6断裂韧性试验数据处理28-157

参考文献28-159

第29篇 可靠性设计
第1章机械失效与可靠性
1.1机械零部件的典型失效形式29-3
1.1.1静载失效29-3
1.1.2疲劳失效29-3
1.1.3腐蚀失效29-3
1.1.4磨损失效29-3
1.1.5冲击失效29-4
1.1.6振动失效29-4
1.2可靠性及其指标29-4
1.2.1产品质量29-4
1.2.2产品的可靠性29-4
1.2.3产品可靠性与全寿命周期费用29-4
1.2.4寿命均值与方差29-5
1.2.5平均无故障工作时间29-5
1.2.6产品寿命分布与可靠度29-6
1.2.7失效率29-6
1.2.8可靠寿命与特征寿命29-8
1.2.9维修度29-8
1.2.10有效度29-8

第2章可靠性设计流程
2.1可靠性目标及其分解29-9
2.2可靠性设计流程29-9
2.3各设计阶段的可靠性内容29-10
2.3.1方案设计阶段29-10
2.3.2系统设计阶段29-10
2.3.3详细设计阶段29-11
2.3.4设计评审阶段29-11

第3章可靠性数据及其统计分布
3.1可靠性数据采集29-12
3.1.1可靠性设计与评估数据要求29-12
3.1.2可靠性数据来源及采集29-12
3.2可靠性数据统计的内容及方法29-12
3.2.1可靠性数据统计内容29-12
3.2.2可靠性数据统计流程29-13
3.3载荷分布与强度分布29-13
3.3.1正态分布29-13
3.3.2极值分布29-14
3.3.3次序统计量及其分布29-15
3.4载荷作用次数分布及故障次数分布29-15
3.4.1二项分布29-15
3.4.2泊松(Poisson)分布29-15
3.5寿命分布29-16
3.5.1指数分布29-16
3.5.2威布尔(Weibull)分布29-16
3.5.3对数正态分布29-17

第4章故障模式、影响及危害度分析
4.1基本概念与方法步骤29-19
4.1.1基本概念29-19
4.1.2FMECA的层次与分析过程29-19
4.1.3FMECA的实施步骤29-20
4.2危害度分析29-21
4.2.1风险优先数29-21
4.2.2危害度矩阵图29-22
4.2.3综合评分法29-22
4.3FMECA应用示例29-23

第5章故障树分析
5.1基本概念与基本符号29-33
5.1.1故障树基本概念29-33
5.1.2故障树基本符号29-34
5.1.3割集与路集29-35
5.2故障树建树与分析方法29-35
5.2.1建立故障树的方法与步骤29-35
5.2.2故障树定性分析29-36
5.2.3故障树定量分析29-37
5.3故障树分析实例29-39

第6章机械系统可靠性设计
6.1系统可靠性设计内容29-46
6.2系统可靠性模型29-46
6.2.1串联系统可靠性模型29-46
6.2.1.1传统模型29-46
6.2.1.2精确模型29-47
6.2.2并联系统可靠性模型29-47
6.2.2.1传统模型29-47
6.2.2.2精确模型29-48
6.2.3串-并联系统可靠性模型29-48
6.2.4并-串联系统可靠性模型29-48
6.2.5表决系统可靠性模型29-48
6.3可靠性分配29-49
6.3.1等分配法29-49
6.3.2再分配法29-49
6.3.3比例分配法29-50
6.3.4综合评分分配法29-51
6.3.5动态规划分配法29-52
6.3.5.1串联系统29-52
6.3.5.2并联系统29-53
6.4可靠性预测实例29-53

第7章机构可靠性设计
7.1机构可靠性模型及评价指标29-56
7.1.1机构可靠性建模方法29-56
7.1.2机构工作过程分解29-56
7.1.3机构功能可靠性29-57
7.2曲柄滑块机构运动可靠性29-57
7.2.1机构运动误差29-57
7.2.2理想状态下机构运动关系29-58
7.2.3机构可靠性模型29-58
7.2.3.1考虑尺寸误差的计算模型29-58
7.2.3.2考虑运动副间隙误差的计算模型29-60

第8章零件静强度可靠性设计
8.1基本原理29-62
8.1.1安全系数与可靠性参数29-62
8.1.2可靠性设计计算基本原理29-62
8.2应力分布和强度分布影响因素29-64
8.2.1载荷29-64
8.2.2材料性能29-64
8.2.3制造工艺29-64
8.2.4几何形状及尺寸29-64
8.3随机变量函数均值和标准差计算方法29-64
8.3.1计算分布参数的矩方法29-64
8.3.2常用随机变量函数均值与标准差公式29-65
8.4零件可靠度计算的应力-强度干涉模型29-65
8.4.1应力-强度干涉模型29-65
8.4.2载荷多次作用下的可靠性模型29-66
8.5静强度可靠性设计29-67
8.5.1零件静强度可靠性设计的主要内容与步骤29-67
8.5.2静强度可靠性设计举例29-68
8.6断裂可靠性设计29-68
8.6.1断裂力学的基本概念29-68
8.6.2断裂可靠性设计29-69
8.7可靠性设计计算的蒙特卡罗法29-70
8.7.1蒙特卡罗法求解可靠度的原理29-70
8.7.2随机数的产生29-70
8.7.3随机变量抽样方法29-70
8.7.4应用举例——发动机轮盘可靠性仿真29-70
8.8典型机械零件可靠性设计举例29-71
8.8.1螺纹连接可靠性设计29-71
8.8.2过盈连接的可靠性设计29-74

第9章零部件疲劳及磨损可靠性设计
9.1零部件疲劳强度可靠性设计29-76
9.1.1疲劳强度可靠性设计基本原理29-76
9.1.2平均应力效应29-76
9.1.3疲劳强度可靠性设计计算29-76
9.2疲劳强度可靠性递推算法29-77
9.3随机恒幅循环载荷疲劳可靠度的统计平均算法29-78
9.4磨损可靠性29-78
9.4.1磨损的基本概念29-78
9.4.2给定寿命下的磨损可靠度计算29-79
9.4.3给定磨损可靠度时的可靠寿命计算29-80

第10章可靠性评价
10.1零件可靠性评价29-81
10.1.1复杂载荷工况可靠性评价29-81
10.1.2强度退化规律29-81
10.1.3存在强度退化时的可靠性模型29-82
10.1.4离散化的可靠性模型29-82
10.2系统可靠性评价29-84
10.2.1系统可靠性评价方法29-84
10.2.2行星齿轮系可靠度计算29-84

第11章可靠性试验与数据处理
11.1可靠性试验29-86
11.1.1可靠性试验类型29-86
11.1.2可靠性试验数据类型29-86
11.2可靠性数据分布类型检验29-87
11.2.1χ2检验法29-87
11.2.2K-S检验法29-88
11.2.3回归分析检验法29-89
11.3参数估计29-91
11.3.1矩估计29-91
11.3.2极大似然估计29-91
11.4指数分布假设检验与参数估计29-91
11.4.1拟合性检验29-91
11.4.2参数估计29-92
11.5正态分布统计检验与参数估计29-93
11.5.1拟合性检验29-93
11.5.2正态分布参数估计29-94
11.6非参数估计方法29-95
11.6.1基于完全寿命数据的可靠性估计29-95
11.6.2基于截尾寿命数据的可靠性估计29-97

附录
附录Ⅰ可靠性标准29-99
Ⅰ-1中国国家可靠性标准29-99
Ⅰ-2中国电子行业可靠性标准29-101
Ⅰ-3中国机械行业可靠性标准29-101
附录Ⅱ概率分布表29-102
Ⅱ-1标准正态分布表29-102
Ⅱ-2χ2分布表29-103
Ⅱ-3t分布表29-105
Ⅱ-4F分布表29-106
Ⅱ-5Γ函数表29-111

参考文献29-113

第30篇 优化设计
第1章概述
1.1优化设计的基本概念30-3
1.2优化设计的分类30-3
1.3优化设计一般过程30-3
1.4优化设计的数学模型30-3
1.5优化设计的三要素30-3
1.6优化问题的几何解释30-4
1.6.1优化问题的设计可行域30-4
1.6.2不同优化问题的几何解释30-4
1.7优化问题的求解30-5
1.8最优解的判别及约束优化问题的最优解条件30-5
1.8.1优化问题的最优解30-5
1.8.2约束优化问题的最优解30-5
1.8.3约束优化设计问题的最优解存在条件30-5
1.9优化设计的迭代算法及终止准则30-6
1.9.1优化设计中的迭代算法30-6
1.9.2迭代算法的终止准则30-6

第2章一维优化搜索方法
2.1外推法30-7
2.1.1基本方法30-7
2.1.2搜索过程30-7
2.1.3程序框图30-7
2.2黄金分割法（0.618法）30-8
2.2.1基本方法30-8
2.2.2黄金分割法进行一维搜索的一般过程30-8
2.2.3黄金分割法特点30-8
2.2.4程序框图30-8
2.3切线法（牛顿法）30-9
2.3.1基本方法30-9
2.3.2切线法找极小值的一般过程30-9
2.3.3切线法特点30-9
2.3.4切线法程序框图30-9
2.4二次插值法30-9
2.4.1基本方法30-9
2.4.2二次插值法的迭代过程30-9
2.4.3二次插值法特点30-9
2.4.4二次插值法程序框图30-10

第3章无约束优化算法
3.1梯度法（最速下降法）30-11
3.1.1基本方法30-11
3.1.2梯度法的迭代公式30-11
3.1.3梯度法的迭代步骤30-11
3.1.4梯度法的特点30-11
3.1.5梯度法程序框图30-11
3.2共轭梯度法30-11
3.2.1基本方法30-11
3.2.2共轭梯度法迭代公式30-11
3.2.3共轭梯度法的计算步骤30-11
3.2.4共轭梯度法特点30-12
3.2.5共轭梯度法程序框图30-12
3.3牛顿型方法30-12
3.3.1牛顿法30-12
3.3.2阻尼牛顿法30-12
3.3.3阻尼牛顿法程序框图30-13
3.4变尺度法30-13
3.4.1基本方法30-13
3.4.2变尺度法的迭代格式30-13
3.4.3变尺度法的迭代过程30-13
3.4.4变尺度法的特点30-13
3.4.5变尺度法程序框图30-13
3.5坐标轮换法30-13
3.5.1基本方法30-13
3.5.2迭代公式30-13
3.5.3坐标轮换法的迭代过程30-14
3.5.4坐标轮换法特点30-14
3.5.5坐标轮换法程序框图30-14
3.6鲍威尔法30-14
3.6.1基本方法30-14
3.6.2鲍威尔法的迭代过程30-14
3.6.3鲍威尔法特点30-15
3.6.4鲍威尔法程序框图30-15
3.7单形替换法30-16
3.7.1基本方法30-16
3.7.2单形替换法的主要计算步骤30-16
3.7.3单形替换法特点30-16
3.7.4单形替换法程序框图30-16
3.8无约束优化算法的选用30-17

第4章有约束优化算法
4.1随机方向法30-18
4.1.1基本方法30-18
4.1.2随机方向法的特点30-18
4.1.3随机方向法的计算步骤30-18
4.1.4随机方向法程序框图30-18
4.2复合形法30-18
4.2.1基本方法30-18
4.2.2基本复合形法（只含反射）的计算步骤30-19
4.2.3基本复合形法的程序框图30-20
4.3可行方向法30-21
4.3.1基本方法30-21
4.3.2可行方向法的搜索策略30-21
4.3.3产生可行方向的条件30-22
4.3.3.1可行条件30-22
4.3.3.2下降条件30-22
4.3.3.3可行方向30-22
4.3.4可行方向的产生方法30-23
4.3.4.1优选方向法30-23
4.3.4.2梯度投影法30-23
4.3.5迭代步长的确定30-23
4.3.6可行方向法计算步骤30-24
4.3.7可行方向法程序框图30-25
4.4惩罚函数法30-25
4.4.1基本方法30-25
4.4.2惩罚函数的表达式30-25
4.4.3惩罚函数法的分类与比较30-25
4.4.4惩罚函数法的特点30-26
4.4.5惩罚函数法的算法步骤（适用于内点法、混合法）30-26
4.5增广拉格朗日乘子法30-26
4.5.1基本方法30-26
4.5.2主要算法步骤30-26
4.5.3算法特点30-26
4.6序列线性规划法30-27
4.6.1基本方法30-27
4.6.2算法步骤30-27
4.6.3计算举例30-27
4.7序列二次规划法30-28
4.7.1基本方法30-28
4.7.2算法举例30-28
4.8简约梯度法及广义简约梯度法30-29
4.8.1简约梯度法30-29
4.8.1.1基本方法30-29
4.8.1.2算法步骤30-29
4.8.1.3计算举例30-29
4.8.2广义简约梯度法30-30
4.8.2.1基本方法30-30
4.8.2.2算法步骤30-31
4.8.2.3计算举例30-31

第5章多目标优化设计方法
5.1多目标优化设计的数学模型与有效解30-32
5.1.1多目标优化设计的数学模型30-32
5.1.2多目标优化的有效解30-32
5.2主要目标法30-33
5.3统一目标法30-33
5.3.1评价函数法30-33
5.3.2分目标乘除法30-34
5.4分层序列法及宽容分层序列法30-34
5.5协调曲线法30-35
5.6多目标优化主要方法对比30-35

第6章离散问题优化设计方法
6.1基本概念30-37
6.1.1离散优化问题数学模型的一般形式30-37
6.1.2离散变量的概念和表达30-37
6.1.3连续变量的离散化30-38
6.1.4离散变量设计问题的可行域30-39
6.1.5离散变量问题的最优解30-39
6.1.6离散优化方法的收敛准则30-39
6.1.7离散优化方法概述30-39
6.2离散变量自适应随机搜索法30-39
6.2.1基本方法30-39
6.2.2基本步骤30-39
6.2.3程序框图30-40
6.3离散变量的组合形法30-41
6.3.1基本方法30-41
6.3.2基本步骤30-41
6.3.3程序框图30-41
6.4离散性惩罚函数法30-41
6.4.1基本方法30-41
6.4.2基本步骤30-42
6.4.3程序框图30-42

第7章随机问题优化设计方法
7.1基本概念和定义30-43
7.1.1随机参数30-43
7.1.2随机设计变量30-43
7.1.3随机设计特性30-43
7.1.4概率约束可行域30-43
7.2随机优化设计数学模型的一般形式30-44
7.3随机问题最优解的最优性条件30-44
7.4一次二阶矩法30-44
7.4.1基本思想30-44
7.4.2基本算法30-44
7.4.3一次二阶矩法的特点30-45
7.5随机模拟搜索法30-45
7.5.1基本思想30-45
7.5.2基本方法30-45
7.5.3基本步骤30-46
7.6随机拟次梯度法30-46
7.6.1基本思想30-46
7.6.2基本方法30-46
7.6.3随机步长因子的确定30-47
7.6.4迭代终止准则30-47
7.6.5基本步骤30-47
7.6.6程序框图30-48

第8章机械模糊优化设计方法
8.1含模糊因素的优化设计模型30-49
8.1.1模糊数学的若干基本概念和定义30-49
8.1.2设计变量30-49
8.1.3目标函数30-49
8.1.4约束条件30-50
8.1.5数学模型30-50
8.2模糊优化设计的确定型解法30-51
8.2.1清晰目标函数在模糊约束时的求解方法30-51
8.2.2模糊目标和模糊约束时的求解方法30-52
8.3模糊优化设计问题的模糊模拟搜索解法30-53
8.3.1清晰等价解法30-53
8.3.2模糊模拟方法30-53

第9章机械优化设计应用实例
9.1机构优化设计30-55
9.2机械零件优化设计30-56
9.2.1弹簧优化设计30-56
9.2.2机床主轴结构优化设计30-56
9.3机械系统优化设计30-57

参考文献30-59

第31篇 逆向设计
第1章概述

第2章逆向工程数字化数据测量设备
2.1逆向工程测量方法31-6
2.1.1接触式测量31-7
2.1.2非接触式测量31-8
2.2坐标测量机原理、结构与特点31-11
2.2.1坐标测量机原理31-11
2.2.2直角坐标测量机结构形式与特点31-13
2.2.3便携式关节臂坐标测量机结构形式与特点31-15
2.3坐标测量机主要生产商及部分产品31-15
2.4典型光学测量设备31-24

第3章逆向设计中的数据预处理
3.1测头半径补偿31-29
3.1.1拟合补偿法31-30
3.1.1.1B样条曲面补偿法31-30
3.1.1.2Kriging补偿法（参数曲面法）31-31
3.1.2直接计算法31-32
3.1.3三角网格法31-33
3.1.4半球测量法31-34
3.2数据的剔除31-35
3.3数据的平滑31-35
3.3.1数据平滑处理方法31-35
3.3.2数据平滑滤波方法31-35
3.4数据的拼合31-38
3.4.1数据拼合问题31-38
3.4.2基于三基准点对齐的数据拼合31-39
3.4.3多视数据统一31-40
3.4.4数据拼合的误差分析31-41
3.5数据的修补31-42
3.6数据的精简31-44
3.7数据的分割31-45
3.7.1点云数据分割方法31-46
3.7.2散乱数据的自动分割31-47

第4章三维模型重构技术
4.1曲线拟合造型31-50
4.1.1参数曲线的插值与拟合31-51
4.1.1.1参数多项式31-51
4.1.1.2数据点参数化31-51
4.1.1.3多项式插值曲线31-52
4.1.1.4最小二乘拟合31-52
4.1.2B样条曲线插值与拟合31-53
4.1.2.1B样条曲线插值31-53
4.1.2.2B样条曲线拟合31-53
4.2曲面拟合造型31-55
4.2.1有序点的B样条曲面插值31-55
4.2.1.1曲面插值的一般过程31-55
4.2.1.2双三次B样条插值曲面的反算31-56
4.2.2B样条曲面拟合31-58
4.2.2.1最小二乘曲面拟合31-58
4.2.2.2在规定精度内的曲面拟合31-58
4.2.3任意测量点的B样条曲面拟合31-58
4.2.3.1B样条曲线、曲面及最小二乘拟合定义31-58
4.2.3.2基本曲面参数化31-59
4.3曲线的光顺31-62
4.3.1能量光顺方法31-62
4.3.1.1能量法构造过程31-62
4.3.1.2迭代停止准则及方法31-63
4.3.2参数样条选点光顺31-63
4.3.3NURBS曲线选点光顺31-63
4.3.3.1曲线选点修改基本原理与光顺性准则31-63
4.3.3.2节点删除方法与光顺中的误差控制31-64
4.3.3.3曲线选点迭代光顺算法31-65
4.4曲面的光顺31-66
4.4.1网格法光顺31-66
4.4.2能量法光顺31-66
4.5曲线曲面编辑与曲面片重建方法31-67
4.5.1曲线的编辑31-67
4.5.2曲面的编辑31-67
4.5.3基于曲线的曲面片重建31-69
4.6模型重建质量与评价31-71
4.6.1工程曲面的分类31-71
4.6.2模型重建误差分析31-72
4.6.3曲线曲面的连续性与光顺性31-73
4.6.3.1曲线曲面的连续性31-73
4.6.3.2曲线曲面的光顺性31-74
4.6.4模型精度分析与评价31-75
4.6.4.1基于曲率的方法31-76
4.6.4.2基于光照模型的方法31-77
4.6.4.3任意点到曲面的距离31-77

第5章常用逆向工程设计软件
5.1逆向工程设计软件简介31-81
5.2Geomagic Wrap软件31-81
5.2.1软件介绍31-81
5.2.2工作流程31-82
5.2.3基本功能31-82
5.2.4主要数据处理模块31-82
5.2.5主要特点31-82
5.3Geomagic Design X软件31-84
5.3.1软件介绍31-84
5.3.2工作流程31-84
5.3.3基本功能31-84
5.3.4主要数据处理模块31-86
5.3.5主要特点31-87
5.4Geomagic Control X软件31-87
5.4.1软件介绍31-87
5.4.2工作流程31-87
5.4.3基本功能31-87
5.4.4主要数据处理模块31-88
5.4.5主要特点31-91
5.5UG/Imageware软件31-92
5.5.1软件介绍31-92
5.5.2工作流程31-92
5.5.3基本功能31-92
5.5.4主要数据处理模块31-94
5.5.5主要特点31-94
5.6Creo软件的逆向设计模块31-94
5.6.1软件介绍31-94
5.6.2扫描工具31-94
5.6.3小平面特征31-96
5.6.4重新造型31-97
5.7CATIA软件的逆向设计模块31-98
5.7.1软件介绍31-98
5.7.2工作流程31-98
5.7.3基本功能31-98
5.7.4主要数据处理模块31-99
5.7.5主要特点31-100

第6章逆向设计实例
6.1基于Geomagic Wrap的螺旋结构逆向设计31-101
6.1.1产品分析31-101
6.1.2点云的处理31-101
6.1.3多边形的处理31-102
6.1.4形状阶段处理31-104
6.1.5逆向结果的分析31-107
6.2基于Geomagic Design X的发动机叶轮模型逆向设计31-107
6.2.1叶轮模型领域划分与对齐摆正31-108
6.2.2叶轮基体的逆向设计31-109
6.2.3大小叶片的逆向设计31-110
6.2.4叶片阵列及叶轮缝合31-113
6.3基于Geomagic Control X的机车转向架构架焊接变形检测31-114
6.3.1点云预处理31-114
6.3.2点云与设计模型坐标系配准31-116
6.3.3检测结果分析31-117
6.4基于UG/Imageware的发动机气道逆向设计31-119
6.4.1输入和处理点云数据31-119
6.4.2模型重建31-121
6.5基于Creo的铸造件逆向设计31-124
6.5.1独立几何模块31-124
6.5.2扫描曲线的创建和修改31-124
6.5.3型曲线的创建和修改31-126
6.5.4型曲面的创建和修改31-126
6.5.5小平面特征31-126
6.5.6重新造型31-128
6.6基于CATIA的钣金件逆向设计31-129
6.6.1点云处理31-129
6.6.2创建空间曲线曲面31-131
6.6.3钣金件逆向品质分析31-135

参考文献31-136

第32篇 数字化设计
第1章数字化设计技术概论
1.1数字化设计技术内涵32-3
1.1.1数字化设计技术的概念32-3
1.1.2数字化设计的主要内容32-4
1.1.3数字化设计的特点32-6
1.2数字化设计技术的相关技术32-7
1.2.1“工业4.0”与“中国制造2025”32-7
1.2.1.1“工业4.0”32-7
1.2.1.2“中国制造2025”32-8
1.2.2大数据、云计算和物联网技术32-8
1.2.2.1大数据32-8
1.2.2.2云计算32-9
1.2.2.3物联网技术32-10
1.2.3互联网+32-11
1.2.4虚拟现实技术32-12
1.2.53D打印技术32-13
1.3数字化设计技术的发展趋势32-17

第2章数字化设计系统的组成
2.1数字化设计系统的组成32-18
2.2数字化设计系统的硬件系统32-18
2.2.1主机32-18
2.2.2内存储器32-19
2.2.3外存储器32-19
2.2.4输入输出装置32-19
2.2.4.1输入设备32-19
2.2.4.2输出设备32-20
2.2.5网络互联设备32-21
2.2.6硬件系统配置32-22
2.3数字化设计系统的软件系统32-22
2.3.1常用操作系统32-23
2.3.2数据库32-23
2.3.3支撑软件32-24
2.3.4程序设计语言32-25
2.3.5数字化设计典型软件32-26
2.4数字化设计系统的建立32-29
2.4.1数字化设计软件系统的开发流程32-29
2.4.2数字化设计系统软硬件的选型32-30

第3章计算机图形学基础
3.1概述32-33
3.1.1计算机图形学的研究内容32-33
3.1.2计算机图形学的应用领域32-33
3.1.3计算机图形系统的硬件设备32-34
3.2图形变换32-34
3.2.1二维图形的基本几何变换32-34
3.2.1.1恒等变换32-34
3.2.1.2比例变换32-35
3.2.1.3反射变换32-35
3.2.1.4错切变换32-36
3.2.1.5旋转变换32-37
3.2.1.6平移变换及齐次坐标32-37
3.2.2二维图形的组合变换32-38
3.2.2.1平面图形绕任意点旋转的变换32-38
3.2.2.2平面图形以任意点为中心的比例变换32-39
3.2.3三维图形的几何变换32-39
3.2.3.1平移变换32-39
3.2.3.2比例变换32-40
3.2.3.3旋转变换32-41
3.2.4正投影变换32-42
3.2.5复合变换32-43
3.2.5.1主视图变换矩阵32-44
3.2.5.2俯视图变换矩阵32-44
3.2.5.3左视图变换矩阵32-44
3.2.5.4三视图变换矩阵应注意的问题32-44
3.2.6复合变换轴测图投影变换32-44
3.3三维物体的表示32-45
3.3.1曲线32-45
3.3.1.1参数曲线32-45
3.3.1.2Hermite曲线32-46
3.3.1.3Bezier曲线32-46
3.3.1.4B样条曲线32-47
3.3.1.5非均匀有理B样条曲线（NURBS）32-48
3.3.2曲面32-48
3.3.2.1Coons曲面32-48
3.3.2.2Bezier曲面32-49
3.3.2.3B样条曲面32-49

第4章产品的数字化造型
4.1概述32-50
4.2形体在计算机内部的表示32-50
4.2.1几何信息和拓扑信息32-50
4.2.2形体的定义及表示形式32-50
4.3线框造型系统32-51
4.4曲面造型系统32-52
4.5实体造型系统32-54
4.5.1实体造型的定义32-54
4.5.2构建实体几何模型（CSG）32-54
4.5.3边界表示几何模型（B-Rep）32-55
4.5.4空间位置枚举法（spatial oeeupaney enumeration）32-55
4.5.5实体空间分解枚举（八叉树）表示法(spatial partitioning representations)32-55
4.5.6扫描表示法（sweep representations）32-56
4.6基于特征的实体造型32-56
4.6.1特征造型的定义32-56
4.6.2特征的分类32-57
4.6.3特征造型技术的实施32-57
4.6.4特征造型的优点32-57
4.6.5参数化造型32-57
4.6.6参数化特征造型系统32-58
4.7装配造型32-58
4.7.1装配造型的功能32-58
4.7.2装配浏览32-58
4.7.3装配模型的使用32-59

第5章计算机辅助设计技术
5.1概述32-60
5.1.1CAD技术的内涵32-60
5.1.2CAD技术的特点与应用32-61
5.1.2.1CAD技术的特点32-61
5.1.2.2CAD技术的应用32-61
5.2CAD图形标准32-62
5.2.1计算机图形接口和图形元文件32-62
5.2.1.1计算机图形接口（CGI）32-63
5.2.1.2计算机图形元文件（CGM）32-63
5.2.2计算机图形软件标准32-64
5.2.2.1GKS标准（GKS和GKS-3D）32-64
5.2.2.2PHIGS标准（程序员层次交互图形系统）32-66
5.2.2.3OpenGL标准（开放图形库）32-67
5.2.3产品数据交换标准32-73
5.2.3.1DXF（图形交换文件）32-74
5.2.3.2IGES（初始图形交换规范）32-77
5.2.3.3STEP（产品模型数据交换标准）32-83
5.3工程数据的计算机处理32-86
5.3.1数表的程序化32-86
5.3.1.1数表的存储32-86
5.3.1.2一元数表的查取方法32-87
5.3.1.3二元数表的查取方法32-88
5.3.1.4数表的公式化32-90
5.3.2线图的程序化32-91
5.3.3建立数据文件32-92
5.3.4数表的数据库管理32-93
5.3.4.1数据库系统简介32-93
5.3.4.2数据库管理系统在CAD中的应用32-93
5.3.5工程数据库32-94
5.3.5.1工程数据库的概念32-94
5.3.5.2工程数据库的特点32-94
5.4CAD软件工程技术32-95
5.4.1软件工程的基本概念32-96
5.4.2CAD应用软件开发32-97
5.4.3软件开发流程32-97
5.4.4CAD软件的文档编制规范32-100
5.4.4.1可行性研究报告32-100
5.4.4.2项目开发计划32-101
5.4.4.3软件需求说明书32-101
5.4.4.4数据要求说明书32-101
5.4.4.5概要设计说明书32-101
5.4.4.6详细设计说明书32-102
5.4.4.7测试计划32-102
5.4.4.8测试分析报告32-102
5.4.4.9项目开发总结报告32-102

第6章有限元分析技术
6.1弹性力学基础32-103
6.1.1弹性力学的主要物理量32-103
6.1.2弹性力学的基本方程32-104
6.1.3弹性力学问题的主要解法32-105
6.2有限元法基础32-105
6.2.1有限元法的基本思想32-105
6.2.2有限元法的基本步骤32-106
6.2.3常用单元的位移模式32-107
6.2.4非节点载荷的移置32-108
6.2.5有限元分析应注意的问题32-109
6.2.6有限元法的应用32-109
6.3各类问题的有限元法32-110
6.3.1平面问题的有限元法32-110
6.3.2轴对称问题的有限元法32-117
6.3.3杆件系统的有限元法32-117
6.3.4空间问题的有限元法32-120
6.3.5等参数单元32-123
6.3.6板壳问题的有限元法32-126
6.3.6.1平板弯曲问题的有限元法32-126
6.3.6.2壳体弯曲问题32-128
6.3.7稳态热传导问题的有限元法32-129
6.3.8动力学问题的有限元法32-131
6.3.8.1质量矩阵与阻尼矩阵32-132
6.3.8.2直接积分法32-133
6.3.8.3振型叠加法32-133
6.3.8.4大型特征值问题的解法32-134
6.3.8.5缩减系统自由度的方法32-134
6.3.9材料非线性问题的有限元法32-135
6.3.9.1材料非线性本构关系32-135
6.3.9.2弹塑性增量分析有限元格式32-136
6.3.9.3非线性方程组的解法32-136
6.3.10几何非线性问题的有限元法32-136
6.3.10.1大变形情况下的应变和应力32-136
6.3.10.2几何非线性问题的表达格式32-138
6.3.10.3大变形条件下的本构关系32-139
6.3.10.4几何非线性问题的求解方法32-139
6.4有限元分析算例32-140
6.4.1结构线性静力分析算例32-140
6.4.1.1平面问题的有限元分析32-140
6.4.1.2桁架和梁的有限元分析32-143
6.4.1.3多体装配有限元分析32-145
6.4.1.4静力学分析综合应用实例——矿井提升机主轴装置静力学分析32-147
6.4.1.5静力学分析综合应用实例——材料非线性有限元分析32-152
6.4.2结构线性动力学分析算例32-155
6.4.2.1模态分析32-155
6.4.2.2瞬态分析32-159
6.4.2.3热分析32-162
6.4.2.4流体动力学分析32-169
6.4.3结构疲劳分析算例32-180
6.4.4结构优化设计算例32-186
6.4.4.1优化设计32-186
6.4.4.2拓扑优化32-193
6.4.5耦合场分析算例32-195
6.4.6电磁分析算例32-204
6.4.7注塑分析算例（Moldflow）32-215
6.4.7.1问题描述32-215
6.4.7.2分析过程32-215
6.4.7.3设定分析参数32-218
6.4.7.4后处理32-220
6.4.7.5工艺优化32-222

第7章并行工程技术
7.1并行工程的内涵32-227
7.1.1并行工程的产生背景32-227
7.1.2并行工程的概念32-227
7.1.3并行工程的主要特点32-228
7.2并行工程的实质及其过程32-228
7.3并行工程原理32-229
7.4并行工程的体系结构32-230
7.5并行工程关键技术及关键要素32-231
7.5.1并行工程的关键技术32-231
7.5.2并行工程的关键要素32-232
7.6并行工程的并行化途径32-233
7.7并行工程研究热点32-234
7.8并行工程的发展趋势32-235
7.9并行工程应用案例32-235
7.9.1波音777并行设计工程实例32-235
7.9.2并行工程在重庆航天新世纪卫星应用技术有限责任公司中的应用32-237

第8章虚拟样机技术
8.1虚拟样机及虚拟样机技术内涵32-240
8.1.1虚拟样机32-240
8.1.2虚拟样机技术32-241
8.1.3虚拟样机技术实现方法32-242
8.2虚拟样机技术体系32-243
8.2.1虚拟样机系统的体系结构32-243
8.2.2虚拟样机技术建立的基础32-244
8.2.3系统总体技术32-245
8.2.4建模技术32-245
8.2.4.1虚拟样机建模的特点32-245
8.2.4.2虚拟样机建模技术的核心32-245
8.2.4.3虚拟样机建模的实现方法32-247
8.2.4.4虚拟样机建模技术应用实例32-248
8.2.5虚拟样机协同仿真技术32-250
8.2.5.1虚拟样机协同仿真技术的实现32-250
8.2.5.2协同仿真实例32-250
8.2.6虚拟样机数据管理技术32-251
8.2.7其他相关技术32-253
8.2.8虚拟样机结构分析实例32-255
8.3虚拟样机技术的工业应用32-257
8.3.1虚拟样机技术在产品全生命周期中的应用32-257
8.3.1.1需求分析及概念设计阶段32-257
8.3.1.2初步设计阶段32-258
8.3.1.3详细设计阶段32-259
8.3.1.4测试评估阶段32-259
8.3.1.5生产制造及使用维护阶段32-260
8.3.2虚拟样机技术的工业应用实例32-260
8.3.2.1德国宝马汽车公司（BMW）32-260
8.3.2.2德国大众汽车公司（Volkswagen）32-261
8.3.2.3EDO Marine and Aircraft Systems公司（EDO）32-262

参考文献32-264

第33篇 人机工程与产品造型设计
第1章概述
1.1人机工程学的概念33-3
1.2人机工程学的研究内容与方法33-3
1.2.1人机工程学研究的内容33-3
1.2.2人机工程学研究的方法33-3
1.3产品设计中的人机关系33-5
1.3.1人机系统的概念33-5
1.3.2人机系统的分类33-5
1.3.3人机的特性33-6
1.3.4人机关系33-7
1.3.5人机关系设计的基本原则33-7
1.4产品造型设计的概述33-7
1.4.1产品造型设计概念33-7
1.4.2造型设计的基本要素33-7
1.4.3产品造型设计的基本要求和设计原则33-8
1.5人机工程学与产品造型设计33-8

第2章人机工程
2.1人体测量33-10
2.1.1人体测量基本术语33-10
2.1.1.1基本姿势33-10
2.1.1.2测量基准面和基准轴33-10
2.1.1.3测量方向33-10
2.1.1.4被测者的衣着和支承面33-10
2.1.2人体尺寸测量分类33-10
2.1.3人体测量基础项目33-11
2.1.4常用的人体测量数据33-14
2.1.4.1人体尺寸百分位数33-14
2.1.4.2人体主要尺寸33-14
2.1.4.3立姿人体尺寸33-15
2.1.4.4坐姿人体尺寸33-16
2.1.4.5人体水平尺寸33-18
2.1.4.6人体头部尺寸33-19
2.1.4.7人体手部尺寸33-21
2.1.4.8人体足部尺寸33-22
2.1.4.9中国六个区域的身高、胸围、体重的均值及标准差33-22
2.1.5人体测量数据的应用33-23
2.1.5.1人体主要尺寸测量数据的应用原则33-23
2.1.5.2人体尺寸测量数据的修正33-26
2.1.5.3人体尺寸测量数据在产品尺寸设计中的应用33-27
2.1.5.4人体身高尺寸在设计中的应用33-28
2.1.6人体主要参数的计算33-28
2.1.6.1我国成年人人体尺寸的比例关系33-30
2.1.6.2人体体积V和表面积B与体重W（kg）的关系33-30
2.1.6.3人体生物力学参数的计算33-30
2.1.7人体模板设计33-30
2.1.7.1相关术语33-30
2.1.7.2身高尺寸分级33-30
2.1.7.3模板设计尺寸33-30
2.1.7.4人体模板关节角度的调节范围33-33
2.1.7.5模板的使用要求33-33
2.2作业空间33-34
2.2.1与作业空间有关的中国成年人基本静态姿势人体尺寸33-34
2.2.1.1相关术语33-34
2.2.1.2与作业空间有关的立姿人体尺寸33-34
2.2.1.3与作业空间有关的坐姿人体尺寸33-36
2.2.1.4与作业空间有关的跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸33-37
2.2.1.5跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸的推算公式33-37
2.2.2作业空间设计33-37
2.2.2.1相关术语33-37
2.2.2.2成人肢体正常活动范围和舒适姿势的调节范围33-38
2.2.2.3人体在立、坐、跪、卧姿势下手臂自由活动空间33-39
2.2.2.4人体其他姿态最小占用空间33-40
2.2.2.5水平面作业范围33-41
2.2.2.6坐姿作业的垂直面作业范围33-41
2.2.2.7立姿作业的垂直面作业范围33-42
2.2.2.8容膝空间设计33-43
2.2.2.9立姿作业活动余隙设计33-43
2.2.2.10立姿作业垂直方向布局设计33-43
2.2.2.11坐姿作业脚作业空间设计33-43
2.2.2.12立姿作业脚作业空间设计33-44
2.2.2.13人体受限作业空间的最小空间尺寸33-44
2.2.2.14手臂作业出入口的最小尺寸33-46
2.2.2.15单手作业出入口（伸入至腕关节）的最小尺寸33-46
2.2.2.16手指作业出入口（伸入至第一指关节）的最小尺寸33-47
2.2.2.17人身空间33-47
2.2.2.18作业姿势的选定33-48
2.2.3工作岗位设计33-48
2.2.3.1相关术语33-48
2.2.3.2与作业无关的工作岗位尺寸33-49
2.2.3.3与作业有关的工作岗位高度尺寸33-50
2.2.3.4大腿空间高度和小腿空间高度的最小限值33-50
2.2.3.5与作业有关的工作岗位其他尺寸设计33-50
2.2.3.6坐立姿交替工作岗位尺寸设计举例33-51
2.2.4工作座椅设计33-51
2.2.4.1工作座椅相关术语33-52
2.2.4.2工作座椅主要参数33-52
2.3显示器与控制器设计33-53
2.3.1作业空间的视觉设计33-53
2.3.1.1相关术语33-53
2.3.1.2各种视线的特征及应用33-55
2.3.1.3直接视野范围33-55
2.3.1.4自然视线状态下的眼动视野33-56
2.3.1.5观察视野33-56
2.3.1.6色觉视野33-56
2.3.1.7视觉作业类型与视区划分33-57
2.3.1.8视觉信号的布置33-58
2.3.1.9视距33-58
2.3.2信息显示装置33-59
2.3.2.1信息显示装置的分类33-59
2.3.2.2信息显示装置的要求33-59
2.3.3视觉显示装置33-59
2.3.3.1度盘显示器33-59
2.3.3.2计数器的设计要求33-64
2.3.3.3灯光显示器33-65
2.3.3.4荧光屏显示器（CRT）33-66
2.3.3.5文字符号设计33-67
2.3.4听觉显示器设计33-67
2.3.4.1音响及报警装置的设计33-67
2.3.4.2言语显示装置的设计33-68
2.4操纵器设计33-68
2.4.1操纵器的类型及适用范围33-68
2.4.1.1操纵器的类型33-68
2.4.1.2常用操纵器的适用性33-69
2.4.1.3各类操纵器的特性33-70
2.4.2人体的施力33-72
2.4.2.1人体主要部位的肌肉力量33-72
2.4.2.2坐姿手臂操纵力33-72
2.4.2.3立姿手臂操纵力33-73
2.4.2.4坐姿的脚蹬力33-73
2.4.3操纵器的设计33-73
2.4.3.1操纵器的尺寸要求33-73
2.4.3.2操纵器的配置要求33-75
2.4.3.3操纵器的作用力要求33-77
2.4.3.4操纵器的编码方式33-78
2.5作业环境33-78
2.5.1照明环境33-78
2.5.1.1基本术语33-78
2.5.1.2作业面临近周围照度33-80
2.5.1.3维护系数33-80
2.5.1.4直接型灯具的遮光角33-80
2.5.1.5室内照明光源色表33-80
2.5.1.6工作房间表面反射比33-80
2.5.1.7工业建筑一般照明标准值33-81
2.5.1.8工业建筑照明功率密度值33-85
2.5.2噪声环境33-87
2.5.2.1相关术语33-87
2.5.2.2工作场所噪声职业接触限值33-87
2.5.2.3工作地点噪声声级的卫生限值33-87
2.5.2.4非噪声工作地点噪声声级的卫生限值33-87
2.5.2.5工作地点脉冲噪声声级的卫生限值33-87
2.5.2.6各类声环境功能区使用的环境噪声等效声级限值33-87
2.5.2.7结构传播固定设备室内噪声排放限值33-88
2.5.2.8以噪声污染为主的工业企业卫生防护距离33-89
2.5.3振动环境33-90
2.5.3.1相关术语33-90
2.5.3.2工作场所手传振动职业接触限值33-90
2.5.3.3局部振动强度卫生限值33-90
2.5.3.4全身振动强度卫生限值33-90
2.5.3.5辅助用室垂直或水平振动强度卫生限值33-90
2.5.3.6人体各部位共振的大致频率33-90
2.5.4热环境33-91
2.5.4.1相关术语33-91
2.5.4.2高温作业分级33-91
2.5.4.3高温作业允许持续接触热时间限值33-91
2.5.4.4夏季工作地点温度33-91
2.5.4.5冬季工作地点的采暖温度33-91
2.5.4.6设置系统式局部送风时，工作地点的温度和平均风速33-92
2.5.5空气环境33-92
2.5.5.1相关术语33-92
2.5.5.2环境空气功能区质量要求33-92
2.5.5.3工作场所空气中化学物质容许浓度33-93
2.5.5.4工作场所中粉尘容许浓度33-103
2.5.5.5工作场所空气中生物因素容许浓度33-104
2.5.5.6化学物质与粉尘的超限倍数33-104
2.5.6电磁环境33-104
2.5.6.1相关术语33-104
2.5.6.2工作场所超高频辐射职业接触限值33-105
2.5.6.38h工作场所高频电磁场与工频电场职业接触限值33-105
2.5.6.48h眼直视激光束的职业接触限值33-105
2.5.6.58h激光照射皮肤的职业接触限值33-106
2.5.6.6工作场所微波辐射职业接触限值33-106
2.5.6.78h工作场所紫外辐射职业接触限值33-106
2.6工作研究33-107
2.6.1工作研究方法33-107
2.6.1.1动作经济原则33-107
2.6.1.25W1H提问技术33-107
2.6.1.3ECRS四大原则33-108
2.6.2方法研究33-108
2.6.2.1程序分析33-108
2.6.2.2作业分析33-109
2.6.2.3动作分析33-109
2.6.3作业测定33-111
2.6.3.1作业测定的主要方法33-111
2.6.3.2工作阶次33-111
2.6.3.3操作水平与评比值33-111
2.6.3.4以正常时间的百分比表示的疲劳宽放率33-112
2.6.3.5操作宽放时间修正值33-112
2.6.3.6方法时间衡量33-112
2.6.3.7模特排时法33-116
2.7安全与防护33-117
2.7.1安全标志33-117
2.7.1.1安全标志类型33-117
2.7.1.2禁止标志33-118
2.7.1.3警告标志33-123
2.7.1.4指令标志33-128
2.7.1.5提示标志33-130
2.7.2安全色33-131
2.7.2.1相关术语33-131
2.7.2.2安全色与对比色的搭配33-131
2.7.2.3颜色表征33-131
2.7.2.4安全色的色度范围33-131
2.7.2.5满足精确颜色要求的安全色色度范围33-132
2.7.2.6磷光材料的对比色和亮度因数33-132
2.7.2.7含有逆反射材料的最小逆反射系数33-132
2.7.2.8透照材料的亮度对比度33-133
2.7.3防止触及危险区的距离与防挤压间距33-133
2.7.3.1上肢弧形触及安全距离33-133
2.7.3.2上肢通过规则开口触及的安全距离33-134
2.7.3.3附加防护结构的安全距离33-135
2.7.3.4上伸触及安全距离33-136
2.7.3.5上肢越过防护结构触及的安全距离33-136
2.7.3.6下肢通过规则形状开口触及的安全距离33-137
2.7.3.7避免人体各部位挤压的最小间距33-138
2.7.3.8防护结构高度与限制下肢进入的距离33-139

第3章产品造型设计
3.1产品造型的形式法则33-140
3.1.1比例与尺度33-140
3.1.1.1定义33-140
3.1.1.2造型设计中常用的比例33-140
3.1.1.3特征矩形的构成与分割方法33-142
3.1.1.4比例在造型设计中的应用33-144
3.1.2对称与均衡33-144
3.1.2.1定义33-144
3.1.2.2造型形态均衡的方法33-144
3.1.3稳定与轻巧33-144
3.1.3.1定义33-144
3.1.3.2稳定与轻巧的影响因素及造型设计方法33-146
3.1.4对比与调和33-147
3.1.4.1定义33-147
3.1.4.2造型中的对比和调和方法33-147
3.1.5过渡与呼应33-147
3.1.5.1定义33-147
3.1.5.2造型设计中过渡与呼应的方法33-147
3.1.6节奏与韵律33-147
3.1.6.1定义33-147
3.1.6.2韵律的基本形式33-149
3.1.7统一与变化33-150
3.1.7.1定义33-150
3.1.7.2造型设计中的统一与变化方法33-150
3.2产品造型要素及其性格33-152
3.2.1点33-152
3.2.1.1定义33-152
3.2.1.2点要素及其性格与表情33-152
3.2.2线33-152
3.2.2.1定义33-152
3.2.2.2线要素及其性格与表情33-152
3.2.2.3工程中常用函数曲线方程33-155
3.2.3面33-157
3.2.3.1定义33-157
3.2.3.2平面要素及其性格与表情33-157
3.2.3.3曲面要素的形成与演变33-157
3.2.3.4平面构成设计33-161
3.2.4体33-163
3.2.4.1定义33-163
3.2.4.2基本几何体的构成与演变33-164
3.2.4.3面材的构成形式与方法33-165
3.2.4.4块材的构成形式与方法33-167
3.2.5色彩33-169
3.2.6肌理33-169
3.2.6.1定义33-169
3.2.6.2肌理的分类33-169
3.2.7空间33-169
3.2.8视错觉现象与造型设计应用33-170
3.2.8.1定义33-170
3.2.8.2造型设计中的主要错视及矫正与利用33-170
3.3色彩设计33-174
3.3.1色彩学基础33-174
3.3.2色彩的三要素及色立体33-175
3.3.3色彩的体系及表示方法33-177
3.3.4色彩的功能与应用33-180
3.3.4.1色彩的意象与设计应用33-180
3.3.4.2色彩的性格与象征33-180
3.3.4.3色彩的好恶33-181
3.3.5色彩的配置规律33-182
3.3.5.1色彩对比33-182
3.3.5.2色彩调和33-184
3.4产品造型设计原理与方法33-188
3.4.1产品设计类型与层次33-188
3.4.2改进型产品造型设计方法33-188
3.4.2.1改进型产品总体分析项目清单33-189
3.4.2.2工作场所和工作方法对人的体力和脑力要求的分析项目33-190
3.4.2.3产品维护设计分析项目33-190
3.4.2.4产品安全设计分析项目33-190
3.4.3开发型产品造型设计构思方法33-190
3.5机械产品宜人性设计实例33-195
3.5.1人-自行车界面分析33-195
3.5.2影响自行车性能的人体因素33-195
3.5.3自行车设计结构要素分析33-196
3.5.4人-自行车动态特性分析33-197

参考文献33-198

第34篇 创新设计
第1章创新的理论和方法
1.1创新的基本概念34-3
1.1.1发明、发现、创新、创造34-3
1.1.2创新、创造的相互关系34-4
1.1.3创造能力及其开发34-4
1.2创新思维方法34-8
1.2.1直觉思维34-8
1.2.2形象思维34-8
1.2.3联想思维34-12
1.2.4灵感思维34-13
1.2.5逆向思维34-13
1.2.6演绎思维34-14
1.3典型创新技法34-14
1.3.1头脑风暴法34-16
1.3.2列举法34-17
1.3.3信息交合法34-18
1.3.4联想法34-19
1.3.5形态分析法34-21
1.3.6移植法34-23
1.3.7组合法34-23
1.3.8检核表法34-26
1.3.9模拟法34-27
1.3.10模仿法34-29
1.3.11逆向发明法34-29
1.3.12分解法34-29
1.3.13分析信息法34-30
1.3.14综摄法34-30
1.3.15德尔菲法34-32
1.3.16六顶思考帽法34-32
1.3.17创造需求法34-34
1.3.18替代法34-35
1.3.19溯源发明法34-35
1.3.20卡片分析法34-35

第2章创新设计理论和方法
2.1本体论34-37
2.1.1本体论概述34-37
2.1.2本体论开发步骤34-37
2.1.3本体论工程方法34-39
2.2公理性设计34-41
2.2.1公理性概述34-41
2.2.2设计域、设计方程和设计矩阵34-41
2.2.3分解、反复迭代与曲折映射34-41
2.2.4设计公理34-42
2.3领先用户法34-43
2.3.1领先用户法的基本要素34-43
2.3.2领先用户法的操作流程34-44
2.3.3领先用户法的使用条件34-44
2.4模糊前端法34-44
2.4.1模糊前端的活动要素34-45
2.4.2FFE法操作流程34-45
2.4.3模糊前端法应用实例34-46
2.5质量功能展开和田口方法34-46
2.5.1质量功能展开34-46
2.5.2田口方法34-49
2.6发明问题解决理论34-50
2.6.1TRIZ的内涵34-50
2.6.2TRIZ解决创新问题的一般方法34-50
2.6.3TRIZ理论的应用34-51

第3章发明创造的情境分析与描述
3.1发明创造资源的分析与描述34-52
3.1.1直接利用资源34-52
3.1.2导出资源34-52
3.1.3差动资源34-52
3.2发明创造的理想化描述34-53
3.2.1发明创造的理想化概述34-53
3.2.1.1理想化34-53
3.2.1.2理想化设计34-53
3.2.2利用理想化思想实现发明创造34-54
3.2.2.1提高理想化程度的八种方法34-54
3.2.2.2实现理想化的步骤34-57
3.3发明创造的情境分析与描述34-58
3.3.1发电的理想方法34-59
3.3.2汽车驾驶杆的抖振分析34-60

第4章技术系统进化理论分析
4.1技术进化过程实例分析34-62
4.2技术系统进化模式34-62
4.2.1技术系统进化模式概述34-62
4.2.2技术系统各进化模式分析34-62
4.3技术成熟度预测方法34-80
4.4工程实例分析34-81
4.4.1系统技术成熟度实例分析34-81
4.4.2技术进化模式的典型实例分析34-85
4.4.3车轮的发明及其技术进化过程分析34-90

第5章技术冲突及其解决原理
5.1物理冲突及解决原理34-93
5.1.1物理冲突的概念及类型34-93
5.1.2物理冲突的解决原理34-94
5.1.3分离原理及实例分析34-94
5.1.3.1空间分离原理34-95
5.1.3.2时间分离原理34-95
5.1.3.3基于条件的分离34-95
5.1.3.4总体与部分的分离34-96
5.1.3.5实例分析34-96
5.2技术冲突及解决原理34-96
5.2.1技术冲突的概念及工程实例34-96
5.2.2技术冲突的一般化处理34-96
5.2.2.1通用工程参数34-97
5.2.2.2应用实例34-98
5.2.2.3技术冲突与物理冲突34-98
5.2.3技术冲突的解决原理34-98
5.2.3.1概述34-98
5.2.3.240条发明创造原理34-99
5.3利用冲突矩阵实现创新设计34-115
5.3.1冲突矩阵的简介34-115
5.3.2利用冲突矩阵创新34-115
5.4工程实例分析34-117

第6章技术系统物-场分析模型
6.1如何建立物-场分析模型34-120
6.2利用物-场分析模型实现创新34-123
6.3工程实例分析34-124

第7章发明问题解决程序——ARIZ法
7.1解决发明问题的程序34-128
7.1.1第一部分选择问题34-128
7.1.2第二部分建立问题模型34-129
7.1.3第三部分分析问题模式34-129
7.1.4第四部分消除物理矛盾34-130
7.1.5第五部分初步评价所得解决方案34-131
7.1.6第六部分发展所得答案34-131
7.1.7第七部分分析解决进程34-131
7.2工程实例分析34-131

第8章科学效应及其应用创新
8.1科学效应概述34-133
8.1.1科学现象、科学效应、科学原理34-133
8.1.2科学效应的作用34-134
8.1.3科学效应的应用模式34-135
8.2科学效应知识库34-135
8.2.1效应知识库的由来34-136
8.2.2效应知识库的分类34-136
8.2.3应用效应解决问题的步骤34-141
8.3应用科学效应解决问题案例分析34-142
8.3.1案例1：肾结石提取工程问题（形状记忆效应、热膨胀效应）34-142
8.3.2案例2：“自加热”握笔手套创新设计（帕尔贴效应）34-142
8.3.3案例3：可测温儿童汤匙的设计（热敏性物质）34-144

第9章创新方法与专利规避设计
9.1概述34-145
9.1.1专利规避的基本策略34-145
9.1.2专利规避设计要注意的原则34-146
9.2专利规避的方法34-148
9.2.1专利规避流程34-148
9.2.2基于TRIZ的专利规避方法34-151
9.3专利规避案例34-157
9.3.1弧齿锥齿轮铣齿机相关专利的检索与分析34-157
9.3.2建立主要元件之间的关系34-158
9.3.3根据裁剪变体进行设计方案的细化34-160

附录
附录1冲突矩阵表34-162
附录276个标准解34-162
附录3解决发明问题的某些物理效应表34-164
附录4科学效应总表34-165

参考文献34-221

第35篇 绿色设计
第1章绿色设计涉及的基本问题
1.1绿色产品与绿色设计的内涵35-3
1.2绿色设计的一般流程35-4

第2章绿色设计方法与工具
2.1概述35-6
2.2模块化设计方法35-6
2.2.1绿色模块化设计步骤35-6
2.2.2基于原子理论的模块化设计方法35-9
2.2.3绿色模块化设计案例35-10
2.3典型的绿色设计工具35-13

第3章绿色材料选择设计
3.1绿色材料35-16
3.2绿色材料的选择35-17
3.2.1绿色材料选择原则35-17
3.2.2绿色材料的选择步骤35-20
3.2.3绿色材料选择方法35-21
3.3绿色材料选择案例35-22
3.3.1FA206B型梳棉机锡林绿色材料选择35-22
3.3.2减速器高速轴的绿色材料选择35-22
3.3.3洗碗机内胆材料选择35-23
3.4电冰箱壳体的多目标选材35-24

第4章结构减量化设计
4.1结构减量化设计准则35-26
4.2结构减量化设计方法35-26
4.3减量化设计案例35-30
4.3.1高速机床工作台的减量化设计35-30
4.3.2曲轴的减量化设计35-31

第5章可拆卸设计
5.1可拆卸设计准则35-32
5.2基于准则的可拆卸设计方法35-34
5.2.1设计流程35-34
5.2.2可拆卸连接结构设计35-36
5.3主动拆卸设计方法35-38
5.4可拆卸设计案例35-40
5.4.1静电涂油机的可拆卸结构设计35-40
5.4.2Power Mac G4 Cube的可拆卸设计35-40
5.4.3转盘式双色注塑机合模装置的可拆卸设计35-42

第6章再制造设计
6.1再制造设计准则35-47
6.2再制造设计方法35-48
6.2.1基于评价的再制造设计方法35-48
6.2.2基于准则的再制造设计方法35-50
6.3再制造设计案例分析35-51
6.3.1基于准则的再制造设计案例35-51
6.3.1.1手持军用红外热像仪的再制造设计35-51
6.3.1.2基于拆卸准则的QR轿车变速箱的再制造设计35-52
6.3.1.3基于材料准则的发动机盖的再制造设计35-54
6.3.1.4基于强度准则的发动机曲轴再制造设计35-56
6.3.2基于评价的柯达相机的再制造设计35-56

第7章绿色包装设计
7.1绿色包装设计准则35-59
7.1.1包装材料选择35-59
7.1.2包装减量化35-60
7.1.3包装材料的回收再利用35-60
7.2绿色包装设计方法35-62
7.3绿色包装设计案例分析35-62

第8章绿色设计评价
8.1绿色设计评价指标体系35-64
8.2绿色设计评价方法35-65
8.3生命周期评价工具35-70
8.4生命周期评价案例35-73
8.4.1电动玩具熊的生命周期评价35-73
8.4.2碎石机的生命周期评价35-76
8.4.3基于GaBi的汽车转向器防尘罩的生命周期评价35-78

第9章产品绿色设计综合案例
9.1鼠标的绿色设计案例分析35-82
9.1.1目标产品35-82
9.1.2产品基本资料分析35-82
9.1.3建立核查清单35-84
9.1.4绿色设计策略和方案35-84
9.2产品绿色设计成功案例赏析35-85

参考文献35-90