机电产品结构设计 何佳兵 等

产品结构既是产品外部形式的承担者，也是产品内在功能的传达者，是产品功能得以实现的前提。因此，产品的结构设计是产品设计的重要环节，是产品设计中涉及问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段，对产品功能的实现起着至关重要的作用，在整个机电产品设计过程中，平均约80%的时间用于结构设计。
绝大多数的产品设计都离不开结构设计，结构设计对应的职业岗位是结构设计工程师。为使设计人员系统掌握机电产品结构设计的设计理念、设计规范、设计原理，以及运用三维工具软件进行产品数字化设计的方法，笔者结合二十多年的产品设计经验和十余年的产品结构设计教学实践，组织撰写了本书。
本书内容包括基础篇和技能篇两大部分。基础篇按照“结构与功能→运动功能”“结构与材料→材料成形→材料处理”关联逻辑编写，包括产品结构设计概述、产品功能设计、机械运动方案设计、材料及成形工艺基础、表面工程技术及方法，系统介绍了产品结构设计的原理、方法和要求等基础理论知识；技能篇按照“产品行业分类（电子产品、家电产品、电动工具、机器人）→壳体成形方法（注塑、冲压、压铸、多种成形）→壳体组合方式（注塑壳体 冲压件、注塑壳体 注塑件、注塑壳体 压铸件，多种组合）→配合类型（静配合、动配合、运动机构、组合机构）”的逻辑层次及递进关系，选择典型项目并设计成四个技能模块，采用双线并行项目（演示项目 训练项目），训练可迁移能力，培养设计能力。
全书共五个基础理论知识章节加四个技能模块，第1、2、3章及模块1、模块2由中山职业技术学院何佳兵编写，第4章4.1~4.3节由中山职业技术学院屈澳林编写，第4章4.4和4.5节、第5章及模块3由中山职业技术学院谢英星编写，模块4由广东百佳百特实业有限公司王小平编写，全书由何佳兵统稿。
本书的主要亮点：
1）基础知识内容精练、系统、全面。
2）书中技能训练项目真实、典型、实用，涵盖了消费电子产品、家用电器、电动工具、行走机器人等热门设计领域，设计操作步骤翔实具体，设计任务分析到位，具有超强的实用性、指导性和可操作性。
3）本书配有各项目的设计源文件、设计开发控制程序文件，适合相关工程技术人员自学研习，快速成长为合格的结构设计工程师；本书
还配有教学PPT文件（可登录机工教育服务网www.cmpedu.com下载），可供高等院校相关专业教学使用。
本书中难免有疏漏之处，请广大读者和同行不吝赐教。

产品结构设计对产品整体的研发至关重要，直接关系到产品的功能实现、研发成本甚至项目的成败。本书以产品的设计过程为主线，讲解了产品功能设计、机械运动方案设计、材料及成形工艺、表面工程技术及方法，并且通过七种具有代表性的产品实例详细介绍了产品结构的设计过程。本书将方法与实例相结合，结构清晰、图文并茂，可以帮助读者一步步掌握产品结构设计的方法和技巧。
本书可供从事机电产品结构设计的工程技术人员学习和使用，也可供高等院校相关专业教师教学使用。

何佳兵，男，1965年生，教授、高级工程师，中山市优秀专家、拔尖人才。

前言
基础篇
第1章 产品结构设计概述
1.1 产品设计概述
1.1.1 产品开发与产品设计
1.1.2 产品功能与产品结构
1.1.3 产品结构的组成及特点
1.1.4 产品对结构的基本要求
1.1.5 产品对结构设计的要求
1.2 产品结构设计的影响因素
1.2.1 结构与力学
1.2.2 结构与材料
1.2.3 结构与工艺性
1.2.4 结构与人机工程
1.2.5 结构与携带、运输及储存
1.3 机电产品结构设计的任务
第2章 产品功能设计
2.1 功能原理设计的特点和内容
2.1.1 功能的含义
2.1.2 功能原理设计的特点
2.1.3 功能原理设计的主要内容
2.2 功能的类型及设计
2.2.1 功能类型
2.2.2 动作功能的设计
2.2.3 工艺功能的设计:物-场分析法
2.2.4 关键技术功能的设计:技术矛盾分析法
2.2.5 综合技术功能的设计:物理效应引入法
2.3 产品功能的分解
2.3.1 总功能分解
2.3.2 功能分解的方法
2.3.3 功能分解实例
第3章 机械运动方案设计
3.1 机械运动方案拟定方法
3.1.1 功能分析法
3.1.2 形态矩阵法
3.1.3 机械运动方案图
3.2 机械传动的特性和参数
3.2.1 转速和圆周速度
3.2.2 传动比
3.2.3 功率和转矩
3.2.4 功率损耗和传动效率
3.3 机械传动的方案设计
3.3.1 传动类型的选择
3.3.2 传动顺序的布置
3.3.3 总传动比的分配
3.4 机构选型及组合
3.4.1 机构的选型
3.4.2 机构的组合
3.4.3 实现运动形式变换的常用机构
3.5 机构运动方案设计实例
第4章 材料及成形工艺基础
4.1 工程材料的分类、力学性能及选用原则
4.2 金属材料及其成形工艺
4.2.1 常用金属材料
4.2.2 金属材料的成形概述
4.2.3 冲压件成形及工艺规范
4.2.4 压铸件成形及工艺规范
4.3 有机高分子材料及成型工艺
4.3.1 塑料及其成型工艺
4.3.2 橡胶及其成型工艺
4.4 无机非金属材料成形概述
4.4.1 陶瓷成型概述
4.4.2 玻璃及其成形工艺
4.5 复合材料成形概述
4.5.1 树脂基复合材料成形
4.5.2 金属基复合材料成形
4.5.3 陶瓷基复合材料成形
第5章 表面工程技术及方法
5.1 电镀技术
5.2 化学镀技术
5.3 涂料与涂装技术
5.4 热浸镀技术
5.5 热喷涂技术
5.6 高能束技术
5.7 化学转化膜技术
5.8 其他常用表面处理方法
技能篇
模块1 电子产品的结构设计
项目1 U盘的结构设计
【设计任务】
【设计输入】
【设计分析】
【设计实施】
项目2 遥控器的结构设计
【设计任务】
【设计输入】
【设计分析】
【设计实施】
模块2 家用电器产品的结构设计
项目3 电烤箱的结构设计
【设计任务】
【设计输入】
【设计分析】
【设计实施】
项目4 空气炸锅的结构设计
【设计任务】
【设计输入】
【设计指引】
【项目考核】
模块3 电动工具的结构设计
项目5 小型冲击电钻的结构设计
【设计任务】
【设计输入】
【设计分析】
【设计实施】
项目6手持式电钻的结构设计
【设计任务】
【设计输入】
【设计指引】
【项目考核】
模块4 机电产品结构设计工程实例
项目7 智能安防侦测机器人设计工程实例
【上位机操作说明】
【立项审批书】
【设计开发控制程序文件】
【结构设计】
【设计输出】
参考文献

产品结构设计对产品整体的研发至关重要，直接关系到产品的功能实现、研发成本甚至项目的成败。本书以产品的设计过程为主线，讲解了产品功能设计、机械运动方案设计、材料及成形工艺、表面工程技术及方法，并且通过七种具有代表性的产品实例详细介绍了产品结构的设计过程。本书将方法与实例相结合，结构清晰、图文并茂，可以帮助读者一步步掌握产品结构设计的方法和技巧。
本书可供从事机电产品结构设计的工程技术人员学习和使用，也可供高等院校相关专业教师教学使用。

何佳兵，男，1965年生，教授、高级工程师，中山市优秀专家、拔尖人才。