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第1章 绪论1

1.1 林业机械及其设计2

1.1.1 林业生产与生态文明2

1.1.2 林业机械概述3

1.1.3 中国林业机械发展任重道远7

1.2 产品设计内容与设计过程10

1.2.1 设计概述10

1.2.2 机械产品设计要求和设计过程13

1.3 设计方法发展历史15

1.3.1 直觉设计阶段15

1.3.2 经验设计阶段16

1.3.3 中间试验辅助设计阶段16

1.3.4 现代设计法设计阶段16

1.3.5 现代设计与传统设计17

1.4 现代设计方法综述19

1.4.1 设计理论与方法概述20

1.4.2 现代设计方法纵览22

1.4.3 设计工具概述26

1.4.4 设计方法发展趋势31

1.4.5 设计思想创新38

1.5 现代林业机械设计方法学概览46

1.5.1 林业机械设计工程师的素质46

1.5.2 现代林业机械设计方法学教学内容47

1.5.3 林业机械设计方法学教学方法48

第2章 机械系统化设计法与创新设计55

2.1 系统及系统工程方法56

2.1.1 系统的概念56

2.1.2 系统的分类57

2.1.3 系统的基本特征58

2.1.4 系统设计的过程60

2.1.5 系统工程方法60

2.2 机械系统与人机系统66

2.2.1 机械系统的概念67

2.2.2 机械系统总体分析67

2.2.3 机械系统价值分析71

2.2.4 人机系统72

2.3 机械系统化设计方法76

2.3.1 机械系统化设计原则和关键内容76

2.3.2 产品规划77

2.3.3 机械系统化设计过程80

2.3.4 系统功能原理方案探讨83

2.3.5 结构方案的探求87

2.4 创新设计理论与方法90

2.4.1 创新设计概述90

2.4.2 TRIZ理论与创新91

第3章 相似与模拟仿真设计108

3.1 相似理论及相似准则109

3.1.1 相似理论109

3.1.2 相似准则111

3.2 相似设计方法115

3.2.1 风机的相似设计115

3.2.2 转笼式静电喷头参数分析117

3.3 模拟仿真设计119

3.3.1 仿真系统的组成和分类119

3.3.2 模型120

3.3.3 模拟仿真技术的发展121

3.3.4 模拟仿真127

3.3.5 数值模拟仿真实例129

3.3.6 数字仿真132

3.3.7 森林防火数字仿真实例134

3.3.8 多媒体仿真技术简介136

3.3.9 混合仿真法简介136

3.4 3D打印与定制设计方法136

3.4.1 3D打印137

3.4.2 定制设计方法141

3.4.3 应用实例143

第4章 协同设计方法151

4.1 机电系统协同设计概述152

4.1.1 协同设计产生的背景152

4.1.2 协同设计的基本概念153

4.1.3 协同设计的应用及发展157

4.2 协同设计方法及关键技术159

4.2.1 协同设计关键技术159

4.2.2 协同设计支撑技术166

4.3 协同设计特征建模技术167

4.3.1 特征概述167

4.3.2 特征建模170

4.4 协同设计过程动态建模与控制176

4.4.1 协同设计模型的基本概念176

4.4.2 基于OOPN元模型调用的协同设计过程动态建模179

4.5 协同设计过程管理技术184

4.5.1 任务规划184

4.5.2 冲突与约束管理186

4.5.3 数据库管理技术192

4.6 CAD/CAM/CAE/CAPP协同194

4.6.1 协同设计CAD/CAM/CAE/CAPP集成系统概述194

4.6.2 CAD/CAM/CAE集成总体结构195

4.6.3 面向协同设计的CAD/CAM/CAE/CAPP集成系统体系结构198

4.7 机电产品的协同设计实例202

4.7.1 原型系统体系框架202

4.7.2 面向机床产品协同设计系统实例203

4.7.3 应用效果分析210

第5章 机械动态分析设计法213

5.1 动态分析及其软件概述214

5.1.1 动态分析概述214

5.1.2 动态分析的目标214

5.1.3 动态分析设计指标215

5.1.4 动态分析软件概述216

5.2 机械动态设计法218

5.2.1 机械动态设计步骤218

5.2.2 机械动态设计理论建模方法219

5.3 模态分析设计方法227

5.3.1 模态分析概述227

5.3.2 试验模态分析法228

5.3.3 模态综合方法240

5.3.4 机械结构动力修改247

5.4 典型林业机械模态设计249

5.4.1 树木移栽机铲刀的模态分析249

5.4.2 木工圆锯片模态分析251

5.4.3 玉米根茬收集装置动态分析257

5.4.4 植物保护喷雾机喷杆有限元模态分析261

第6章 摩擦学设计272

6.1 机械系统功能与摩擦学系统过程273

6.1.1 摩擦学系统过程273

6.1.2 摩擦学过程对机械系统功能的影响274

6.2 表面工程及摩擦学设计方法284

6.2.1 表面工程284

6.2.2 摩擦学设计288

6.3 林业集材拖拉机摩擦学设计299

6.3.1 材料选择300

6.3.2 表面设计302

6.3.3 结构设计304

6.3.4 综合分析设计实例306

第7章 林业机械优化设计312

7.1 优化设计及其软件概述313

7.1.1 优化问题的数学描述313

7.1.2 优化设计问题的基本解法315

7.1.3 现代机械优化设计的发展趋势317

7.1.4 优化设计的常用软件概述319

7.2 机械优化设计方法321

7.2.1 一维搜索321

7.2.2 无约束优化方法324

7.2.3 约束优化方法328

7.3 机械设计的模糊优化方法335

7.3.1 模糊集合的隶属函数及λ水平截集336

7.3.2 模糊综合评判337

7.3.3 模糊优化设计方法338

7.4 典型林业机械优化设计339

7.4.1 圆柱齿轮传动减速器的优化设计339

7.4.2 伸缩臂叉车的液压缸三铰点变幅机构的优化设计342

第8章 林业机械可靠性设计349

8.1 可靠性设计概述350

8.1.1 可靠性研究350

8.1.2 可靠性的概念350

8.1.3 可靠性设计的基本内容和特点351

8.1.4 可靠性的度量指标352

8.2 机械零件可靠性设计357

8.2.1 可靠性设计中常用分布函数357

8.2.2 机械零件可靠性概率设计法362

8.2.3 零件强度及应力可靠性的计算365

8.2.4 零件疲劳强度可靠性分析368

8.3 林业机械系统可靠性设计374

8.3.1 机械系统可靠性设计374

8.3.2 故障树分析法381

8.3.3 林业机械结构的时变可靠性设计390

8.4 其他可靠性设计方法394

8.4.1 可靠性优化设计394

8.4.2 可靠性灵敏度设计394

8.4.3 TTCP法395

8.4.4 平均累计故障率方法395

8.4.5 稳健型设计396

8.4.6 故障模式影响及危害性分析396

第9章 反求工程设计401

9.1 反求工程技术概述402

9.1.1 技术引进与反求工程402

9.1.2 反求工程分析技术406

9.2 反求工程设计方法413

9.2.1 实物反求413

9.2.2 软件反求418

9.2.3 影像反求424

9.3 反求工程与知识产权429

9.3.1 反求工程的合法性争议430

9.3.2 反求工程中的模仿与仿制431

9.3.3 计算机软件反求工程合法性分析432

9.3.4 反求工程与知识产权保护的协调平衡433

9.3.5 知识产权国际公约434

9.4 林业机械反求设计435

9.4.1 ZLM30B装载机方案反求设计435

9.4.2 车载式稳态燃烧烟雾机的反求设计437

第10章 林业机械自动化与智能化技术444

10.1 传感器与机器视觉技术445

10.1.1 传感器的工作原理和分类445

10.1.2 传感器在林业上的应用446

10.1.3 多传感器信息融合446

10.1.4 机器视觉技术的概念和发展448

10.1.5 机器视觉的特点及组成448

10.1.6 机器视觉在林业机械上的应用450

10.2 3S技术概述455

10.2.1 全球定位系统455

10.2.2 地理信息系统458

10.2.3 遥感技术461

10.2.4 林业生产3S信息流集成462

10.3 林业智能决策支持系统464

10.3.1 决策支持系统464

10.3.2 智能决策支持系统464

10.3.3 林业智能决策支持系统465

10.4 林业系统大数据与数据挖掘技术468

10.4.1 大数据的概念和特点468

10.4.2 大数据在机电产品上的应用469

10.4.3 大数据在农林业领域的跨界应用470

10.4.4 数据挖掘及其分类与过程472

10.4.5 数据挖掘在林业上的应用473

10.5 林业物联网技术474

10.5.1 物联网的概念与发展474

10.5.2 物联网的技术体系475

10.5.3 智能林业物联网479

第11章 林业机器人设计487

11.1 机器人系统分析488

11.1.1 机器人及其分类488

11.1.2 机器人技术的发展与应用488

11.1.3 机器人系统构成490

11.2 林业机器人行走机构491

11.2.1 轮式行走机构491

11.2.2 腿式行走机构492

11.2.3 轮腿复合式行走机构493

11.2.4 履带式行走机构493

11.3 机器人关键技术及控制系统494

11.3.1 机器人导航495

11.3.2 同步定位与地图构建496

11.3.3 多机器人系统简介497

11.4 典型林业机器人设计实例497

11.4.1 杂草控制机器人498

11.4.2 爬树机器人500

11.4.3 伐根清理机器人504

11.4.4 植树机器人504

11.4.5 果园机器人505

11.4.6 消防机器人505

11.4.7 森林巡防机器人505

11.4.8 智能化采茶机器人506