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出版者:

作者:恒盛杰资讯

出品人:

页数:316

译者:

出版时间:2008-8

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787500681700

丛书系列:

图书标签:

• AutoCAD
• 机械设计
• AutoCAD 2008
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• 实例教程
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• 设计实例
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• 机械制图
• AutoCAD教程

机械设计与制造前沿技术探索：从理论基础到智能制造实践 内容简介 本书旨在为广大机械工程领域的研究人员、工程师以及高年级学生提供一个全面、深入且紧跟时代前沿的知识体系。我们聚焦于当代机械设计与制造领域正在经历的深刻变革，特别是数字化转型、先进材料应用以及智能制造系统的集成与优化。全书内容经过精心组织和编排，力求在理论深度与工程实践之间搭建坚实的桥梁。 第一部分：现代机械设计理论与基础 本部分将系统回顾和深化读者对经典机械设计理论的理解，并引入当前行业标准和规范的最新发展。 1. 机械系统可靠性与安全性评估： 深入探讨基于概率论和统计学的可靠性分析方法，包括寿命预测模型（如威布尔分布、阿累尼乌斯模型）的应用。重点解析机械零部件在复杂载荷条件下的疲劳分析，特别是高周疲劳（HCF）和低周疲劳（LCF）的数值模拟技术。介绍故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA）在系统级风险评估中的应用，强调功能安全设计原则（如ISO 26262在非汽车领域机械系统中的借鉴）。 2. 先进材料性能与选择： 超越传统金属材料，本章详细介绍高性能复合材料（如碳纤维增强聚合物CFRP、陶瓷基复合材料CMC）的力学性能、失效模式及其在轻量化结构中的设计考量。探讨增材制造（AM）专用材料的微观结构控制和各向异性力学行为，以及在极端工况下特种合金（如镍基高温合金、形状记忆合金）的应用潜力。 3. 机械动态学与振动控制： 涵盖多自由度系统的模态分析、响应分析技术，并深入到非线性振动问题（如接触非线性、间隙效应）的求解策略。重点介绍主动和被动隔振技术，包括磁悬浮轴承在高速精密机械中的应用、以及基于控制理论的结构振动主动抑制方法。 第二部分：数字化设计与仿真技术 本部分全面覆盖了现代机械设计流程中不可或缺的数字化工具链，重点在于如何利用高级仿真技术来指导决策和优化设计。 4. 计算固体力学（CSM）高级应用： 详细讲解有限元方法（FEM）在复杂几何模型和接触模拟中的高级算法，如接触算法的选择（Penalty, Augmented Lagrange, Multiplier Methods）及其对结果收敛性的影响。介绍材料本构模型的建立，特别是弹塑性、粘弹性及蠕变模型的参数化和校准。关注断裂力学在疲劳裂纹扩展模拟中的应用，包括应力强度因子计算和弹塑性断裂参数（如J积分）的确定。 5. 计算流体力学（CFD）在机械系统中的集成： 探讨湍流模型（如RANS, LES）在涉及复杂流动分离和换热的机械部件（如泵、阀门、冷却系统）中的应用。介绍流固耦合（FSI）问题的高级求解技术，尤其是在柔性结构受流体作用下的动态响应分析。强调多物理场耦合仿真在优化热管理和流致振动中的作用。 6. 拓扑优化与增材制造设计： 系统阐述基于密度的拓扑优化方法，如何将载荷和约束条件转化为最佳材料分布。重点讨论如何将优化结果转化为可制造的几何形状，并结合增材制造的工艺约束（如支撑结构、冷却收缩）进行逆向设计和几何修复。介绍增材制造的残余应力预测与消除策略。 第三部分：先进制造工艺与装备 本部分聚焦于提升制造精度、效率和柔性的前沿技术，特别是数控技术、自动化与智能制造的集成。 7. 高精度数控加工与误差补偿： 深入探讨五轴联动及其以上复杂轨迹规划算法。分析机床几何误差、热误差和刀具误差的辨识与补偿技术，包括基于激光跟踪仪和球杆仪的误差标定方法。介绍超精密加工技术（如飞刀加工、电火花加工）的工艺参数优化和表面完整性控制。 8. 工业机器人与自动化集成： 讲解工业机器人在复杂装配、焊接和检测任务中的运动规划、碰撞检测算法。重点介绍基于视觉反馈的“人机协作”（Cobots）系统的安全编程和任务分配策略。探讨柔性制造系统（FMS）中生产单元的调度优化问题。 9. 工业物联网（IIoT）与数据驱动的制造： 阐述如何通过传感器网络（如声学、振动、温度、电流信号）实时采集关键设备和过程数据。介绍基于机器学习/深度学习的工艺状态监控（Condition Monitoring）和预测性维护（PdM）模型构建，实现从被动维护向主动健康管理的转变。探讨数字孪生（Digital Twin）技术在生产线性能模拟、工艺参数实时优化中的构建框架。 第四部分：系统集成与前瞻工程实践 本部分将理论和技术融会贯通，探讨在实际工程项目中如何进行系统级的设计、优化与管理。 10. 机电一体化系统设计与控制： 讲解传感器、执行器和微控制器在现代机械产品中的选型与集成。深入分析伺服控制系统的设计原理，包括PID控制器的设计、参数整定以及先进控制方法（如滑模控制、模糊控制）在处理摩擦、饱和等非线性问题中的应用。 11. 机械产品全生命周期管理（PLM）： 介绍从概念设计、详细工程、制造、使用到退役的完整信息管理框架。强调数据模型的一致性和可追溯性，以及如何将仿真结果、测试数据和现场运行数据有效回馈至设计迭代过程，以实现持续的产品质量改进。 本书的编写风格力求严谨、清晰，图表丰富，旨在为读者提供一个不仅能“学会使用工具”，更能“理解原理并创新应用”的深度学习资源。

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这本书的案例选材方面，展现出一种朴实而又贴近实际的工程思维。它没有去选择那些虚无缥缈的、展示软件炫技的复杂曲面造型，而是聚焦于那些机械设计中反复出现、最考验基本功的零件。比如，对于一个带有复杂键槽和倒角的轴类零件的绘制过程，作者并没有一笔带过，而是分了好几个步骤来解析，从基准面的选取到复杂的轮廓拉伸，再到最终的倒角和圆角处理，每一步都配有非常清晰的截图和操作说明。最让我印象深刻的是它在讲解尺寸标注时的态度。它并没有简单地停留在“如何添加尺寸”的层面，而是深入探讨了“如何进行有效的尺寸标注”。书中明确区分了功能尺寸、定位尺寸和辅助尺寸的概念，并且强调了在特定视图下，哪些尺寸是冗余的，哪些是必须的。这种对“少即是多”的标注哲学的坚持，让我的图纸质量有了质的飞跃。我尝试按照书中的方法去标注一个我之前画得很乱的零件，结果发现，清晰的标注让零件的制造意图一目了然，这才是真正的专业素养的体现。

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这本书的装帧设计相当有年代感，封面那种略显粗糙的印刷质感，一下子把我拉回了那个软件版本迭代还不是像现在这样快得让人喘不过气来的时代。当我翻开第一页，首先注意到的是它对基础概念的阐述方式，那真是相当的扎实和细致。不像现在很多教程恨不得直接跳到高级应用，这本书花了大量的篇幅来讲解二维绘图的基本逻辑，比如如何精确控制线条的端点、如何利用对象捕捉来保证几何的严谨性。对于一个刚接触CAD的新手来说，这种循序渐进的引导简直是救命稻草。它不是简单地告诉你“点击这个按钮”就能完成任务，而是会深入剖析这个操作背后的几何原理，让你明白为什么这么画是对的，换一种方式画又有什么弊端。特别是关于图层管理和图层样式的设置部分，作者似乎非常强调“规范先行”的理念，详细罗列了不同类型的零件应该分配给哪个图层，线条的颜色和粗细也给出了明确的建议，这对于日后进行图纸标准化管理非常有帮助。我记得有一章节专门讲了样板图的创建，那讲解的细致程度，简直就像手把手教你搭建一个属于自己的绘图框架，而不是仅仅提供一个现成的模板了事。读完这部分内容，你会感觉自己不仅仅是学会了软件操作，更是领悟了工程制图的一些基本功。

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这本书的配图质量，虽然受制于那个年代的印刷技术，清晰度或许比不上现在的高清彩印，但其示意图的逻辑性却是无可挑剔的。它大量使用了带箭头和编号的分解图，用于指示复杂操作的先后顺序。特别是在讲解三维建模的布尔运算部分，作者的配图简直是教科书级别的清晰。它会分别展示“并集”、“差集”和“交集”操作前后的模型状态，并通过高亮显示参与运算的实体，让读者能够立刻明白哪个部分被保留，哪个部分被剔除。这种对视觉逻辑的精确把控，使得那些抽象的、难以想象的三维形体操作变得直观易懂。我过去一直对如何精确地从一个实体中“挖”出一个复杂的凹槽感到头疼，但在看完这本书对“减除”操作的详解后，心中的迷雾一扫而空。它强调的不是“画出形状”，而是“通过减去多余的材料来得到最终零件”的思维定势，这种思维方式的转变才是最大的收获。

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从语言风格上来说，这本书的行文节奏比较沉稳，不追求时髦的“酷炫”感，而是带着一种老派工程师特有的严谨和耐心。阅读过程中，你会发现作者在解释某些高级功能时，会不自觉地引用一些机械原理的知识点作为背景铺垫。比如，在讲解剖视图的绘制规则时，它会穿插提及国家标准中关于剖切面的要求，这使得学习过程充满了知识的迁移性。此外，书中对常见错误的分析板块也做得非常到位。它没有仅仅罗列“操作失败”，而是针对性地解释了为什么会发生这些错误——很多时候是因为用户在特定步骤中没有正确理解软件的逻辑，比如混淆了绝对坐标和相对坐标的输入模式。针对这些“陷阱”，作者会用加粗的警示语突出强调，读起来就像身边有一位经验丰富的前辈在随时提醒你注意细节。这种“预判式”的教学方式，大大减少了我自己摸索和试错的时间，让人感觉这本书的价值远超其纸面价格。

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这本书的后半部分涉及到的装配体设计内容，虽然现在看来可能缺少一些动态仿真和干涉检查的现代功能，但它所奠定的基础逻辑是永恒的。作者非常细致地讲解了如何定义零件之间的“配合关系”，比如是“插合”、“旋转”还是“滑动”。它没有直接给出“拖拽零件”这种简单粗暴的方法，而是强制要求读者先定义好基准面，再通过约束关系来定位。这种严格的流程训练，培养了一种对装配体内部结构严密性的敬畏感。我特别喜欢书中关于“自上而下设计”和“自下而上设计”两种方法论的对比分析。作者用一个简单的传动机构实例，清晰地演示了这两种思路在项目管理和修改迭代中的优劣势。这种超越具体软件命令的“设计哲学”探讨，使得这本书不仅仅是一本操作手册，更像是一本关于机械设计流程管理的入门指南。它教会了我如何思考“如何管理一个多零件的复杂系统”，而不仅仅是如何画好一个零件。

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