机械设计基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:人民邮电

作者:陈静 编

出品人:

页数:264

译者:

出版时间:2007-12

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787115169167

丛书系列:

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• 制造业

深入探索：现代制造的基石与未来趋势 书籍名称：《现代制造工艺与优化控制》 目标读者： 机械工程、材料科学、自动化控制领域的本科高年级学生、研究生，以及从事先进制造、工艺设计与质量控制的工程师和技术人员。 字数： 约1500字 --- 内容简介：超越基础，迈向智能制造的实践指南 《现代制造工艺与优化控制》并非一本专注于传统零部件几何设计与机构原理的教材，它将视角聚焦于“如何高效、精准、可持续地将设计转化为现实产品”这一核心挑战。本书旨在系统梳理和深入剖析当代先进制造技术体系的底层逻辑、关键工艺流程，以及融入信息技术的优化控制策略，为读者构建一个面向工业4.0和智能工厂的综合性知识框架。 全书内容组织围绕三大主线展开：先进成形与切削技术、增材制造与复杂结构实现、以及基于数据的工艺过程优化与智能控制。 --- 第一部分：现代成形与精密加工的深度解析 本部分摒弃了对基础应力分析和材料力学的重复叙述，直接切入现代工业对“形位公差”与“表面完整性”的严苛要求。 一、 高性能材料的塑性与切削机理 本章详细探讨了镍基高温合金、钛合金、超高强度钢等难加工材料在传统塑性成形（如温/热挤压、精密锻造）中的本构关系与变形机理。重点分析了晶界行为、应变时效对后续加工的影响。在切削理论部分，我们深入研究了高速切削（HSM）和超高速切削（UHSC）中，切削力、温度场、刀具磨损的非线性耦合模型。引入了基于有限元分析（FEA）的微观切削过程模拟，预测表面残余应力和微观形貌的演变规律。 二、 精密与超精密加工技术 本章聚焦于亚微米乃至纳米级别的加工精度实现。内容包括： 1. 光学与电化学加工（ECM/EDM）： 深入探讨了电流密度分布、电解液流场控制对加工精度和表面粗糙度的影响，并结合了脉冲电源的参数优化。 2. 微纳加工技术： 详细介绍了光刻、电子束刻蚀在微结构制造中的应用，并扩展到利用超声波或激光辅助的微细磨削与抛光技术，适用于微机电系统（MEMS）和精密光学元件的制造。 3. 刀具与夹具的动态补偿： 探讨了高精度机床中的误差源识别（如热漂移、刚度非线性）及其在闭环控制系统中的实时补偿算法。 --- 第二部分：增材制造（AM）——从原型到量产的飞跃 本部分将增材制造视为一种颠覆性的制造范式，而非简单的快速成型。 三、 选择性激光熔化（SLM）与电子束熔化（EBM）的工艺物理 本书详细分析了金属增材制造中的“粉末床”物理特性。核心内容包括： 1. 熔池动力学与缺陷控制： 研究激光/电子束与粉末颗粒的相互作用，建立瞬态热模型，精确控制熔池的宽度、深度和冷却速率，以抑制孔隙率、未熔合和裂纹的生成。 2. 残余应力与变形的预测： 阐述了层层累积的热循环如何导致复杂的残余应力场。引入了基于多尺度建模的应力演化预测方法，并探讨了原位退火和后处理热等静压（HIP）工艺对改善组织性能的量化效果。 3. 工艺参数的“数字孪生”： 如何利用高帧率相机和红外热成像技术，实时监测每一层熔池状态，并将其映射到数字模型中，实现过程的自我校正。 四、 增材制造的后处理与结构表征 探讨增材制造件独特的微观组织——柱状晶、快速凝固带来的高位错密度。内容涵盖了针对增材件特性的固溶处理、时效强化、以及定向凝固技术的应用，以期达到与传统铸锻件相当或更优的力学性能。 --- 第三部分：工艺过程的数字化与优化控制 本部分是全书的创新核心，强调制造过程的可预测性、自适应性和智能化。 五、 制造过程的实时监测与质量预测 本章侧重于传感器技术与数据融合在生产线上的应用： 1. 过程信号采集与特征提取： 如何有效利用声发射（AE）、振动、功率波动等非侵入式信号来表征加工状态（如刀具磨损、材料去除率）。 2. 机理模型与数据驱动模型的结合（混合建模）： 建立基于物理规律的预测模型（如切削力模型），再利用机器学习（如支持向量机、神经网络）对模型中的不确定性参数进行修正，实现高精度的质量预测。 3. 容错制造系统（FMS）： 设计能够感知外部干扰（如机床刚度波动、材料批次差异）并自动调整进给速度、主轴转速以保证输出质量的反馈回路。 六、 智能优化与柔性制造系统（FMS）集成 本书深入探讨了如何将优化算法应用于复杂的排程与工艺规划： 1. 多目标工艺优化： 结合生产成本、能耗、周期时间、产品质量等多个相互冲突的目标，利用遗传算法（GA）或粒子群优化（PSO）寻找帕累托最优解集。 2. 柔性制造系统的调度： 针对多品种、小批量的现代生产需求，引入强化学习（RL）技术，让制造系统能够自主学习最优的工件流转策略和资源分配方案，最大化系统的吞吐量和响应速度。 3. 制造执行系统（MES）与数据集成： 探讨如何通过标准的OPC UA或MTConnect协议，实现设备层、控制层到企业管理层的数据无缝连接，为实现真正的“数据驱动制造”提供技术路径。 --- 总结与展望 《现代制造工艺与优化控制》旨在培养读者具备从材料特性到复杂系统控制的跨学科思维。它不仅教授“如何制造”，更着重于“如何智能地、最优化地制造”。本书内容紧跟国际前沿研究方向，尤其在增材制造的缺陷控制、复杂加工过程的实时数字孪生构建以及基于AI的制造决策支持方面，提供了扎实和前瞻性的理论基础与工程实践指导。掌握本书内容，即是掌握了面向未来智能工厂的核心技术能力。

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这本书的实用性强到令人发指，简直就是一本“案头必备手册”。我最喜欢它在每个章节末尾设置的“设计案例分析”板块。这些案例都不是凭空捏造的虚拟场景，而是直接取材于现实工业中的经典机械结构，比如某种特定的轴承布置、或者一个高精度机床的工作台设计。作者会带着读者一步步地反向工程，从最终的功能需求倒推回最初的尺寸选择和材料确定过程。这种“从结果到过程”的逆向学习法，极大地提升了我的解决问题的能力。我甚至把其中关于连接件（如螺栓连接的预紧力计算）那一章的表格打印出来，贴在了我的工作台旁边，需要快速验证时扫一眼就能得到结果，精确度也完全满足日常工作所需。它提供的不仅仅是知识，更是一套可以直接套用的、经过时间检验的工程方法论。

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这本书的装帧设计实在让人眼前一亮，封面那种磨砂质感，握在手里沉甸甸的，透露着一股“干货满满”的气息。我本来对这种工具书类的书籍兴趣不大，总觉得会是枯燥的公式和图表堆砌，但翻开内页才发现，编排的用心程度超乎想象。排版非常清晰，字体大小适中，最重要的是，那些复杂的机械原理图，竟然能被处理得如此直观易懂。特别是关于材料力学那几章，作者似乎很清楚初学者会卡在哪里，用了很多类比和生活中的实例来解释那些抽象的概念，比如用橡皮筋的比喻来解释应力和形变，一下子就抓住了核心。我花了整整一个下午，只是沉浸在那些精美的剖视图里，光是看图就能理解很多设计背后的逻辑。这不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地教你如何观察和思考机械结构。唯一稍微美中不足的是，个别早期章节的插图分辨率似乎不如后面章节那么锐利，但瑕不掩瑜，整体阅读体验绝对是顶级的。

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说实话，这本书的深度和广度让我这个工作了几年的人都感到惊讶。我原本以为，作为一本基础读物，它对高级主题的探讨不会太深入，但事实证明我低估了它的内容密度。例如，在谈到疲劳强度分析时，它不仅仅停留在S-N曲线的简单介绍，而是详细剖析了不同载荷类型（脉动、交变、不对称）对寿命曲线的影响，甚至还提及了最新的蠕变和断裂韧性概念的初步引入。这使得这本书的适用人群大大拓宽了——它既能满足初学者的扎实基础需求，也能成为资深工程师在进行快速查阅或概念复习时的极佳参考。我尤其欣赏作者在处理“工程近似”和“理想模型”之间的关系时所持有的严谨态度。他从不回避理论的局限性，总是明确指出在实际工程应用中，需要引入哪些修正系数，以及这些修正背后的物理意义是什么。这种坦诚和全面，才是真正专业书籍的体现。

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我是一个业余爱好者，对机械工程的热情纯粹源于好奇心，而非功利性的需求，所以我在寻找一本能让我“入门而不迷路”的书籍时费了不少周折。市面上的很多入门书籍要么过于侧重理论推导，让人看得云里雾里，要么过于浅尝辄止，学完后感觉像是学了个皮毛。这本书却找到了一个绝妙的平衡点。它的叙述方式非常口语化，读起来没有传统教材那种拒人于千里之外的距离感。作者似乎有一种魔力，能把那些原本晦涩难懂的“刚体”和“运动副”的概念，用讲故事的方式娓娓道来。比如讲解齿轮传动时，他没有直接抛出复杂的模数和齿数计算，而是先描述了早期人类如何用简单的木头工具来传递动力，然后再逐步引向现代精密齿轮的设计演变，这种历史的纵深感让我对技术的敬畏油然而生。这本书的价值在于，它不仅告诉你“是什么”，更深入地挖掘了“为什么会这样设计”，这对于培养真正的工程思维至关重要。

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这本书的价值，我认为体现在它对“系统性思维”的培养上。很多机械设计书籍都是将各个模块割裂开来讲解的，比如专门讲强度，专门讲润滑，读者很难将它们联系起来。但在这本书里，作者非常巧妙地构建了一个整体的框架。当你学习到“滑动轴承”时，它会立刻将你引导至“润滑剂的粘度选择”和“散热量的计算”，然后再联系到“外部载荷如何影响轴承的寿命和精度”。这种跨章节的知识串联，迫使读者必须从整个机械系统的角度去看待每一个零部件的优化。读完后我最大的感受是，设计不是简单地把零件拼凑起来，而是一个不断权衡和妥协的复杂过程，涉及到热、力、摩擦、成本等多个维度。这本书成功地培养了我这种“全局观”，让我明白任何一个设计决策都不是孤立的，它背后都牵动着整个系统的性能表现。

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