具体描述
《普通高等教育"十一五"国家级规划教材·过程机械(下册):过程机器》是将原化工机械与设备专业的化工容器、化工机器和化工设备三门专业课，按照调整后的过程装备与控制工程专业的需要进行整合后编写的一本专业教材，分上、下两册。上册为过程容器及设备，主要介绍压力容器常规设计、压力容器分析设计、高压容器设计、球形储罐设计，以及塔、搅拌反应器和换热器等一些典型设备的结构、选型及设计要点等；下册为过程机器，主要介绍压缩机、风机、泵、制冷机、分离机等一些典型过程机器的原理、特性、选型及操作维护等。
《普通高等教育"十一五"国家级规划教材·过程机械(下册):过程机器》尽量避免窄、专、深、偏，顾及专业知识的系统化和全面化，注重专业基本方法与技能．按层次对过程设备区别对待：对标准化的通用设备，重点介绍选型；对非标准定型设备，重点介绍结构及设计要点；对非标准非定型设备，重点介绍设计方法。对所涉及的力学问题，不强调推导过程，重视其结果及应用。
《普通高等教育"十一五"国家级规划教材·过程机械(下册):过程机器》既适宜作为将过程容器、过程设备及过程机器三方面内容整合为一门专业课的教材成套选用，也适宜作为单独开设少学时的过程容器及设备和过程机器两门专业课的教材分册选用。《普通高等教育"十一五"国家级规划教材·过程机械(下册):过程机器》还适用于化工类专业作为教材或教学参考书选用，也适用于本专业及相关专业领域的工程技术人员阅读。
机械设计基础：优化与创新 作者： [此处留空，或填写其他作者名] 出版社： [此处留空，或填写其他出版社名] 出版日期： [此处留空，或填写其他日期] --- 内容提要 本书《机械设计基础：优化与创新》旨在系统梳理和深入探讨现代机械设计领域的核心理论、方法论及其在工程实践中的应用。全书结构严谨，内容覆盖面广，从最基础的机械原理和材料力学入手，逐步深入到复杂的机械系统集成、可靠性设计、先进制造技术以及数字化设计与仿真等前沿课题。本书特别强调设计过程中的优化思维和创新驱动，旨在培养读者运用跨学科知识解决复杂工程问题的能力。 全书共分为八个主要部分，详细阐述了从概念构思到最终产品实现的全生命周期设计流程中的关键技术环节。 --- 第一部分：机械设计基石与理论深化 本部分回顾了经典机械原理，并引入了现代工程材料的性能分析。重点讨论了构件的基本强度、刚度、稳定性的校核与设计准则。 1.1 机械设计的基本任务与方法论： 阐述了工程设计思维的演进，从传统的经验设计向基于模型的、系统化的设计方法转变。强调了需求分析、概念生成与方案论证在设计初期的关键作用。 1.2 工程材料的本构关系与选择： 深入探讨了金属、高分子材料及复合材料在不同载荷条件下的响应特性。重点分析了疲劳、蠕变、断裂韧性等关键性能指标，并建立了材料性能与结构寿命之间的定量关系模型。详细介绍了材料的微观结构对宏观力学性能的影响机制。 1.3 几何公差与配合的精密控制： 详细阐述了现代制造业对尺寸、形状和位置公差的严格要求。引入了参数化和形位公差（GD&T）的国际标准，并探讨了如何通过公差链分析确保装配精度和功能可靠性。 --- 第二部分：静力学与动力学分析进阶 本部分侧重于机械系统在不同运动状态下的受力分析与响应预测，为后续的结构优化提供理论支撑。 2.1 复杂载荷下的应力集中与修正： 涵盖了应力集中系数的计算方法，以及如何通过结构形状优化（如圆角、倒角处理）来降低局部应力水平。探讨了冲击载荷、交变载荷下的瞬态响应分析。 2.2 机构运动学与动力学解耦： 详细分析了多自由度机构的运动学逆解与正解，并引入了拉格朗日方程和牛顿-欧拉方程在复杂机械系统动力学建模中的应用。特别关注了高速运动对摩擦、惯性力及振动的影响。 2.3 振动与噪声控制基础： 阐述了单自由度和多自由度系统的固有频率、模态分析。提出了主动和被动减振降噪的技术策略，如使用调谐质量阻尼器（TMD）和隔振垫的设计原理。 --- 第三部分：典型机械传动系统的优化设计 本部分聚焦于机械装置中最核心的能量传递与运动控制部件，强调提高效率、延长寿命和降低维护成本。 3.1 齿轮传动的高效化设计： 超越传统的强度设计，重点研究了齿面的接触疲劳（Hertz接触应力）、齿根弯曲疲劳的寿命预测。讨论了高性能润滑剂的选择和齿面硬化的先进工艺对承载能力提升的作用。 3.2 滚动轴承与滑动轴承的工况适应性： 深入分析了轴承在非理想工况（如高低温、污染、不对称载荷）下的可靠性评估。介绍了静/动额定载荷的修正计算方法，以及薄膜润滑理论在轴承寿命预测中的应用。 3.3 柔性传动系统（带与链）的动态特性： 探讨了带传动和链传动的张紧度控制、啮合特性与动态稳定性。分析了周期性冲击载荷对带材和链条寿命的影响。 --- 第四部分：连接技术与结构完整性 本部分处理机械部件之间的可靠连接，以及如何确保结构在长期服役中的完整性。 4.1 螺纹连接的预紧力控制与防松： 详细分析了螺栓连接的静力学平衡，重点讨论了预紧力对疲劳寿命的决定性影响。系统介绍了各种防松技术（如结构锁定、化学粘合剂）的应用场景与失效模式。 4.2 焊接、铆接与胶接的界面力学： 比较了不同连接方式的力学性能差异。重点剖析了焊接残余应力对结构疲劳强度的影响，以及胶接界面应力分布的有限元分析方法。 4.3 疲劳设计与断裂力学： 引入了S-N曲线、Miner累积损伤理论。核心内容是线性弹性断裂力学（LEFM）在评估裂纹扩展和结构剩余寿命中的应用，特别是裂纹尖端应力强度因子（K）的计算。 --- 第五部分：现代设计方法论与工具集成 本部分聚焦于如何利用先进的计算工具和设计理念来提升设计效率和产品性能。 5.1 计算机辅助工程（CAE）的高级应用： 详细介绍了有限元方法（FEM）在线弹性、弹塑性分析中的实施步骤。重点讨论了网格划分策略、边界条件设置的工程准确性，以及后处理中关键结果的提取。 5.2 拓扑优化与形态生成： 阐述了基于应力约束和材料分布的拓扑优化原理。展示了如何利用该技术在满足载荷要求的前提下，实现零件的轻量化设计，并探讨了优化结果向可制造形态的转化问题。 5.3 可靠性导向的设计（RBD）与裕度分析： 引入概率论方法，将材料强度和载荷视为随机变量，计算系统的可靠度指标。详细介绍了随机有限元（SFE）在评估设计不确定性下的性能稳健性。 --- 第六部分：摩擦、磨损与润滑工程 摩擦学是机械系统效率和寿命的决定性因素之一。本部分深入探讨了接触表面行为的控制。 6.1 摩擦学原理与表面相互作用： 分析了不同接触状态（宏观滑动、微观粘着、滚动）下的摩擦系数来源。重点讨论了材料表面粗糙度对摩擦和磨损起始的影响。 6.2 磨损机理与寿命预测： 分类讨论了磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损等主要磨损形式。介绍了磨损量的量化模型（如Archard定律的局限性与修正）。 6.3 润滑理论与智能润滑系统： 详细阐述了流体动力润滑、边界润滑的理论基础。讨论了自润滑材料（如含油轴承）的设计，以及传感器在实时监测润滑状态、实现智能润滑调度中的作用。 --- 第七部分：先进制造技术对设计的影响 设计必须服务于制造的可行性。本部分探讨了增材制造（3D打印）和精密加工对结构设计边界的拓展。 7.1 增材制造（AM）的设计约束与自由度： 重点分析了选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）工艺的残余应力、各向异性问题。介绍了为适应AM工艺而专门进行的设计方法，如内部晶格结构设计。 7.2 模具设计与塑性成形的考虑： 对于冲压、铸造等传统工艺，强调了拔模斜度、壁厚均匀性以及二次加工需求对初始设计方案的制约。 7.3 表面工程与功能化设计： 介绍了热处理、化学镀、PVD/CVD涂层等表面改性技术，如何赋予机械部件耐磨、耐腐蚀、低摩擦等特定功能，以实现整体性能的超越。 --- 第八部分：机电一体化与系统集成 现代机械系统日益复杂，本部分涵盖了控制、传感与机械结构的融合设计。 8.1 执行机构的动态匹配： 讨论了伺服电机、气动/液压执行器与被驱动机构之间的动态特性匹配。重点关注反馈控制回路的设计对系统稳定性和响应速度的影响。 8.2 嵌入式传感与状态监测（MCM）： 介绍了应变片、光纤传感器、MEMS加速度计在机械结构上的集成布点原则。阐述了如何利用采集到的实时数据进行健康评估（如评估轴承的早期故障特征）。 8.3 机构的模块化与标准化设计： 提倡面向装配和面向维护的设计（DFMA）。通过建立标准化的连接接口和功能模块库，加速新产品的迭代开发过程，并降低后期维护的复杂性。 --- 总结 《机械设计基础：优化与创新》不仅是理论知识的汇编，更是一部面向未来工程挑战的实践指南。它要求读者跳出单一构件的视角，将设计视为一个多目标、多约束、多学科交叉的复杂优化过程，最终目标是创造出功能更优、寿命更长、成本更具竞争力的创新型机械产品。
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