非标准设备设计方法及案例解析

本书结合作者产学研合作中的成熟案例.阐述了非标准设备设计的方法和案例.本书内容包括设计基础、方案设计、详细设计、成本估算、计算机辅助设计.以及微小颗粒粉料送料机、飞剪式废料处理机、视频引伸计、封隔器试验台、烧结设备、海洋纵深温度分布实时探测系统六个案例的设计过程.本书旨在为非标准设备从业人员提供全面的参考.以应对现代设计中的复杂挑战. 本书适合从事机械设计、设备开发、制造工艺及相关研究的工程师和技术人员.尤其适合专注于非标准设备领域的从业者使用.也可供相关专业高校师生参考.

李桂琴，上海大学上海市智能制造及机器人重点实验室副教授、博士生导师，上海市人工智能协会专家委员会委员

前言 第１章 非标准设备设计基础 １.１ 产品设计分类与结构设计准则 １.２ 能量、物料和信号的转换 １.３ 功能关系建立 １.３.１ 物理效应及其作用关系 １.３.２ 设计过程应遵循的一般导则 １.４ 设计工作一般流程与步骤 第２章 非标准设备方案设计 ２.１ 制订需求表 ２.２ 功能结构分解 ２.３ 结构与功能匹配 ２.４ 多方案选择及方案变型 ２.５ 方案评价 ２.５.１ 评价的基本进程 ２.５.２ 方案设计阶段的评价案例 ２.６ 方案设计案例: 激光电视投影仪的移动镜头门 第３章 非标准设备详细设计 ３.１ 详细设计规则 ３.１.１ 明确性原则 ３.１.２ 简单性原则 ３.１.３ 安全性原则 ３.２ 基于有限元分析的安全设计 ３.２.１ 弹性力学及其有限元分析 ３.２.２ 计算流体力学仿真分析 ３.２.３ 非标准设备结构有限元分析建模流程 ３.３ 有利于标准化的合理设计 ３.４ 视觉检测非标准设备设计 ３.４.１ 视觉检测概述 ３.４.２ 螺母视觉检测的系统方案设计 ３.４.３ 螺母视觉检测的图像处理方法 ３.４.４ 螺母视觉检测系统标定 ３.４.５ 视觉检测系统开发及验证 ３.５ 方案设计及详细设计案例：电磁式塑料材料高速动态拉伸试验机 第４章 非标准设备成本估算 ４.１ 影响成本的因素 ４.２ 订单制造中的报价工艺 ４.２.１ 报价工艺的特点与分析 ４.２.２ 报价工艺设计 ４.３ 降低成本的设计方法 ４.３.１ 考虑工艺的合理设计 ４.３.２ 便于装配的合理设计 ４.３.３ 降低成本的通用原则 第５章 计算机辅助设计的应用 ５.１ 基于产品三维建模的干涉检查 ５.１.１ 几种常用３Ｄ模型文件格式 ５.１.２ 碰撞检查 ５.２ 计算机辅助优化 ５.２.１ 非标准设备结构最优化设计 ５.２.２ 应用过程实施 ５.２.３ 计算工况的选择与载荷的处理 ５.２.４ 基于Ｏｐｔｉｓｔｒｕｃｔ的重型梁结构优化设计案例 ５.３ 绘制符合标准的二维工程图 ５.４ 建立物料清单(ＢＯＭ) ５.４.１ ＢＯＭ的格式及构建 ５.４.２ 工艺规划的并行开发 第６章 微小颗粒粉料送料机的设计 ６.１ 微小颗粒粉料送料机结构设计 ６.１.１ 银质微粉颗粒特性 ６.１.２ 微小颗粒粉料送料机构 ６.２ 送料称量机构的计算与校核 ６.２.１ 关键零部件计算 ６.２.２ 机构改进措施 ６.３ 送料称量系统的误差分析 ６.３.１ 理想条件下的送料称量系统 ６.３.２ 实际条件下的送料称量系统误差分析 ６.３.３ 控制模型建立 第７章 飞剪式废料处理机的设计与分析 ７.１ 飞剪式废料处理机的设计要点 ７.１.１ 曲线开料机加工过程及废料处理 ７.１.２ 废料的剪断处理机构研究 ７.１.３ 飞剪式废料处理机的构造与主要参数 ７.２ 废料剪断过程模拟与剪断机构分析 ７.２.１ 剪切理论与研究方法 ７.２.２ 基于ＤＥＦＯＲＭ-３Ｄ的模拟废料剪切过程 ７.２.３ 剪切机构的有限元分析 ７.３ 双曲柄滑块式飞剪机构的运动学与动力学分析 ７.３.１ 机构运动学与动力学分析的主要目的和方法 ７.３.２ 运动学分析 ７.３.３ 动力学分析 ７.３.４ 运动学与动力学分析计算及结果 ７.４ 双曲柄滑块式飞剪机构的平衡分析 ７.４.１ 机构平衡问题及解决方法 ７.４.２ 双曲柄滑块机构的平衡分析 ７.４.３ 曲轴的模态分析 第８章 视频引伸计的设计与开发 ８.１ 视频引伸计应变测量系统 ８.１.１ 图像测量原理 ８.１.２ 标记试件法应变测量 ８.１.３ 光源、摄像机和镜头的选用 ８.１.４ 软件设计 ８.２ 图像处理算法研究 ８.２.１ 图像预处理 ８.２.２ 图像分割 ８.２.３ 边缘检测算法 ８.２.４ 亚像素定位 ８.３ 基于平面网点的二维视觉测量系统标定 ８.３.１ 二维视觉测量系统成像数学模型 ８.３.２ 标定板的选择与特征点的提取 ８.３.３ 摄像机标定 ８.４ 应变测量系统的试验验证 ８.４.１ 应变测量系统可行性分析 ８.４.２ 应变测量系统实用性分析 第９章 封隔器试验台的设计及可靠性评估 ９.１ 封隔器的基本结构和工作原理 ９.１.１ 封隔器基本结构 ９.１.２ 封隔器工作原理 ９.２ 封隔器试验台的设计 ９.２.１ 封隔器试验台设计准则 ９.２.２ 封隔器试验台方案设计 ９.３ 封隔器试验台可靠性评估 ９.３.１ 套管的耐压校核 ９.３.２ 扭转轴的抗拉、 抗扭强度校核 ９.３.３ 套管接口螺纹校核 第１０章 烧结设备的设计与开发 １０.１ 烧结原理、工艺过程、工艺方案设计及设备的设计目标 １０.１.１ 太阳能电池烧结的原理 １０.１.２ 太阳能电池烧结的工艺过程 １０.１.３ 烧结炉工艺方案的设计及烧结炉的设计目标 １０.２ 烧结炉结构设计 １０.２.１ 烧结炉总体结构设计 １０.２.２ 烧结炉加热系统的结构设计 １０.２.３ 烧结炉冷却系统的结构设计 １０.２.４ 烧结炉气氛系统的结构设计 １０.２.５ 烧结炉网带输送系统的结构设计 １０.３ 炉膛温度场的数值仿真 １０.３.１ 温度场热传递特性分析 １０.３.２ 炉膛传热几何模型 １０.３.３ 传热数学模型 １０.３.４ 数值仿真计算 第１１章 海洋纵深温度分布实时探测系统设计与分析 １１.１ 海表浮标机械结构设计方案 １１.１.１ 海洋纵深温度分布探测系统 １１.１.２ 浮标式搭载平台设计 １１.１.３ 锚泊装置设计 １１.２ 锚泊系统的受力分析和姿态计算 １１.２.１ 锚泊系统模型简化 １１.２.２ 海洋环境边界条件设定 １１.２.３ 锚泊系统建模分析 １１.２.４ 各部件的受力分析和姿态计算 １１.３ 海表浮标结构设计与制造 １１.３.１ 海表浮标结构设计 １１.３.２ 海表浮标在波浪中的运动响应分析 １１.３.３ 海表浮标制造 参考文献