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出版者:清华大学出版社

作者:

出品人:

页数:282

译者:

出版时间:2005-9

价格:30.00元

装帧:

isbn号码:9787302113669

丛书系列:

图书标签:

• Pro/ENGINEER
• CAD
• 机械设计
• 工程制图
• 三维建模
• 软件教程
• 参数化设计
• 数字化设计
• 工业设计
• 计算机辅助设计

图书简介：《机械设计原理与工程实践》 —— 洞悉现代工程的基石与未来制造的蓝图 内容简介 《机械设计原理与工程实践》并非一本单纯的软件操作手册，而是一部立足于经典机械理论、深度融合现代工程思维与前沿制造技术的综合性学术著作。本书旨在为机械工程专业的学生、初入职场的工程师以及渴望系统性提升设计能力的专业人士，提供一个全面、深入且极具实践指导意义的知识体系。 本书的核心目标在于培养读者“像工程师一样思考”的能力，即在面对复杂的工程问题时，能够迅速抓住问题的本质，运用严谨的理论指导创新性的设计。全书结构严谨，从宏观的系统设计理念入手，层层深入到微观的零部件优化，最终落脚于实际的工程应用与质量控制。 --- 第一部分：机械系统的理论基石与分析方法（系统思维的构建） 本部分着重于打牢读者对现代机械系统进行抽象化、模型化处理的理论基础。它摒弃了对单一工具的依赖，转而强调通用原理的应用。 第一章：工程设计哲学与需求分析 本章深入探讨了现代产品开发流程（PDP）中的关键环节。我们详细阐述了质量功能展开（QFD）在理解客户需求（Voice of Customer, VOC）中的核心作用，并介绍了如何将模糊的需求转化为可量化的、可验证的设计约束（Design Constraints）。重点讨论了可靠性工程的基本概念，如失效率、平均无故障时间（MTBF）的统计学意义，并引入了面向方面和行为的设计（ABDD）的初步概念，为后续的系统分解奠定基础。 第二章：机构运动学与动力学基础 本章回归经典，但采用现代分析的视角。详细解析了平面与空间机构的运动分析方法，包括瞬心法、速度多边形法以及微分几何在运动轨迹分析中的应用。在动力学方面，重点突破了拉格朗日方程在复杂多自由度系统建模中的应用，并引入了多体动力学（MBD）的离散化建模思想，为使用有限元分析软件进行系统级仿真做好理论铺垫。章节末尾包含大量的工程实例，展示了如何通过动力学分析来优化运动平稳性与能耗。 第三章：机械传动系统的优化设计 聚焦于机械系统中的能量传递与速度/力矩变换核心组件。内容涵盖了齿轮强度、寿命分析（ISO标准与AGMA标准对比），蜗轮蜗杆传动的自锁性与效率补偿机制。特别增设了非圆齿轮的设计原理及其在特殊运动控制中的应用。在带传动和链传动部分，不仅分析了张紧力的计算，更深入探讨了弹性变形对传动平稳性的影响，并介绍了磁流变液和智能阻尼器在减振降噪中的集成设计思路。 --- 第二部分：材料科学与零部件的细化设计（工程实现的精确度） 本部分将理论知识转化为对具体零部件的精确设计与选材，强调材料性能与结构形式的完美匹配。 第四章：工程材料的本构关系与选择 本书将材料学视为设计的“语言”。详细介绍了金属、高分子、复合材料及新型陶瓷材料的本构关系（包括塑性、蠕变、疲劳的非线性模型）。重点分析了疲劳设计中的应力集中系数K_t、有效应力集中系数K_f的确定方法，并引入了断裂韧性（K_IC）的概念，指导工程师如何在材料选择时预判危险裂纹的萌生与扩展。 第五章：强度校核与先进的失效分析 强度设计不再局限于许用应力法。本章深入讲解了基于概率的可靠性设计（RBD），包括荷载与强度的随机变量处理。随后，详细介绍了有限元分析（FEA）的求解器选择、网格划分策略（高质量网格的生成与误差控制），以及如何正确解读Von Mises应力、主应力云图，以避免“过度分析”与“欠缺分析”的误区。特别强调了接触分析（Contact Analysis）中的摩擦模型选择与收敛性判断。 第六章：轴系、轴承与联接件的设计精进 对机械设计中的三大基础件进行高阶解析。在轴设计中，重点讨论了扭转振动分析的固有频率计算及临界转速的规避策略。轴承选型部分，对比了滚动轴承与滑动轴承在不同工况下的热负荷与润滑膜厚度分析。联接件部分，超越了传统的静力强度计算，融入了预紧力对疲劳寿命的增强效应，以及螺栓在交变载荷下的松动机理与自锁结构的设计。 --- 第三部分：现代制造工艺与集成化设计（从蓝图到实物的桥梁） 现代设计必须是面向制造与装配的可制造性设计（DFM/DFA）的体现。本部分弥合了理论设计与实际生产之间的鸿沟。 第七章：精密制造工艺与公差配合理论 详细介绍了现代数控加工（CNC）的五轴联动原理及其对复杂曲面零件的实现能力。重点讲解了误差理论与计量学，包括尺寸公差、形位公差（GD&T）的系统性解读，以及完全配合原则的工程应用。本章通过大量的案例，说明了公差链的建立与误差的累积分析，确保产品在不同批次间的互换性。 第八章：增材制造（AM）对设计自由度的解放 本章作为前瞻性章节，探讨了3D打印技术（SLM, EBM等）对传统设计的颠覆性影响。重点分析了拓扑优化（Topology Optimization）的求解流程，以及如何将拓扑优化结果转化为可打印的几何模型。同时，讨论了增材制造材料的各向异性、残余应力控制以及后处理工艺对最终零件性能的影响。 第九章：机电一体化系统集成与控制接口 机械系统已不再是孤立的，本章将系统设计扩展到控制层面。讨论了传感器与执行器的选型原则，重点分析了伺服电机选型中的负载惯量匹配、动态响应带宽的确定。同时，介绍了如何为嵌入式控制系统设计具备高抗干扰能力的机械结构接口，确保信号传输的准确性与系统的鲁棒性。 --- 结语：复杂系统集成与创新思维 《机械设计原理与工程实践》最终导向的是一种复杂系统集成的能力。本书不提供特定软件的快捷键，而是提供一套跨越软件工具界限的、通用的、基于物理定律的分析框架。读者学到的不仅是“如何画图”，更是“为什么这样设计才是最优解”。通过本书的学习，工程师将能够自信地应对从概念提出到最终产品实现的每一个工程挑战，真正做到理论指导实践，实践反哺理论的良性循环。本书是工程师职业生涯中不可或缺的“内功心法”宝典。

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这本号称是技术指导手册的书，拿到手的时候，我其实是抱着非常高的期望的。毕竟在工业设计和机械制造这个圈子里，软件工具的重要性不言而喻，而我当时急需一个能让我从二维图纸迅速过渡到复杂三维建模的利器。翻开目录，那种扑面而来的专业术语和密集的流程图，确实给了我一种“这下可以学到真本事了”的错觉。然而，实际的阅读体验却像是在走一条布满荆棘的沼泽地。书中对于基础概念的阐述，与其说是讲解，不如说是直接罗列了一堆命令的名称和参数的含义，缺乏那种循序渐进、由浅入深的引导。比如，当我试图理解某个高级曲面造型的功能时，作者直接跳过了对数学原理和几何逻辑的铺垫，直接丢给我一个十六步操作指南，每一步都假设你已经完全掌握了前一步的基础。这对于像我这样，虽然有基础设计思维，但对软件本身的操作逻辑尚在摸索阶段的人来说，简直是灾难。我不得不频繁地在书本和软件界面之间来回切换，试图通过不断地试错来拼凑出作者脑海中的那个“完整流程”。结果往往是，当我好不容易把一个模块的案例做出来后，回头去看书中的理论解释，依然是一头雾水。这本书更像是给那些已经身处行业高层，只需要快速查阅某个特定命令确切语法的工程师准备的字典，而不是给渴望学习这门技能的新手准备的教科书。它缺少的是“为什么”的解释，只有冰冷的“怎么做”。

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让我印象最深刻的是这本书在处理错误和异常情况时的处理方式。在任何技术手册中，我们都知道，实际操作中遇到错误是家常便饭。我期待一本好的参考书能够提供一个详尽的“故障排除”章节，列举常见的错误代码及其对应的解决方案。然而，这本书在这方面几乎是空白的。它似乎假设了读者在严格按照其指示操作的前提下，系统会完美无瑕地运行。当我遇到诸如“模型自相交”或“重建失败”这类常见问题时，书中只会轻描淡写地给出一句“请检查您的约束条件是否冲突”。这种回答的无力感，远超于没有这本书本身。我希望看到的是，针对特定的错误信息，作者能够指出是哪一步的输入参数设置不当，或者哪个几何体的逻辑关系出现了偏差，并提供图形化的对比示例来帮助读者诊断问题。没有对“失败”这一环节的深入探讨和指导，这本书在我的工具箱里，充其量只能算一个“成功路径”的指南，但在工程实践中，如何优雅地处理失败，往往比如何遵循成功路径更为重要。因此，对于任何希望通过它来解决实际生产难题的工程师来说，这本书的帮助是极其有限的。

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坦白讲，我购买这本书的初衷是希望能找到一套能够系统化提升我对参数化建模理解的资料。我期待的是，它能像一位经验丰富的老教授，带着我一步步深入理解“参数”和“关系”是如何驱动整个三维模型的生命周期的。然而，这本书给我的感觉更像是给一批已经学会了走路的孩子，塞给他们一本关于如何跑马拉松的训练计划——它默认了读者已经具备了相当的软件操作直觉和基础的CAD/CAM理论知识。当书中开始介绍“特征重建与父子关系管理”这类高阶主题时，其讲解方式是如此的抽象和理论化，以至于我根本无法将其与屏幕上我正在操作的那些实体联系起来。那些关于拓扑结构和几何约束的论述，更像是摘抄自某本纯数学的教科书，而不是面向应用工程师的实用指南。如果我是一个正在准备认证考试的研究生，或许这本书的这些高深莫测的理论对我有所裨益；但作为一个需要快速将设计转化为生产图纸的实践者，我需要的更多是清晰的、带上下文的案例分析，而不是这些云里雾里的哲学探讨。它在“教你如何思考”上花费了过多的篇幅，却在“如何操作”上吝啬笔墨。

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拿到这本厚重的册子，我第一时间注意到的是它的装帧和排版——非常典型的技术文档风格，黑白为主，配上大量的截图。我原以为这种风格会带来一种严谨、可靠的感觉，但阅读后发现，这种“严谨”的背后是内容的极大分散和重点的模糊不清。书中内容似乎试图涵盖软件的方方面面，从最基础的草图绘制到复杂的装配体分析，恨不得把用户手册的内容全部塞进去。这就导致了在任何一个具体的技术点上，讲解的深度都严重不足。比如在处理运动仿真（Kinematics）的部分，书中仅仅用了寥寥数页，配上几张静态的约束关系图，就草草收尾。这些图例的设置明显是为了演示某个功能键的位置，而非展示如何在实际的工程问题中构建一个合理的运动模型。更令人沮丧的是，很多关键的步骤是通过旁边的“提示”框来完成的，而这些提示框的文字往往过于精简，甚至有些术语的定义前后矛盾。我记得有一次，我按照书中介绍的方法尝试创建一个复合特征，结果系统报错，我花了好大力气才发现，书中遗漏了一个至关重要的前提条件——必须先激活某个特定的模块许可。这种细节的缺失，让整个学习过程充满了挫败感，仿佛这本书是在“事后记录”一个已经完成的项目，而不是“事前指导”一个即将开始的学习者。

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这本书的阅读体验，最大的问题在于其内容的“时代感”和“适用性”。从书本中透露出的界面风格和部分功能图标来看，它似乎定格在了几年前的一个特定版本。在软件更新迭代如此迅速的今天，很多书中的操作路径和对话框选项早已被优化或替换。我多次尝试复现书中的某个步骤，却发现界面已经面目全非，很多按钮的位置和名称都发生了变化。这迫使我必须不断地去猜测“作者当时说的那个工具，现在是不是变成了这个新的图标？”这极大地打断了阅读的流畅性，学习的积极性也因此大打折扣。更要命的是，对于软件中那些非常灵活的定制化设置，书中几乎没有提及。例如，如何根据不同的行业（比如钣金与模具）来调整默认的工作空间和快捷键设置，这本书完全没有涉及。它提供的是一个“一刀切”的标准流程，这对于需要高度个性化工作流程的专业人士来说，价值远不如一个强调定制化和效率优化的现代指南。它更像是一份博物馆里的藏品说明书，详尽地描述了过去的样子，却无法指导当下的实践。

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