Introduction to Mechanical Engineering -- MAE100 (Arizona State University) (Introduction to Enginee pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Jay Brockman and Amos Gilat

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2009

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780470899557

丛书系列:

图书标签:

• 机械工程
• 工程导论
• MAE100
• 亚利桑那州立大学
• 本科教材
• 工程基础
• 入门
• 机械设计
• 工程科学
• 高等教育

机械工程入门：MAE100（亚利桑那州立大学） 概述 《机械工程入门：MAE100（亚利桑那州立大学）》是一门 foundational 课程，旨在为有志于投身机械工程领域的学生提供坚实的基础。本课程不仅仅是理论知识的堆砌，更侧重于培养学生的工程思维、解决问题的能力以及对机械工程学科广泛性的初步认识。通过一系列精心设计的讲座、实验、项目和案例研究，MAE100 将带领学生从宏观视角理解机械工程在现代社会中的核心地位，并逐步深入到构成该领域的关键学科和工具。 课程目标 MAE100 的核心目标在于： 建立工程基础： 帮助学生理解工程设计的迭代过程，从问题识别、概念生成、分析、原型制作到测试和优化。 培养科学素养： 巩固和深化学生在物理、数学和化学等基础科学方面的知识，并展示这些知识如何应用于机械工程的实际问题。 引入核心工程概念： 介绍机械工程的几个关键分支，如力学、热力学、流体力学、材料科学、制造工艺和控制系统等，并简要阐述它们在不同应用中的重要性。 发展解决问题的能力： 教授学生如何运用系统化的方法来分析工程挑战，分解复杂问题，并探索创新的解决方案。 提升技术技能： 引导学生熟悉常用的工程软件工具（如 CAD 软件），并让他们有机会在动手实验中锻炼实践能力。 激发工程兴趣： 通过展示机械工程在航空航天、汽车、能源、生物医学、机器人等众多前沿领域的广泛应用，点燃学生对该学科的热情。 培养团队合作精神： 鼓励学生在小组项目中协作，学习有效的沟通和项目管理技巧，这是未来工程实践中不可或缺的素质。 理解工程伦理与社会责任： 简要探讨工程师在设计和决策过程中所应承担的道德责任，以及工程技术对社会和环境的影响。 课程内容详解 MAE100 的课程内容涵盖了广泛的主题，旨在为学生构建一个全面的机械工程知识框架。具体而言，课程将围绕以下几个核心模块展开： 模块一：工程概览与思维方式 什么是机械工程？ 课程伊始，将对机械工程进行宏观的定义和阐述。学生将了解到机械工程是如何跨越物理世界和数字世界的界限，通过设计、制造和维护各种机械系统来解决实际问题的。这包括了从微小的纳米器件到庞大的基础设施，再到复杂的自动化系统。 工程设计过程： 详细讲解从需求分析、概念设计、详细设计、制造、测试到维护的完整工程设计循环。强调这是一个迭代的过程，需要不断地反馈和改进。 工程师的角色与责任： 介绍不同类型的机械工程师，以及他们在项目中的具体职责。同时，会初步探讨工程师的职业道德、安全规范以及创新在工程中的作用。 问题解决策略： 教授学生如何运用结构化的方法来分析和解决工程问题，包括定义问题、收集信息、头脑风暴、评估方案、实施和验证。 模块二：力学基础 静力学： 介绍力的概念、力矩、平衡方程，以及如何分析静止物体的受力情况。这将为学生理解结构强度和稳定性奠定基础。例如，分析桥梁、建筑物的受力结构，或者机械装置中的受力部件。 动力学： 探讨物体的运动、速度、加速度以及作用在物体上的力与运动之间的关系。这包括了直线运动、曲线运动以及旋转运动。例如，分析车辆的加速性能，或者机械臂的运动轨迹。 材料力学初步： 介绍材料的力学性能，如强度、刚度、韧性、疲劳性和应力-应变关系。学生将学习如何根据载荷和材料特性来选择合适的材料，并进行基本的强度校核。例如，设计一个能够承受特定载荷的支架，或者评估一个轴的承载能力。 模块三：热力学与传热学初步 热力学基本定律： 介绍能量守恒（第一定律）、熵增（第二定律）等热力学基本概念，以及功、热量、内能、焓等状态函数。学生将理解能量的转化和传递过程。 热机与制冷循环： 探讨蒸汽机、内燃机、冰箱等基本热力学系统的原理，理解能量如何被转化为有用的功，或者如何实现热量的转移。 传热机理： 简要介绍热传导、对流和辐射三种基本的传热方式，以及它们在工程中的应用。例如，设计散热器、隔热材料或者评估管道中的热量损失。 模块四：流体力学初步 流体的基本性质： 介绍流体的密度、粘度、压力等基本概念，以及流体静力学。 流体动力学： 探讨流体的流动特性，如理想流体和真实流体，以及伯努利方程等基本流动定律。 应用示例： 讲解流体力学在水泵、风扇、管道系统、飞机机翼设计等方面的应用。 模块五：材料科学与制造工艺 工程材料分类： 介绍金属、陶瓷、聚合物和复合材料等主要工程材料的特性和应用领域。 材料性能与选择： 强调如何根据应用需求选择合适的材料，并考虑其力学、热学、电学和化学性能。 基本制造工艺： 介绍铸造、锻造、切削加工、焊接、增材制造（3D打印）等常见的机械零件制造方法，以及它们的优缺点和适用范围。 模块六：工程绘图与计算机辅助设计（CAD） 工程图纸的重要性： 强调工程图纸作为沟通设计意图的标准语言的作用。 基本视图与投影： 学习正投影、轴测图等基本视图绘制方法，以及尺寸标注、公差和形位公差的表示。 CAD 软件入门： 引入至少一种常用的 CAD 软件（如 SolidWorks, AutoCAD, Fusion 360 等），让学生能够进行二维草图绘制和三维建模。这为后续的设计和分析打下基础。 模块七：控制系统入门（选讲或简介） 反馈控制概念： 简要介绍反馈控制系统的工作原理，即通过监测输出并调整输入来达到预期目标。 简单控制应用： 举例说明控制系统在恒温器、巡航控制、机器人等领域的应用。 模块八：项目与实践 MAE100 的一个显著特点是将理论知识与实践紧密结合。学生将有机会参与： 小组设计项目： 学生将组成小组，共同完成一个小型工程设计项目。这可能是一个简单的机械装置、一个改进现有设计的方案，或者一个针对特定问题的解决方案。项目将贯穿课程的多个阶段，要求学生应用所学的知识进行概念设计、建模、分析和（可能的）原型制作。 动手实验： 通过一系列精心设计的实验，学生可以亲身验证理论知识，例如测量材料的力学性能，观察流体流动现象，或者测试简单机械装置的效率。 案例研究： 分析现实世界中的工程案例，包括成功的项目和失败的教训，从中学习工程实践中的经验和挑战。 学习方法与评估 MAE100 鼓励学生积极主动地参与学习。学习方法包括： 课堂讲座： 由经验丰富的教授和讲师讲解核心概念和理论。 课后阅读： 阅读指定的教材章节和相关文献。 作业： 定期布置的练习题和小型分析任务，帮助巩固课堂所学。 小组讨论： 在课堂或课外与同学讨论问题，交流想法。 演示与报告： 在项目完成时，进行成果演示和撰写技术报告。 课程的评估方式通常包括： 期中考试： 检验学生对前半学期知识的掌握程度。 期末考试： 全面评估学生对整个课程内容的理解。 项目报告与演示： 评估学生在团队合作、设计能力、分析能力和沟通能力方面的表现。 作业与测验： 评估学生对概念的理解和应用能力。 总结 《机械工程入门：MAE100（亚利桑那州立大学）》是一门综合性的课程，它不仅仅是知识的传授，更是思维的启迪和能力的培养。通过本课程的学习，学生将为进一步深入机械工程的专业学习打下坚实的基础，并为未来在各种工程领域中贡献自己的才智做好准备。它将激发学生对工程创新的热情，培养他们成为有能力、有责任感的未来工程师。

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