本書介紹了產(chǎn)品與項目設(shè)計的基本概念與原則及其在工程中的應(yīng)用。本書面向所有工程專業(yè)背景的讀者，解釋產(chǎn)品和項目設(shè)計的過程而不是技術(shù)細(xì)節(jié)。主要內(nèi)容包括工程是什么，設(shè)計是什么，項目管理和團(tuán)隊合作技能，工程工具，人機(jī)界面，工程師與現(xiàn)實世界，學(xué)會表達(dá)、寫作及演講。這些對工程師的實際工作非常有幫助。
前言Design Concepts for Engineers,Fifth Edition本書是一本介紹工程的入門教材，但也可用于高級課程，例如高級工程設(shè)計實訓(xùn)等。雖然在本書的編寫中注重工程設(shè)計的連續(xù)性，但每章都是作為獨(dú)立模塊來編寫的。沒有一個章節(jié)依賴或需要閱讀任何其他章節(jié)。相反，如果教師愿意的話，本書也易于整體使用。
本書從基礎(chǔ)層面講授工程設(shè)計原理并討論設(shè)計工具，同時借鑒了許多工程學(xué)科的實例。本書中的內(nèi)容并不能完全代表所有學(xué)科，但是討論的內(nèi)容和例子是完全通用的，任何工程學(xué)科的學(xué)生都會發(fā)現(xiàn)本書具有啟發(fā)性和實用性。某些主題中提供了與特定工程技術(shù)有關(guān)的技術(shù)細(xì)節(jié)，以幫助學(xué)生掌握示例和案例研究中的關(guān)鍵問題。盡管在幾個地方使用了數(shù)學(xué)運(yùn)算，但是學(xué)習(xí)本書只要求學(xué)生具備基本的代數(shù)知識。關(guān)于文檔的重要性和計算機(jī)的使用也是本書頻繁討論的主題。讀者不需要具備任何一種編程語言的知識。在示例中，沒有特定使用某一種編程語言的特殊之處，也不強(qiáng)調(diào)對某種編程語言的使用。書中首先使用流程圖方法來解釋編程邏輯，接著給出Matlab、C或C++中的示例代碼。
本書附帶了“教師資源手冊”，指導(dǎo)教師布置各種章節(jié)末尾的練習(xí)。設(shè)計是一個開放式過程，一個問題可以有多種解決方案。因此，為一本設(shè)計類的教材編寫參考答案是一個難題。對于分析或封閉式的問題，手冊中提供了具體的答案和詳細(xì)的解決方案。對于沒有“正確”答案的開放式設(shè)計問題，手冊中為教師提供指導(dǎo)原則，而不是具體答案。這些準(zhǔn)則用于幫助教師引導(dǎo)學(xué)生完成某個問題的設(shè)計過程中的各個階段工作。
關(guān)于本書的教輔資源，只有使用本書作為教材的教師方可申請。需要的教師請聯(lián)系機(jī)械工業(yè)出版社，郵箱wangguang hzbook.com，電話：010-88378991。——編輯注本版本的新增內(nèi)容：
更新了正文、示例、練習(xí)和問題中的技術(shù)，以反映現(xiàn)代設(shè)計實踐。
整合新出現(xiàn)的創(chuàng)新性事物，如智能手機(jī)、社交媒體、因特網(wǎng)搜索和無線設(shè)備。
更多地強(qiáng)調(diào)了可再生能源、環(huán)境問題、倫理和社會影響。
討論了市場全球化對工程設(shè)計的影響。
新的設(shè)計案例研究。
增加了一些影響重大的失敗的工程示例。
增加了人機(jī)界面的案例研究。
以下是本書中每章內(nèi)容的簡要總結(jié)。
第1章簡要介紹了工程各學(xué)科以及該學(xué)科的主要專業(yè)領(lǐng)域。學(xué)科清單是全面的，但不是詳盡的。關(guān)于工程師在公司中作用的討論側(cè)重于工程師對項目管理的中心性，以及工程師可以輕易地與來自不同專業(yè)背景的人溝通。在本章結(jié)尾，解釋了工程師的三個最重要的技能：知識、經(jīng)驗和直覺。
第2章從“設(shè)計”一詞的多個定義開始，介紹了一種設(shè)計周期版本，同時強(qiáng)調(diào)其他版本可能適用于不同的設(shè)計任務(wù)或不同的專業(yè)設(shè)置。本章討論了分析、設(shè)計與復(fù)制之間的差異，比較了優(yōu)秀的設(shè)計與糟糕的設(shè)計。使用頭腦風(fēng)暴的例子說明了產(chǎn)生創(chuàng)造性想法的技巧。本章總結(jié)了一些具體的設(shè)計實例，說明了形成產(chǎn)品可采取的多種方法。本章使用的“產(chǎn)品”一詞是指設(shè)計過程的目標(biāo)，而不一定是用來銷售的實物。
第3章重點介紹項目管理。本章的中心主題包括團(tuán)隊合作、組織、時間管理以及文檔撰寫等所有重要任務(wù)。本章結(jié)尾是與知識產(chǎn)權(quán)有關(guān)的法律問題的簡要討論。
第4章介紹了許多工程工具。雖然有些工具對于個別學(xué)生來說可能比其他工具更重要，但這些部分的通用性足以使本章對大多數(shù)專業(yè)都有用。單位的概念、尺寸、公差、圖形、原型、逆向工程、故障排除和計算機(jī)分析以及電子表格和實體建模都是本章涵蓋的主題。
第5章介紹人機(jī)界面。本章討論了人與機(jī)器的相互作用，涉及人體工程學(xué)以及認(rèn)知的概念。本章的后半部分是關(guān)于人機(jī)界面利弊的案例研究。
第6章概述了經(jīng)典工程災(zāi)難以及廣受關(guān)注的工程事故。本章重點介紹工程師如何從錯誤中學(xué)習(xí)，而不是簡單地記錄工程事故。
第7章介紹了人際交往的主題。本章詳細(xì)討論了演講、寫作和口頭表達(dá)的技巧，并在每個類別中提供了幾個很好的例子。
我喜歡為工程師編寫最新的設(shè)計原則，希望你和你的學(xué)生也喜歡這本書。
致謝本書的許多插圖都是由阿比蓋爾·艾達(dá)·�？怂梗ˋbigail Ida Erkes）制作的。她還做了大量的研究，找到并記錄了許多用作插圖的照片。非常感謝她在書稿的準(zhǔn)備階段所做出的努力。我還要感謝許多學(xué)生啟發(fā)了本書中的設(shè)計實例和討論。
MNHBoston,MA
目 錄
Design Concepts for Engineers,Fifth Edition
譯者序
前言
第1章 工程是什么1
1.1 工程有許多領(lǐng)域1
1.1.1 航空工程2
1.1.2 農(nóng)業(yè)工程3
1.1.3 生物醫(yī)學(xué)工程3
1.1.4 化學(xué)工程4
1.1.5 土木工程4
1.1.6 計算機(jī)工程6
1.1.7 電氣工程6
1.1.8 環(huán)境工程7
1.1.9 工業(yè)工程7
1.1.10 材料工程8
1.1.11 機(jī)械工程8
1.1.12 機(jī)電工程9
1.1.13 造船工程9
1.1.14 核工程10
1.1.15 石油工程10
1.1.16 系統(tǒng)工程11
1.2 一些工程專業(yè)組織11
1.3 成為一個注冊專業(yè)工程師12
1.4 工程師：項目管理的核心13
1.5 工程：一組技能15
1.5.1 知識15
1.5.2 經(jīng)驗16
1.5.3 直覺16
關(guān)鍵術(shù)語18
第2章 設(shè)計是什么19
2.1 “設(shè)計”一詞的使用19
2.2 分析、設(shè)計和復(fù)制之間的不同20
2.2.1 分析21
2.2.2 設(shè)計23
2.2.3 復(fù)制23
2.3 優(yōu)秀的設(shè)計與糟糕的設(shè)計27
2.4 設(shè)計周期29
2.4.1 定義總體目標(biāo)29
2.4.2 收集信息31
2.4.3 確認(rèn)和評估可能的設(shè)計策略31
2.4.4 設(shè)計初試31
2.4.5 模型與分析32
2.4.6 構(gòu)建原型、記錄文檔和測試33
2.4.7 修改和再次修改34
2.4.8 徹底測試產(chǎn)品35
2.5 生成想法37
2.5.1 頭腦風(fēng)暴的基本規(guī)則38
2.5.2 正式的頭腦風(fēng)暴38
2.5.3 非正式的頭腦風(fēng)暴會議42
2.6 設(shè)計實例47
2.6.1 機(jī)器人設(shè)計大賽47
2.6.2 面罩生產(chǎn)設(shè)備54
2.6.3 自動移液器57
2.6.4 帆船自動駕駛儀61
2.6.5 海洋能量采集機(jī)64
總結(jié)68
關(guān)鍵術(shù)語68
問題68
第3章 項目管理與團(tuán)隊合作技能75
3.1 在團(tuán)隊中工作75
3.1.1 建立一個有效的團(tuán)隊76
3.1.2 組織結(jié)構(gòu)圖78
3.1.3 職位描述79
3.1.4 團(tuán)隊聯(lián)系人列表79
3.1.5 團(tuán)隊會議79
3.1.6 與組織中其他團(tuán)隊合作80
3.2 管理任務(wù)：保持項目正常進(jìn)行82
3.2.1 清單83
3.2.2 時間表83
3.2.3 甘特圖84
3.2.4 PERT圖84
3.3 文檔：項目成功的關(guān)鍵88
3.3.1 紙質(zhì)文檔與電子文檔88
3.3.2 工程師的日志（筆記本）89
3.3.3 日志格式90
3.3.4 使用你的工程日志90
3.3.5 技術(shù)報告91
3.3.6 軟件文檔與工程日志的作用92
3.3.7 日志的重要性：案例研究1…93
3.3.8 日志的重要性：案例研究2…94
3.4 法律問題：知識產(chǎn)權(quán)、專利和商業(yè)機(jī)密96
3.4.1 專利96
3.4.2 專利術(shù)語96
關(guān)鍵術(shù)語97
問題97
第4章 工程工具101
4.1 估計101
4.2 數(shù)字處理107
4.2.1 國際單位制107
4.2.2 單位一致108
4.2.3 有效數(shù)字108
4.2.4 尺寸和公差109
4.3 圖的類型111
4.3.1 半對數(shù)圖111
4.3.2 雙對數(shù)圖113
4.3.3 極坐標(biāo)圖114
4.3.4 三維圖形114
4.4 原型設(shè)計117
4.5 逆向工程122
4.6 計算機(jī)分析123
4.7 規(guī)格說明表134
4.8 因特網(wǎng)134
4.9 電子表格在工程設(shè)計中的應(yīng)用…137
4.10 實體模型與計算機(jī)輔助制圖143
4.10.1 為什么要畫工程圖144
4.10.2 圖紙的類型144
4.11 系統(tǒng)仿真149
4.12 電子電路仿真151
4.13 圖形化編程153
4.14 微處理器：另一種形式的計算機(jī)154
關(guān)鍵術(shù)語155
問題156第5章 人機(jī)界面164
5.1 人類如何與機(jī)器交互164
5.2 人體工程學(xué)165
5.3 認(rèn)知167
5.4 人機(jī)界面：案例研究168
關(guān)鍵術(shù)語178
問題178
第6章 工程師與現(xiàn)實世界181
6.1 社會對工程師的看法181
6.2 工程師如何吸取教訓(xùn)183
6.3 失敗在工程設(shè)計中的影響：案例研究185
6.3.1 案例1：塔科馬海峽大橋185
6.3.2 案例2：哈特福德市民中心186
6.3.3 案例3：挑戰(zhàn)者號航天飛機(jī)186
6.3.4 案例4：堪薩斯市凱悅酒店187
6.3.5 案例5：三里島189
6.3.6 案例6：美國巡洋艦溫森斯號190
6.3.7 案例7：哈勃望遠(yuǎn)鏡191
6.3.8 案例8：哈維蘭彗星型客機(jī)192
6.3.9 案例9：坍塌的天花板193
6.3.10 案例10：花旗集團(tuán)中心…194
6.3.11 案例11：福特Pinto196
6.4 在設(shè)計中做好失敗的準(zhǔn)備196
關(guān)鍵術(shù)語197
推薦閱讀197
問題197
第7章 學(xué)會表達(dá)、書寫及演講199
7.1 良好溝通技巧的重要性199
7.2 準(zhǔn)備會談、演講和會議200
7.3 準(zhǔn)備正式演講201
7.4 撰寫電子郵件、信件及備忘錄205
7.4.1 撰寫電子郵件206
7.4.2 正式電子郵件的頭206
7.4.3 郵件內(nèi)容的第一句206
7.4.4 正文207
7.4.5 書寫正式的備忘錄和信件209
7.5 撰寫技術(shù)報告、提案和期刊文章212
7.5.1 技術(shù)報告212
7.5.2 期刊論文213
7.5.3 提案213
7.6 撰寫說明手冊213
7.6.1 簡介213
7.6.2 安裝213
7.6.3 操作214
7.6.4 安全性214
7.6.5 故障排除214
7.6.6 附錄214
7.6.7 內(nèi)容的重復(fù)215
7.7 技術(shù)文檔撰寫策略218
7.7.1 對撰寫的文檔做好規(guī)劃218
7.7.2 選擇合適的地點撰寫文檔…218
7.7.3 確定讀者218
7.7.4 做筆記218
7.7.5 創(chuàng)建主題標(biāo)題219
7.7.6 短暫休息219
7.7.7 寫第一稿219
7.7.8 閱讀草稿219
7.7.9 修改草稿219
7.7.10 修改、修改、再修改219
7.7.11 審查最后的草稿220
7.7.12 常見的撰寫錯誤220
關(guān)鍵術(shù)語221
問題221
索引224
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