现代设计技术

第1章概论1

11现代设计概述1

12现代设计技术的范畴3

13现代设计技术特点3

14学习现代设计技术的意义6

第2章优化设计7

21优化设计的基本概念7

22基于导数的优化算法10

221梯度法10

222牛顿法12

223共轭梯度法14

23非导数优化算法16

231随机方向法16

232复合形法17

233遗传算法20

234模拟退火算法24

24优化设计工具软件28

241MATLAB概述28

242MATLAB优化工具箱31

243典型优化函数32

25优化设计实例35

251钢球磨煤机工作参数的优化设计35

252提高开式齿轮传动寿命的优化设计38

第3章有限单元法42

31有限单元法分析的基本步骤42

32一维问题的有限单元法44

33平面问题的有限单元法47

34空间问题的有限单元法58

35有限元分析计算机程序61

36实例分析67

361球磨机回转体有限元分析67

362装载机倾翻保护结构有限元分析71

第4章可靠性设计75

41可靠性设计的基本概念76

411可靠度与失效概率76

412失效率76

413平均寿命78

414可靠寿命78

415维修度等有关尺度79

416有效度79

417重要度80

418经济指标80

42零件的可靠性设计80

421零件机械强度可靠性设计80

422零件疲劳强度可靠性设计85

43系统可靠性设计90

431串联系统可靠性91

432并联系统可靠性91

433串并联系统的可靠性92

434表决系统的可靠性92

435贮备系统的可靠性预测93

436复杂系统的可靠性93

437系统的可靠性分配96

44可靠性设计实例98

441齿轮传动的可靠性设计98

442转轴可靠度的计算101

443系统可靠度的计算102

第5章虚拟设计104

51虚拟设计的基本概念104

511虚拟现实104

512虚拟设计的特点105

513虚拟设计的发展趋势107

52虚拟设计的关键技术107

521建模技术108

522基于知识的虚拟设计116

53虚拟设计软件119

54虚拟设计实例124

第6章模糊设计128

61模糊集合与隶属函数128

611模糊集合128

612隶属函数132

62模糊优化设计137

621基本概念137

6 22对称模糊优化设计140

63模糊可靠性设计144

631模糊可靠性设计的基本概念144

632机械零件的耐磨性模糊可靠度147

633结构断裂模糊失效概率149

634机械系统可靠性指标的模糊决策与分配151

64模糊设计实例155

第7章人工神经网络161

71人工神经网络的基本原理162

72神经元模型163

73静态多层前向网络169

74基于MATLAB的神经网络的设计175

741感知器神经网络的设计175

742线性神经网络的设计181

743BP神经网络的设计186

75人工神经网络在工程实际中的应用189

751特征识别189

752油气悬挂缸的神经网络模型193

第8章绿色设计197

81绿色设计概述197

811绿色设计的基本概念197

812绿色设计发展历程与未来趋势198

82绿色设计的内容与方法200

821绿色设计的内容200

822绿色设计的方法202

823绿色设计的关键技术202

824绿色设计工具及绿色设计的原则204

第9章并行设计206

91并行设计的基本概念206

92并行设计的关键技术207

921并行设计的建模与仿真207

922多功能团队的协同工作210

923产品数据交换技术215

924产品数据管理(PDM)217

925面向应用领域的设计评价技术(DFX)219

第10章反求工程技术223

101反求工程的基本概念223

102反求工程技术的相关内容225

1021反求工程的设计程序225

1022反求工程技术的研究内容225

1023反求设计对象类型227

参考文献231 2100433B

《现代设计技术》结合作者多年的教学与科研经验，介绍了现代设计技术的主要内容，包括优化设计、有限单元法、可靠性设计等相对成熟的现代设计技术和虚拟设计、模糊设计、人工神经网络、绿色设计、并行设计、反求工程技术等现代设计技术的前沿。《现代设计技术》将现代设计基础理论、现代设计工具软件及工程应用实例密切结合，通过工具软件及工程应用实例使读者掌握现代设计技术的实质内容及工程应用技巧。实用性强。

《现代设计技术》可供从事工程机械、建筑机械、矿山机械及起重运输机械等科学研究及产品设计开发的工程技术人员、管理人员及理工科院校有关专业的高年级本科生、研究生和教师使用。

基于我国城市基础设施和重点工程大规模建设，混凝土作为各种建筑工程的基本材料，需求量居高不下，从而使混凝土搅拌站结构设计、混凝土生产管理等方面的研究成为一个重要领域。

针对混凝土搅拌站设备相关研究，本书从实际出发，首先介绍了混凝土搅拌站 (楼) 的发展历史、混凝土搅拌站 (楼) 的总体结构及其各种设备的结构和特点；然后运用现代设计技术并结合工程实例对搅拌楼模块化设计、三维快速建模和有限元方法进行了理论分析和应用研究；其次结合当前绿色环保生产要求，对目前先进的环保型搅拌站粉尘检测和收集、废水净化和回 收的方法及相关设备进行了系统介绍；*后结合大数据技术、先进管理技术、 远程控制技术等计算机和互联网带来新的机遇，提出构造集生产、管理、调度与核算为一体的综合型管理系统，并对该系统下各功能模块设计进行了理论分析。

工业设计技术是一个构思与表达的过程。设计构思是受市场营销学、普通心理学、消费心理学、人机工程学、技术美学和现代科学技术等因素的约束而形成的;表达设计即传达设计思想的方法,可以从简单、传统的手工绘制的效果图、外观模型到复杂的计算机辅助设计效果图、电子模型和快速成型(RP)方式完成的精确效果模型。同时工业设计技术是典型的多方案设计技术，应用的成效取决于设计技术和手段的完善以及设计师的设计

能力。

工业设计技术最先应用于大规模制造业的是在美国，比如通用电器(GE)、柯达(KODAK)、福特(FORD)、波音(BOEING)等公司。到120世纪80年代，在一些工业发达国家工业设计技术和工业设计教育已形成体系，为制造业和跨国公司竞争提供技术和人才，同时受到各国政府和私人企业的重点资助。由于工业设计是解决人造物与人之间的关系问题，从其技术内涵来看，工业设计的工业产品不仅是工程技术的载体,而且是文化艺术的载体。

工业设计技术既有独特性又有与其他技术的相关性。因此,工业设计技术的应用和发展需要不断完善与相关技术的配套和协调，从而构成有效的设计体系。

工业设计是一门新兴的、综合性的应用科学，它是科学技术、艺术、经济、社会诸因素的有机结合，涉及到应用物理、工艺学、材料科学、价值工程学、系统工程学、销售学、生理学、心理学、人机工程学、行为学、生态学、管理学美学.社会学以及历史文化研究等多种学科。在促进产品升级换代，提高国际、国内市场占有率,树立产品形象、企业形象和创造知名品牌等方面起着不可替代的重要作用。对于我国在21世纪最初十年建立与国际接轨的设计技术体系，创造中国自己的知名品牌和知名企业,树立中国产品形象的地位,发展有中国文化特色设计造型风格，参与国际国内市场竞争，具有特别重要的意义。

第1章工程机械现代技术概述与总体设计1

11工程机械现代设计技术概述1

111非公路用机动设备柴油机现代技术1

112工程机械现代液压技术发展1

113工程机械现代动力传动技术发展2

114工程机械现代多体动力学技术发展2

12工程机械总体设计3

121工程机械的使用性能3

122工程机械设计过程4

123工程机械总布置7

124工程机械CAD技术简介10

第2章工程机械发动机选型及其现代技术11

21发动机的基本性能11

211动力性11

212经济性11

213振动与噪声12

214可靠性与耐久性12

215排气净化12

216启动性能13

22工程机械发动机的选型13

221发动机基本形式的选择13

222发动机主要性能指标的选择14

23工程机械发动机辅助系统设计15

231空气滤清器15

232消声器16

233散热器的选择与安装16

234风冷发动机冷却系统安装要求18

235发动机运转状态监测18

236发动机润滑油18

24发动机悬置系统设计19

241悬置设计要求19

242悬置系统激振源19

243悬置系统的布置20

244悬置软垫设计21

245发动机飞轮壳结合面静态弯矩的校核21

25工程机械用柴油机现代技术概述22

251现代柴油机系统仿真模型22

252现代柴油机关键系统22

253现代柴油机技术的发展方向26

26工程机械用柴油机排放技术27

261柴油机排放物27

262柴油机排放法规与实施27

263欧美第三阶段排放解决方案29

264欧美第四阶段排放解决方案30

265排放技术今后的发展32

第3章工程机械行驶理论与牵引性能33

31土壤的物理性质33

311土壤切应力与剪切变形的关系33

312土壤的切削理论34

313土壤的其他物理性质35

32轮式工程机械行驶理论37

321概述37

322轮胎的选定38

323轮胎运动学39

324轮胎动力学40

325影响滚动阻力的因素42

326驱动轮的滑转效率与附着性能42

327轮式工程机械行驶效率44

33履带式工程机械的行驶理论45

331履带式工程机械行驶机构组成45

332履带式工程机械行驶原理46

333履带行驶机构运动学46

334履带行驶机构动力学47

335履带行驶机构的附着性能及其影响因素49

336履带行走机构的效率49

34工程机械牵引性能50

341牵引力平衡50

342牵引功率平衡51

343牵引特性53

第4章工程机械传动系统设计与分析56

41传动系统设计概述56

411传动系统的功用56

412传动系统类型56

413传动系统传动比确定59

42主离合器和液力变矩器设计62

421主离合器的设计要求和选型62

422主离合器主要参数的确定63

423主离合器的设计65

424液力变矩器的结构和工作原理66

425液力变矩器的特性66

426液力变矩器与发动机共同工作的输入特性69

427液力变矩器与发动机共同工作的输出特性73

428液力变矩器与发动机的合理匹配74

429液力变矩器的选型77

43变速箱设计与分析78

431机械式变速箱78

432定轴式动力换挡变速箱82

433行星式动力换挡变速箱85

434行星变速箱工作特性分析89

44传动轴和驱动桥设计104

441传动轴104

442轮式驱动桥106

443履带式驱动桥107

第5章工程机械制动系统和转向系统设计109

51制动系统概述109

52制动器的结构形式选择110

521鼓式制动器的结构形式及选择110

522盘式制动器的结构形式及选择111

53制动系统主要参数及其选择112

531制动力与制动力分配系数112

532同步附着系数114

54转向系统概述115

541转向系统的基本要求115

542转向方式的分析和选择115

543动力转向系统设计要求116

55铰接式转向系统设计117

551铰接式转向的特点117

552铰接式转向运动分析117

553铰接式转向动力分析119

554转向液压缸铰点位置设计120

555铰接式全液压转向系统121

第6章轮式装载机动力系统工作特性研究122

6180型轮式装载机动力系统模型122

611发动机模型124

612液力变矩器模型125

613变速箱"para" label-module="para">

614变速箱换挡离合器模型130

615车体运动模型131

616湿式制动器模型132

617变速液压泵模型133

618工作液压泵模型133

619转向液压泵模型135

6110辅助液压泵模型136

6280型轮式装载机动力系统行驶工作特性研究136

621起步过程动力系统工作特性136

622高速行驶动力系统工作特性141

6380型轮式装载机动力系统铲装作业工作特性研究147

631全油门“KD”换挡方式铲装作业分析147

632全油门非“KD”方式铲装作业150

633部分油门“KD”方式铲装作业154

634不同方式铲装作业动力系统工作性能对比分析157

64轮式装载机限滑差速系统行驶驱动性能研究158

641限滑差速器简介159

642限滑差速系统工作原理及模型建立159

643限滑差速器性能评价参数163

644整车重心变化规律165

645带限滑差速器装载机驱动性能分析166

第7章工作装置现代设计175

71工作装置机构设计175

711工作装置设计要求175

712铲斗设计175

713工作装置连杆机构设计177

72工作装置结构有限元分析181

721有限元法分析基本流程181

722基于整机结构的有限元分析183

723整体结构多体系统分析185

724整体结构有限元分析190

73轮式装载机液压系统设计与分析203

731工作装置液压系统的组成和性能要求203

732工作装置液压系统工作特性与能耗分析203

733转向液压系统工作特性与能耗分析214

734装载机液压系统改进研究229

第8章工程机械人—机—环境系统设计

81概述233

82工程机械噪声控制233

821工程机械噪声源234

822工程机械噪声传播途径235

823工程机械的噪声控制235

83工程机械驾驶室宜人化气候环境237

831驾驶室通风238

832驾驶室采暖238

833驾驶室制冷238

834驾驶室的隔热与密封238

84振动压路机乘坐舒适性239

841振动压路机整机动力学模型239

842振动压路机振实作业工况乘坐舒适性241

843振动压路机转场行驶工况乘坐舒适性243

85轮式装载机整车结构系统动力学研究245

851液压缸动态特性分析245

852装载机整车结构系统虚拟样机模型250

853装载机整车结构系统多体动力学分析251

854装载机行驶稳定系统分析264

第9章工程机械造型设计268

91概述268

911工程机械造型设计的任务268

912工程机械驾驶室造型设计269

913发动机罩造型设计272

92驾驶室内部件人机工程设计273

921人体尺寸的测量273

922人体模型273

923座椅设计274

924驾驶室内操纵器的设计276

925仪表板的设计279

93驾驶室内部布置工具281

931最佳H点的分析和应用281

932眼椭圆283

933头部转动点（P）和眼点（E）284

934驾驶员的头廓包络线285

935驾驶员膝部位置曲线285

936驾驶员腹部位置曲线286

937驾驶员手伸及界面286

94装载机驾驶室作业空间设计287

941装载机驾驶室作业空间设计概述287

942方向盘的布置289

943仪表板的布置290

944工作装置操纵杆的布置292

945转向灯、雨刷器等组合开关和行走装置变速杆的布置292

946其他手控操纵器的布置293

95装载机驾驶室人机工程学仿真293

951视野仿真293

952驾驶坐姿仿真294

953驾驶员手伸及界面仿真299

954装载机驾驶室色彩设计299

96工程机械色彩设计301

961工程机械色彩设计应遵循的设计原则301

962装载机整车色彩设计302

第10章工程机械系统热平衡技术304

101发动机燃烧放热和冷却计算304

1011发动机放热量计算304

1012发动机传给冷却液热量305

1013废气带走热量305

1014机体散热305

1015风扇的主要性能参数306

1016发动机能量去向分析306

102液力变矩器工作热特性分析307

1021液力变矩器的能量损失307

1022液力变矩器工作热特性308

103装载机液压系统能耗分析309

1031I形铲装工况液压系统能耗分析309

1032液压系统传热分析311

1033多种作业方式液压系统热特征313

104车辆散热器性能316

1041车辆散热器简介317

1042波纹翅片换热机理317

1043散热器数值模型的建立319

1044散热器波纹翅片结构参数分析323

105装载机动力舱换热特性分析326

1051动力舱物理模型建立327

1052动力舱换热性能分析328

1053动力舱改进分析331

参考文献334