具体描述
本书由画法几何基础、制图基础、机械制图三部分组成，共14章。内容包括绪论、点的投影、直线的投影、平面的投影、投影变换、曲线和曲面、立体的投影、制图基本知识、轴测图、组合体、机件的常用表达方法、计算机辅助绘图、标准件与常用件、零件图、装配图等。书后编有附录，供查阅有关标准和数据使用。 本书适用于大专院校机械类和近机械类各专业（90～120学时）使用，也可作为高等职业教育用书或供有关工程技术人员参考。 同时出版的《画法几何基础及机械制图习题集》与本书配套使用。
机械设计与制造技术前沿探索 本书聚焦于现代机械工程领域的前沿技术与实践应用，旨在为工程技术人员、高校师生及相关领域的研究人员提供一份深入且全面的技术参考与学习资料。内容涵盖了从先进材料应用到智能制造系统的多个关键环节，强调理论深度与工程实践的紧密结合。 第一部分：先进材料在机械结构中的应用与性能优化 本部分深入探讨了在新一代机械产品设计中，对传统材料进行革新与替代的迫切性与可行性。我们不仅仅关注材料的力学性能，更侧重于其在极端工况下的可靠性及长期服役表现。 1.1 高性能工程塑料与复合材料的结构设计准则 现代机械对轻量化和功能集成提出了更高的要求。本书详细解析了碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）、玻璃纤维增强热塑性塑料（GFRP）等在飞机结构、汽车车身以及精密仪器外壳中的应用。内容包括： 多尺度结构分析： 纤维/基体界面的微观行为如何影响宏观力学响应，重点阐述界面改性技术对提高材料韧性和疲劳寿命的作用。 成型工艺的质量控制： 针对树脂传递模塑料（RTM）、预浸料铺放（ATL/AFP）等关键工艺，建立了缺陷（如孔隙率、纤维偏位）与最终结构性能之间的定量关系模型。 蠕变与应力松弛行为研究： 讨论了聚合物基复合材料在高温或恒载荷下的长期稳定性，提供了评估其使用寿命的加速测试方法。 1.2 智能材料与自适应结构 随着物联网和传感技术的发展，机械系统对环境变化的实时响应能力成为衡量其先进性的重要指标。本章着重介绍具有感知、决策和执行能力的智能材料： 压电与磁致伸缩材料的应用： 详细介绍了这些材料在主动减振系统、高精度定位平台中的驱动机理与集成技术。 形状记忆合金（SMA）在执行器中的优化设计： 分析了镍钛合金（NiTi）的相变过程及其在小型化驱动器中的应用挑战，包括热管理和循环稳定性。 自修复材料的机制探索： 介绍了基于微胶囊技术和血管网络的自修复聚合物体系，以及其在疲劳裂纹早期干预中的潜力。 第二部分：精密加工与表面工程技术 现代制造业的精度要求已达到微米乃至纳米级别。本部分致力于解析实现高精度、高效率制造的工艺技术和装备控制策略。 2.1 超精密加工的误差源分析与补偿 探讨了在CNC机床进行高速、高精度切削、磨削和抛光过程中，系统误差的识别、建模与实时补偿技术。 热误差的动态建模： 深入分析了主轴温升、刀具磨损和工作台热膨胀对加工精度的瞬时影响，并提出基于有限元分析（FEA）的快速热补偿算法。 刀具路径的几何精度保障： 针对复杂曲面零件（如涡轮叶片），研究了多轴联动加工中的插补误差、反向间隙补偿策略，并引入了基于误差修正的逆向运动学模型。 接触测量与非接触测量的融合： 讨论了在线激光跟踪仪、白光干涉仪等与机床控制系统的集成方法，以实现加工过程的闭环反馈控制。 2.2 高性能表面改性技术 零件的工作性能往往由其表面层决定。本章聚焦于提高表面硬度、耐磨性、抗腐蚀性和功能性涂层的先进技术。 高能离子束与等离子体技术： 详细介绍了PVD（物理气相沉积）和PACVD（等离子体增强化学气相沉积）在制备超硬TiN、CrN涂层中的工艺窗口优化，重点分析了薄膜与基体之间的结合强度测试方法。 激光熔覆与增材制造的表面修复： 探讨了使用高能激光束熔覆耐磨合金粉末，实现对关键受损部件（如模具型腔、轴承表面）的快速、低应力修复技术。 微纳结构表面的功能化： 介绍了通过光刻、蚀刻或模板转移技术在金属表面诱导形成的超疏水、自清洁或生物相容性结构，并应用于流体阻力或生物医学领域。 第三部分：数字化与智能制造系统集成 本部分展望了工业4.0背景下，机械工程如何通过数字化转型实现柔性化、高效化生产。 3.1 制造过程的数字孪生（Digital Twin）构建 数字孪生技术是连接物理实体与虚拟模型的核心桥梁。本书详细阐述了如何为复杂的机械装备和生产线构建高保真度的数字孪生模型。 多物理场耦合仿真： 结合流体动力学（CFD）、结构力学（CSM）和热传导分析，实现对加工过程瞬态行为的精确预测。 实时数据映射与状态评估： 探讨了OPC UA、MQTT等工业通信协议在采集SCADA、PLC数据流，并将其映射至虚拟模型的关键技术，用于预测性维护（PdM）。 数字孪生驱动的工艺优化： 利用孪生模型进行“What-If”场景模拟，指导实际生产线进行参数调整，避免试错成本。 3.2 机器人与人机协作系统的集成设计 强调了在自动化生产线上，机器人如何更安全、更高效地与人类工人协同工作。 基于视觉反馈的柔性抓取与装配： 介绍了3D视觉系统在识别非结构化堆放零件（Bin Picking）中的应用，以及如何将识别结果实时转化为机器人末端执行器的运动指令。 安全域与力/力矩控制： 详细分析了ISO 10218和ISO/TS 15066 等安全标准对协作机器人（Cobot）设计的要求，包括接触力阈值的设定与快速停止机制。 任务分配与协同调度算法： 提出了基于强化学习的优化算法，用于在人机任务边界不明确的情况下，动态分配高重复性任务给机器人，高认知任务给人力的最优调度方案。 本书内容深度覆盖了现代机械工程从材料选择、精密加工到系统集成的全链条技术，重点突出了数字化与智能化的融合趋势，为推动我国高端制造装备的发展提供了坚实的理论基础和前沿的技术视野。
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