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第1篇 设计系统总论1

第1章 绪论3

1.1系统的概念与类型3

1.1.1系统的定义与分类3

1.1.2系统科学与系统工程4

1.1.3人工系统的分类5

1.2设计的内涵8

1.2.1设计的定义8

1.2.2设计的类型8

1.2.3设计的特点9

1.3先进设计系统的概念10

1.3.1设计工程学的发展与作用10

1.3.2先进设计系统的定义13

1.3.3先进设计系统的构成14

1.4先进设计系统的内涵15

1.4.1现代设计对象15

1.4.2当代设计过程17

1.4.3先进设计方法19

1.5现代工程对设计者的要求20

1.5.1设计者的素质21

1.5.2设计者的职责23

1.5.3设计者的资格25

复习题27

第2章 系统原理28

2.1系统的特性与定律28

2.1.1系统的特性28

2.1.2系统的定律30

2.2系统的相关性33

2.2.1系统内部的关系33

2.2.2系统外部的关系34

2.3系统方法的原理37

2.3.1系统方法的特点37

2.3.2系统方法的类型37

2.4人机环大系统观39

2.4.1人机环系统的组成与运行39

2.4.2功能分配42

复习题43

第3章 技术系统设计原理44

3.1技术系统的组成44

3.1.1设计对象的系统化44

3.1.2技术系统的组成47

3.2技术系统设计的概念与类型48

3.2.1技术系统设计的定义和特点48

3.2.2技术系统设计的类型49

3.3技术系统设计的原则50

3.3.1技术系统设计的工作原则51

3.3.2技术系统设计的思维原则52

3.4设计实现的基本措施53

3.4.1坚持适用性53

3.4.2保证安全性54

3.4.3增强可靠性55

3.4.4提高经济性56

3.4.5贯彻标准化59

复习题60

第2篇 结构系统——设计对象61

第4章 动力系统62

4.1载荷类型及其确定方法63

4.1.1载荷的类型与处理63

4.1.2载荷的确定方法64

4.2惯性载荷与飞轮矩65

4.2.1飞轮矩与转动惯量的关系65

4.2.2单轴动力系统的惯性载荷66

4.2.3多轴动力系统的惯性载荷67

4.2.4机械运转的过渡过程分析70

4.3随机载荷与载荷谱71

4.3.1随机载荷的简化71

4.3.2载荷谱的编制72

4.3.3雨流计数法73

4.4动力系统的方案设计75

4.4.1工作机的负载特性75

4.4.2输出刚度的概念77

4.4.3动力机的选择依据和原则77

4.4.4动力系统方案设计的步骤78

4.5动力机的特性与选用80

4.5.1常用动力机性能的比较80

4.5.2电动机的特性与选用82

4.6动力机与工作机的匹配86

4.6.1匹配的要求、特性与形式86

4.6.2动力机和工作机的工作点87

4.6.3工作点的稳定性88

4.7汽车的几种新型动力系统88

4.7.1太阳能汽车88

4.7.2燃料电池电动汽车90

4.7.3复合动力汽车94

复习题96

第5章 运动系统96

5.1执行系统的分类和功能99

5.1.1执行系统的分类99

5.1.2执行构件的运动形式99

5.1.3执行机构的功能100

5.2机构选型与组合103

5.2.1执行机构的特点与应用104

5.2.2执行机构选型的原则与方法104

5.2.3机构组合的基本形式105

5.2.4并联组合机构设计案例107

5.3执行系统设计的要求和步骤109

5.3.1执行系统的设计要求109

5.3.2执行系统的设计步骤109

5.3.3执行系统设计案例111

5.4传动系统的选型设计113

5.4.1传动系统的类型113

5.4.2传动类型的选择及效率计算116

5.4.3传动系统的基本组成117

5.4.4传动系统的设计要求和步骤123

5.5有级变速器的设计124

5.5.1有级变速器的运动设计124

5.5.2有级变速器的结构设计132

5.5.3有级变速器的实用案例135

5.6无级变速器的选用136

5.6.1无级变速器的类型、特点及应用136

5.6.2无级变速器的选用方法138

5.6.3无级变速器的选用原则139

复习题140

第6章 操纵系统141

6.1操纵系统的分类和设计142

6.1.1操纵系统的组成142

6.1.2操纵系统的分类142

6.1.3操纵系统的设计要求146

6.1.4操纵系统的设计内容147

6.2操纵系统的人因150

6.2.1人因工程学与人机系统151

6.2.2人的信息感知特性152

6.2.3人的生物力学特性155

6.3宜人性设计156

6.3.1宜人性原则156

6.3.2显示件的选择与设计158

6.3.3操纵件的选择与设计160

6.3.4操纵件与显示件的组合设计164

6.4安全系统167

6.4.1安全系统的分类167

6.4.2事故原因168

6.4.3技术系统的安全保护169

6.4.4人的疲劳与失误171

6.4.5安全防护装置的类型173

复习题177

第7章 控制系统178

7.1控制系统的作用、分类和组成179

7.1.1控制系统的作用及变量179

7.1.2控制系统的分类180

7.1.3闭环控制系统的组成181

7.2控制系统的概念与特性182

7.2.1几种典型的自动控制系统182

7.2.2控制理论的特点和适用范围190

7.2.3控制系统的性能要求191

7.3控制系统的设计193

7.3.1控制系统的设计步骤193

7.3.2控制系统的方案设计195

7.3.3控制系统主要元件的选择196

复习题197

第8章 生产线198

8.1生产线的分类与组成199

8.1.1生产线上机械的分类199

8.1.2生产线的分类199

8.1.3自动线的组成、特点和应用201

8.1.4生产线类型的选用原则202

8.2生产线设计的基本概念与参数202

8.2.1生产线设计的术语202

8.2.2自动机和自动线的生产率204

8.2.3提高自动线生产率的途径205

8.3生产线的总体设计206

8.3.1总体设计的基本内容206

8.3.2工艺流程图的绘制206

8.3.3生产线设备的选型206

8.3.4工作循环图的绘制209

8.3.5总体布局形式的确定210

8.4生产线的设计方法212

8.4.1生产线设计的两种方法212

8.4.2生产线的资源需求212

8.4.3生产线的布局设计213

复习题215

第3篇 过程系统——设计过程216

第9章 需求设计217

9.1产品设计过程模型218

9.1.1产品设计系统的模型218

9.1.2设计系统集合的定义218

9.1.3产品设计过程的模型219

9.2调查研究219

9.2.1产品开发的调查219

9.2.2可行性研究220

9.3产品规划221

9.3.1产品规划的内容222

9.3.2产品规划的过程222

9.3.3产品规划的要点223

9.4需求识别224

9.4.1客户需求的影响因素224

9.4.2需求识别的过程225

9.4.3需求识别的要点227

9.5建立产品规格227

9.5.1产品规格的概念及建立227

9.5.2建立目标规格的过程228

9.5.3确定最终规格的过程229

9.6产品需求设计的数字化231

9.6.1需求设计的定义及其模型231

9.6.2产品需求与需求产品231

9.6.3产品需求设计的建模及实例234

复习题236

第10章 概念设计237

10.1概念产品与概念设计238

10.1.1概念产品的模型238

10.1.2概念设计的内涵239

10.2概念设计的过程239

10.2.1概念设计过程的建模239

10.2.2概念设计过程的约束网络241

10.3产品的功能、行为和结构242

10.3.1功能、行为和结构的定义242

10.3.2功能、行为和结构的分类243

10.3.3功能、行为和结构的关系243

10.4产品的功能设计244

10.4.1设计任务抽象化244

10.4.2功能分析246

10.5产品的原理设计249

10.5.1原理设计的基本内容249

10.5.2功能求解的方法251

10.5.3原理方案的确定260

10.6产品的总体设计262

10.6.1总体设计的内容和步骤262

10.6.2总体主要参数的确定264

10.6.3总体布局的要求和原则265

复习题270

第11章 详细设计271

11.1结构设计的内容、原则和要求272

11.1.1结构设计的基本内容272

11.1.2结构设计的基本原则272

11.1.3结构设计的基本要求274

11.2满足工作能力要求的结构设计275

11.2.1提高强度的结构设计275

11.2.2提高刚度的结构设计278

11.2.3提高精度的结构设计282

11.2.4减轻磨损、热变形和腐蚀的结构设计285

11.3满足制造工艺要求的结构设计287

11.3.1提高工艺性的结构设计287

11.3.2常见零件的结构工艺性原则287

11.4工业设计289

11.4.1工业设计的概念289

11.4.2技术美学与美学法则290

11.4.3工业设计的基本过程292

11.4.4工业设计的质量评价293

11.5面向材料设计295

11.5.1材料的分类295

11.5.2材料的环境协调性296

11.5.3材料选择的影响因素296

11.6导轨、机架与机器基础299

11.6.1导轨299

11.6.2机架301

11.6.3机器基础303

复习题305

第12章 设计评价306

12.1评价的过程、方法与指标307

12.1.1设计评价的过程与方法307

12.1.2评价指标体系的建立308

12.2评分法310

12.2.1评分法的工作步骤310

12.2.2评分标准310

12.2.3权重的确定310

12.2.4总分计分方法311

12.3技术经济评价法313

12.3.1技术经济评价法的基本思想313

12.3.2技术经济评价法的评价过程313

12.3.3技术经济评价法应用案例315

12.4模糊综合评价法316

12.4.1模糊概念的数学描述316

12.4.2单指标的模糊评价317

12.4.3多指标的模糊综合评价318

12.4.4模糊综合评价法应用案例320

复习题321

第4篇 方法系统——设计方法322

第13章 创新设计323

13.1创新设计的概念与内容323

13.1.1创新设计的内涵与分类323

13.1.2技术系统的创新设计324

13.2创新精神与创新思维326

13.2.1创新精神与创新能力326

13.2.2创新过程与创新思维327

13.2.3灵活思维的几种形式329

13.3解决发明问题的理论（TRIZ）332

13.3.1 TRIZ的产生与定义332

13.3.2 TRIZ的基本内容332

13.4设计矛盾的解决原理340

13.4.1技术矛盾的解决原理340

13.4.2物理矛盾的解决原理343

13.5知识利用与创新软件345

13.5.1知识利用与发明级别345

13.5.2创新软件简介346

复习题348

第14章 智能设计349

14.1智能设计的基本问题350

14.1.1智能设计的概念与发展350

14.1.2知识的概念、分类和特性351

14.1.3智能设计的几个基本问题352

14.2知识表示方法354

14.2.1产生式规则354

14.2.2框架355

14.2.3谓词逻辑355

14.2.4语义网络356

14.2.5面向对象的知识表示356

14.2.6基于原型的知识表示357

14.2.7不确定性知识表示358

14.3专家系统的原理与结构358

14.3.1专家系统的特点与类型358

14.3.2专家系统的基本结构359

14.3.3设计型专家系统的特点362

14.4知识处理系统的实现362

14.4.1知识库的建造362

14.4.2推理机的设计364

14.5基于实例的知识处理365

14.5.1基于实例推理的原理365

14.5.2基于实例推理的方法366

复习题370

第15章 虚拟设计371

15.1虚拟现实与虚拟环境372

15.1.1虚拟现实的概念和特征372

15.1.2虚拟环境的组成和条件372

15.1.3虚拟现实系统的类型与结构373

15.2虚拟设计的技术体系374

15.2.1虚拟设计与相关概念的关系374

15.2.2虚拟设计技术体系375

15.3虚拟设计系统376

15.3.1 VDS的功能、结构和原理376

15.3.3 VDS的硬件配置378

15.4虚拟设计的应用381

复习题382

附录383

附录1 有级变速器的设计参数383

附录2 TRIZ的技术矛盾解决矩阵391

参考文献395