机械设计手册（第6卷）（第5版）

　　现有的机构是选择执行机构时可靠的功能载体。创新从未有过的新机构也是寻求执行机构的重要途径。
　　随着现代机构概念的产生，执行机构已不仅仅限于传统的刚性构件机构，还有考虑弹性构件、挠性构件的机构。同时，还有各种各样单自由度、多自由度的可控机构。
　　因此，可以这样说，执行机构的不断创新是机器创新的基础，是功能求解的取之不尽用之不竭的源泉。
　　1.4 工艺动作过程一执行动作一执行机构的功能求解模型
　　由通用性较强的功能一行为一结构（FBS）功能求解模型发展至针对性较强的工艺动作过程一执行动作一执行机构（PAM）功能求解模型，使机械运动系统设计与机构学紧密结合起来。使机构学从原来重点研究单个机构转向同时研究机构系统的问题。同时还使机构学与现代机械设计方法学结合在一起。这无疑是一种创新，推动了机构学的发展。
　　由于PAM功能求解模型具有较强针对性；执行动作与执行机构又有一定规律映射性；各执行机构又可进行一定程度上的可比性。因此，这一功能求解模型将会有利于开展计算机辅助设计，使机械系统设计有可能进入一定程度的智能化、自动化。从这个意义上看PAM功能求解模型可以推动机械系统设计创新。2动作行为和执行机构
　　对于机械产品中机械运动系统，其功能分解过程也就是根据工作原理来构思工艺动作过程。人们设计新机器是为了完成某种生产任务，机械运动系统的设计目的是要实现这种工艺动作过程。整个工艺动作过程往往可分解为若干个动作行为或运动行为，工艺动作过程就是由这些动作行为按一定顺序来完成。
　　2.1 常见的动作行为形式
　　机械运动系统常见的动作行为有旋转运动、直线运动、曲线运动以及空间曲线和刚体导引运动等。
　　（1）旋转运动
　　1）连续旋转运动  如车床、铣床的主轴以及缝纫机的上轴的转动等；
　　2）间歇旋转运动  如自动车床工作台的转位，步进滚轮的步进运动等；
　　3）往复摆动  如颚式碎矿机的动颚板的运动，电风扇的摇头运动等。
　　（2）直线运动
　　1）往复移动  如压缩机的活塞、冲床的冲头的运动等；
　　2）间歇往复移动  如自动机床或半自动机床的刀架运动等；
　　3）单向间歇直线移动  如刨床的工作台进给运动等。
　　（3）曲线运动
　　一般指执行构件上某点作特定的曲线运动。如缝纫机的送布牙作近似矩形轨迹运动，插秧机秧爪作近似人手插秧的曲线动作，电影放映机的抓片爪作局部直线运动等。
　　（4）刚体导引运动
　　一般指非连架杆的执行构件的刚体导引运动。如造型机工作台的翻转运动，折叠椅座位的导引运动等。
　　除上述执行构件的运动形式外，还有其他特殊功能的运动形式如微动、补偿、换向等。
　　遵循机器的运动方案设计要求，不同动作行为形式就应选择不同的合适的载体，也就是要找出能完成规定运动要求的物理（技术）装置。随着学科交叉的不断加剧和新的科学原理的应用，能完成某一动作行为的载体形式不断增多。动作行为载体呈现出门类众多、不断创新的特点。

　　《机械设计手册（第6卷）（第5版）》是在前4版的基础上，吸收并总结了国内外机械工程设计领域中的新标准、新材料、新工艺、新结构、新技术、新产品、新设计理论与方法撰写而成。《机械设计手册（第6卷）（第5版）》全面系统地介绍了常规设计、机电一体化与控制技术和现代设计方法及其应用等内容。具有内容先进、信息量大、取材广、规格全，实用性强，数据可靠，使用方便等特点。
　　全书分6卷52篇，内容有：常用设计资料、机械零部件设计（连接、紧固与传动）、机械零部件设计（轴系、支承与其他）、流体传动与控制、机电一体化与控制技术、现代设计理论与方法等。
　　本卷为第6卷，主要内容有：现代设计理论与方法综述、普适设计与功能设计、创新设计、绿色设计与和谐设计、机械系统概念设计、机械系统的振动设计及噪声控制、机械结构的有限元设计、疲劳强度设计、机械可靠性设计、造型设计与人机工程、摩擦学设计、优化设计、虚拟设计、智能设计、并行设计与协同设计、反求设计与快速成形制造技术、快速响应变型设计、计算机辅助设计、公理设计与质量功能展开（QFD）设计、产品综合设计的理论与方法等。
　　《机械设计手册（第6卷）（第5版）》供从事机械设计、制造、维修及有关工程技术人员作为工具书使用，也可供大专院校的有关专业师生使用和参考。

第33篇 现代设计理论与方法综述
第1章 现代机械及制造技术发展趋向
1 概述33-3
2 “极端制造”方向33-3
3 “综合集成”的方向33-4
4 “信息化”的方向33-4
5 绿色化方向33-5

第2章 产品研究与开发的一般过程及几个关键问题
1 概述33-6
2 产品研究与开发的一般模型33-6
2.1 产品开发过程的一般模型33-6
2.2 产品开发一般过程中各模块及其相互关系33-7
3 产品研究和开发中的几个关键问题33-8
4 产品设计工作的重要性及其核心因素33-9

第3章 现代产品设计理论与方法简介及分类
1 现代产品设计理论与方法研究简况33-11
2 国际著名产品设计理论与方法简介33-11
3 产品主要设计方法的简介33-13
4 现代设计理论与方法的分类33-15

第4章 现代机械设计方法的发展及其特点
1 现代机械设计方法的发展33-17
2 现代设计与传统设计的比较33-19
3 各类设计目标及各种设计理论与方法的选用33-20
参考文献33-21

第34篇 普适设计与功能设计
第1章 概论
1 概述34-3
1.1 机械系统的概念34-3
1.2 输入输出五要素34-3
1.3 机械系统与环境的相互影响34-4
1.4 机械系统的基本特征34-5
2 机械产品的功能与性能34-5
2.1 产品功能的含义34-5
2.1.1 产品功能定义的目的34-5
2.1.2 产品功能定义的方法与技巧34-5
2.2 产品性能的含义34-6
3 产品创新的核心——产品概念设计34-7
3.1 概念产品34-7
3.1.1 概念产品包含的信息34-7
3.1.2 概念产品结构的单元34-8
3.2 概念产品发展阶段34-8
3.3 产品概念设计的意义34-8

第2章 普适设计理论与方法
1 概述34-10
1.1 产品分析的研究方法34-10
1.2 产品分析的内容框架34-10
2 普适设计法的基本知识34-11
2.1 普适设计法的内涵34-11
2.2 普适设计法的特点34-11
2.3 普适设计法方案构思的步骤及示例34-12
2.4 机械系统物料流34-13
2.4.1 物料流的内涵34-13
2.4.2 物料流的基本特征34-13
2.4.3 物料流的组成34-13
2.5 机械系统的能量流及内涵34-14
2.5.1 能量流的内涵34-14
2.5.2 机械系统的能量流34-14
2.6 信息流及其功能34-14
2.6.1 能量流的内涵34-14
2.6.2 信息流的结构模型34-15
2.6.3 信息流要完成的功能34-15
2.6.4 典型的信息流34-16
3 产品功能的概念设计34-16
3.1 产品功能概念设计的内涵34-16
3.2 产品概念设计的基本特性34-17
3.3 产品概念设计的原则34-18
3.4 产品概念设计的基本内容34-18
4 产品概念设计过程模型34-19
4.1 产品概念设计过程的定义34-19
4.2 产品概念设计过程模型34-19
4.2.1 产品概念设计过程P2模型34-19
4.2.2 产品概念设计过程的层次模型34-20
4.2.3 产品概念设计过程详细模型34-21
4.3 产品概念设计过程的实现原理34-22
5 设计案例——垂直螺旋式振动输送机的设计34-23

第3章 功能设计理论与方法
1 概述34-26
1.1 功能与功能设计34-26
1.2 产品功能设计的基本步骤34-26
1.3 功能设计与科学技术发展34-27
2 机械系统的功能34-27
2.1 功能的分类34-27
2.2 功能定义及常用的动词和名词组合34-28
2.3 功能系统图34-28
2.4 产品合理功能的确定34-28
2.4.1 合理功能确定的意义34-28
2.4.2 产品合理功能的确定34-29
3 功能分析34-31
3.1 功能分析法的步骤与方法34-31
3.2 功能系统和功能元34-31
3.2.1 功能系统34-31
3.2.2 功能元34-31
3.3 功能系统的特性34-33
3.4 功能结构的建立34-34
3.4.1 建立功能结构注意事项34-34
3.4.2 功能结构变异方法34-34
3.4.3 功能结构建立步骤34-34
3.4.4 建立功能结构步骤的实例34-35
4 功能综合34-36
4.1 功能综合的含义34-36
4.2 功能综合的方式34-36
4.3 功能综合方式示例34-37
5 功能评价34-38
5.1 功能评价的概念34-39
5.2 功能评价的目的34-39
5.3 功能评价的程序与方法34-39
5.4 功能评价目标的内容及加权系数34-41
5.4.1 评价目标34-41
5.4.2 加权系数34-41
5.4.3 评价目标树34-42
6 功能设计理论与方法在工程中的应用34-42
参考文献34-45

第35篇 创新设计
第1章 创新的基本理论
1 创新的基本概念35-3
2 创新理论及其应用35-3
2.1 创新设计35-3
2.2 创新理论35-3
2.3 创新理论应用35-4

第2章 创新思维的基本方法
1 创新思维方法35-6
1.1 主要的创新思维方法35-6
1.2 主要的创新思维方法应用实例35-8
1.2.1 应用逆向思维的实例35-8
1.2.2 应用联想思维的实例35-9
1.2.3 应用灵感思维的实例35-9
1.2.4 应用演绎思维的实例35-9
2 创新技法35-9
2.1 创新技法简介35-9
2.2 主要创新技法阐述35-10
2.2.1 智力激励法35-10
2.2.2 检核表法35-11
2.2.3 列举法35-12
2.2.4 模拟法35-14
2.2.5 联想法35-15
2.2.6 组合法35-17
2.2.7 移植法35-17
2.2.8 综摄法35-18
3 创新技法的运用35-18

第3章 创新设计的分析与描述
1 创新设计的资源分析与描述35-20
1.1 直接利用资源35-20
1.2 导出资源35-20
1.3 差动资源35-20
2 创新设计的理想化描述35-21
2.1 创新设计的理想化概述35-21
2.2 利用理想化思想实现发明创造35-21
2.2.1 提高理想化程度的八种方法35-21
2.2.2 实现理想化的步骤35-24
3 创新设计的情境分析与描述35-24
4 创新设计的实例分析——汽车驾驶杆的抖振分析35-25

第4章 创新设计中的技术系统进化理论分析
1 技术进化过程中创新设计实例分析35-26
2 创新设计中技术系统进化模式35-27
2.1 技术系统进化模式35-27
2.2 技术系统各进化模式分析35-27
2.2.1 技术系统的生命周期35-27
2.2.2 提高理想化水平35-28
2.2.3 系统元件的不均衡发展35-28
2.2.4 增加系统的动态性和可控性35-28
2.2.5 技术系统集成化进而简化35-30
2.2.6 系统元件匹配和不匹配的交替出现35-33
2.2.7 由宏观系统向微观系统进化35-33
2.2.8 提高系统的自动化程度以及减少人的介入35-34
2.2.9 系统的分割35-34
2.2.10 系统进化从改善物质的结构入手35-35
2.2.11 系统元件的一般化处理35-35
3 创新设计中技术成熟度预测方法35-36
4 创新设计中技术系统进化工程实例分析35-37
4.1 超声波焊接技术成熟度预测分析35-37
4.2 快速原型技术进化模式分析35-38
4.3 车轮的发明及其技术进化过程分析35-42

第5章 创新设计中的技术冲突及其解决原理
1 创新设计中的物理冲突及其解决原理35-45
1.1 物理冲突的概念及类型35-45
1.2 物理冲突的解决原理35-46
1.3 分离原理及实例分析35-46
2 创新设计中的技术冲突及其解决原理35-47
2.1 技术冲突的概念及工程实例35-47
2.2 技术冲突的一般化处理35-47
2.3 技术冲突的解决原理35-49
2.3.1 原理概述35-49
2.3.2 40条发明创造原理35-50
3 利用冲突矩阵实现创新设计35-58
3.1 冲突矩阵的简介35-58
3.2 利用冲突矩阵创新35-59
4 实例分析——汽车侧向空气袋概念设计35-60

第6章 创新设计中的技术系统物-场模型分析方法
1 如何建立技术系统的物-场模型35-63
2 利用物-场模型实现创新设计35-66
3 实例分析35-67
参考文献35-67

第36篇 绿色设计与和谐设计
第1章 绿色设计概述
1 绿色设计基本概念36-3
2 绿色设计方法36-4
3 绿色设计的实施步骤36-4

第2章 绿色设计中的材料选择
1 绿色设计对材料的要求36-5
2 绿色材料选择的原则36-5
3 绿色材料的选择36-7
3.1 选材基本步骤36-7
3.2 绿色材料选择的三维方法36-7
4 材料的绿色性能评价36-9
4.1 泛环境函数法36-9
4.2 材料再生循环利用度的评价及表示系统36-9
5 材料数据库的构建36-10

第3章 面向拆卸回收的产品设计
1 面向拆卸的产品设计36-12
1.1 可拆卸设计的概念36-12
1.2 可拆卸设计原则36-12
1.3 可拆卸结构设计36-14
1.3.1 可拆卸连接结构设计36-14
1.3.2 主动拆卸结构设计36-16
1.4 Snap-Fit结构设计36-21
1.4.1 Snap-Fit结构的概念与特点36-21
1.4.2 Snap-Fit结构设计方法36-22
2 面向回收的产品设计36-26
2.1 回收设计概念36-26
2.2 回收设计原则36-26
2.3 回收设计方法36-27
3 面向拆卸回收的产品设计实例36-29

第4章 面向包装的绿色设计
1 绿色包装设计的概念36-30
2 绿色包装设计原则36-30
2.1 材料选择36-30
2.2 减量化36-31
2.3 包装材料的回收再利用36-32
3 绿色包装设计流程和内容36-34

第5章 面向节能的绿色设计方法
1 能耗标签与能耗标准36-36
1.1 中国节能认证标识36-36
1.2 欧洲能效等级标识36-36
1.3 我国产品能效标识36-36
2 节能降耗设计方法36-37
2.1 低能耗加工工艺选择36-38
2.1.1 典型工艺能耗分析36-38
2.1.2 切削工艺能耗优化方法36-38
2.1.3 低能耗工艺规划方法36-39
2.2 产品低能耗设计方法36-40
2.2.1 产品能耗特性36-40
2.2.2 能耗设计参数36-41
2.2.3 低能耗设计方法36-42
2.3 节能结构设计36-43
2.3.1 结构数字分析36-43
2.3.2 能耗优化设计36-44
2.3.3 有限元优化设计36-45
3 面向节能的绿色设计案例36-45
3.1 典型机构节能设计36-45
3.2 车架的轻量化设计36-46
3.2.1 汽车车架载荷分析36-46
3.2.2 轻量优化结构设计36-46

第6章 绿色设计评价
1 绿色产品评价36-48
1.1 绿色产品的概念36-48
1.2 绿色产品的认证与绿色标志36-48
1.3 绿色产品的评价指标体系36-48
1.4 常用的评价方法36-51
2 生命周期评价36-52
2.1 生命周期评价的技术框图36-53
2.2 LCI的数据收集和确认36-54
2.3 生命周期影响评价36-57
3 拆卸性能评估36-61
3.1 拆卸性能评估指标36-61
3.2 拆卸性能评估方法36-64

第7章 绿色设计案例
1 电冰箱绿色设计案例36-66
1.1 设计对象的选择36-66
1.2 参照产品的确定36-66
1.3 产品基本资料的分析36-66
1.4 核查清单的建立36-66
1.5 绿色设计策略的确定36-67
1.6 绿色设计方案的制定36-67
2 轿车生命周期评价研究实例36-68
2.1 研究目标36-68
2.2 定义系统边界36-68
2.3 清单分析模型及数据收集36-69
2.4 轿车生产阶段生命周期评价36-72
2.5 轿车使用阶段生命周期评价36-74
2.6 环境影响36-74
第8章  和谐设计

第37篇 机械系统概念设计
第1章 概论
第2章 机械系统概念设计的基本方法
第3章 动作行为载体及其创新设计
第4章 机械运动系统的协调设计
第5章 机械系统运动方案的构思和设计
第6章 机械运动系统的评价体系和评价方法

第38篇 机械系统的振动设计及噪声控制
第1章 绪论
第2章 机械振动的基础
第3章 线性系统的振动
第4章 非线性振动和随机振动
第5章 振动的利用
第6章 机械振动的控制
第7章 机械振动的测试
第8章 轴和轴系的临界转速
第9章 机械噪声及其评价
第10章 机械噪声的测量及噪声源识别
第11章 常见机械噪声源特性及其控制
第12章 消声装置及隔声设备

第39篇 机械结构的有限元设计
第1章 弹性理论与有限元法的基本原理39-3
第2章 平面问题和空间问题的有限元
第3章 等参元的基本原理
第4章 单元形函数的性质
第5章 杆梁问题的有限元
第6章 薄板弯曲问题的有限元
第7章 壳体问题的有限元
第8章 动力学问题的有限元
第9章 非线性问题的有限元
第10章 热传导问题的有限元
第11章 有限元分析实例

第40篇 疲劳强度设计
第1章 概论
第2章 疲劳载荷
第3章 金属材料的疲劳极限和S-N曲线
第4章 影响疲劳强度的因素
第5章 常规疲劳强度设计
第6章 现代疲劳强度设计
第7章 环境疲劳强度
第8章 冲击与接触疲劳强度
第9章 提高零构件疲劳强度的措施

第41篇 机械可靠性设计
第1章 可靠性设计的基础知识
第2章 可靠性试验数据的统计处理方法
第3章 机械零件的可靠性设计
第4章 机械系统的可靠性分析
第5章 机构运动可靠性分析
第6章 可靠性灵敏度设计

第42篇 造型设计和人机工程
第1章 机器造型设计概述
第2章 造型设计的艺术表现法则
第3章 机器形态的构成方法
第4章 机器产品的色彩设计
第5章 装饰设计和造型设计表现
第6章 机器造型的宜人性设计
第7章 工作环境设计

第43篇 摩擦学设计
第1章 摩擦与摩擦因数
第2章 磨损及其控制
第3章 润滑设计
第4章 润滑剂
第5章 润滑方法与润滑系统设计
第6章 摩擦副材料及其选用

第44篇 优化设计
第1章 优化设计算法原理
第2章 机构优化设计
第3章 机械零件优化设计
第4章 模糊优化设计
第5章 结构优化设计
第6章 形状优化设计
第7章 可靠性优化设计
第8章 复杂系统优化设计
参考文献44-72

第45篇 虚拟设计
第1章 虚拟设计概述
……
第46篇 智能设计
第47篇 并行设计与协同设计
第48篇 反求设计与快速成形制造技术
第49篇 快速响应变型设计
第50篇 计算机辅助设计
第51篇 公理设计与质量功能展开（QFD）设计
第52篇 产品综合设计的理论与方法