计算机辅助机械设计（中级） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国劳动社会保障出版社

作者:张德忠

出品人:

页数:232

译者:

出版时间:2005-7

价格:27.0

装帧:平装

isbn号码:9787504529794

丛书系列:

图书标签:

• 机械设计
• 计算机辅助设计
• CAD
• 中级
• 工程图学
• AutoCAD
• SolidWorks
• Pro/ENGINEER
• UG
• 制造业

面向工程实践的机械设计进阶：理论与应用的深度融合 图书名称： 机械结构与系统优化设计（高级） 图书简介： 本书旨在为具备一定机械设计基础，并期望在复杂工程问题解决能力上实现突破的工程师和高年级学生提供一套系统、深入且高度面向实践的高级设计方法论与技术指南。不同于侧重基础概念传授的入门或中级教材，本书将视角聚焦于现代机械系统设计所面临的关键挑战——如何在高可靠性、高效率、低成本和快速迭代的综合约束下，实现创新性的结构布局与性能优化。 全书内容架构围绕“理论深化—仿真验证—创新实践”三大核心模块展开，力求将抽象的工程数学和力学原理，转化为可直接应用于实际项目的设计工具与决策依据。我们深知，在当代工程领域，仅凭经验和手册已无法应对瞬息万变的工业需求，因此，本书的重点在于培养读者利用先进分析手段进行前瞻性设计的能力。 第一部分：高级结构动力学与可靠性设计 本部分深入探讨了线性与非线性动力学在复杂机构分析中的应用。我们不再满足于简谐激励下的响应分析，而是深入讲解了随机振动理论、冲击载荷分析以及非线性系统（如接触、摩擦、大变形）的数值求解策略。 模态叠加与特征值分析的局限性突破： 详细阐述了如何使用模态识别技术（如频响函数分析）准确提取真实工作条件下的结构固有特性，并讨论了阻尼建模的复杂性，特别是黏弹性材料和接触阻尼的量化方法。 疲劳寿命预测与损伤容限设计： 重点引入了基于应变寿命（S-N 曲线）、应力强度因子（K 值）和概率密度函数（PDF）的疲劳寿命评估方法。书中包含了对多轴疲劳、随机载荷下的累积损伤模型（如 Miner 准则的修正形式）的详细推导和应用案例。此外，损伤容限（Damage Tolerance）设计理念贯穿始终，指导工程师如何在初始设计阶段就植入对裂纹扩展的控制策略。 系统可靠性与故障模式分析（FMEA/FTA）： 超越基础的元件可靠性计算，本书讲解了如何构建复杂的系统级可靠性框图，运用故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA）来量化系统失效的概率和根本原因。这对于航空航天、精密仪器等高安全等级产品的设计至关重要。 第二部分：先进材料与制造约束下的拓扑优化 本部分是本书的核心创新内容之一，旨在教授读者如何打破传统设计思维的桎梏，利用计算方法直接生成满足性能要求的最优结构。 有限元基础的重申与高级应用： 在快速回顾有限元方法（FEM）的数学基础后，重点转向高阶单元的选择、网格质量对分析结果的影响、以及奇异点处理。我们探讨了如何对高度非线性的接触问题进行精确建模，包括摩擦模型的选择（库仑、粘滞）。 拓扑优化理论与算法： 深入讲解了密度法（SIMP 模型）、水平集法（Level Set Method）在结构优化中的原理和应用。读者将学习如何定义复杂的载荷-位移约束、应力约束以及制造约束（如拔模方向、最小特征尺寸）。 制造约束的集成设计（DFM/DFA）： 优化后的几何形状必须是可制造的。本书详细介绍了如何将增材制造（3D 打印）的独特优势与拓扑优化结果相结合，实现复杂晶格结构的设计。同时，也涵盖了对传统减材制造（CNC）约束条件下的拓扑优化后处理技术。 多目标优化与参数化建模： 介绍帕累托前沿的概念，指导工程师在刚度、质量和频率等多个相互竞争的目标之间进行权衡取舍。并结合参数化建模工具，实现设计变量的自动迭代搜索。 第三部分：机电耦合系统与控制集成设计 现代机械系统往往是机、电、控的集成体。本部分着眼于如何将控制系统对机械结构的影响纳入早期设计流程，避免后期集成阶段的冲突。 多物理场耦合分析（FEA/CFD 协同）： 探讨了热-结构耦合（例如电机散热对结构变形的影响）、流固耦合（FSI，如涡轮叶片振动与流体作用力）的建模技术。书中将指导读者如何正确传递不同仿真软件间的数据接口和求解器配置。 结构对控制系统的反馈效应： 深入分析柔性机械臂、高速旋转机械中，结构柔性对控制系统稳定性的影响。重点介绍了结构模态的“泄漏”效应和如何通过结构刚度设计来抬高关键模态频率，从而拓宽控制系统的带宽和鲁棒性。 机构学的深化与运动学约束的优化： 侧重于复杂空间机构（如并联机器人、驱动模块）的逆运动学解的唯一性与奇异点分析。探讨了如何使用迭代算法（如牛顿法）来求解高度约束系统的位置和速度解，并引入了雅可比矩阵的奇异值分析作为机构可操作性评估的指标。 第四部分：数字化设计流程与知识管理 最后一部分，本书将视野扩展到工程实践的管理层面，强调高效的设计流程和知识积累。 参数化建模与设计空间探索： 详细介绍了利用专业软件的脚本接口（如 Python/API）实现设计变量的自动驱动，建立可追溯的设计历史。 数据驱动的设计决策： 讨论了如何利用历史仿真数据、实验数据和设计迭代结果，构建代理模型（Surrogate Models），以加速高保真度的仿真分析，实现快速设计评估。 本书的特色在于其丰富的工程案例库和详尽的软件操作指导（涉及主流 CAE 平台），确保读者不仅理解“是什么”，更能掌握“怎么做”。它要求读者具备坚实的工程力学、材料学和初步的数值分析基础，是准备迈向高级产品研发、结构性能优化和复杂系统集成的专业人士的必备参考书。

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坦白讲，这本书的深度是超乎我预期的。我原以为“中级”二字，顶多会涉及一些基础的装配约束和运动仿真，但没想到它居然花了大量的篇幅深入探讨了有限元分析（FEA）在设计优化中的应用。特别是关于网格划分策略和边界条件设置的章节，讲解得极其细致到位，完全没有避开那些复杂和容易出错的地方。我通过书中的几个案例，亲自跑了一下应力分析，发现自己之前对载荷分布的理解存在很大偏差，幸亏这本书及时纠正了我的认知误区。作者似乎非常了解工程师在实际项目中会遇到的各种“坑”，因此在讲解疲劳分析和接触问题处理时，给出了很多实战经验总结，这些都是百度百科或官方教程里找不到的宝贵知识。这本书的价值在于，它教会的不是“如何点击按钮”，而是“为什么这么点击”，这种对底层原理的剖析，极大地提升了我对设计结果可靠性的判断能力，让我的设计从“能用”迈向了“可靠”的层面。

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总的来说，这本书对于希望从初级绘图员蜕变为具备独立解决复杂工程问题能力的设计师来说，是一份极其宝贵的资源。我尤其喜欢它在收尾部分对未来技术趋势的展望，虽然篇幅不长，但提到了参数化设计与人工智能结合的初步构想，这为我们这些身处技术前沿的人指明了学习的方向。阅读过程中，我发现书中所采用的许多专业术语的定义都非常严谨，基本上消除了不同领域之间可能存在的理解偏差。它不是那种读完一遍就能完全掌握的快餐读物，更像是一本需要经常翻阅、对照实践的工具书和案头参考。它的价值在于构建了一个完整的、现代化的机械设计知识体系框架，让我清楚地知道自己在当前阶段应该重点掌握哪些核心能力，以及未来还需要向哪个方向深耕，而不是盲目地追逐每一个新软件的特性。

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阅读体验上，这本书的逻辑组织结构非常清晰，层次分明。从基础的草图绘制规范，到复杂的零件建模，再到多体系统仿真，每一步都有明确的过渡和衔接。我特别欣赏它在讲解高级功能时，总是会穿插一些历史背景或者理论基础的说明，这使得学习过程不至于变成机械记忆。比如在介绍公差配合和GD&T（几何尺寸和公差）的数字化表达时，作者并没有仅仅罗列标准，而是结合了实际加工精度和测量工具的限制来阐述为什么需要特定的符号和注释，这种“知其然，知其所以然”的教学方法，极大地提高了我的理解效率。对于我这种需要将设计成果交付给生产车间的人来说，如何用软件精确表达设计意图至关重要，这本书在这方面提供的指导堪称典范。它让我明白了CAD不仅仅是画图工具，更是连接设计、制造与检验三大环节的桥梁。

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这本《计算机辅助机械设计（中级）》的教材，拿到手上就让人感到一股厚重感，感觉内容肯定非常扎实。我当时选这本书是希望能系统地提升自己在机械设计领域的CAD/CAM能力，毕竟现在行业对这块的要求越来越高了。这本书的排版和图示做得相当不错，不像有些技术书那样枯燥难懂，大量的实物图和软件操作截图，让初学者也能比较快地跟上节奏。特别是关于参数化建模那一块，讲得深入浅出，让我明白了如何构建真正具有“智能”的设计模型，而不是简单的几何堆砌。很多案例都是从实际工程问题出发，而不是凭空想象的，这点非常贴合我们日常的工作需求。我记得刚开始学习曲线曲面造型的时候，总感觉别扭，但通过书里提供的那些经典曲面处理技巧，比如如何通过控制点和结构线来精确调整曲面光顺性，我才真正领会到了高级曲面设计的美妙之处。这本书绝不仅仅是软件操作手册的堆砌，它更像是系统地梳理了现代机械设计思维中如何与计算机工具深度融合的路径图，让人受益匪浅。

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这本书的实操性是毋庸置疑的，但更让我感到惊喜的是它对设计流程管理（PDM/PLM）的探讨。虽然不是专门的PDM教材，但书中对于如何规范化管理设计文件、如何进行版本控制以及如何协同工作都有独到的见解。这一点在团队协作日益紧密的研究院环境中显得尤为重要。作者以一种非常成熟的角度，讨论了数字化设计链条中的数据安全和追溯性问题，这让我意识到，一个优秀的中级设计师，除了技术过硬，还必须具备良好的项目管理意识。书中所附带的那些定制化模板和标准检查清单，我直接导入到自己的工作环境中使用了，极大地规范了我们团队的文件命名和属性设置习惯，间接提升了工作效率。这种从宏观管理层面切入工程设计的视角，是很多纯技术书籍所欠缺的深度。

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