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出版者:武汉大学出版社

作者:吴庆鸣

出品人:

页数:222

译者:

出版时间:2006-4

价格:24.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787307049529

丛书系列:

图书标签:

• 工程机械
• 机械设计
• 机械工程
• 工程技术
• 机械原理
• 液压传动
• 内燃机
• 结构力学
• CAD
• CAM

《工程机械设计》 内容简介 《工程机械设计》是一部深入剖析现代工程机械设计理论、方法与实践的综合性著作。本书旨在为读者提供一个系统、严谨的知识框架，帮助其理解和掌握工程机械的设计流程、关键技术以及发展趋势。本书内容覆盖广泛，从基础的机械原理到先进的仿真分析，从材料选择到人机工程学，力求全面而深入地阐述工程机械的设计精髓。 第一部分：工程机械设计基础 本部分首先建立读者对工程机械的宏观认知，明确其在国民经济和社会发展中的重要地位，以及设计的核心目标——安全性、可靠性、经济性、环保性和高效性。 工程机械概述与发展 定义与分类： 详细介绍工程机械的定义，并根据其功能、用途、工作原理等进行系统分类，如挖掘机械、装载机械、起重机械、推土机械、道路机械、混凝土机械等，并对各类机械的典型结构和工作特点进行初步介绍。 发展历程与趋势： 回顾工程机械产业的发展史，从早期机械化到如今的智能化、电气化、绿色化，分析影响其发展的关键技术突破和市场需求变化。展望未来发展趋势，如无人化、物联网集成、新能源动力应用等。 设计原则与流程： 阐述工程机械设计的通用原则，包括模块化设计、标准化设计、系列化设计、人机工程学设计、环保设计等。介绍工程机械从概念提出、方案设计、详细设计、样机制造、试验验证到最终定型的完整设计流程。 机械传动与动力系统设计 机械传动原理： 深入讲解各种传动机构的原理、特点、优缺点及应用，包括齿轮传动（圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆等）、带传动、链传动、液力传动、机械无级变速器（CVT）等。重点分析传动系统的承载能力、效率、寿命、可靠性等关键设计指标。 动力源选择与匹配： 详细介绍内燃机、电动机、混合动力系统等作为工程机械动力源的特点。讲解如何根据机械的工作特性、功率需求、燃油经济性、排放标准等因素，科学选择和匹配合适的动力源。 液压系统设计： 工程机械中液压系统应用极为广泛。本部分详细阐述液压系统的基本组成（泵、阀、马达、油缸、管路、附件等），各类液压元件的工作原理、选型依据，以及液压回路的设计方法。重点讨论液压系统的节能技术、负载敏感技术、电液比例控制等先进应用。 电气与电子控制系统： 随着智能化发展，电气与电子控制系统在工程机械中的作用日益凸显。介绍电气系统的组成（电源、传感器、执行器、控制器等），常用控制器的原理（PLC、嵌入式系统），以及CAN总线等通信技术在工程机械中的应用。 第二部分：关键部件设计与分析 本部分将深入到工程机械的各个关键部件，对其结构、强度、刚度、寿命以及性能进行详细的设计与分析。 结构件强度与刚度分析 材料力学基础： 复习和强化材料力学中的应力、应变、弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度等基本概念，为后续结构件设计奠定理论基础。 静力学与动力学分析： 讲解如何对工程机械的各个结构件（车架、臂架、斗杆、斗、铲斗等）进行受力分析，计算其承受的静载荷和动载荷。 强度校核与优化： 应用强度理论（如第一、第二强度理论），对结构件进行强度校核，确保其在各种工况下不易发生屈服或断裂。介绍提高结构件强度和刚度的常用方法，如材料选择、截面形式优化、加强筋设计等。 有限元分析（FEA）： 介绍有限元分析在工程机械结构设计中的应用。讲解其基本原理、建模方法、载荷施加、边界条件设置以及结果解读。通过案例分析，展示如何利用FEA进行复杂的应力、应变、变形分析，优化结构设计，减少试验次数。 行走机构与转向系统设计 履带式行走机构： 详细介绍履带的组成（履带板、销轴、连接销等）、张紧装置、驱动轮、诱导轮、托链轮、支重轮等关键部件的设计要点。分析履带接地比压、通过性、驱动效率等性能指标。 轮胎式行走机构： 讲解车桥、悬架系统、轮胎的选择与设计。重点讨论独立悬架、整体桥等不同形式的悬架设计，以及减震器、弹簧等缓冲元件的设计。 转向系统： 介绍机械转向、液压助力转向、电液比例转向等不同类型的转向系统。分析转向系统的响应速度、转向精度、操纵轻便性以及转弯半径等性能指标。 工作装置设计 挖掘装置： 详细介绍挖掘机动臂、斗杆、铲斗等关键部件的设计。分析挖掘力、挖掘半径、挖掘深度等性能参数。讲解铲斗的挖土能力、耐磨性、装载效率的设计。 装载装置： 介绍装载机的铲斗、举升臂、连杆机构等的设计。分析装载机的最大起重高度、最大掘起力、卸载高度、卸载距离等性能参数。 起重装置： 讲解起重机主臂、副臂、起升机构、变幅机构、回转机构等的设计。重点分析起重机的起重性能、稳定性、安全性等。 其他工作装置： 简要介绍推土机推铲、压路机压实机构、混凝土搅拌运输车搅拌筒等的工作原理和设计要点。 第三部分：先进设计技术与可靠性 本部分着眼于工程机械设计的现代化和智能化，以及如何通过设计提升机械的整体可靠性。 仿真技术在设计中的应用 多体动力学仿真（MBD）： 介绍MBD技术在工程机械运动学、动力学分析中的应用。通过仿真预测机械在动态载荷下的运动状态、力学反馈，优化机构设计，提高工作效率和运动平稳性。 计算流体动力学（CFD）： 讲解CFD技术在工程机械中的应用，如发动机进排气系统、冷却系统、液压系统油液流动分析，以及空气动力学影响等。 多场耦合仿真： 介绍结构-热-流体等多场耦合仿真技术，应用于分析复杂工况下机械部件的热应力、流固耦合作用等，为设计提供更全面的依据。 人机工程学与安全性设计 驾驶室设计： 强调驾驶室作为操作人员工作环境的重要性。从视野、座椅舒适度、操纵杆布局、信息显示、降噪、减震等方面，阐述人机工程学在驾驶室设计中的应用。 操作便捷性与舒适性： 分析如何通过优化操纵机构、响应速度、回馈力度等，提升机械的操作便捷性和驾驶员的舒适度，减少疲劳。 安全防护设计： 详细介绍工程机械的安全防护措施，包括防倾翻结构（ROPS）、防坠物结构（FOPS）、紧急制动系统、安全警示系统、灭火系统等，确保操作人员和周围人员的安全。 可靠性设计与寿命预测 可靠性基本概念： 介绍失效率、平均无故障时间（MTTF）、平均故障间隔时间（MTBF）、可靠度函数、失效率函数等基本概念。 失效模式与影响及危害性分析（FMEA/FMECA）： 讲解FMEA/FMECA方法在设计阶段识别潜在失效模式，分析其原因和影响，并提出预防措施，提高产品可靠性。 应力-寿命分析： 结合材料的疲劳性能，进行应力-寿命分析，预测构件在循环载荷下的疲劳寿命，并进行可靠性设计。 故障诊断与维护设计： 考虑机械的故障诊断和维护便利性，在设计中集成诊断端口、易于拆卸的部件等，降低维护成本，提高设备可用性。 第四部分：绿色环保与智能化发展 本部分关注工程机械行业的可持续发展，以及面向未来的智能化技术。 环保设计与可持续发展 排放控制技术： 介绍工程机械发动机的排放标准（如Tier系列、欧VI系列），以及相应的后处理技术，如选择性催化还原（SCR）、柴油颗粒过滤器（DPF）等。 噪声与振动控制： 分析工程机械噪声和振动的来源，介绍隔音、减振材料和结构设计，降低对环境和操作人员的影响。 新能源动力技术： 探讨纯电动、混合动力、氢燃料电池等新能源技术在工程机械中的应用前景和挑战。分析其在节能减排、降低运行成本方面的优势。 材料的绿色化应用： 关注可回收、可再生材料在工程机械制造中的应用，以及提高材料利用率、减少废弃物产生的设计方法。 智能化与自动化技术 传感器技术： 介绍用于工程机械的各类传感器，如位移传感器、速度传感器、压力传感器、温度传感器、GPS/IMU等，以及它们在数据采集和状态监测中的作用。 控制算法与软件： 探讨先进的控制算法，如PID控制、模糊控制、模型预测控制等，在提升机械性能和自动化水平方面的应用。介绍嵌入式软件开发在智能控制中的作用。 远程监控与诊断： 阐述通过物联网技术实现工程机械的远程监控、数据采集、故障预警和远程诊断，提高设备管理效率。 自动驾驶与无人化技术： 展望工程机械自动驾驶和无人化作业的发展。介绍相关技术，如路径规划、环境感知、决策控制等，以及其在提高生产效率、降低人力成本、保障作业安全方面的巨大潜力。 《工程机械设计》一书，力求以理论与实践相结合、宏观与微观相兼顾的视角，为读者勾勒出工程机械设计领域的全景图。无论是初学者建立基础认知，还是资深工程师寻求前沿技术，本书都将是宝贵的参考与指引。通过学习本书，读者将能够深刻理解工程机械的设计之道，并为未来工程机械的创新与发展贡献力量。

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我最近在忙着做一个关于物料搬运设备的升级项目，本来以为手头现有的资料够用了，但翻开这本书才发现，它在“模块化设计与可重构性”这一块的讲解，简直是为我量身定做。作者似乎对现代工程机械的发展趋势有着深刻的洞察力，书中关于液压传动系统的介绍，不再是简单地罗列阀件和泵的参数，而是深入探讨了如何通过智能控制系统实现能效的最大化和故障的自诊断。我尤其欣赏它在“人机工程学”和“维护性设计”方面所占据的篇幅。以往很多教科书对这些“软性”设计要素一带而过，但这本书却强调了操作舒适度和现场可维护性对整体项目成功率的关键影响。它甚至提供了一套评估不同操作界面友好度的量化指标，这对我们设计用户友好的设备界面非常有指导意义。读这本书的过程中，我感觉自己不再只是一个机械制图员，而是一个能全面考虑经济性、安全性和用户体验的系统工程师。

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坦白说，我是一个对机械设计历史和发展脉络非常感兴趣的读者，所以我通常会关注那些能提供足够背景知识的书籍。这本书在开篇部分对工程机械发展历程的梳理，虽然篇幅不算冗长，但视角非常独特，它没有停留在简单的“时间线”罗列上，而是着重分析了每一次技术飞跃背后的社会需求和关键技术瓶颈的突破。比如，它将“材料革命”与“动力系统变革”进行了交叉分析，清晰地展现了工程机械是如何从“蛮力型”转向“智慧型”的。这种宏观的视野，帮助我更好地理解了当前设计规范的由来和制定的合理性。此外，书中对不同地域和不同应用场景（如矿山、建筑、农业）下机械差异性的讨论也非常细腻，让我意识到设计必须是高度情境化的，不能一概而论。阅读体验上，它的语言风格严谨而不失文采，逻辑层次分明，非常适合需要建立完整知识体系的读者。

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从一个纯粹追求“硬核”技术细节的角度来看，这本书在“动态特性分析与减振降噪技术”这一章的力度令人印象而称赞。作者没有回避工程机械在高速运转或复杂地形作业时不可避免的振动和噪音问题，反而将其提升到了一个核心的研究地位。书中详细阐述了模态分析、随机振动响应等高级分析方法在工程机械设计中的具体应用流程，配套的软件操作流程介绍也相当到位，虽然是文字描述，但仿佛能看到软件界面的操作步骤。我尝试按照书中的方法对一个老旧的起重臂模型进行了初步的简化分析，发现几个之前未曾注意到的固有频率耦合点，这直接指明了后续结构优化的方向。这本书的价值在于，它将理论研究的尖端成果，以一种非常务实的方式转化成了工程师可以立刻上手应用的工具箱。它不是一本束之高阁的理论著作，而是放在工作台边随时可以翻阅的实战手册。

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我花了很长时间寻找一本能清晰讲解“设计迭代与全生命周期管理”的专业书籍，这本书在这方面给了我很大的启发。作者非常强调从概念设计到报废回收这一完整链条的管理思维。书中引入了可靠性工程的理念，并将其与设计决策紧密结合，比如如何通过设计参数的微小调整来显著提高平均无故障时间（MTBF）。特别是关于“数字孪生”技术在工程机械设计验证阶段的应用探讨，让我眼前一亮。作者详细描述了如何利用仿真模型来预测设备在长期运行中可能出现的疲劳损伤和磨损模式，这对于优化预防性维护计划至关重要。这本书的组织结构非常注重实践反馈的闭环，清晰地展示了“设计—制造—使用—反馈—再设计”的完整流程。它不仅仅是教你怎么设计一个部件，更是教你如何设计一个可持续、高价值的工程系统。对于关注可持续发展和全周期成本控制的项目经理而言，这本书的价值是无法估量的。

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这本关于工程机械设计的书，感觉内容非常充实，从基础理论到实际应用都有涉及。首先，书中对机械设计的基本原理讲解得相当透彻，无论是静力学分析还是动力学仿真，都给出了详尽的公式推导和案例分析。我特别喜欢它在材料选择和结构优化方面的论述，结合了最新的行业标准和前沿技术，让人在面对复杂的设计挑战时，能有一个坚实的理论后盾。比如，在讲到大型挖掘机的结构强度时，作者不仅引用了经典的结构力学模型，还引入了有限元分析（FEA）的应用实例，这对于我们这些希望将理论知识转化为实际工程能力的人来说，简直是宝典。书中的图表绘制得非常精美清晰，每一个受力分析图和零部件爆炸图都准确无误，大大降低了理解复杂机械系统的难度。如果说有什么可以改进的地方，也许是某些特定工况下的动态响应模拟可以再增加一些深度，但总体来说，这是一本非常值得投入时间去研读的专业参考书，对于初入行者和资深工程师都有很高的参考价值。

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