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"Manual de diseño mecánico" (Quinta edición) Volumen 2 Prefacio a la quinta edición

La sociedad humana está entrando en la era de la economía del conocimiento, y la ciencia y la tecnología basadas en el conocimiento están desempeñando un papel cada vez más importante en el desarrollo de la sociedad actual. La investigación y el desarrollo de los logros científicos y tecnológicos y su aplicación generalizada son factores clave para promover el desarrollo económico y el progreso social hoy y en el futuro. Depender del progreso científico y tecnológico para revitalizar la industria de fabricación de equipos es el factor central y clave para la transformación de China de un país manufacturero a una potencia manufacturera.

El desarrollo de la industria de fabricación de equipos es inseparable de la investigación, el desarrollo y el diseño de productos. El diseño de productos mecánicos está cambiando del modo de diseño tradicional al modo de diseño moderno. El diseño moderno se caracteriza por la amplia aplicación de la tecnología informática, así como por la aplicación de tecnologías integrales como el diseño inteligente, el diseño digital, el diseño de redes, el diseño ecológico y el diseño de sistemas. La edición y publicación del Manual de diseño mecánico refleja plenamente las características del diseño moderno y es una herramienta y un medio indispensable para el diseño moderno.

Bajo la guía de la perspectiva científica sobre el desarrollo y el concepto de innovación y diseño independientes, esta edición del manual ha sido revisada y complementada exhaustivamente, proporcionando una garantía para la innovación y el diseño independientes de productos mecánicos modernos. en mi país. Por ejemplo, el manual se centra en el diseño ecológico, el diseño armonioso y el diseño de sistemas de productos, y también presenta el diseño innovador de productos, lo que resulta útil para que los diseñadores de productos utilicen el contenido y los métodos introducidos en el manual para el desarrollo de productos.

Esta edición del manual resume una gran cantidad de datos originales e información de diseño, así como los estándares técnicos que deben adoptarse en el diseño del producto, y también presenta una gran cantidad de conocimientos de diseño relevantes que son indispensables en diseño. Por tanto, se puede decir que el manual es una base de datos y una base de conocimientos necesaria para los diseñadores en el proceso de diseño del producto. En la actualidad, se ha convertido en una "herramienta inteligente" para el desarrollo de productos y una importante herramienta de diseño que no puede ser reemplazada por otras herramientas de diseño. Desempeñará un papel positivo no sólo ahora sino también en el futuro.

Esta edición del manual describe sistemáticamente el principal contenido técnico de la profesión del diseño mecánico, y resume los logros y la experiencia en el campo de la maquinaria en nuestro país desde la fundación de la Nueva China. Los editores de este manual han investigado muchos elementos nuevos. Además, también absorbe algo de ciencia y tecnología extranjeras avanzadas, con contenido rico y gran practicidad. Después de la publicación de las primeras cuatro ediciones, recibieron atención y elogios de todos los ámbitos de la vida. Como libro nacional clave de ciencia y tecnología y el libro de referencia a gran escala más autorizado en el campo de la ingeniería mecánica, ha ganado el segundo premio del Premio Nacional al Libro Excelente, el segundo premio del Premio al Progreso de la Ciencia y la Tecnología del Ministerio. de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, y el Premio Nacional al Mejor Vendido en Ciencia y Tecnología. Fue publicado por la editorial Jianhong en la provincia de Taiwán, con el número 1994, y desempeña un papel muy importante en el diseño de productos mecánicos. Actualmente se ha convertido en un libro de referencia imprescindible para diversas industrias, especialmente los departamentos técnicos de la industria de maquinaria.

En el proceso de revisión de este manual, nos esforzamos por implementar la ideología rectora de "cientificidad, avance, practicidad y confiabilidad". Se han realizado amplias investigaciones sobre el uso y las opiniones de fábricas, minas, institutos de diseño, institutos de investigación científica, universidades, etc. Desde los aspectos de selección de materiales, métodos de diseño y procesos de cálculo, y ejemplos de diseño de productos y sus piezas, el contenido básico, el contenido clásico y el contenido tradicional del diseño mecánico se integran profunda y sistemáticamente. Al mismo tiempo, se realiza un resumen completo de nuevas teorías, nuevos métodos, nuevos materiales, nuevos procesos, nuevas estructuras, nuevos productos y nuevas tecnologías en diseño mecánico en el país y en el extranjero, especialmente en las áreas de teoría integral del diseño de productos y métodos, mecatrónica y tecnología de control de sistemas mecánicos, etc. Creo que este manual se presentará a los lectores con una nueva apariencia. Desempeñará un papel positivo en la mejora del nivel de diseño de los productos mecánicos de mi país, promoviendo la investigación y el desarrollo de nuevos productos, la transformación de productos antiguos y la introducción, digestión, absorción y reinnovación de productos, promoviendo así la transformación. de mi país de país manufacturero a potencia manufacturera.

Esta edición se divide en 6 volúmenes y 52 artículos. Volumen 1: Materiales de diseño de uso común; Volumen 2: Diseño de piezas mecánicas (conexión, fijación, transmisión); Volumen 3: Diseño de piezas mecánicas (ejes, soportes y otros); Volumen 5: Mecatrónica y Tecnología de control; Volumen seis: Teoría y métodos del diseño moderno. En el proceso de redacción, implementamos y adoptamos los últimos estándares técnicos y nuevos estándares internacionales, enriquecemos y actualizamos el contenido técnico al máximo, condensamos y resumimos los últimos logros y experiencias en diseño mecánico, intentamos absorber ciencia y tecnología avanzadas extranjeras. y esforzarse por reflejar el diseño mecánico contemporáneo El último nivel, para servir mejor al diseño mecánico moderno en el proceso de selección de materiales, la introducción de principios básicos debe comprimirse tanto como sea posible, evitar el modo narrativo de los libros de texto en los manuales y poner especial énfasis; sobre el proceso de diseño de manuales y tablas. Elimine algunos contenidos innecesarios, así como el contenido de investigación que tenga una aplicación relativamente limitada y que no se haya utilizado en la práctica.

Esfuércese por hacer que el contenido de cada capítulo forme un todo orgánico, tenga en cuenta la naturaleza sistemática de cada capítulo y la unidad de todo el libro, y evite la duplicación innecesaria en la medida de lo posible. Se deben agregar diagramas de estructura y ejemplos de aplicación al diseño; cálculos de cada parte. Al diseñar y seleccionar piezas, se deben proporcionar adecuadamente la estructura, las dimensiones de instalación y los principales parámetros técnicos de los productos opcionales para crear condiciones convenientes para el diseño y la selección. Todos los métodos y datos de cálculo deben ser precisos, confiables y correctos. Es importante indicar la fuente, intentar fusionar datos y tablas con estándares similares y escribirlos en forma de resumen y diseño de dos columnas, para que el manual tenga. Menos espacio y más contenido.

La quinta edición del “Manual” está basada en las cuatro ediciones anteriores y ha sido revisada en los siguientes aspectos:

En primer lugar, en la implementación y promoción de tecnología estandarizada. ,

Todo el contenido del manual implementa y adopta los últimos estándares nacionales, estándares industriales y nuevos estándares internacionales relevantes publicados antes de 2010 y 1, para enriquecer y actualizar el contenido técnico estandarizado al máximo. Esta revisión es la más grande de su tipo. Por ejemplo, existen 162 normas para materiales de ingeniería mecánica y más de 150 normas para transmisión y control de fluidos. Muchas normas alternativas son normas importantes en la industria de la maquinaria, como GB/T 786.1-2009 "Símbolos gráficos y circuitos de sistemas y componentes de transmisión de fluidos", GB/T 10095.1-2-2008 "Sistemas de precisión de engranajes cilíndricos", GB/Z 18620.65438+.

En segundo lugar, en términos de nuevos métodos de diseño y cálculo

Según GB/T 3480.1 ~ 5-1997 "Método de cálculo de engranajes cilíndricos involutos" y GB/T 10300.1 ~ 3 — 2003 "Método de cálculo de engranajes cónicos" reconstruyó un sistema de diseño de engranajes práctico y razonable. Con base en el cálculo simplificado de la determinación preliminar del tamaño, el cálculo simplificado de la verificación de la resistencia a la fatiga y el cálculo general de la verificación de la resistencia a la fatiga, los métodos de cálculo de diseño de engranajes cilíndricos y engranajes cónicos se organizan para cumplir con los requisitos de diseño de engranajes de diferentes ocasiones y requisitos. Se agrega el contenido de la modificación del perfil del diente y la modificación de la punta del diente, y se proporciona la fórmula de cálculo de la modificación y el método para determinar la cantidad de modificación.

De acuerdo con la última norma nacional GB/T 17587.4 ~ 5-2008, se han actualizado los métodos de selección, evaluación y cálculo de la transmisión por husillo de bolas.

De acuerdo con los últimos avances en mecánica, y considerando el rápido desarrollo y aplicación de robots paralelos y máquinas herramienta paralelas en los últimos años, se escribe especialmente un nuevo capítulo, que incluye la cinemática y dinámica de robots paralelos y paralelos. máquinas herramienta Análisis, tipos y opciones de aplicación de robots paralelos típicos y máquinas herramienta paralelas. Esta es la primera vez en un gran libro de referencia. Se agregan el concepto y la expresión del esquema del sistema de mecanismo y se brindan ejemplos típicos, que desempeñan un papel de aplicación integral en el diseño y selección de mecanismos.

En tercer lugar, en cuanto a nuevos materiales, nuevos componentes y nuevos productos.

En cuanto a nuevos materiales, se incorporan nuevos materiales de ingeniería: titanio y aleaciones de titanio, que tienen baja densidad, alto punto de fusión, alta resistencia específica, buena resistencia a la corrosión, buenas propiedades a altas y bajas temperaturas y buenas biocompatibilidad, buenas propiedades de memoria de forma y otras ventajas, tiene usos importantes en la fabricación de equipos en la industria aeroespacial, desarrollo oceánico, industria química, metalurgia, biotecnología, ingeniería automotriz, alimentos, industria ligera y otros campos de tecnología industrial. El magnesio y las aleaciones de magnesio, conocidos como "materiales ecológicos del siglo XXI", tienen ventajas únicas en cuanto a peso ligero, resistencia específica, conductividad térmica, reducción de vibraciones, almacenamiento de energía, procesabilidad, estabilidad dimensional y reciclabilidad. Se compilan los grados y composiciones químicas del acero inoxidable y del acero resistente al calor en GB/T 20878-2007. Esta norma es una norma completamente nueva que estipula la composición química de 143 grados y los parámetros de rendimiento físico de algunos grados para compararlos con los grados estándar nacionales y extranjeros, pero no se ha compilado en varios manuales.

En términos de piezas y productos nuevos, en las piezas de reductor y transmisión, se agrega un reductor de tornillo sin fin toroidal plano de doble envoltura (GB/T 16444-2008) y un nuevo tipo de disco de anillo de disco cónico. Transmisión continuamente variable y transmisión continuamente variable de rueda cónica planetaria XZW y, por primera vez, se ha incluido en el gran libro de referencia información de diseño relevante, como la nueva transmisión continuamente variable de tipo correa metálica para automóviles de alta gama.

El volumen "Transmisión y control de fluidos" se ha actualizado enormemente en contenido y productos, y ha incorporado componentes recientemente desarrollados en los campos hidráulico y neumático para el diseño, operación y mantenimiento de sistemas de control y transmisión de fluidos. Brindar soporte técnico integral.

Para satisfacer las necesidades de los usuarios en diferentes niveles, hemos introducido marcas nacionales convencionales (incluida HP, una marca muy conocida en Taiwán) y marcas de renombre internacional, como Alemania (Rexroth), Estados Unidos (Vickers), Japón. (Yuken) e Italia en productos de la marca transmisión hidráulica (Atos). Los sistemas de control hidráulico incluyen productos de marcas alemanas (Fosto) y estadounidenses (Moog, Vickers, Dowry); productos de marcas de transmisiones neumáticas alemanas (Fosto) y japonesas (SMC).

Incorpora los últimos componentes hidráulicos con amplias perspectivas de aplicación: productos de la serie de válvulas de cartucho roscadas, agrega servocilindros hidráulicos y otros productos nuevos relacionados, y aumenta significativamente los últimos accesorios hidráulicos con gran adaptabilidad. Se han añadido componentes de vacío comúnmente utilizados en sistemas neumáticos, como generadores de vacío fabricados según el principio del chorro de aire.

En cuarto lugar, en términos de tecnología de control y diseño mecatrónico

La combinación de tecnología mecánica y tecnología electrónica se ha convertido en la tendencia principal y de desarrollo de la industria de fabricación de equipos actual. Una de las características típicas importantes de la maquinaria y la tecnología. Para adaptarse a la aplicación de la tecnología mecatrónica, esta edición del manual ha reordenado y enriquecido este aspecto, y ha dedicado un volumen a una descripción más sistemática y completa de la mecatrónica y la tecnología de control.

En el capítulo de tecnología y diseño mecatrónicos, los puntos técnicos de los cinco componentes de los productos mecatrónicos típicos se utilizan como línea principal, el contenido está organizado con el diseño del producto como fondo y varios ejemplos de diseño integral. .

Los robots son los sistemas mecánicos modernos más importantes junto con la mecatrónica. Introduce el cuerpo, el accionamiento, el control, la detección y otras tecnologías en la tecnología de robots industriales desde una perspectiva práctica, e introduce las aplicaciones típicas de los robots en combinación con pulverización, manipulación, soldadura, estampado y fundición a presión. Además, también se presenta la practicidad de los robots visuales y los robots inteligentes.

Los sistemas mecánicos microelectrónicos (MEMS) son una tecnología emergente que surgió a mediados y finales de la década de 1980. Es una intersección de la microelectrónica, la tecnología mecánica, la biología, la física, la química y otras disciplinas. No sólo es una de las direcciones fronterizas en el desarrollo de las disciplinas mecánicas, sino que también ha formado gradualmente una industria. Por primera vez en un gran libro de referencia, escribí un artículo especial sobre MEMS que está en línea con las tendencias de desarrollo de alta tecnología. Este artículo estudia principalmente la tecnología de fabricación y la tecnología de diseño de MEMS.

El procesamiento láser se ha convertido en una eficaz e importante tecnología de fabricación avanzada. Basado en los últimos logros en tecnología de procesamiento láser, el manual recopila los principios, procesos y aplicaciones de diversos procesamientos láser, incluidas aplicaciones de perforación, corte, soldadura, temple, revestimiento y aleación, así como la seguridad en la protección del procesamiento láser.

Al mismo tiempo, control de sistemas electromecánicos, tecnología de control numérico, tecnología de monitoreo de condiciones mecánicas y diagnóstico de fallas, motores, aparatos eléctricos y sensores de uso común, etc. , se compila para simplificar principios, resaltar aplicaciones, ampliar ejemplos y citar logros recientes.

El quinto es condensar y promover teorías y métodos de diseño modernos.

En vista de la diversidad y complejidad de los nuevos métodos y nuevas tecnologías en el diseño de productos mecánicos modernos, esta edición del manual se centra en los objetivos generales del diseño de productos mecánicos modernos y el establecimiento de un nuevo sistema de diseño. Métodos, a partir de los aspectos avanzados y sistemáticos. Resume e introduce sistemáticamente teorías y métodos de diseño de productos desde la perspectiva de la practicidad y la practicidad. Según la nueva clasificación, esta edición del manual ha recopilado 21 métodos de diseño modernos, que se puede decir que es la colección completa de métodos de diseño modernos.

En la revisión de las teorías y métodos de diseño modernos, la tendencia general de desarrollo de maquinaria y tecnología de fabricación mecánica, las principales teorías y métodos de diseño de influencia internacional, el proceso general y las cuestiones clave del desarrollo de productos, y el diseño moderno. Se introducen el desarrollo de teorías y la selección de teorías y métodos de diseño de acuerdo con diferentes objetivos de diseño. Por primera vez, el método de ingeniería de sistemas se utiliza para clasificar las teorías y métodos de diseño de productos, lo que supera el problema de la falta de descripción sistemática de las teorías y métodos de diseño de productos actuales.

El diseño innovador es una tecnología y un método importante para mejorar la competitividad de los productos electromecánicos modernos. Sobre la base de una breve introducción a la teoría básica, el pensamiento innovador y la tecnología innovadora del diseño innovador, análisis de escenarios, diseño ideal, evolución y predicción tecnológica, conflicto y conflicto en el diseño innovador basado en la Teoría de Resolución Inventiva de Problemas (TRIZ) de renombre internacional. ) se introducen métodos sistemáticos para el diseño innovador, como principios de resolución y métodos de modelo de campo de materiales. Introdujo 29 métodos de pensamiento innovadores, 30 tecnologías innovadoras y 40 principios de invención y creación, y desarrolló ideas de diseño innovadoras a través de una gran cantidad de ejemplos de aplicación.

El diseño verde es un medio técnico importante para lograr un bajo consumo de recursos, un bajo impacto ambiental y una economía baja en carbono. Este artículo analiza sistemáticamente los conceptos, teorías, métodos y tecnologías clave del diseño ecológico.

Este artículo combina los muchos años de práctica de investigación del autor, hace referencia a una gran cantidad de literatura nacional y extranjera y sus últimos resultados de investigación, e introduce el concepto de diseño ecológico, selección de materiales, diseño de productos de desmontaje y reciclaje, diseño de envases, ahorro de energía. El diseño, el sistema de diseño ecológico y los métodos de evaluación, y el sistema son concisos. El diseño ecológico se analiza en detalle y se dan casos típicos de diseño ecológico en los aspectos anteriores. Esta es la primera vez que este libro de referencia analiza de manera integral y sistemática el diseño ecológico, y tiene un papel rector en la implementación universal del diseño ecológico de ingeniería.

Esta edición del manual se basa en el principio de concisión y practicidad, y ha revisado y enriquecido exhaustivamente el diseño de vibraciones y control de ruido de sistemas mecánicos, el diseño de elementos finitos de estructuras mecánicas, el diseño de resistencia a la fatiga y la confiabilidad. Diseño, diseño de optimización y diseño asistido por computadora. Madurar métodos y tecnologías de diseño modernos, absorber los últimos resultados de investigación y agregar una serie de ejemplos de aplicaciones. Por ejemplo, se agregan métodos de linealización equivalente y multiescala en sistemas no lineales al diseño de vibración y control de ruido de sistemas mecánicos. El capítulo de diseño de confiabilidad mecánica incluye los últimos logros, como la teoría y el método de diseño de confiabilidad del movimiento del mecanismo y el análisis de sensibilidad de confiabilidad; método, etc. En el capítulo de diseño de optimización mecánica, se agrega contenido nuevo, como el diseño de optimización difusa.

Además, se introducen en la práctica métodos de vanguardia en el campo del diseño de sistemas mecánicos, como el diseño conceptual, el diseño virtual, el diseño inteligente, el diseño concurrente y el diseño colaborativo, el diseño inverso, el diseño de respuesta rápida, El diseño axiomático y el diseño QFD, el diseño armonioso, etc., amplían aún más las ideas de diseño.

En el último artículo de esta edición, se presenta sistemáticamente el método de diseño integral de productos electromecánicos modernos. Este método se basa en la teoría de diseño integral del producto y el método de ingeniería de sistemas en profundidad. Toma como objetivos básicos el diseño funcional del producto, el diseño del rendimiento y la inspección y evaluación de la calidad del producto, y divide el proceso de diseño del producto en cuatro etapas: etapa de preparación, etapa de planificación, etapa de implementación y etapa de inspección de la calidad del diseño. El sistema técnico completo del método de diseño integral consta de investigación 3I en la etapa de preparación, planificación 7D en la etapa de planificación, diseño integral 1+3+X en la etapa de implementación y inspección 3A en la etapa de inspección de calidad del diseño como puntos básicos. . Esta edición del manual analiza sistemáticamente el método de diseño por primera vez y brinda ejemplos de aplicaciones integrales a gran escala.

En la preparación de esta versión del manual, con el fin de facilitar la coordinación, mejorar la calidad y acelerar el progreso de la redacción, los editores son principalmente profesores de Northeastern University. Universidad de Tsinghua, Universidad Jiao Tong de Shanghai, Universidad de Zhejiang, Instituto de Tecnología de Harbin, Universidad de Tianjin, Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, Universidad Xi Jiaotong, Universidad de Tecnología de Dalian, Universidad del Sudeste, Universidad de Tongji, Universidad de Chongqing, Universidad de Shanghai, Universidad de Hefei Tecnología, Universidad de Dalian Jiaotong, Universidad de Suzhou, Universidad de Arquitectura y Tecnología Xi, Universidad de Tecnología de Shenyang, Universidad de Shenyang Gongli, Universidad de Tecnología de Chongqing, Academia de Ciencias Mecánicas, Instituto de Automatización de Shenyang, Academia de Ciencias de China, Instituto de Precisión de Changchun Asistieron Física de Maquinaria, Academia de Ciencias de China, Instituto de Investigación de Maquinaria General de Hefei, Expertos en Hidráulica de Shenyang y académicos de Parts Manufacturing Co., Ltd., Fábrica de Maquinaria de Transmisión Hidráulica de Dalian, Instituto de Investigación de Maquinaria de Ingeniería de Tianjin y otras unidades.

Con motivo de la publicación de la quinta edición de este manual, me gustaría rendir un gran respeto al profesor Xu Hao, el fundador de este manual, editor en jefe de ediciones anteriores y un maquinista famoso, y al profesor Qiu Xuanhuai y al profesor Cai Chunyuan, al profesor Yan Junqi, al profesor Lin Zhongqin, al profesor, al ingeniero jefe y al profesor Zhou Shichang expresaron su gran respeto y su más sincero agradecimiento a las unidades y al personal que participaron en la preparación. de ediciones anteriores de este manual. Me gustaría expresar mi más sincero agradecimiento a las unidades y amigos de todos los ámbitos de la vida que brindaron un gran apoyo durante la compilación y publicación del manual. Un agradecimiento especial a la Academia General de Ciencias Mecánicas, el Instituto de Investigación de Maquinaria de Zhengzhou, Shenyang Aluminium y. Instituto de Diseño de Magnesio y Northern Heavy Industry Group Shenyang Heavy Machinery Group Co., Ltd., Shenyang Mining Machinery Group Co., Ltd., Shenyang Machine Tool Group Co., Ltd., Shenyang Blower Group Co., Ltd. y el La sucursal de Shenyang del Museo Nacional de Estándares tiene un fuerte apoyo.

Debido al nivel limitado, inevitablemente hay algunos aspectos insatisfactorios en el manual, y se ruega a los lectores que los critiquen y corrijan.