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出版者:重庆大学出版社

作者:韩莉

出品人:

页数:160

译者:

出版时间:2004-7-1

价格:14.50元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787562430650

丛书系列:

图书标签:

• 机械设计
• 课程设计
• 机械工程
• 设计基础
• 工程图学
• AutoCAD
• SolidWorks
• 机械原理
• 创新设计
• 毕业设计

好的，这是一份为一本名为《机械设计课程设计》的图书撰写的、内容详尽且不提及原书内容的图书简介。 --- 《精密制造与现代控制系统集成：面向工业4.0的系统优化设计实践》 导论：新时代背景下的工程范式转型 在当前以数字化、智能化和互联互通为核心特征的工业4.0浪潮中，传统的机械设计与制造范式正经历深刻的变革。现代工程师所面临的挑战不再局限于单一机械零部件的强度和刚度分析，而是要求能够将复杂的机、电、控、算多学科知识融会贯通，构建出具有高度自适应性和柔性的智能制造系统。本书正是立足于这一时代背景，深入探讨如何将前沿的精密制造技术、先进的控制理论与现代信息技术进行深度集成，以实现面向未来工厂的高效能、高可靠性系统设计与优化。 本书并非传统意义上的基础理论教材，而是聚焦于高级应用与系统级工程实践，旨在指导读者跨越理论与实际应用的鸿沟，掌握从概念提出到系统集成的全流程设计方法论。 第一部分：前沿制造技术与材料科学的深度融合 本部分着重剖析了支撑现代高端装备制造的基石技术，强调先进材料、增材制造（AM）与精密加工之间的协同作用。 第一章：高性能结构件的材料选择与寿命预测 本章深入研究了在极端工况（如超高温、高载荷、腐蚀环境）下工作的关键承载部件所应采用的先进金属合金、复合材料及功能梯度材料。重点阐述了基于疲劳、蠕变和断裂韧性的寿命评估模型，特别是引入了统计学方法对材料批次差异进行量化处理。此外，对增材制造（如SLM、EBM）过程中引入的微观结构缺陷（孔隙率、晶粒取向）如何影响宏观力学性能进行了详尽的分析，并提出了针对性的后处理工艺优化策略。 第二章：超精密加工与表面工程的集成策略 现代机械系统的性能往往受限于其关键接触面的精度和表面完整性。本章详细介绍了超精密磨削、电火花加工（EDM）以及激光精加工的技术细节。重点阐述了如何通过引入实时误差补偿系统（如基于激光干涉仪的反馈回路），将加工精度提升至亚微米甚至纳米级别。表面工程方面，探讨了低摩擦、耐磨损涂层（如DLC、硬质合金PVD涂层）的制备工艺及其在摩擦副设计中的应用，并结合有限元分析（FEA）模拟涂层-基体界面的应力分布。 第三章：增材制造在复杂结构设计中的拓扑优化 本章聚焦于增材制造带来的设计自由度，系统性地介绍了基于密度法、水平集法的拓扑优化算法在轻量化、散热结构以及生物医学植入物设计中的应用。详细阐述了如何将制造约束（如最小壁厚、悬垂角限制、支撑结构设计）嵌入到优化目标函数中，实现“设计即制造”的理念。通过案例研究，展示了如何利用拓扑优化技术设计出性能远超传统减材制造工艺的仿生结构。 第二部分：复杂动态系统的建模、仿真与优化控制 本部分是全书的核心，着眼于如何将机械系统视为一个集成了感知、决策与执行的闭环控制体，以实现高度动态的性能目标。 第四章：多体动力学建模与高频振动抑制 对于高速旋转机械或往复运动机构，系统的多体动力学行为至关重要。本章详细介绍了基于拉格朗日方程和牛顿-欧拉方程建立复杂机构的精确运动学和动力学模型。重点分析了轮对轮、轴承与壳体之间的非线性接触动力学，并引入了主动隔振与磁悬浮技术在抑制系统高频振动中的应用。通过模态分析和频响函数（FRF）的辨识，指导读者进行结构阻尼的优化配置。 第五章：先进反馈控制理论在伺服系统中的应用 本章跨越了经典的PID控制，深入探讨了现代控制理论在高性能伺服驱动中的应用。详细介绍了自适应控制、鲁棒控制（$H_{infty}$控制）在处理系统不确定性（如负载变化、摩擦力波动）时的优势。通过具体的伺服电机驱动案例，展示了如何设计非线性控制器（如滑模控制SMC）来实现对快速动态过程的精确跟踪与定位。 第六章：机电耦合系统——机理建模与仿真集成 本章处理的是机电系统设计的关键环节——跨域建模。讲解了如何使用有限元法（FEM）对电磁场、热场进行分析，并将这些场域结果作为载荷输入耦合到结构动力学模型中。重点介绍了使用AMESim或Simscape等工具平台进行机电热（MEH）多物理场联合仿真的方法论，从而实现对电磁驱动器效率、热管理和结构应力响应的整体评估。 第三部分：系统集成、智能诊断与数字孪生 本部分将前两部分的内容整合，探讨了如何通过信息技术手段对实际运行系统进行监控、维护和优化。 第七章：面向状态的预测性维护（PdM）策略 本章转向实际运行阶段的管理。系统介绍了基于传感器数据（振动、温度、电流）的健康状态评估方法。重点阐述了机器学习算法（如LSTM、自编码器）在故障特征提取和剩余使用寿命（RUL）预测中的应用。通过定义合理的健康指标（HI）和损伤指标（DI），读者将学会如何构建一个能够提前预警潜在故障的诊断系统。 第八章：数字孪生（Digital Twin）的概念构建与实施路径 数字孪生是实现工业智能化运维的关键。本章详细分解了构建高保真数字孪生的技术栈，包括实时数据采集（IoT）、数据处理与存储（云/边计算）以及模型驱动的仿真引擎。强调了如何利用孪生模型进行“What-If”场景分析，如测试新的控制参数或模拟极端工况，而无需影响实际物理设备。 第九章：人机交互界面与系统操作优化 本章关注系统交付后的使用体验和安全性。探讨了现代控制台设计原则，包括信息可视化、报警管理与操作逻辑的层次化设计。结合认知心理学原理，指导设计直观、高效的HMI（人机界面），确保操作人员能够在复杂系统故障时迅速、准确地做出响应，最大程度降低误操作风险。 --- 结语： 本书的编写风格强调工程实践的严谨性、跨学科知识的交叉性，以及对解决实际复杂工程问题的指导性。它面向的是具备一定机械设计或控制基础，希望深入掌握系统级设计、优化与智能运维的高级工程师、技术研究人员及研究生群体。通过对前沿理论的梳理和工程案例的剖析，旨在培养读者构建和管理下一代精密、智能制造系统的核心能力。

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