具体描述
本手册介绍了机械设计和研究中常用的一些现代化方法。共分8篇，即标准化与标准化设计、模块化设计、相似方法及其应用、可靠性设计、优化设计、有限元方法、计算机辅助设计、质量管理体系与认证。
本手册注重实际应用。例如，有限元方法、优化设计等，着重于如何使用这些现代方法、应用举例以及软件介绍。计算机辅助设计阐述参数化设计，程序绘图等。书中提供了典型系列标准产品的设计思路和方法；引入了度量模块化程度的“熵”的概念；提出了具体设备的放大方法，使研究、设计者能将实验设备扩大运用到工艺生产；引入了各种系统有效度和生产线实际生产能力的详细计算方法；收集了许多数据供设计者参考。
本手册与《机械设计手册》相辅相成，是机械新产品开发设计专用工具书之一。
本手册可供机械设计 人员、研究人员、工厂技术人员和大专院校师生使用。
现代机械设计方法实用手册 图书简介 本书是一部面向工程技术人员、设计人员以及相关专业学生，旨在系统梳理和深入探讨当代机械设计领域核心理论、先进技术与实用方法的综合性参考资料。全书内容聚焦于如何将现代化的设计理念、前沿的计算工具以及系统化的工程方法融入到实际的机械产品研发与优化过程中，以期提升设计的效率、可靠性与创新性。 本书的编写遵循“理论与实践紧密结合，经典方法与新兴技术并重”的原则，力求内容的前瞻性与操作性达到高度统一。 第一部分：现代机械设计的基础与方法论革新 本部分着重于为读者构建一个现代机械设计思维的框架。在工业4.0和智能制造的大背景下，传统基于经验和图纸的设计范式正加速向基于数据、模型和仿真的集成化流程转变。 1. 设计理论基础的更新： 回顾并深化了可靠性工程、系统工程在机械设计中的应用。重点阐述了基于寿命周期成本（LCC）的设计原则，以及如何将环境友好性、可制造性与可装配性（DFMA）融入到设计早期决策阶段。讨论了功能分析的系统化方法，如功能分解结构（FBS）的建立与应用。 2. 设计流程的数字化转型： 详细介绍了从概念设计到详细设计的全过程数字化管理。内容涵盖了参数化建模技术在应对复杂几何体时的优势，以及如何通过PLM（产品生命周期管理）系统实现设计数据的集中管理、版本控制与多学科协同工作。 3. 面向制造的设计（DFM）的深化： 超越了简单的工艺限制检查，本章深入探讨了增材制造（3D打印）对传统设计规则的颠覆性影响。分析了选择合适的制造工艺（如CNC、铸造、钣金）对最终产品性能、成本和进度的决定性作用，并提供了工艺选择的决策矩阵。 第二部分：计算机辅助工程（CAE）与仿真技术 本部分是全书的技术核心，详尽介绍了当前机械设计中不可或缺的仿真工具及其在解决复杂工程问题中的应用。 1. 有限元分析（FEA）的深入应用： 涵盖了结构强度、刚度分析的理论基础，并扩展至非线性分析领域，如大变形、接触分析、材料塑性行为模拟。特别强调了网格划分策略对结果准确性的影响，以及如何正确解读和验证仿真结果（后处理技术）。同时，引入了高级材料模型（如粘弹性、超弹性）在仿真中的应用案例。 2. 多物理场耦合分析： 现代机械系统往往涉及热、力、电磁等多种物理效应的相互作用。本章系统介绍了热-结构耦合分析在评估高功率设备散热、机械部件热膨胀与应力分布中的应用。此外，还探讨了流固耦合（FSI）在动态载荷与振动控制中的关键作用。 3. 运动学与动力学仿真（MBD）： 详细讲解了多体动力学仿真在优化机构运动规律、分析机构振动、预测零部件载荷方面的实用技术。内容包括约束的建立、接触模型的选择以及如何利用仿真数据来优化驱动系统的选型与控制策略。 4. 优化设计方法： 介绍了拓扑优化、形状优化和尺寸优化的原理与操作流程。重点阐述了如何将优化算法（如遗传算法、响应面法）与性能评估模型（如FEA/MBD）集成，实现参数空间内性能指标（如轻量化、刚度最大化）的最优解搜索。 第三部分：关键机械部件的现代设计与分析 本部分将理论和方法论应用于具体的机械子系统，提供针对性的设计指导和校核标准。 1. 先进传动系统的设计： 深入探讨了高精度、高可靠性齿轮传动、蜗轮蜗杆传动的设计与润滑失效分析。对于新型传动，如谐波传动、无级变速器的设计特点和动态性能评估进行了详细论述。 2. 轴承与润滑系统： 区别于传统的静载荷计算，本章侧重于滚动轴承在变载荷、高速、冲击载荷下的寿命预测模型（如ISO/ABMA标准的应用），以及润滑剂选择、油封设计对系统可靠性的影响。 3. 连接件与紧固技术： 专注于螺纹连接的预紧力设计、疲劳分析与松动预防。介绍了胶接、铆接等非永久性连接在现代结构中的应用场景与寿命评估方法。 4. 弹性元件与振动控制： 涵盖了弹簧、碟形弹簧的设计与材料选择。重点讲解了主动与被动减隔振技术，包括阻尼器的选型、模态分析在隔离结构设计中的应用，以确保机械系统在复杂工作环境下的平稳运行。 第四部分：可靠性、安全与智能监控集成 现代设计要求产品不仅要高效，更要长期稳定可靠，并具备自我诊断能力。 1. 机械可靠性工程实践： 详细介绍了不同故障模式下的可靠性建模（如威布尔分布、指数分布）。内容包括FMEA（失效模式与影响分析）和FTA（故障树分析）在设计阶段的系统性应用，用于识别和消除潜在的设计弱点。 2. 疲劳寿命评估： 区分了高周疲劳（S-N曲线法）和低周疲劳（ε-N曲线法），并介绍了基于应力/应变寿命方法的实际工程应用。特别关注了焊接、键槽等应力集中区域的疲劳寿命校核。 3. 机械系统的状态监测与预测性维护（PdM）： 介绍了传感器技术（如振动、温度、声发射）在机械健康监测中的应用。讲解了如何利用采集的运行数据，结合数据驱动模型，实现对设备剩余寿命的预测，从而指导维护计划的制定，最大限度减少非计划停机时间。 全书结构严谨，图表丰富，引用了大量的国际标准和工业案例，旨在为读者提供一套立即可用、面向未来的机械设计工具箱。它不仅是查阅特定公式和标准的工具书，更是提升设计人员系统思维和解决复杂工程难题能力的实战指南。
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