现代机械工程基础实验教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:341

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出版时间:2009-5

价格:28.20元

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isbn号码:9787040262872

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图书标签:

• 机械工程
• 实验教学
• 基础教程
• 机械原理
• 机械设计
• 材料力学
• 制造工程
• 工程测量
• 自动化
• 高等教育

图书名称：现代机械工程基础实验教程 图书简介 本书是一本面向机械工程领域专业学生和工程技术人员的实验指导与参考用书，旨在系统性地介绍和实践现代机械工程领域的核心基础实验项目。内容涵盖了机械设计、材料力学、工程力学、机械制造技术、控制工程以及现代测试技术等多个关键分支，力求将理论知识与工程实践紧密结合。 第一部分：机械设计与理论基础实验 本部分聚焦于机械设计的基础原理和关键部件的性能验证。实验内容包括： 1. 机构运动分析与优化实验： 涉及平面连杆机构、凸轮机构、齿轮传动系统的运动学和动力学分析。实验通过传感器和数据采集系统对机构的实际运行轨迹、速度、加速度进行精确测量，并与理论计算结果进行对比，分析误差来源，指导机构的优化设计。特别强调了多自由度机构在复杂载荷下的动态响应测试。 2. 机械零件强度与失效分析实验： 涵盖了常用机械零件（如轴、齿轮、联轴器、紧固件）的静载、疲劳载荷和冲击载荷下的性能测试。实验内容包括拉伸、压缩、弯曲、扭转的常规力学性能测试，以及不同应力集中情况下的疲劳寿命预测实验。重点介绍使用电涡流、电阻应变片等非接触或半接触式传感器进行实时应力分布监测的技术。 3. 摩擦、磨损与润滑实验： 深入探讨机械接触面的摩擦学特性。通过标准摩擦磨损试验机（如四球机、销盘摩擦试验机），测试不同材料组合、不同润滑剂（油、脂、干膜）在不同速度和载荷条件下的摩擦系数和磨损率。实验数据分析将涉及接触表面形貌的微观分析，为提高机械系统运行可靠性和能效提供实验依据。 4. 机械系统动力学与振动测试实验： 涉及单自由度和多自由度系统的自由振动与强迫振动特性辨识。实验中采用激振器施加激励力，利用加速度计和信号分析仪获取系统的频率响应函数（FRF）。实验旨在帮助读者掌握模态分析的基本流程，理解阻尼对系统特性的影响，并进行初步的机械系统减振降噪设计验证。 第二部分：材料科学与工程基础实验 本部分侧重于机械工程中常用材料的性能评价和处理工艺的验证。 1. 金属材料的显微组织观察与分析实验： 涵盖了常用结构钢、铝合金、铸铁等材料的制样、腐蚀、抛光技术。实验使用光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）观察晶粒结构、相分布和缺陷特征，并将其与热处理工艺参数（退火、正火、淬火、回火）进行关联分析。 2. 材料力学性能的精确标定实验： 重点进行材料的塑性变形、韧性断裂行为的定量研究。实验包括高温拉伸试验、冲击韧性（夏比V型缺口）测试，以及蠕变和应力松弛试验。强调对断口形貌的宏观和微观分析，区分韧性断裂、脆性断裂和疲劳断裂的特征。 3. 先进材料性能测试： 引入复合材料、陶瓷材料等新材料的性能测试方法。例如，对层压复合材料进行层间剪切强度测试和三点/四点弯曲测试，评估其在不同铺层角度下的力学性能差异。 第三部分：机械制造与先进加工技术实验 本部分连接了设计理论与实际制造过程的转化，强调精密加工和自动化装配的要求。 1. 切削加工参数优化实验： 基于数控机床平台，进行车削、铣削等典型加工工艺的实验。通过改变切削速度、进给量和背吃刀量，测量加工表面粗糙度（Ra, Rz）和刀具磨损情况。实验分析目标是确定在保证零件精度和尺寸公差的前提下，实现最高材料去除率的最佳工艺组合。 2. 成形工艺性能验证实验： 涉及冲压、锻造、铸造等工艺的基础验证。例如，在冷冲压实验中，通过测量不同凸凹模间隙对零件拉伸高度和边缘质量的影响；在铸造实验中，分析浇注温度和冷却速率对铸件组织均匀性的影响。 3. 增材制造（3D打印）的性能验证： 针对选择性激光烧结（SLS）或熔融沉积成型（FDM）等技术，打印标准试样，测试其在XYZ三个方向上的力学性能差异，并探讨打印参数对致密度和残余应力的影响。 第四部分：现代测试技术与系统集成实验 本部分是实现机械系统数字化和智能化的关键，侧重于数据采集、处理和控制的应用。 1. 传感器原理与应用实验： 全面学习应变计、光纤传感器、非接触式激光位移传感器、热电偶等在机械测量中的安装、校准和使用。实验要求学生根据被测量的性质（位移、力、温度、转速）选择合适的传感器，并解决信号漂移和噪声抑制问题。 2. 数据采集与信号处理实验： 使用工业级数据采集卡（DAQ）和专业软件（如LabVIEW或MATLAB/Simulink），对机械系统的动态信号进行实时采集、滤波（低通、高通、带阻）和频谱分析（FFT）。重点训练学生识别信号中的有用信息和干扰噪声的能力。 3. 机电系统集成与控制实验： 结合微控制器（如Arduino或PLC），搭建简单的机电控制系统（如伺服电机位置控制、液压系统压力调节）。实验要求学生根据系统动态模型，设计并调试PID控制器，实现对被控对象的精确、稳定控制，并评估控制器参数对系统响应时间、超调量和稳态误差的影响。 总结与展望 本书的实验设计遵循从基础到前沿、从单项测试到系统集成的递进原则。所有实验项目均配备详细的操作规程、安全注意事项、理论背景回顾，以及深入的数据分析与讨论指导，旨在培养学生严谨的科学态度、独立解决工程问题的能力，以及掌握现代机械工程领域所需的实验技能和数字化工具应用能力。通过本教程的学习与实践，读者将能够有效地将书本上的理论知识转化为可验证、可量化的工程实践能力。

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书中提供的习题和思考题的设计，展现了出题者深厚的教学功底和对学科脉络的整体把握。这些题目并非简单的公式套用练习，而是真正考验学生对实验现象背后物理规律的深层理解。比如，有些题目会要求我们根据一组给出的原始数据，自行设计一套修正方案来消除某个特定来源的干扰，这迫使我们跳出教材设定的框架，进行批判性思考和知识迁移。思考题的难度梯度设置得非常科学，从基础的理解题到需要综合运用多章知识的综合分析题，循序渐进，让人在解题过程中不断获得“我好像真正掌握了”的成就感。对于课后复习来说，这些高质量的题目远比那些重复性高的练习题更有价值，它们是检验学习效果的最佳试金石。

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这本书的理论阐述部分，可以说是它的核心竞争力之一，它并没有采取那种高高在上的、脱离实际的纯理论堆砌方式，而是采取了一种“理论与应用紧密结合”的叙事策略。作者在讲解每一个工程原理时，都会立刻引入一个与之相对应的实际应用场景或一个经典实验案例作为支撑，这种“所学即所用”的逻辑链条，极大地增强了知识的可理解性和记忆深度。举个例子，当讲解到材料的应力-应变关系时，它不是简单地给出一个公式，而是马上会通过一个虚拟的拉伸试验过程来解析曲线的各个关键点，这让抽象的力学概念变得具象化了。语言风格上，它避免了过多晦涩的学术术语，而是用了一种清晰、流畅的白话文进行解释，即使是对于那些自认为工科基础稍弱的同学，也能较快地跟上思路。这种“讲人话的教科书”，在同类教材中是相当罕见的，它真正体现了教育者对学习者困境的深刻理解。

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这本书的附加资源和辅助材料整合度非常高，这在很大程度上提升了其作为“教程”的实用价值。我注意到在书的后半部分，作者提供了好几个关键实验的配套数据文件和仿真模型入口，这在以前的教材中是很少见的。这意味着我们不仅仅停留在纸面上的理论推导和手工操作，还可以利用现代计算工具对实验结果进行二次分析和验证。这种线上线下资源整合的方式，完美契合了当代工程教育的发展趋势。此外，书后附带的专业术语表和符号对照表也做得非常细致，查阅起来非常便捷，极大地加快了阅读和理解速度。总而言之，它是一本为现代工程教育量身打造的优秀教材，兼顾了理论的深度、操作的实用性以及学习资源的丰富性。

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关于实验操作步骤的描述，是我认为这本书最体现“教程”二字价值的部分。它不仅仅是简单地罗列“第一步做什么，第二步做什么”，而是融入了大量的“为什么”和“注意事项”。每一个实验的设置，都附带了一个精细的流程图，这个图表比单纯的文字描述效率高出百倍，它清晰地标示了仪器的连接方式、传感器的安装位置以及关键读数的采集时机。更重要的是，它对实验中可能出现的系统误差和随机误差来源进行了非常详尽的剖析，甚至用小贴士的形式提醒读者在调节设备时，力度要如何把握，温度变化对结果会有什么影响。这对于我们这些刚刚接触精密仪器的学生来说，无疑是救命稻草，它有效降低了实验失败的概率，也培养了我们对实验细节的敬畏之心，让我明白严谨的科学态度比单纯完成步骤更重要。

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这本书的封面设计和装帧质量给我留下了非常深刻的印象，它采用了一种非常沉稳、专业的色调，主色调是深蓝与灰色的搭配，这种视觉语言立刻就传达出一种严谨和可靠的感觉。纸张的选择也十分考究，拿在手里有一种厚实感，内页的印刷清晰度极高，即便是最细微的图表和公式都能展现得淋漓尽致，这对于需要反复查阅和对照的实验教材来说至关重要。我特别欣赏它在细节处理上的用心，比如每一章的开头都有一个简短的摘要，概括了本章的核心理论和实验目标，这极大地帮助我在课前预习时快速抓住重点，避免了直接陷入冗长理论的迷茫。排版布局非常合理，正文、图示、操作步骤被清晰地划分开来，即便是初次接触这类专业书籍的人也能很快适应其阅读节奏。整体来看，这本教材在视觉传达和物理质感上，已经超越了一般教科书的水准，更像是一件精心制作的工具书，让人愿意经常翻阅和使用。

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