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页数:482

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出版时间:2008-4

价格:57.00元

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isbn号码:9787040233513

丛书系列:

图书标签:

• 摩擦学
• 润滑
• 机械工程
• 材料科学
• 表面工程
• 磨损
• tribology
• lubrication
• mechanical engineering
• surface science

机械设计基础与制造工艺集成 （一）本书概览：面向现代工程实践的综合性教材 本书并非聚焦于摩擦、磨损与润滑这单一学科领域，而是力求为工程技术人员和高年级本科生、研究生提供一个涵盖机械系统设计、材料选择、先进制造技术以及可靠性工程的全面知识框架。我们深知，在实际工程应用中，一个成功的机械产品是多学科知识深度融合的产物，绝非孤立模块的堆砌。因此，《机械设计基础与制造工艺集成》旨在打破传统学科壁垒，引导读者从宏观的产品生命周期角度审视机械设计与制造过程。 核心理念：设计驱动制造，制造反哺设计 本书的基石在于强调设计意图与制造可行性之间的动态平衡。一个精妙的设计，如果其制造成本高昂、工艺窗口极窄，那么它在商业上就是失败的。反之，如果过度迁就易于加工的方案而牺牲了关键的性能指标，产品也无法满足用户需求。本书将深入探讨如何利用现代计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）工具，实现设计与工艺的同步优化。 （二）上篇：机械系统设计原理的深化 第一章：机械系统建模与分析 本章将超越基础的静力学与动力学分析，重点介绍现代机械系统的多体动力学（MBD）建模技术。我们将使用拉格朗日方程和牛顿-欧拉方程来建立复杂机构的运动学和动力学模型，特别关注柔性体动力学在高速旋转机械和自动化生产线中的应用。分析工具将侧重于有限元分析（FEA）在应力集中、疲劳寿命预测以及模态分析中的应用，确保结构设计的固有频率远离工作激励频率，避免共振灾难。 第二章：先进机构学与运动控制 我们不再局限于传统的齿轮、凸轮和连杆机构，而是深入探讨拟人化机器人、并联机构（如Stewart平台）和空间机构的设计与控制。本章详细阐述了反向运动学、雅可比矩阵的奇异性分析，以及如何设计具有高精度、高刚度和工作空间特性的复杂机构。运动控制部分将引入数字信号处理（DSP）在伺服电机控制回路中的应用，重点讨论PID控制器的整定、前馈控制策略以及面向高动态响应系统的滑模控制方法。 第三章：传动与驱动系统优化 本章扩展了对传统机械传动系统的理解，聚焦于高效率和高可靠性。内容包括精密减速器（如谐波传动、摆线针轮传动）的啮合误差分析、负载分配优化，以及电磁兼容性（EMC）在电机选型和驱动器布局中的考量。此外，我们还将讨论液压和气动系统中的能量损失环节（如阀门响应延迟、管道阻尼），并介绍如何利用系统辨识技术精确校准流体动力元件。 （三）中篇：先进材料科学与结构完整性 第四章：工程材料的性能与选择 本书对材料学的处理是高度应用导向的。除了传统的金属、高分子和陶瓷材料外，本章重点探讨了高性能复合材料（如碳纤维增强环氧树脂）在轻量化结构中的应用，包括其铺层设计、界面粘结强度评估和层间剪切性能的测试方法。对于金属材料，我们深入分析了高熵合金（HEAs）在极端温度和腐蚀环境下的潜力，以及增材制造专用合金粉末的微观结构控制。 第五章：结构可靠性与寿命预测 本章旨在教授如何从概率论的角度评估机械结构的服役可靠性。内容包括随机载荷下的随机振动理论、疲劳裂纹的萌生与扩展的Paris定律的修正模型，以及断裂韧性的实验测定方法（如SEVNB试样）。我们将引入基于损伤容限（Damage Tolerance）的设计哲学，指导工程师在存在缺陷的情况下，如何科学地确定安全维修间隔（S-N-P曲线的实际应用）。 （四）下篇：现代制造工艺与集成化生产 第六章：先进切削加工与表面工程 本章详细阐述了现代数控（NC）加工的策略，包括刀具路径优化（如螺旋插补、五轴联动加工）以减少表面残余应力。我们着重分析了高速高精度加工中颤振（Chatter）的形成机理及其主动抑制方法。在表面工程方面，本书详细对比了物理气相沉积（PVD）和等离子体浸没离子注入（PIII）技术，用于改善零件表面的耐磨损和抗腐蚀性能。 第七章：增材制造（AM）的技术与挑战 本书将增材制造视为一种颠覆性的制造范式。内容涵盖选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）以及定向能量沉积（DED）技术的物理过程。重点讨论了AM零件内部的残余应力控制、打印过程中的缺陷（如未熔合、孔隙率）的实时监控技术，以及后处理工艺（如热等静压HIP）对最终机械性能的决定性影响。 第八章：质量控制与可追溯性系统 现代制造强调“第一次就做对”。本章介绍了基于机器视觉的在线质量检测技术，包括三维扫描和激光超声波检测。我们还深入探讨了工业物联网（IIoT）在生产线上的集成，如何通过传感器网络实时采集加工参数（如主轴负载、振动加速度），建立数字孪生模型，从而实现从原材料到最终产品的全流程可追溯性管理，为产品召回和工艺改进提供数据支持。 总结：面向工业4.0的系统思维 《机械设计基础与制造工艺集成》最终目标是培养具备系统集成能力和创新思维的工程师。本书内容紧密结合了当前制造业数字化转型（工业4.0）的需求，强调设计、材料和制造的协同优化，是准备应对复杂、高附加值机械产品研发挑战的工程师的必备参考书。

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这本书的参考文献和拓展阅读部分，体现了作者极高的学术素养和对前沿动态的关注。它并不是简单地罗列了一堆文献，而是根据不同的主题和深度进行了精心的分类和简要的导读。对于每一个重要的理论源头，作者都会给出明确的标注和简短的评价，指引读者去追溯思想的来龙去脉。更难得的是，在一些关键章节的末尾，还探讨了该领域近几年的研究热点和尚待解决的挑战。这使得这本书立刻摆脱了“静态教材”的身份，成为了一个动态的学习入口。它不仅教会了你现有的知识，更像是为你未来十年的持续学习指明了方向和兴趣点，让人感觉手里的这本书，不仅仅是知识的总结，更是通往未来研究的桥梁。

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这本书的排版实在是让人眼前一亮。封面设计简约而不失深度，那种磨砂质感的封面拿在手里，感觉就像是捧着一件精密仪器。内页的纸张选得非常好，触感细腻，墨水在上面洇染得恰到好处，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到疲劳。更值得称赞的是，它的图文排布简直是教科书级别的典范。复杂的示意图和清晰的文字描述之间切换自然，每一个公式和理论推导都占据了最合适的位置，旁边总会配上一个直观的插图来帮助理解。翻阅时，那种流畅的阅读体验让人心情愉悦，完全不像在啃一本技术性很强的书籍，更像是在欣赏一本精心制作的工艺品。尤其是那些截面图和三维模型图，线条的粗细、阴影的处理都极为考究，让人对书中所讲解的微观世界有了更直观的感受。这种对细节的执着，体现了出版方对知识传播质量的尊重。

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这本书的案例分析部分，是我个人认为最出彩的地方。它不是那种空泛地描述“某某情况”，而是选取了工程实践中真实存在，且具有代表性的难题进行深入剖析。每一个案例都像是一个精心设计的迷你实验，从问题的提出、理论模型的建立、参数的选择，到最终结果的分析和讨论，都呈现得一丝不苟。我特别欣赏它对“失败案例”的探讨，很多教材只展示成功，但这本书敢于直面工程中的不确定性和误差来源，分析了在不同工况下，哪些理论假设开始失效，这对于培养真正的工程思维至关重要。读完这些案例，我感觉自己不只是学到了知识，更像是跟随着一位资深工程师走了一趟项目现场，收获的不仅仅是书本知识，更是解决实际问题的路径图。

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从语言风格上来看，这本书的作者明显是那种既有深厚学术底蕴，又擅长与人沟通的大家。他的文字带着一种沉稳而又热情的学者气质。在阐述艰深概念时，他懂得如何“化繁为简”，用精准而又不失生动的语言来描绘抽象的物理过程。你会发现，他很少使用那种故作高深的术语堆砌，即便是必须使用专业词汇，也会紧跟着一个接地气的比喻或者类比。这种平衡把握得非常好，使得即便是面对一些需要高阶微积分背景才能完全理解的内容，普通读者也能大致把握其核心思想。读起来非常舒服，就像是听一位博学的长者在耐心讲解他的毕生所学，既有权威性，又充满了人文关怀。

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我得说，这本书的作者在结构组织上的功力深厚得令人佩服。它并非那种堆砌理论的枯燥读物，而是以一种非常流畅的叙事方式展开。开篇的几章，没有急于抛出复杂的数学模型，而是从宏观的工程应用背景切入，非常巧妙地激发了读者的好奇心。这种“先画饼再给食谱”的教学策略，让初学者能够迅速建立起知识体系的框架感。随着章节的深入，作者像一位经验丰富的老教师，循序渐进地引入新的概念。每一章的知识点都像珍珠一样被串联起来，前后的逻辑联系紧密得几乎不需要回头翻阅。尤其是一些跨章节的联系，作者会用非常精炼的过渡语来提醒你，这让整个阅读过程保持了一种高度的连贯性，极大地降低了知识点跳跃带来的理解难度。

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