机电产品主动再制造理论基础及设计方法

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商品详情

出版社：机械工业出版社
ISBN：9787111702153
版次：1
品牌：机工出版
包装：平装
丛书名：国家出版基金项目绿色制造丛书
开本：16开
出版时间：2022-08-01
用纸：纯质纸
页数：301

内容简介

本书是一本全面、系统论述主动再制造的理论、方法、技术、框架及应用的专著。
以废旧机电产品及其关键零部件为主要对象的再制造，面临的发展瓶颈是：服役后零部件的再制造可行性评估、结构失效状态高度不确定性下再制造的有效实施。本书所提出的主动再制造理论及方法，是以全生命周期理论为指导，将正在服役的同一设计方案的产品，规划在一个合理时间段内主动实施再制造，以有效调控再制造时机电产品状态的理论和方法。同时结合再制造物流信息管理技术，匹配并优化后续再制造工艺，以期对废旧的机电产品及其关键零部件实现*优化、主动化与批量化的再制造，为机电产品再制造的工程应用提供理论及技术支撑。
全书共8章，主要内容包括：绪论、机电产品主动再制造设计、机电产品状态分析与主动再制造时机预测、机电产品主动再制造时机抉择、机电产品主动再制造时机调控、机电产品主动再制造的工艺技术、机电产品主动再制造物流管理技术、主动再制造理论在机电产品上的应用。
本书适于机械相关专业的在校研究生和研究人员阅读，也可作为企业相关设计人员和生产人员的参考用书。

作者简介

宋守许
合肥工业大学教授，博士生导师。曾任中国家电产品绿色制造技术创新战略联盟副秘书长、中国工程机械学会维修与再制造分会副理事长等。主要研究方向为机电产品绿色设计与制造、再制造、再资源化，合编专著1部、规划教材1部，参编专著1部，发表论文130余篇。授权国际国内发明专利近30项，获省部级科技成果奖5项、省教学成果奖3项，合肥工业大学“*受欢迎教师”“立德树人奖”“三育人奖”获得者。

丛书序一
丛书序二
丛书序三
前言
第1章绪论1
1.1再制造的发展过程及发展的瓶颈2
1.1.1再制造的发展过程2
1.1.2再制造的发展瓶颈11
1.2主动再制造的内涵及特点12
1.2.1主动再制造的内涵13
1.2.2主动再制造的特点13
1.3主动再制造理论基础及技术体系14
1.3.1主动再制造设计14
1.3.2主动再制造时机预测14
1.3.3主动再制造时机抉择17
1.3.4主动再制造时机调控技术18
1.3.5主动再制造的工艺技术18
1.3.6主动再制造逆向物流管理技术19
参考文献21
第2章机电产品主动再制造设计23
2.1机电产品主动再制造设计概述24
2.1.1主动再制造设计的内涵24
2.1.2机电产品主动再制造设计的优势24
2.2基于冗余强度的主动再制造设计25
2.2.1冗余强度25
2.2.2基于冗余强度的再制造优化设计方法26
2.2.3基于冗余强度的再制造时机确定方法28
2.3基于零件结构耦合的主动再制造设计29
2.3.1零件结构耦合29
2.3.2零件结构非线性耦合关系30
2.3.3基于结构功能衍生系数的主动再制造设计方法33
2.3.4基于结构耦合的主动再制造设计方法38
2.4基于寿命匹配的主动再制造设计40
2.4.1寿命匹配40
2.4.2关键零件的寿命匹配设计方法42
2.4.3产品的寿命匹配设计方法48
2.5面向主动再制造的可拆卸设计50
2.5.1可拆卸设计50
2.5.2拆卸性能评估方法51
2.5.3可拆卸连接结构设计方法58
参考文献68
第3章机电产品状态分析与主动再制造时机预测71
3.1机电产品状态分析概述72
3.1.1机电产品状态分析72
3.1.2机电产品状态分析与主动再制造时机预测73
3.2机电产品状态分析方法74
3.2.1机电产品在线监测方法74
3.2.2在线监测信号分类及获取74
3.2.3在线监测信号特征提取76
3.2.4基于在线监测信息的机电产品服役状态表征76
3.3机电产品主动再制造时机预测78
3.3.1基于疲劳累积的主动再制造时机预测78
3.3.2基于磨损损伤的主动再制造时机预测80
3.4柴油机状态监测与主动再制造时机预测81
3.4.1柴油机状态监测系统81
3.4.2柴油机状态特征信号82
3.4.3基于振动特征信号的柴油机磨损状态监测83
3.4.4基于轴心轨迹信号的柴油机磨损状态监测88
3.4.5基于振动特征信号的柴油机主动再制造时机预测89
3.4.6基于轴心轨迹信号的柴油机主动再制造时机预测91
参考文献93
第4章机电产品主动再制造时机抉择95
4.1主动再制造时机抉择概述96
4.1.1主动再制造时机抉择指标96
4.1.2主动再制造时机抉择方法98
4.2基于生命周期评价的主动再制造时机抉择99
4.2.1生命周期评价方法99
4.2.2生命周期成本分析100
4.2.3主动再制造的系统边界101
4.2.4基于生命周期评价的主动再制造时机抉择102
4.2.5发动机主动再制造时机抉择104
4.3基于服役性能的主动再制造时机抉择109
4.3.1全生命周期下产品服役性能分析109
4.3.2基于生命周期服役性能的主动再制造时机抉择方法113
4.4基于监测分析的主动再制造时机抉择118
4.4.1主动监测下零部件服役状态分析118
4.4.2主动监测下零部件主动再制造时机抉择121
参考文献125
ⅩⅦ
ⅩⅧ
第5章机电产品主动再制造时机调控127
5.1机电产品主动再制造时机调控理论基础128
5.1.1机电产品与关键零部件的再制造时机128
5.1.2关键零部件主动再制造时机调控机制130
5.2关键零部件主动再制造时机调控135
5.2.1基于结构功能梯度的主动再制造时机调控方法135
5.2.2基于接触耦合分析的主动再制造时机调控方法150
5.3机电产品主动再制造时机调控方法157
5.3.1机电产品服役性能与其设计参数的映射关系157
5.3.2机电产品主动再制造时机调控方法介绍160
参考文献163
第6章机电产品主动再制造的工艺技术165
6.1面向主动再制造的拆解技术166
6.1.1再制造拆解界面损伤分析166
6.1.2面向再制造的温差拆解工艺基础169
6.1.3面向主动再制造拆解的表面织构技术171
6.1.4压缩机转子拆解工艺规划应用176
6.2面向主动再制造的毛坯表面预处理179
6.2.1再制造毛坯污染物及其表面质量分析179
6.2.2基于再制造表面质量需求的预处理工艺规划181
6.2.3面向再制造的铸铝壳体预处理工艺规划185
6.3面向主动再制造的再装配质量控制技术189
6.3.1再制造装配状态模型及质量控制方法190
6.3.2面向再制造的装配质量分级方法194
6.3.3再制造发动机的再装配质量控制196
参考文献198
第7章机电产品主动再制造物流管理技术199
7.1面向主动再制造的逆向物流管理技术200
7.1.1面向再制造的生态高效产品服务系统及管理技术200
7.1.2逆向物流规划技术203
7.1.3面向再制造的逆向物流库存模型及规划方法206
7.1.4废旧产品回收及再制造物流方案规划应用213
7.2主动再制造的管理信息技术220
7.2.1逆向物流信息技术221
7.2.2基于SOA的逆向物流信息平台集成方案222
7.3基于RFID的主动再制造信息管理技术应用227
7.3.1RFID技术简介227
7.3.2基于RFID技术的逆向物流信息管理231
参考文献239
第8章主动再制造理论在机电产品上的应用241
8.1发动机及关键零部件主动再制造时域分析与抉择242
8.1.1产品性能与零部件失效分析242
8.1.2产品全生命周期性能演化分析243
8.1.3基于零部件磨损的发动机生命周期性能参数量化分析245
8.1.4基于关键零部件失效的发动机性能演化分析249
8.1.5多因素下关键零部件主动再制造时域250
8.1.6基于时域匹配的发动机主动再制造时域254
8.2发动机曲轴主动再制造设计256
8.2.1发动机曲轴主动再制造特征参数分析256
8.2.2发动机曲轴的寿命匹配设计257
8.3离心压缩机叶轮主动再制造设计259
8.3.1离心压缩机叶轮结构设计分析260
8.3.2离心压缩机叶轮结构服役映射模型265
8.3.3离心压缩机叶轮主动再制造时机调控274
8.4永磁同步电机再设计277
8.4.1以优化齿槽转矩为目标的转子结构再设计278
8.4.2基于混合定子再制造电机的性能分析282
参考文献296
附录主要符号及其含义298

前言/序言

1999年，徐滨士院士在国内首先提出“再制造工程”的概念：“再制造工程”是以产品全生命周期设计和管理为指导，以优质、高效、节能、节材、环保为目标，以先进技术和产业化生产为手段，来修复和改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。
再制造作为废旧产品再利用的最优方式之一，从提出至今已逾二十年，无论政策法规、产业发展，还是学术研究皆已蔚然可观。然而再制造面临的三个挑战，即能不能再制造、怎样再制造、再制造后怎样仍然没有完全解决。
我国再制造工程以淘汰废旧产品为对象，以特种修复技术为核心，以尺寸恢复、性能提升为目标，针对疲劳、修复磨损，走出了与国际换件修理法和尺寸修理法再制造不同的、具有中国特色的再制造路线。时至今日，对大多数应用场合，结合日益成熟的表面工程及增材制造技术，“怎样再制造”的问题已较好地解决。而随着相关政策、法规、标准的颁布实施，以及再制造品不低于新品的质量要求、售后服务、租赁和置换等销售模式的逐渐完善，“再制造后怎样”所对应的再制造产品服役可靠性问题已在一定程度上得到解决，相关再制造产品也日益获得市场认可。但是，随着再制造技术逐渐在各类机电产品上应用，其面临的问题集中于再制造毛坯自身的高度不确定状态，“能不能再制造”这一再制造性判断依然是个棘手的问题，如果无法较好地解决该问题，则会影响后续一系列再制造工艺，进而阻碍再制造工程的有序健康发展。
为此，本书作者提出主动再制造的理念，并在国家项目的支持下进行了较深入的研究，期望有助于以上问题的解决。本书对研究成果进行了总结。全书共8章：第1章介绍了主动再制造的提出背景、概念、特点和主要内容；第2章介绍了主动再制造设计，从源头开展产品主动再制造设计，从冗余强度、结构功能梯度和寿命匹配三个层面进行产品优化设计，以使产品适应主动再制造的一致性需求；第3章介绍了利用在线监测与检测、数据分析处理等技术，对产品进行状态分析与主动再制造时机预测；第4章介绍了在获得产品服役状态基础上，从生命周期分析、服役性能分析和监测分析三方面所提出的主动再制造时机抉择方法；第5章介绍了在产品主动再制造时机确定的前提下，如何调控产品与关键零部件的主动再制造时机，实现产品与关键零部件再制造状态的最优配合；第6章与第7章分别介绍了在主动再制造需求及其模式下，相关的再制造工艺技术与其逆向物流管理技术基础；第8章介绍了主动再制造理论、方法及技术在几款典型机电产品中的应用实例。
本书是在科技部国家重点基础研究发展计划和国家自然科学基金项目支持下开展研究的工作总结。具体项目包括：“机械装备再制造的基础科学问题”(2011CB013400)，“机电产品服役状态监测与主动再制造时机决策的方法与技术研究”(51375133)，“机械轴类产品的结构相似性与服役状态预测方法研究”(51305119)，“电动汽车动力电机再制造的铁心电磁性能提升方法及关键技术”(51575155)，“阵列超声在涂层结构中各向异性传播机理及应力场分布监测方法”(51875162)。
本书作者分工为：宋守许撰写第1～4章，柯庆镝撰写第5～8章。蔚辰博士对研究成果进行了最初的汇总，在此表示感谢。
由于作者学识有限，错误在所难免，还请读者朋友们不吝批评指正。

作者
2021年5月