產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能及動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)

前言

　　眾所周知，機(jī)械產(chǎn)品在國內(nèi)外市場中競爭力的強(qiáng)弱，在很大程度上取決于產(chǎn)品的質(zhì)量。產(chǎn)品的質(zhì)量是通過精心設(shè)計(jì)、精密制造和嚴(yán)格管理而獲得的。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作對其質(zhì)量有十分重要的影響，這是因?yàn)楫a(chǎn)品的設(shè)計(jì)可賦予產(chǎn)品“先天性優(yōu)劣”這種至關(guān)重要的本質(zhì)特性?！　‘a(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量包括用戶、企業(yè)及社會(huì)對產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作提出的所有質(zhì)量要求，包括對產(chǎn)品全部功能和性能的質(zhì)量要求。為了滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的要求，科技工作者已提出并研究了數(shù)十種設(shè)計(jì)方法，這些設(shè)計(jì)方法能夠在不同程度上滿足產(chǎn)品某一方面或某些方面設(shè)計(jì)質(zhì)量的要求。　　為了較全面地滿足用戶、企業(yè)及社會(huì)對產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量提出的要求，本系列著作構(gòu)建了基于系統(tǒng)工程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃的理論模型，即7D總體規(guī)劃模型，其中包括設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)環(huán)境、設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)方法及產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量檢驗(yàn)等七個(gè)方面的內(nèi)容，闡明了它們的內(nèi)涵，并將產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作劃分為規(guī)劃、實(shí)施和檢驗(yàn)等三個(gè)階段，即三段設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，提出了將幾種對產(chǎn)品質(zhì)量有決定性影響的設(shè)計(jì)方法有機(jī)地結(jié)合在一起對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，我們把這種設(shè)計(jì)方法稱為綜合設(shè)計(jì)法?！　【C合設(shè)計(jì)法明確地提出了以用戶需求為驅(qū)動(dòng)，以產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量為目標(biāo)，以多種學(xué)科的理論與技術(shù)為基礎(chǔ)，以功能設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和智能設(shè)計(jì)及可視化設(shè)計(jì)為內(nèi)容，以廣義優(yōu)化、現(xiàn)代仿真技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)為手段。本系列著作中不僅討論了以線性理論為基礎(chǔ)的一般綜合設(shè)計(jì)法，還討論了以非線性理論為基礎(chǔ)的深層次的綜合設(shè)計(jì)法，因此，本系列著作提出的方法對于各類機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)均具有較好的適用性?！　【C合設(shè)計(jì)法的主要內(nèi)容是功能優(yōu)化設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)、智能優(yōu)化設(shè)計(jì)和可視優(yōu)化設(shè)計(jì)，因此也可以稱它為四優(yōu)設(shè)計(jì)法，或面向產(chǎn)品全部功能和性能的綜合設(shè)計(jì)法。本系列著作把這種設(shè)計(jì)法概括為1+3+x設(shè)計(jì)法，1即為功能優(yōu)化設(shè)計(jì)，3為“動(dòng)態(tài)優(yōu)化、智能優(yōu)化和可視優(yōu)化”融合在一起的三化設(shè)計(jì)或三優(yōu)設(shè)計(jì)，X為對某種產(chǎn)品有特殊要求的設(shè)計(jì)方法。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，綜合設(shè)計(jì)法的內(nèi)涵也將隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展不斷得到補(bǔ)充和完善?！　【C合設(shè)計(jì)法的主要內(nèi)容之一：產(chǎn)品的7D總體規(guī)劃模型及1+3+X綜合設(shè)計(jì)的理論框架。

內(nèi)容概要

　　《基于系統(tǒng)工程的產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)理論與方法：產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能及動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)》是對“基于系統(tǒng)工程的產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)理論與方法”進(jìn)行系統(tǒng)敘述的六部系列著作中的第三部。該系列著作分別是：①產(chǎn)品全功能與全性能的綜合設(shè)計(jì)；②產(chǎn)品的主輔功能及功能優(yōu)化設(shè)計(jì)；③產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能及動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)；④產(chǎn)品的使用性能及智能優(yōu)化設(shè)計(jì)；⑤產(chǎn)品的制造性能及可視優(yōu)化設(shè)計(jì)；⑥機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的檢驗(yàn)與評估?！　　痘谙到y(tǒng)工程的產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)理論與方法：產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能及動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)》總結(jié)了作者所在科研團(tuán)隊(duì)長期從事機(jī)械產(chǎn)品研究、設(shè)計(jì)和開發(fā)的科學(xué)研究工作所取得的實(shí)際成果，也吸取了國內(nèi)外學(xué)者在該領(lǐng)域的一些主要研究結(jié)果。　　《基于系統(tǒng)工程的產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)理論與方法：產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能及動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)》從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能出發(fā)，首先介紹現(xiàn)代機(jī)械動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義和種類，討論動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)、主要內(nèi)容與方法，接著介紹動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的若干理論基礎(chǔ)：線性與非線性振動(dòng)、線性與非線性動(dòng)力有限元、多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及機(jī)器零部件可靠性與系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)，進(jìn)而敘述傳統(tǒng)的與深層次的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，最后列出了動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在典型機(jī)械中的具體應(yīng)用?！　　痘谙到y(tǒng)工程的產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)理論與方法：產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能及動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)》可作為工程專業(yè)的研究生和高年級本科生閱讀，也可作為科研院所從事產(chǎn)品研究與設(shè)計(jì)及企業(yè)部門的工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

前言第1章 概論1.1 動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的概念及研究的意義1.2 動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展1.3 傳統(tǒng)的與深層次的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)1.4 動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的若干理論基礎(chǔ)1.5 結(jié)語第2章 產(chǎn)品動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)、內(nèi)容與方法2.1 概述2.2 動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的廣義目標(biāo)與具體目標(biāo)2.3 產(chǎn)品動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容2.4 動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法2.5 產(chǎn)品動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要步驟2.6 動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)、內(nèi)容與方法的關(guān)聯(lián)方程式2.7 動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)對產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的影響2.8 結(jié)語第3章 線性與非線性振動(dòng)設(shè)計(jì)3.1 概述3.2 單自由度線性系統(tǒng)的振動(dòng)3.3 二自由度線性系統(tǒng)的振動(dòng)3.4 多自由度線性系統(tǒng)的振動(dòng)3.5 單自由度非線性系統(tǒng)的振動(dòng)3.6 弱非線性多自由度振動(dòng)系統(tǒng)的漸近法3.7 慢變參數(shù)系統(tǒng)的漸近法3.8 非線性振動(dòng)系統(tǒng)的分岔與混沌3.9 非線性振動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例3.10 結(jié)語第4章 線性與非線性動(dòng)力有限元法4.1 概述4.2 彈性力學(xué)理論基礎(chǔ)4.3 平面三角形單元的有限元法4.4 機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)力有限元法4.5 利用有限元求解機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有特性4.6 機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析4.7 非線性動(dòng)力有限元法4.8 結(jié)語第5章 線性與非線性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)5.1 多剛體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)表示方法5.2 多剛體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析5.3 多剛體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析5.4 多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的微分代數(shù)方程分析5.5 柔性多體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析5.6 多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真舉例5.7 結(jié)語第6章 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法6.1 概述6.2 優(yōu)化方法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)6.3 無約束優(yōu)化方法6.4 有約束優(yōu)化方法6.5 多目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化方法6.6 應(yīng)用舉例6.7 結(jié)語第7章 可靠性設(shè)計(jì)7.1 概述7.2 可靠性設(shè)計(jì)常用的分布函數(shù)7.3 零件可靠性設(shè)計(jì)7.4 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)7.5 隨機(jī)參數(shù)非線性系統(tǒng)的可靠性和可靠性靈敏度分析7.6 故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的可靠性和可靠性靈敏度分析7.7 結(jié)語第8章 以線性理論為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)8.1 概述8.2 傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)與特點(diǎn)8.3 傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容與方法8.4 傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的步驟8.5 傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)舉例8.6 結(jié)語第9章 以非線性理論為基礎(chǔ)的深層次動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)9.1 概述9.2 深層次的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)和特點(diǎn)9.3 深層次動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)涵9.4 深層次動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的步驟和方法9.5 深層次動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例9.6 結(jié)語第10章 一般機(jī)械動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)舉例10.1 概述10.2 單斗挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理10.3 單斗液壓挖掘機(jī)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)10.4 結(jié)語第11章 振動(dòng)機(jī)械動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)舉例11.1 概述11.2 新型振動(dòng)沉拔樁振動(dòng)機(jī)構(gòu)的選取11.3 隔振系統(tǒng)設(shè)計(jì)11.4 振動(dòng)沉拔樁機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程11.5 振動(dòng)沉拔樁機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及其動(dòng)力學(xué)特性11.6 振動(dòng)沉拔樁機(jī)慢變參數(shù)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性11.7 結(jié)語第12章 旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系振動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算舉例12.1 概述12.2 有限元方程的建立及方程求解12.3 轉(zhuǎn)子軸系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)分析12.4 轉(zhuǎn)子軸系的彎曲振動(dòng)12.5 轉(zhuǎn)子軸系彎扭組合振動(dòng)分析12.6 裂紋故障對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)固有特性的影響12.7 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的響應(yīng)分析12.8 結(jié)語參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 概論　　1.1 動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的概念及研究的意義　　現(xiàn)代機(jī)械動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)是在產(chǎn)品的研究和開發(fā)過程中，對機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)及與此相關(guān)的動(dòng)態(tài)可靠性、安全性、疲勞強(qiáng)度和工作壽命等問題，進(jìn)行分析和計(jì)算，以保證所研究和開發(fā)的設(shè)備具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能及其他相關(guān)性能。

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