现代机械设计手册

第26篇 机械振动与噪声

第1章 概述

1.1 机械振动的分类及机械工程中的振动问题

1.1.1 机械振动的分类

1.1.2 机械工程中的振动问题

1.2 有关振动的部分标准

1.2.1 有关振动的部分国家标准

1.2.1.1 基础标准和一般标准

1.2.1.2 平衡和试验台的振动标准

1.2.1.3 各种机器、设备的振动标准

1.2.1.4 振动测量仪器的使用和要求

1.2.1.5 人体振动与环境

1.2.2 有关振动的部分国际标准

1.2.3 机械振动等级的评定

1.2.3.1 振动烈度的评定

1.2.3.2 振动烈度的等级划分

1.2.3.3 泵的振动烈度的评定举例

1.3 允许振动量

1.3.1 机械设备的允许振动量

1.3.2 其他要求的允许振动量

第2章 机械振动基础

2.1 单自由度系统的自由振动

2.2 单自由度系统的受迫振动

2.2.1 简谐激励下的振动响应

2.2.2 一般周期激励下的稳态响应

2.2.3 扭转振动与直线振动的参数类比

2.3 多自由度系统

2.3.1 多自由度系统的自由振动及其特性

2.3.2 多自由度系统的简谐激励稳态响应

2.3.3 常见二自由度系统简谐激励下的稳态响应

2.4 振动系统对任意激励的响应计算

2.4.1 单自由度系统

2.4.2 多自由度系统的模态分析法

第3章 机械振动的一般资料

3.1 机械振动表示方法

3.1.1 简谐振动表示方法

3.1.2 周期振动幅值表示法

3.1.3 振动频谱表示法

3.2 弹性构件的刚度

3.3 阻尼系数

3.3.1 黏性阻尼系数

3.3.2 等效黏性阻尼系数

3.4 振动系统的固有角频率

3.4.1 单自由度系统的固有角频率

3.4.2 二自由度系统的固有角频率

3.4.3 各种构件的固有角频率

3.5 同向简谐振动合成

3.6 各种机械产生振动的扰动频率

第4章 非线性振动与随机振动

4.1 非线性振动

4.1.1 非线性振动问题

4.1.2 非线性恢复力的特性曲线

4.1.3 非线性阻尼力的特性曲线

4.1.4 非线性振动的特性

4.1.5 分析非线性振动的常用方法及示例

4.1.5.1 分析非线性振动的常用方法

4.1.5.2 非线性振动的求解示例

4.2 自激振动

4.2.1 自激振动系统的特性

4.2.2 机械工程中的自激振动现象

4.2.3 非线性振动的稳定性

4.2.4 相平面法及稳定性判据

4.3 随机振动

4.3.1 随机振动问题

4.3.2 平稳随机振动

4.3.3 单自由度线性系统的传递函数

4.3.4 单自由度线性系统的随机响应

第5章 机械振动控制

5.1 振动控制的基本方法

5.1.1 常见的机械振动源

5.1.2 振动控制的基本方法

5.1.3 刚体回转体的平衡

5.1.4 挠体回转体的动平衡

5.1.5 往复机械惯性力的平衡

5.2 定性减少振动的一些方法和手段

5.3 隔振原理及隔振设计

5.3.1 隔振原理及一级隔振动力参数设计

5.3.2 一级隔振动力参数设计示例

5.3.3 二级隔振动力参数设计

5.3.4 二级隔振动力参数设计示例

5.3.5 非刚性基座隔振设计

5.3.6 隔振设计的几个问题

5.3.6.1 隔振设计步骤

5.3.6.2 隔振设计要点

5.3.6.3 隔振系统的阻尼

5.3.7 隔振元件材料、类型与选择

5.3.7.1 隔振元件材料、类型

5.3.7.2 隔振元件选择

5.3.8 橡胶隔振器

5.3.9 橡胶隔振器设计

5.3.9.1 橡胶材料的主要性能参数

5.3.9.2 橡胶隔振器刚度计算

5.3.9.3 橡胶隔振器设计要点

5.3.10 钢丝绳隔振器

5.3.10.1 主要特点

5.3.10.2 选择原则与方法

5.4 阻尼减振

5.4.1 阻尼减振原理

5.4.2 阻尼类型

5.4.3 材料的损耗因子与阻尼结构

5.4.3.1 材料的损耗因子

5.4.3.2 阻尼结构

5.4.4 干摩擦阻尼

5.4.4.1 刚性连接的干摩擦阻尼

5.4.4.2 弹性连接的干摩擦阻尼

5.4.5 干摩擦阻尼减振器

5.5 动力吸振器

5.5.1 动力吸振器设计

5.5.1.1 动力吸振器工作原理

5.5.1.2 动力吸振器的设计

5.5.1.3 设计示例

5.5.2 有阻尼动力吸振器

5.5.2.1 有阻尼动力吸振器的动态特性

5.5.2.2 有阻尼动力吸振器的最佳参数

5.5.2.3 有阻尼动力吸振器设计

5.6 缓冲器设计

5.6.1 设计思想

5.6.1.1 冲击现象及冲击传递系数

5.6.1.2 速度阶跃激励

5.6.1.3 缓冲弹簧的储能特性

5.6.1.4 阻尼参数选择

5.6.2 一级缓冲器设计

5.6.2.1 缓冲器设计原则

5.6.2.2 设计要求

5.6.2.3 一次缓冲器动力参数设计

5.6.2.4 加速度脉冲激励波形影响提示

5.6.3 二级缓冲器设计

5.7 机械振动的主动控制

5.7.1 主动控制系统的原理

5.7.2 主动控制的类型

5.7.3 控制系统的组成

5.7.4 作动器类型

5.7.5 主动控制系统的设计过程

5.7.6 常用的控制律设计方法

5.7.7 主动抑振

5.7.7.1 随机振动控制

5.7.7.2 谐波振动控制

5.7.8 主动吸振

5.7.8.1 惯性可调动力吸振

5.7.8.2 刚度可调式动力吸振

5.7.9 主动隔振

5.7.9.1 主动隔振原理

5.7.9.2 半主动隔振原理

第6章 典型设备振动设计实例

6.1 旋转机械的振动设计实例

6.1.1 汽轮发电机组轴系线性动力学设计

6.1.1.1 建模

6.1.1.2 运动方程和求解方法

6.1.1.3 临界转速的计算

6.1.1.4 不平衡响应计算

6.1.1.5 稳定性设计

6.1.2 200MW汽轮发电机组轴系动力学线性分析

6.1.2.1 200MW汽轮发电机组轴系模型

6.1.2.2 单跨轴段在刚性支承下的临界转速和模态

6.1.2.3 刚性支承轴系的临界转速及主模态

6.1.2.4 弹性支承轴系的临界转速

6.2 往复机械的振动设计实例——CA498柴油机隔振系统设计与试验研究

6.2.1 柴油机振动扰动力分析

6.2.2 柴油机隔振系统设计模型

6.2.3 隔振方案的选择

6.3 锻压机械的振动设计实例

6.3.1 锻锤的隔振计算

6.3.1.1 锻锤隔振的基本计算

6.3.1.2 砧座下基础块的最小厚度要求

6.3.1.3 三心合一问题

6.3.1.4 阻尼问题

6.3.1.5 隔振基础的结构设计

6.3.2 锻锤隔振基础的设计步骤

6.3.2.1 搜集设计资料

6.3.2.2 初步确定基础块的质量和几何尺寸

6.3.2.3 确定隔振器应具备的参数并选用或设计隔振器

6.3.2.4 基础块振动验算

6.3.2.5 砧座振幅验算

6.3.2.6 基础箱的设计及振幅

6.3.3 设计举例5t模锻锤隔振基础设计

6.3.3.1 设计资料及设计值

6.3.3.2 确定基础块的质量和几何尺寸

6.3.3.3 隔振器的选用与设计

6.3.3.4 基础块振动验算

6.3.3.5 砧座振幅验算

6.3.3.6 基础箱设计

6.3.4 有关锻锤隔振新理论、新观念介绍

6.3.4.1 砧座下直接隔振技术

6.3.4.2 阻尼的作用与取值范围

第7章 轴系的临界转速

7.1 概述

7.2 简单转子的临界速度

7.2.1 力学模型

7.2.2 两支承轴的临界转速

7.2.3 两支承单盘转子的临界转速

7.3 两支承多盘转子临界转速的近似计算

7.3.1 带多个圆盘轴的一阶临界转速

7.3.2 力学模型

7.3.3 临界转速计算公式

7.3.4 计算示例

7.4 阶梯轴的临界转速计算

7.5 轴系的模型与参数

7.5.1 力学模型

7.5.2 滚动轴承支承刚度

7.5.3 滑动轴承支承刚度

7.5.4 支承阻尼

7.6 轴系的临界转速计算

7.6.1 轴系的特征值问题

7.6.2 特征值数值计算实例

7.6.3 传递矩阵法计算临界转速

7.6.4 传递矩阵法计算实例

7.7 轴系临界转速设计

7.7.1 轴系临界转速修改设计

7.7.2 轴系临界转速组合设计

7.8 影响轴系临界转速的因素

7.8.1 支撑刚度对临界转速的影响

7.8.2 回转力矩对临界转速的影响

7.8.3 联轴器对临界转速的影响

7.8.4 其他因素的影响

7.8.5 改变临界转速的措施

第8章 机械振动的利用

8.1 概述

8.1.1 振动机械的组成

8.1.2 振动机械的用途及工艺特性

8.1.3 振动机械的频率特性及结构特征

8.1.4 工程中常用的振动系统

8.1.5 有关振动机械的部门标准

8.2 振动机工作面上物料的运动学与动力学

8.2.1 物料的运动学

8.2.1.1 物料的运动状态

8.2.1.2 物料的滑行运动

8.2.1.3 物料的抛掷运动

8.2.2 物料的动力学

8.2.2.1 物料滑行运动时的结合质量与当量阻尼

8.2.2.2 物料抛掷运动时的结合质量与当量阻尼

8.2.2.3 弹性元件的结合质量与阻尼

8.2.2.4 振动系统的计算质量、总阻尼系数及功率消耗

8.3 常用的振动机械

8.3.1 振动机械的分类

8.3.2 常用振动机的振动参数

8.4 惯性式振动机械的计算

8.4.1 单轴惯性式振动机

8.4.2 双轴惯性式振动机

8.4.3 多轴惯性振动机

8.4.4 自同步式振动机

8.4.5 惯性共振式振动机

8.4.5.1 主振系统的动力参数

8.4.5.2 激振器动力参数设计

8.5 弹性连杆式振动机的计算

8.5.1 单质体弹性连杆式振动机

8.5.2 双质体弹性连杆式振动机

8.5.3 隔振平衡式三质体弹性连杆振动机

8.5.4 非线性弹性连杆振动机

8.5.5 弹性连杆振动机动力参数的选择计算

8.5.6 导向杆和橡胶铰链

8.5.7 振动输送类振动机整体刚度和局部刚度的计算

8.5.8 近共振类振动机工作点的调试

8.6 电磁式振动机械的计算

8.7 振动机械设计示例

8.7.1 远超共振惯性振动机设计示例

8.7.1.1 远超共振惯性振动机的运动参数设计示例

8.7.1.2 远超共振惯性振动机的动力参数设计示例

8.7.2 惯性共振式振动机的动力参数设计示例

8.7.3 弹性连杆式振动机的动力参数设计示例

8.7.4 电磁式振动机的动力参数设计示例

8.8 主要零部件

8.8.1 振动电机

8.8.2 仓壁式振动器

8.8.3 复合弹簧

8.9 利用振动来监测缆索拉力

8.9.1 测量弦振动计算索拉力

8.9.1.1 弦振动测量原理

8.9.1.2 MGH型锚索测力仪

8.9.2 按两端受拉梁的振动测量索拉力

8.9.2.1 两端受拉梁的振动测量原理

8.9.2.2 高屏溪桥斜张钢缆检测部分简介

8.9.3 索拉力振动检测的最新方法

第9章 机械振动测量

9.1 概述

9.1.1 振动的测量方法

9.1.1.1 振动测量的内容

9.1.1.2 测振原理

9.1.1.3 振动量级的表述方法

9.1.2 振动测量系统

9.2 振动测量传感器

9.2.1 加速度传感器

9.2.1.1 加速度计的原理和结构

9.2.1.2 加速度计的类型

9.2.1.3 加速度计的主要性能指标

9.2.1.4 加速度计的安装

9.2.1.5 加速度计的选择

9.2.1.6 适用于不同场合的加速度计

9.2.1.7 加速度计的标定

9.2.2 速度传感器

9.2.3 位移传感器

9.2.3.1 电涡流传感器

9.2.3.2 激光位移传感器

9.2.4 其他传感器

9.3 测试仪器

9.3.1 电荷放大器

9.3.2 电源供给器

9.3.3 便携式测振仪

9.4 激振设备

9.4.1 力锤

9.4.2 电磁式激振设备

9.4.2.1 电磁式激振器

9.4.2.2 电磁式振动台

9.4.3 电液伺服振动台

9.4.4 冲击试验机

9.4.5 压电陶瓷

9.5 振动测量方法举例

9.5.1 系统固有频率的测定

9.5.2 阻尼参数的测定

9.5.3 刚度和柔度测量

第10章 机械振动信号处理与故障诊断

10.1 概述

10.1.1 机械故障诊断概述

10.1.2 机械故障

10.1.3 基本维护策略

10.1.4 故障特征参量

10.1.5 机械振动信号的分类

10.2 振动信号处理基础

10.2.1 频谱

10.2.2 模数（A/D）转换

10.2.3 模拟信号采样

10.2.4 量化误差

10.2.5 混叠与采样定理

10.2.6 滤波器

10.2.7 振动传感器的选择

10.2.8 测试位置的选择

10.3 机械振动信号时域分析与故障诊断

10.3.1 时域特征与故障检测

10.3.2 相关分析

10.4 机械振动信号频域分析与故障诊断

10.4.1 傅里叶变换基础

10.4.2 利用频谱分析进行故障诊断

10.4.3 倒谱（cepstrum）分析基础

10.4.4 利用倒谱分析进行故障诊断

10.5 旋转机械振动与故障诊断

10.5.1 旋转机械振动的基本特征

10.5.1.1 强迫振动

10.5.1.2 自激振动

10.5.2 旋转机械常见故障机理与诊断

10.5.2.1 振动测量与技术

10.5.2.2 振动标准

10.5.2.3 旋转机械振动信号特征与故障诊断

10.6 往复机械振动与故障诊断

10.6.1 往复机械振动的基本特征

10.6.2 往复机械故障诊断

10.7 滚动轴承和齿轮故障诊断

10.7.1 滚动轴承故障诊断

10.7.1.1 滚动轴承故障诊断方法及应用

10.7.1.2 锥形滚子轴承故障诊断示例

10.7.2 齿轮故障诊断

10.8 机械故障诊断中的现代信号处理方法

10.8.1 小波变换及其机械故障诊断应用

10.8.2 EMD及其机械故障诊断应用

第11章 机械噪声基础

11.1 声学基本知识

11.1.1 声波的特性

11.1.2 描述声场与声源的物理量

11.1.3 声学物理量的关系及波动方程

11.1.4 平面、球面和柱面声波

11.1.5 声波的传播

11.1.5.1 反射、折射和透射

11.1.5.2 声波的干涉

11.1.5.3 散射、绕射和衍射

11.1.6 自由声场和混响声场

11.1.7 简单声源模型

11.1.8 声辐射

11.2 噪声的评价

11.2.1 声压级、声强级和声功率级

11.2.2 声级的综合

11.2.3 等效声级

11.2.4 人耳的听觉特性

11.2.5 噪声的频谱分析

11.2.6 计权声级

11.2.7 噪声评价数NR

11.3 噪声标准与规范

11.3.1 噪声的危害

11.3.2 噪声标准目录

11.3.3 机械设备噪声限值

11.3.4 工作场所噪声暴露限值

11.4 机械工程中的噪声源

11.4.1 机械噪声

11.4.2 齿轮噪声

11.4.3 滚动轴承噪声

11.4.4 液压系统噪声

11.4.4.1 液压泵噪声

11.4.4.2 液压阀噪声

11.4.4.3 机械噪声

11.4.5 电磁噪声

11.4.6 空气动力噪声

第12章 机械噪声测量

12.1 噪声测量概述

12.1.1 测量目的

12.1.2 测量注意事项

12.1.2.1 测点的选择

12.1.2.2 背景噪声的修正

12.1.2.3 环境的影响

12.1.2.4 测量仪器的校准

12.2 噪声测量仪器

12.2.1 噪声测量基本系统

12.2.2 传声器

12.2.2.1 传声器的性能指标

12.2.2.2 传声器种类及特点

12.2.2.3 电容传声器

12.2.2.4 传声器的使用

12.2.2.5 特殊传声器

12.2.2.6 前置放大器

12.2.3 声级计

12.2.3.1 声级计的原理及分类

12.2.3.2 声级计的主要性能

12.2.3.3 积分声级计

12.2.3.4 噪声暴露计

12.2.3.5 统计声级计

12.2.3.6 频谱声级计

12.2.4 附件的使用

12.2.5 记录及分析仪

12.2.5.1 数据记录与采集

12.2.5.2 数字式分析仪

12.2.6 声校准器

12.3 噪声测量方法

12.3.1 声级测量

12.3.1.1 试验目的

12.3.1.2 试验原理

12.3.1.3 测点选择

12.3.1.4 测试内容

12.3.2 声功率测量

12.3.2.1 试验目的

12.3.2.2 试验原理

12.3.2.3 测点布置

12.3.3 声强测量

12.3.3.1 试验目的

12.3.3.2 试验原理

12.3.3.3 双传声器探头

12.3.3.4 声强信号处理方法

12.3.4 声成像测试

12.3.4.1 波束成型阵列测试技术

12.3.4.2 近场声全息测试技术

第13章 机械噪声控制

13.1 噪声源控制

13.1.1 噪声控制原则与方法

13.1.1.1 噪声源的控制

13.1.1.2 传播途径的控制

13.1.1.3 噪声接受者（点）的防护

13.1.2 机械噪声源控制

13.1.3 空气动力噪声源控制

13.2 隔声降噪

13.2.1 隔声性能的评价与测定

13.2.1.1 隔声量

13.2.1.2 计权隔声量RW

13.2.1.3 空气声隔声量的实验室测定

13.2.2 单层均质薄板的隔声性能

13.2.2.1 隔声频率特性曲线

13.2.2.2 隔声量计算

13.2.2.3 常用单层板结构隔声量

13.2.3 双层板结构的隔声性能

13.2.3.1 隔声频率特性曲线

13.2.3.2 隔声量计算的经验公式

13.2.4 轻型组合结构的隔声性能

13.2.4.1 各类轻型组合结构的隔声特性

13.2.4.2 轻型构造中的声桥和提高轻型构造隔声量的方法

13.2.5 隔声罩

13.2.5.1 隔声罩和半隔声罩的常用形式

13.2.5.2 隔声罩隔声效果计算公式

13.2.5.3 隔声罩设计步骤

13.2.5.4 隔声罩设计注意事项

13.2.6 隔声屏

13.2.6.1 隔声屏类型

13.2.6.2 隔声屏降噪效果

13.3 吸声降噪

13.3.1 吸声材料和吸声结构

13.3.2 吸声性能的评价与测定

13.3.2.1 吸声性能的评价

13.3.2.2 吸声系数的测量

13.3.3 多孔吸声材料

13.3.3.1 多孔吸声材料的基本类型

13.3.3.2 多孔吸声材料的吸声性能

13.3.4 共振吸声结构

13.3.4.1 穿孔板共振吸声结构

13.3.4.2 微穿孔板共振吸声结构

13.3.5 吸声降噪量计算

13.3.5.1 吸声降噪适用条件分析

13.3.5.2 单声源时的室内吸声降噪量计算

13.3.5.3 多声源时的室内吸声降噪量计算

13.3.5.4 吸声降噪设计程序

13.4 消声器

13.4.1 消声器的类型与性能评价

13.4.1.1 消声器的类型

13.4.1.2 消声器的性能评价

13.4.2 阻性消声器

13.4.2.1 常见形式

13.4.2.2 直管式消声器的消声量

13.4.2.3 其他消声器的消声量

13.4.3 抗性消声器

13.4.3.1 扩张式（膨胀式）消声器

13.4.3.2 共振式消声器

13.4.3.3 微穿孔板消声器

13.4.4 复合式消声器

13.4.5 喷注消声器

13.4.5.1 节流减压型排气消声器

13.4.5.2 小孔喷注型排气消声器

13.4.5.3 节流减压加小孔喷注复合型排气消声器

13.4.5.4 多孔材料耗散型排气消声器

13.4.6 电子消声器

参考文献

第27篇 疲劳强度设计

第1章 机械零部件疲劳强度与寿命

1.1 零部件疲劳失效与疲劳寿命

1.1.1 疲劳失效及其特点

1.1.2 机械零部件常见疲劳失效形式

1.1.3 疲劳设计准则

1.1.3.1 名义应力准则

1.1.3.2 局部应力应变准则

1.1.3.3 损伤容限设计准则

1.1.3.4 多轴疲劳准则

1.2 疲劳载荷

1.2.1 循环应力

1.2.2 循环计数法

1.2.3 载荷谱编制

1.2.3.1 累积频数曲线

1.2.3.2 载荷谱编制

1.2.3.3 应用举例

1.3 材料疲劳性能

1.4 疲劳损伤累积效应与法则

1.4.1 线性疲劳累积损伤（Miner）法则

1.4.2 相对Miner法则

第2章 疲劳失效影响因素与提高疲劳强度的措施

2.1 应力集中效应

2.1.1 应力分布及材料对应力集中的敏感性

2.1.2 理论应力集中系数

2.1.2.1 带台肩圆角的机械零件的理论应力集中系数

2.1.2.2 带沟槽的机械零件的理论应力集中系数

2.1.2.3 开孔的机械零件的理论应力集中系数

2.1.2.4 其他典型零件的理论应力集中系数

2.1.3 有效应力集中系数

2.1.3.1 带台肩圆角的机械零件的有效应力集中系数

2.1.3.2 带沟槽的机械零件的有效应力集中系数

2.1.3.3 开孔的机械零件的有效应力集中系数

2.1.3.4 其他常用零件的有效应力集中系数

2.2 尺寸效应

2.3 表面状态效应

2.3.1 表面精度影响

2.3.2 表面强化效应

2.4 载荷影响

2.4.1 载荷类型影响

2.4.2 载荷频率影响

2.4.3 平均应力影响

2.5 环境因素

2.5.1 腐蚀环境

2.5.1.1 载荷频率的影响

2.5.1.2 腐蚀方式的影响

2.5.1.3 腐蚀介质的影响

2.5.1.4 结构尺寸与形状的影响

2.5.2 温度的影响

2.5.2.1 低温的影响

2.5.2.2 高温的影响

2.6 提高零件疲劳强度的方法

2.6.1 合理选材

2.6.2 材料改性

2.6.3 改进结构

2.6.4 表面强化

2.6.4.1 表面喷丸

2.6.4.2 表面辊压

2.6.4.3 内孔挤压

2.6.4.4 表面化学热处理

2.6.4.5 表面淬火

2.6.4.6 表面激光处理

第3章 高周疲劳强度设计方法

3.1 材料的常规疲劳性能数据

3.1.1 材料疲劳极限

3.1.2 材料的SN曲线

3.1.3 疲劳安全系数

3.2 无限寿命设计

3.2.1 单向应力状态下的无限寿命设计

3.2.1.1 计算公式

3.2.1.2 设计实例

3.2.2 复杂应力状态下的无限寿命设计

3.2.3 连接件的疲劳寿命估算——应力严重系数法

3.3 有限寿命设计

3.3.1 计算公式

3.3.2 寿命估算

3.3.3 设计实例

第4章 低周疲劳强度设计方法

4.1 材料低周疲劳性能

4.2 循环应力应变曲线

4.2.1 滞回线

4.2.2 循环硬化与循环软化

4.2.3 循环应力应变曲线

4.3 应变寿命曲线

4.3.1 应变寿命方程

4.3.2 四点法求应变寿命曲线

4.3.3 通用斜率法

4.4 低周疲劳的寿命估算

4.4.1 直接法

4.4.2 裂纹形成寿命估算方法

4.4.2.1 局部应力应变分析

4.4.2.2 裂纹形成寿命估算方法

4.4.2.3 设计实例

第5章 裂纹扩展寿命估算方法

5.1 应力强度因子与断裂韧性

5.1.1 应力强度因子

5.1.2 断裂韧度

5.2 裂纹扩展特性与裂纹扩展速率

5.2.1 裂纹扩展过程

5.2.2 裂纹扩展门槛值ΔKth

5.2.3 裂纹扩展速率da／dN

5.3 疲劳裂纹扩展寿命估算方法

5.4 算例

5.5 损伤容限设计

5.5.1 损伤容限设计概念

5.5.2 损伤容限设计的内容

5.5.2.1 确定关键件

5.5.2.2 材料选择

5.5.2.3 结构细节设计的控制

5.5.3 结构设计

5.5.4 缺陷假设

5.5.4.1 初始裂纹尺寸

5.5.4.2 连续损伤假设

5.5.4.3 剩余结构损伤

5.5.4.4 使用中检查后损伤假设

5.5.5 剩余强度

5.5.5.1 剩余强度概念

5.5.5.2 多途径传力结构剩余强度曲线

5.5.6 损伤检查

5.5.6.1 可检查度

5.5.6.2 检查能力评估方法

5.5.6.3 检查间隔

第6章 疲劳实验与数据处理

6.1 疲劳试验机

6.1.1 疲劳试验机的种类

6.1.2 疲劳试验加载方式

6.1.3 疲劳试验控制方式

6.1.4 疲劳试验数据采集

6.2 疲劳试样及其制备

6.2.1 试样

6.2.1.1 光滑试样

6.2.1.2 缺口试验

6.2.1.3 低周疲劳试样

6.2.1.4 疲劳裂纹扩展试样

6.2.2 试样制备

6.2.2.1 取样

6.2.2.2 机械加工

6.2.2.3 热处理

6.2.2.4 测量、探伤与储存

6.3 疲劳试验方法

6.3.1 SN曲线试验

6.3.1.1 单点试验法

6.3.1.2 成组试验法

6.3.2 疲劳极限试验

6.3.3 εN曲线试验

6.3.4 应力应变曲线试验

6.3.5 裂纹扩展速率（da/dN曲线）试验

6.3.6 断裂韧性试验

6.4 疲劳试验数据处理

6.4.1 可疑观测值的取舍

6.4.2 SN曲线拟合

6.4.3 εN曲线拟合

6.4.4 应力应变曲线拟合

6.4.5 da/dN曲线拟合

6.4.6 断裂韧性试验数据处理

参考文献

第28篇 可靠性设计

第1章 机械失效与可靠性

1.1 机械零部件的典型失效形式

1.1.1 静载失效

1.1.2 疲劳失效

1.1.3 腐蚀失效

1.1.4 磨损失效

1.1.5 冲击失效

1.1.6 振动失效

1.2 机械零部件的力学性能与失效影响因素

1.2.1 静载拉伸特性

1.2.2 静强度性能

1.2.3 疲劳性能

1.3 安全设计准则

1.3.1 静强度准则

1.3.2 疲劳强度准则

1.3.3 断裂准则

1.3.4 磨损设计准则

1.3.5 振动稳定性准则

1.4 可靠性及其指标

1.4.1 产品质量

1.4.2 产品的可靠性

1.4.3 产品可靠性与全寿命周期费用

1.4.4 寿命均值与方差

1.4.5 平均无故障工作时间

1.4.6 产品寿命分布与可靠度

1.4.7 失效率

1.4.8 可靠寿命与特征寿命

1.4.9 维修度

1.4.10 有效度

第2章 可靠性设计流程

2.1 可靠性目标及其分解

2.2 可靠性设计流程

2.3 设计各阶段的可靠性工作内容

2.3.1 方案设计阶段

2.3.2 系统设计阶段

2.3.3 详细设计阶段

2.3.4 设计评审阶段

第3章 可靠性数据及其统计分布

3.1 可靠性数据采集

3.1.1 可靠性设计与评估数据要求

3.1.2 可靠性数据来源与采集方法

3.2 可靠性数据统计内容及方法

3.2.1 可靠性数据统计内容

3.2.2 可靠性数据统计分析基本方法

3.3 载荷分布与强度分布

3.3.1 正态分布

3.3.2 极值分布

3.3.3 次序统计量及其分布

3.4 载荷作用次数分布及故障次数分布

3.4.1 二项分布

3.4.2 泊松(Poisson)分布

3.5 寿命分布

3.5.1 指数分布

3.5.2 威布尔(Weibull)分布

3.5.3 对数正态分布

第4章 故障模式、效应及危害度分析

4.1 基本概念与方法步骤

4.1.1 基本概念

4.1.2 FMECA的层次与分析过程

4.1.3 FMECA的实施步骤

4.2 危害度分析

4.2.1 定性分析

4.2.2 定量分析

4.3 FMECA应用示例

第5章 故障树分析

5.1 基本概念与基本符号

5.1.1 故障树基本概念

5.1.2 故障树基本符号

5.1.3 割集与路集

5.2 故障树建树与分析方法

5.2.1 建立故障树的方法与步骤

5.2.2 故障树定性分析

5.2.3 故障树定量分析

5.3 故障树分析实例

第6章 机械系统可靠性设计

6.1 系统可靠性设计的内容

6.2 系统可靠性模型

6.2.1 串联系统可靠性模型

6.2.1.1 独立失效系统可靠性模型

6.2.1.2 一般串联系统可靠性模型

6.2.2 并联系统可靠性模型

6.2.2.1 独立失效系统可靠性模型

6.2.2.2 一般并联系统可靠性模型

6.2.3 串并联系统可靠性模型

6.2.4 并串联系统可靠性模型

6.2.5 表决系统可靠性模型

6.2.6 储备系统可靠性模型

6.2.7 复杂系统可靠性分析方法

6.3 参数化形式的系统可靠性模型

6.4 系统可靠性预测

6.4.1 数学模型法

6.4.2 上下限法

6.4.3 组合预测

6.5 可靠性分配方法

6.5.1 等分配法

6.5.2 再分配法

6.5.3 比例分配法

6.5.4 综合评分分配法

6.5.5 动态规划分配法

6.5.5.1 串联系统

6.5.5.2 并联系统

6.6 可靠性预测实例

第7章 机构可靠性设计

7.1 机构可靠性模型及评价指标

7.1.1 机构可靠性建模方法

7.1.2 机构工作过程分解

7.1.3 功能可靠性

7.2 曲柄滑块机构运动可靠性

7.2.1 机构运动误差

7.2.2 理想状态下机构运动关系

7.2.3 机构可靠性模型

7.2.3.1 考虑尺寸误差的计算模型

7.2.3.2 考虑运动副间隙误差的计算模型

第8章 零件静强度可靠性设计

8.1 基本原理

8.1.1 安全系数及可靠性参数

8.1.2 可靠性设计计算基本原理

8.2 应力分布和强度分布影响因素

8.2.1 载荷

8.2.2 材料性能

8.2.3 制造工艺

8.2.4 几何形状及尺寸

8.3 随机变量函数的均值和标准差计算方法

8.3.1 计算分布参数的矩方法

8.3.2 常用随机变量函数均值与标准差公式

8.4 零件可靠度计算的应力强度干涉模型

8.4.1 应力强度干涉模型

8.4.1.1 基本概念

8.4.1.2 零件可靠度基本表达式

8.4.2 载荷多次作用下的可靠性模型

8.5 典型应力/强度分布的零件可靠度计算

8.5.1 应力与强度均为正态分布时可靠度计算

8.5.2 应力与强度均服从对数正态分布时可靠度计算

8.6 静强度可靠性设计

8.6.1 零件静强度可靠性设计的主要内容与步骤

8.6.2 静强度可靠性设计举例

8.7 断裂可靠性设计

8.7.1 断裂力学的基本概念

8.7.2 断裂可靠性设计

8.8 可靠性设计计算的蒙特卡罗方法

8.8.1 蒙特卡罗法求解可靠度的原理

8.8.2 随机数的产生

8.8.3 随机变量抽样方法

8.8.3.1 逆变换法

8.8.3.2 舍选抽样法

8.8.3.3 变换抽样法

8.8.4 重要抽样法

8.8.5 离散随机变量抽样

8.8.6 应用举例——发动机轮盘可靠性仿真

8.9 典型机械零件可靠性设计举例

8.9.1 螺纹连接可靠性设计

8.9.2 过盈连接的可靠性设计

第9章 零部件动强度可靠性设计

9.1 疲劳强度可靠性设计

9.1.1 疲劳可靠性设计基本原理

9.1.2 概率疲劳等寿命图

9.1.3 疲劳强度可靠性设计计算

9.2 疲劳强度可靠性设计的递推法

9.3 随机恒幅循环载荷疲劳可靠度的统计平均算法

9.3.1 疲劳可靠度计算的载荷统计加权平均模型

9.3.2 疲劳寿命分布与循环应力水平之间的关系

9.4 磨损可靠性

9.4.1 磨损的基本概念

9.4.2 给定寿命下的磨损可靠度计算

9.4.3 给定磨损可靠度时的可靠寿命计算

第10章 可靠性评价

10.1 零件可靠性评价

10.1.1 复杂载荷工况可靠性评价

10.1.2 强度退化规律

10.1.3 存在强度退化时的可靠性模型

10.1.4 离散化的可靠性模型

10.2 系统可靠性评价

10.2.1 系统可靠性评价方法

10.2.2 行星齿轮系可靠度计算

第11章 可靠性试验与数据处理

11.1 可靠性试验

11.1.1 可靠性试验类型

11.1.2 可靠性试验数据类型

11.2 可靠性数据分布类型检验

11.2.1 χ2检验法

11.2.2 KS检验法

11.2.3 回归分析检验法

11.3 参数估计

11.3.1 矩估计

11.3.2 极大似然估计

11.4 指数分布假设检验与参数估计

11.4.1 拟合性检验

11.4.2 参数估计

11.5 正态分布统计检验与参数估计

11.5.1 拟合性检验

11.5.2 正态分布参数估计

附录

参考文献

第29篇 优化设计

第1章 概述

第2章 一维优化搜索方法

第3章 无约束优化算法

第4章 有约束优化算法

第5章 多目标优化设计方法

第6章 离散问题优化设计方法

第7章 随机问题优化设计方法

第8章 机械模糊优化设计方法

第9章 机械优化设计应用实例

第30篇 反求设计

第1章 概述

第2章 反求数字化数据测量设备

第3章 反求设计中的数据预处理

第4章 三维模型重构技术

第5章 常用反求设计软件与反求设计模块

第6章 反求设计实例

参考文献

第31篇 数字化设计

第1章 概述

第2章 数字化设计系统的组成

第3章 计算机图形学基础

第4章 产品的数字化造型

第5章 计算机辅助设计技术

第6章 有限元分析技术

第7章 虚拟样机技术

第32篇 人机工程与产品造型设计

第1章 概述

第2章 人机 程

第3章 产品造型设计

第33篇 创新设计

第1章 创新的理论和方法

第2章 创新设计理论和方法

第3章 发明创造的情境分析与描述

第4章 技术系统进化理论分析

第5章 技术冲突及其解决原理

第6章 技术系统物场分析模型

第7章 发明问题解决程序——ARIZ法

附录

参考文献

《现代机械设计手册》从新时期机械设计人员的实际需要出发，追求现代感，兼顾实用性、通用性、准确性，在广泛吸纳国内工具书优点的基础上，涵盖了各种常规和通用的机械设计技术资料，贯彻了最新的国家和行业标准，推荐了国内外先进、节能、通用的产品，体现了便查易用的编写风格。
《现代机械设计手册》共6卷，其中第1卷包括机械设计基础资料，零件结构设计，机械制图和几何精度设计，机械工程材料，连接件与紧固件；第2卷包括轴和联轴器，滚动轴承，滑动轴承，机架、箱体及导轨，弹簧，机构，机械零部件设计禁忌；第3卷包括带、链传动，齿轮传动，减速器、变速器，离合器、制动器，润滑，密封；第4卷包括液力传动，液压传动与控制，气压传动与控制；第5卷包括光机电一体化系统设计，传感器，控制元器件和控制单元，电动机；第6卷包括机械振动与噪声，疲劳强度设计，可靠性设计，优化设计，反求设计，数字化设计，人机工程与产品造型设计，创新设计。
《现代机械设计手册》可作为机械设计人员和有关工程技术人员的工具书，也可供高等院校有关专业师生参考使用。

三十余位机械设计大师领衔、二百余位知名专家参与编审、精心诠释通用机械设计内涵、引领现代机械设计创新潮流、机械设计领域扛鼎之作。
　　《现代机械设计手册》共6卷，本书为第6卷，其他各卷为：