具体描述
Pro/ENGINEER Wildfire零件设计：进阶篇，ISBN：9787113063016，作者：林清安编著
《现代机械设计理论与应用》 内容提要： 本书系统深入地探讨了现代机械设计领域的前沿理论、关键技术和工程实践。它旨在为读者提供一个全面而扎实的知识体系，覆盖从基础概念到复杂系统集成的全过程。全书分为六个主要部分，共十五章，内容详实，图文并茂，力求将深奥的理论与实际工程问题紧密结合。 第一部分：机械设计基础与理论深化 (约300字) 本部分首先回顾了材料力学和机械原理的核心概念，并在此基础上引入了更深层次的理论探讨。重点介绍了基于概率论和可靠性工程的机械系统设计方法，强调在不确定性环境下如何进行安全裕度分析和寿命预测。详细阐述了先进的应力分析技术，包括基于有限元方法的接触力学、疲劳分析的基恩模型（Kien Model）与威勒模型（Weibull Model）的比较应用，以及蠕变和应力松弛现象在高温高压设备设计中的处理策略。此外，还探讨了摩擦、磨损与润滑的现代理解，引入了接触表面形貌对摩擦性能影响的微观分析，并对各种新型润滑剂（如磁流体、离子液体）的性能特点及其应用场景进行了深入剖析。本部分为后续的先进设计模块奠定了坚实的理论基础。 第二部分：高级结构分析与优化设计 (约350字) 本部分聚焦于复杂结构件的性能评估与优化。内容涵盖了非线性有限元分析（FEA）的实用技巧，包括材料非线性（塑性、超弹性）与几何非线性（大变形、屈曲）的处理流程与结果验证。特别强调了模态分析与谐响应分析在避免结构共振中的关键作用，并介绍了阻尼特性对动态响应的影响建模。优化设计方面，本书详细讲解了拓扑优化、形状优化和尺寸优化的具体算法，如均匀应力分布法（SOD）和灵敏度分析法，并结合实际案例展示了如何利用这些方法在保证强度的前提下，实现减重与材料节约的目标。此外，本章还引入了损伤容限设计（Damage Tolerance Design, DTD）的概念，讨论了裂纹扩展的断裂力学分析（如弹塑性断裂力学 J2 积分法）及其在关键承力部件寿命评估中的应用。 第三部分：现代制造工艺与可制造性设计 (DFM) (约300字) 本部分将设计理论与实际制造流程紧密结合，强调“设计即制造”的理念。详细介绍了增材制造（Additive Manufacturing, AM）技术，特别是金属激光熔融（SLM）与电子束熔化（EBM）的工艺参数控制、残余应力分析与后处理技术。对于传统制造工艺，如精密铸造、高精度锻造和复杂曲面加工（五轴联动），本书深入分析了它们对零件几何精度、表面质量和内部组织结构的影响。可制造性设计（DFM）部分，提供了大量针对不同制造方法的具体设计准则，例如如何设计拔模斜度以适应注塑工艺，如何确定最小壁厚以避免砂孔或缩孔，以及如何优化特征布局以减少刀具换位和加工时间。本部分旨在帮助设计人员从源头上避免因工艺限制导致的设计失效或成本激增。 第四部分：机电系统集成与控制 (约300字) 本部分将机械设计扩展到机电一体化领域。系统地介绍了传感器与执行器的选型、集成与信号处理。在运动控制方面，重点讲解了伺服驱动系统的原理、PID控制器的设计与整定方法，以及现代基于状态空间模型的先进控制策略（如LQR控制）。动力学仿真方面，内容侧重于多体动力学（MBD）的应用，用于精确模拟复杂机构（如机器人臂、自动装配线）在实际工作负载下的运动学和动力学行为，并评估冲击、振动和摩擦对系统性能的影响。此外，还探讨了嵌入式系统在机械设备状态监测与故障诊断中的应用，包括振动特征提取与基于机器学习的早期预警模型构建。 第五部分：产品全生命周期管理与工程数据 (约200字) 本部分着眼于现代工程实践的管理维度。详细阐述了基于模型定义的系统（Model-Based Definition, MBD）的概念和实施框架，强调利用三维模型及其附加的工程数据（如PMI, Product Manufacturing Information）替代传统的二维图纸。深入讨论了产品生命周期管理（PLM）系统在管理设计数据、版本控制、变更管理和跨部门协作中的核心作用。内容还涉及工程数据管理（EDM）的最佳实践，包括数据安全、知识产权保护以及如何构建可追溯的设计历史记录，以支持长期维护和产品迭代。 第六部分：新兴设计方法与前瞻性案例研究 (约150字) 最后一部分探讨了机械设计领域的前沿方向。包括仿生设计（Biomimetics）的基本原则及其在结构优化中的应用；柔性机构（Compliant Mechanism）的设计与分析，特别是如何利用材料的弹性变形实现复杂运动；以及人机工程学（Ergonomics）在设备操作界面和维护通道设计中的量化标准。通过几个高复杂度、跨学科的工程案例（如高性能医疗器械的轻量化设计、高速列车的空气动力学耦合分析），展示上述所有理论和方法在解决实际工程难题时的综合应用能力。 本书结构严谨，内容丰富，适合具有一定机械设计基础的高年级本科生、研究生以及从事研发工作的工程师和技术人员参考使用。
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