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出版者:人民邮电出版社

作者:吴斌

出品人:

页数:296

译者:

出版时间:2000-10-1

价格:32.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787115087195

丛书系列:

图书标签:

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机械设计与制造技术前沿探索 内容概要： 本书汇集了当代机械设计与制造领域最具创新性和实用价值的前沿技术与理论成果，旨在为工程技术人员、科研工作者及高等院校师生提供一份全面、深入且紧跟时代步伐的参考指南。全书结构严谨，内容覆盖面广，从基础理论的深化到尖端应用的剖析，层层递进，力求构建一个系统的知识体系。 第一部分：先进设计方法与理论基础 本部分重点阐述了现代机械系统设计中必须掌握的核心理念与方法论。首先，拓扑优化理论及其应用被深入探讨，详细解析了如何利用先进算法在满足结构约束和功能需求的前提下，实现材料的最优分配，从而设计出轻量化、高性能的结构件。书中不仅有详细的数学模型推导，更有大量工程实例展示，如航空航天部件的轻量化设计。 其次，多学科优化（MDO）被视为解决复杂工程问题的关键。本章系统介绍了如何整合结构力学、热力学、流体力学乃至控制理论，构建统一的优化框架。讨论了伴随模型、灵敏度分析在MDO中的关键作用，并结合实际的发动机叶片设计案例，展示了如何平衡多个相互制约的设计目标。 可靠性与寿命预测是保障机械系统长期稳定运行的基石。本节超越了传统的经验设计，深入探讨了概率设计理论和疲劳寿命的数值模拟。重点引入了随机有限元方法（RFEM）和损伤容模型，使设计者能够更精确地评估随机载荷和材料不确定性对产品寿命的影响。此外，智能材料与结构（如形状记忆合金、压电材料）在主动减振和自适应结构中的应用也被详细论述，展示了材料科学如何驱动结构设计进入新纪元。 第二部分：增材制造（3D打印）的深度解析 增材制造技术已成为制造业革命的核心驱动力。本书对该技术进行了全方位的技术剖析，而非停留在设备介绍层面。 金属增材制造工艺控制是本章的重中之重。我们详细分析了选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中的热历史与残余应力形成机理。通过对熔池动力学的微观观测，提出了先进的激光功率与扫描策略调控方法，以有效抑制打印过程中的缺陷，如气孔、未熔合等。 陶瓷与复合材料增材制造是技术发展的新热点。本书详细介绍了陶瓷浆料的制备、成型过程中的体积收缩控制，以及后续的烧结工艺优化。对于纤维增强复合材料（如碳纤维增强塑料），阐述了如何通过定向铺放技术精确控制纤维角度，实现各向异性材料性能的定制化。 增材制造后的后处理与性能表征同样重要。书中详述了热等静压（HIP）对消除内部孔隙、提高密度和改善力学性能的作用。同时，采用同步辐射CT等无损检测技术对打印件的内部结构进行高精度表征的方法也被引入，确保质量可追溯性。 第三部分：先进制造工艺与自动化集成 本部分关注如何将先进的设计成果高效、精确地转化为实际产品，侧重于制造工艺的创新和智能集成。 超精密加工技术是高端制造业不可或缺的一环。我们聚焦于非传统加工方法，如电火花线切割（WEDM）中的多轴联动策略、高速主轴技术在铣削中的应用，以及超声振动辅助加工对提高表面质量和降低刀具磨损的显著效果。特别是对微纳尺度加工中的误差补偿技术进行了深入探讨。 智能与柔性制造系统是未来工厂的核心。本书阐述了工业物联网（IIoT）在车间级的应用架构，包括实时数据采集、边缘计算对设备状态的快速诊断。数字孪生（Digital Twin）技术在本章得到了详尽介绍，展示了如何建立物理制造系统的高保真虚拟模型，用于工艺模拟、预测性维护和实时优化生产排程。 机器人与自动化集成方面，重点分析了高精度视觉伺服技术在复杂装配任务中的应用，以及如何利用机器学习算法训练机器人进行自适应抓取与操作，以应对零部件形态的多样性和装配环境的变化。书中提供了大量关于人机协作（Cobots）的安全设计和编程范式。 第四部分：功能性机械系统与智能控制 本部分探讨了机械系统如何集成传感、驱动与控制，以实现复杂的功能目标。 高性能运动控制系统的构建需要精确的反馈机制。我们深入研究了先进PID控制器的设计与整定，并引入了滑模控制、自适应控制等鲁棒控制策略，以应对系统中的非线性和外部扰动。此外，电机驱动技术中的高性能伺服驱动和位置反馈系统的精度提升是关键内容。 机电耦合系统的动力学分析是理解系统稳定性的基础。书中利用拉格朗日方程和牛顿-欧拉方法对复杂机械臂、高速旋转机械的非线性动力学进行了建模，并特别关注了振动抑制与主动降噪技术，包括利用主动质量阻尼器（AMD）的反馈控制策略。 传感技术与状态监测是实现预测性维护的前提。本章介绍了新型非接触式传感器（如激光多普勒测速仪、光纤光栅传感器）在恶劣工况下的应用。结合基于模型的健康监测（HBHM）方法，演示了如何通过分析振动信号或声学发射信号，早期识别轴承、齿轮箱等关键部件的早期损伤特征，从而实现精确的故障预警。 结论与展望 全书内容相互支撑，旨在为读者提供一个理解现代机械工程全貌的立体视角。它不仅仅是理论的堆砌，更是工程实践与创新思维的融合体现。本书强调跨学科交叉学习的重要性，鼓励读者将设计、材料、制造与智能控制作为一个有机的整体来思考和解决问题，以应对未来工程领域更复杂、更精密的挑战。

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