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《機械設計手冊》(第五版)第三卷前言

人類社會正在進入知識經濟時代,以知識為基礎的科學技術在當今社會發展中發揮著越來越重要的作用。科學技術成果的研究和開發及其廣泛應用是今天和未來推動經濟發展和社會進步的關鍵因素。依靠科技進步振興裝備制造業是中國從制造大國向制造強國轉變的核心因素和關鍵。

裝備制造業的發展離不開產品的研發和設計。機械產品的設計正從傳統設計模式向現代設計模式轉變。現代設計的特征是計算機技術的廣泛應用,以及智能設計、數字設計、網絡設計、綠色設計和系統設計等綜合技術的應用。機械設計手冊的編輯出版充分體現了現代設計的特點,是現代設計不可缺少的工具和手段。

在科學發展觀和自主創新設計理念的指導下,該版手冊進行了大篇幅的修改和補充,為我國現代機械產品的自主創新設計提供了保障。例如,手冊側重於產品的綠色設計、和諧設計和系統設計,還介紹了產品的創新設計,有利於產品設計師采用手冊中介紹的內容和方法進行產品開發。

該版手冊總結了大量的原始數據和設計資料,以及產品設計必須采用的技術標準,還介紹了許多設計中不可或缺的相關設計知識。因此,可以說手冊是設計師在產品設計過程中必備的數據庫和知識庫。目前,它已經成為產品研發的“利器”,成為其他設計工具無法替代的重要設計工具,不僅在現在,而且在未來都將發揮積極作用。

該版手冊系統描述了機械設計專業的主要技術內容,總結了新中國成立以來我國機械領域的成就和經驗。本手冊的編輯研究了許多新內容。此外,還吸收了國外壹些先進的科學技術,內容豐富,實用性強。前四版出版後,受到了社會各界的重視和好評。作為國家重點科技圖書和機械工程領域最權威的大型工具書,曾獲國家優秀圖書二等獎、機電部科技進步二等獎、國家優秀科技暢銷書獎。它在臺灣省蹇宏出版社出版,編號為1994,在機械產品設計中起著非常重要的作用。目前已成為各行業,尤其是機械行業技術部門的必備參考書。

在本版手冊的修訂過程中,我們努力貫徹“科學性、先進性、實用性、可靠性”的指導思想。對廠礦、設計院、科研院所、高校等方面的使用和意見進行了廣泛的研究。從產品及其零部件的材料選擇、設計方法和計算流程、設計實例等方面,對機械設計的基本內容、經典內容和傳統內容進行了深入系統的整合。同時,對國內外機械設計的新理論、新方法、新材料、新工藝、新結構、新產品、新技術進行了全面總結,特別是在產品綜合設計理論與方法、機電壹體化、機械系統自動控制技術等方面。相信這本手冊會以全新的面貌呈現給讀者。對提高我國機械產品的設計水平,促進新產品的研發、老產品的改造,以及產品的引進、消化、吸收和再創新,從而推動我國由制造大國向制造強國轉變,將起到積極的作用。

本版共分6冊52篇。卷1:常用設計資料;第二冊:機械零件設計(連接、緊固、傳動);第三冊:機械零件設計(軸系、支撐及其他);第四卷:流體傳動和控制:第五卷:機電壹體化與控制技術;第六冊:現代設計理論與方法。在編寫過程中,貫徹和采用最新的技術標準和國際新標準,最大限度地豐富和更新技術內容,凝結和總結機械設計的最新成果和經驗,盡量吸收國外先進的科學技術,努力反映當代機械設計的最新水平,更好地為現代機械設計服務;在選材過程中,應盡可能壓縮基本原理的介紹,避免手冊中教科書的敘述模式,特別強調手冊和表格設計過程。刪除壹些不必要的內容,以及應用相對狹窄、尚未在實踐中使用的研究內容。力求使各章內容構成壹個有機整體,兼顧各章的系統性和全書的統壹性,盡可能避免不必要的重復;在各部分的設計計算中,應加入結構圖和應用實例。在設計和選擇零件時,應適當提供可選產品的結構、安裝尺寸和主要技術參數,為設計和選擇創造便利條件。所有計算方法和數據應準確、可靠、正確,重要的是註明來源;盡量將標準相近的數據和表格合並,以雙欄排版和摘要的形式編寫,使手冊的編寫篇幅更少,內容更多。

《手冊》第五版以前四版為基礎,在以下方面進行了修訂:

首先,在標準化技術的實施和推廣中,

手冊所有內容貫徹和采用2010和1之前發布的最新國家標準、行業標準和相關國際新標準,最大限度地豐富和更新標準化技術內容。此次修訂是歷次修訂中最大的壹次。比如機械工程材料有162個標準,流體傳動與控制有150多個標準。很多替代標準都是機械行業的重要標準,如GB/T 786.1-2009《流體傳動系統及元件的圖形符號和回路》、GB/T 10095.1-2-2008《圓柱齒輪精密系統》、GB/Z 18620.65438+。

第二,在新的設計和計算方法方面

根據GB/T 3480.1 ~ 5—1997《漸開線圓柱齒輪計算方法》和GB/T 10300.1 ~ 3—2003《錐齒輪計算方法》,重構了壹個實用合理的齒輪設計體系。根據初步確定尺寸的簡化計算、簡化疲勞強度校核計算和壹般疲勞強度校核計算,安排圓柱齒輪和圓錐齒輪的設計計算方法,以滿足不同場合和要求的齒輪設計要求。增加了齒廓修形和齒頂修形的內容,給出了修形的計算公式和修形量的確定方法。

根據最新國家標準GB/T 17587.4 ~ 5—2008,更新了滾珠絲杠傳動的選擇、評價和計算方法。

根據機構學的最新發展,考慮到近年來並聯機器人和並聯機床的迅速發展和應用,專門編寫了新的壹章,內容包括並聯機器人和並聯機床的運動學和動力學分析,典型並聯機器人和並聯機床的類型和應用選擇。這在大型工具書中還是第壹次。增加了機構系統方案的概念和表述,並給出了典型實例,對機構設計和選型起到了綜合應用的作用。

第三,在新材料、新部件和新產品等方面。

在新材料方面,融入了新型工程材料——鈦及鈦合金,具有密度低、熔點高、比強度高、耐腐蝕性好、高低溫特性好、生物相容性好、形狀記憶特性好等優點,在航空航天、海洋開發、化工、冶金、生物技術、汽車工程、食品、輕工等工業技術領域的裝備制造中有重要用途。被譽為“21世紀綠色材料”的鎂及鎂合金,在質輕、比強度、導熱性、減振、儲能、可加工性、尺寸穩定性、可回收性等方面具有獨特的優勢。編制了GB/T 20878-2007中不銹鋼和耐熱鋼的牌號和化學成分。本標準是壹個全新的標準,規定了143牌號的化學成分和部分牌號的物理性能參數與國內外標準牌號進行對比,但並未編入各種手冊中。

在新零部件和新產品方面,在減速器和傳動部分,增加了平面二次包絡環面蝸桿減速器(GB/T 16444—2008)、新型錐盤環盤式無級變速器和XZW行星錐輪無級變速器,並首次在大工具書中編入了高檔轎車新型金屬帶式無級變速器等相關設計資料。

《流體傳動與控制》卷在內容和產品上有了很大的更新,並被納入液壓和氣動領域新開發的組件,為流體傳動與控制系統的設計、運行和維護提供全面的技術支持。為了滿足不同層次用戶的需求,引進了國內主流品牌(包括臺灣省知名品牌惠普)和國際知名品牌,如液壓傳動方面的德國(力士樂)、美國(維克斯)、日本(油研)、意大利(Atos)品牌產品。液壓控制系統中德國(Fosto)、美國(Moog、Vickers、嫁妝)品牌產品;德國(Fosto)和日本(SMC)氣動傳動品牌產品。

融入了應用前景廣闊的最新液壓元件——螺紋插裝閥系列產品,增加了液壓伺服缸等相關新產品,大幅增加了適應性強的最新液壓附件。增加了氣動系統中常用的真空元件,如根據氣流噴射原理制造的真空發生器。

第四,在機電壹體化設計和控制技術方面

機械技術與電子技術的結合已經成為當前裝備制造業的主流和發展趨勢,機電壹體化是現代機械與技術的重要典型特征之壹。為適應機電壹體化技術的應用,本版手冊對這方面進行了重新安排和充實,並專門用壹卷對機電壹體化及控制技術進行了更系統全面的描述。

在機電壹體化技術與設計壹章中,以典型機電壹體化產品的五個組成部分的技術要點為主線進行編寫,以產品設計為背景組織內容,並編寫了幾個綜合設計實例。

機器人是機電壹體化最顯著的現代機械系統。從實用的角度介紹了工業機器人技術中的本體、驅動、控制、傳感等技術,並結合噴塗、搬運、焊接、沖壓、壓鑄介紹了機器人的典型應用。此外,還介紹了視覺機器人和智能機器人的實用性。

微電子機械系統(MEMS)是20世紀80年代中後期出現的壹門新興技術,它是微電子、機械技術、生物、物理、化學等學科的交叉。它不僅是機械學科發展的前沿方向之壹,而且逐漸形成了壹個產業。在大型工具書中第壹次寫了壹篇符合高科技發展趨勢的MEMS專題文章。本文主要研究MEMS制造技術和設計技術。

激光加工已經成為壹種有效而重要的先進制造技術。手冊以激光加工技術的最新成果為基礎,編寫了各種激光加工的原理、工藝和應用,包括在鉆孔、切割、焊接、淬火、熔覆和合金化中的應用,以及激光加工中的安全防護。

同時,機電系統控制、數控技術、機械狀態監測與故障診斷技術、電機、電器和常用傳感器等。,被匯編,簡化原則,突出應用,擴展例子和引用最新的成就。

五是濃縮和推廣現代設計理論和方法。

鑒於現代機械產品設計新方法和新技術的多樣性和復雜性,該版手冊著眼於現代機械產品設計的總體目標和設計方法新體系的建立,從先進性、系統性和實用性等角度系統地總結和介紹了產品的設計理論和方法。按照新的分類,這壹版手冊編制了21現代設計方法,可以說是現代設計方法的全集。

在現代設計理論與方法綜述中,介紹了機械和機械制造技術的總體發展趨勢、國際上有影響的主要設計理論和方法、產品研發的壹般過程和關鍵問題、現代設計理論的發展以及根據不同設計目標對設計理論和方法的選擇。首次用系統工程的方法對產品設計理論和方法進行分類,克服了目前產品設計理論和方法描述缺乏系統性的問題。

創新設計是提高現代機電產品競爭力的重要技術和方法。在簡要介紹創新設計的基本理論、創新思維和創新技術的基礎上,介紹了基於國際著名的發明問題解決理論(TRIZ)的情景分析、理想設計、創新設計中的技術進化與預測、沖突與沖突解決原理、物質場模型方法等創新設計的系統方法。介紹了29項創新思維方法、30項創新技術和40項發明創造原則,通過大量應用實例開拓創新設計思路。

綠色設計是實現低資源消耗、低環境影響和低碳經濟的重要技術手段。本文系統地論述了綠色設計的概念、理論、方法和關鍵技術。本文結合作者多年的研究實踐,參考大量國內外文獻及其最新研究成果,通過介紹綠色設計的概念、材料選擇、拆卸與回收產品設計、包裝設計、節能設計、綠色設計體系和評價方法,系統簡明地論述了綠色設計,並給出了以上方面的綠色設計典型案例。這是該工具書第壹次全面系統地論述綠色設計,對工程綠色設計的普遍實施具有指導作用。

該版手冊本著簡明實用的原則,全面修訂和豐富了機械系統振動設計與噪聲控制、機械結構有限元設計、疲勞強度設計、可靠性設計、優化設計、計算機輔助設計等成熟的現代設計方法和技術,吸收了最新研究成果,增加了壹系列應用實例。比如在機械系統的振動設計和噪聲控制中加入非線性系統中的等效線性化和多尺度方法;機械可靠性設計章節包括機構運動可靠性設計的理論和方法、可靠性靈敏度分析方法等最新成果。在機械優化設計章節中,增加了模糊優化設計等新內容。

此外,在實踐中引入機械系統設計領域的前沿方法,如概念設計、虛擬設計、智能設計、並行設計和協同設計、逆向設計、快速響應設計、公理設計和QFD設計、和諧設計等,進壹步拓展設計思路。

在本版的最後壹篇文章中,系統介紹了現代機電產品的綜合設計方法。這種方法是基於系統工程的深層次的產品綜合設計理論和方法。它以產品功能設計、性能設計和產品質量檢驗與評價為基本目標,將產品設計過程分為準備階段、規劃階段、實施階段和設計質量檢驗階段四個階段。綜合設計法的完整技術體系由準備階段的3I調查、計劃階段的7D規劃、實施階段的1+3+X綜合設計和設計質量檢查階段的3A檢查作為其基本點組成。該版手冊首次系統論述了設計方法,並給出了大型綜合應用實例。

在本版手冊的編寫中,為了便於協調,提高質量,加快編寫進度,編者主要是東北大學的老師。並邀請了清華大學、上海交通大學、浙江大學、哈爾濱工業大學、天津大學、華中科技大學、Xi交通大學、大連理工大學、東南大學、同濟大學、重慶大學、上海大學、合肥工業大學、大連交通大學、蘇州大學、Xi建築科技大學、沈陽工業大學、沈陽鞏俐大學、重慶理工大學、機械科學研究院、中國科學院沈陽自動化研究所、 中科院長春精密機械物理研究所、合肥通用機械研究所、沈陽液壓件制造有限公司、大連液壓傳動機械廠、天津工程機械研究所等單位的專家學者出席。

值此本手冊第五版出版之際,我謹向本手冊的創始人、前幾版主編、著名機械師徐浩教授致以崇高的敬意,向邱選懷教授、蔡春元教授、嚴雋琪教授、林忠欽教授、教授、總工程師、周世昌教授表示崇高的敬意,向參與本手冊前幾版編寫的單位和人員表示衷心的感謝。在此對手冊編寫出版過程中給予大力支持的單位和社會各界朋友表示衷心的感謝,特別感謝機械科學總院、鄭州機械研究所、沈陽鋁鎂設計研究院、北方重工集團沈陽重型機械集團有限公司、沈陽礦山機械集團有限公司、沈陽機床集團有限公司、沈陽鼓風機集團有限公司、國家標準館沈陽分館的大力支持。

由於水平有限,手冊中難免有不盡如人意的地方,懇請讀者批評指正。

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