具体描述
本书在编写过程中总结了作者在SolidWorks教学和应用中的相关经验，以大量实例来介绍该软件的功能和应用。全书通俗易懂，切合实际，便于组织教学和上手实践。
本书可以作为SolidWorks培训教材使用，也可供工程设计爱好者自学，同时还可以作为工程设计人员的参考资料使用。
本书结合机械零件设计的过程，讲解SolidWorks在机械设计中应用的方法和技巧，内容包括SolidWorks的基本操作、草图、特征、曲线曲面及零件的创建；装配体的设计；工程图的创建。
精密制造的基石：现代机械设计与工程实践 内容提要： 本书旨在为读者提供一套系统、深入且高度实用的现代机械设计理论、方法与工程实践知识。它专注于从概念设计到实际制造的全流程管理，强调设计思维的培养、工程标准的遵循以及前沿制造技术的融合。全书结构严谨，内容涵盖了机械零件的强度与刚度分析、标准件与常用结构的优化选择、复杂机构的运动学与动力学分析、先进材料的选择与应用、以及面向制造与装配的设计（DFM/DFA）等核心领域。本书不仅是理论知识的汇编，更是指导工程师将设计转化为可靠产品的实践手册。 第一部分：机械设计的基础范式与理论重塑 本部分深入探讨了现代机械设计所依赖的物理基础和数学工具，强调将理论转化为可量化设计参数的能力。 第一章：设计理念的演进与现代工程思维 本章首先梳理了机械设计从经验驱动向知识驱动的转变历程。重点阐述了系统工程（SE）在机械设计中的应用，强调了需求获取、功能分解与架构设计的重要性。我们将详细分析产品生命周期管理（PLM）的概念，及其对设计决策的影响。内容包括：面向可靠性、可维护性和用户体验（UX）的设计原则；设计优化目标函数的建立与多目标冲突的解决策略；以及风险评估与容错设计在初步概念阶段的介入。 第二章：材料科学在结构优化中的前沿应用 本章超越了传统材料性能的简单罗列，着重于材料在特定工况下的行为预测与新型材料的应用。内容覆盖：高熵合金、先进复合材料（如碳纤维增强聚合物、陶瓷基复合材料）的选择依据；基于疲劳极限和蠕变性能的材料筛选流程；以及增材制造（AM）对材料性能要求的影响。特别引入了微观结构与宏观性能之间的定量关系模型，指导读者如何根据应力分布选择最经济、性能最匹配的材料体系。 第三章：应力分析与结构可靠性评估的深化 本章侧重于对经典强度理论的批判性回顾与现代数值方法的集成应用。我们将详细讲解：复杂载荷下的二维/三维应力张量分析；疲劳寿命预测模型（如Miner法则、应力-应变法、断裂韧性评估）；以及在非线性材料行为（如塑性、超弹性）下的有限元分析（FEA）求解器设置与结果验证。内容还包括可靠性设计方法（如基于概率的可靠性设计，PRS）和极限状态设计（LSD）的实施步骤，确保结构在多变工况下的安全裕度。 第二部分：机构设计、运动控制与动力学仿真 本部分聚焦于机械系统的动态行为和功能实现，是实现复杂运动控制的关键。 第四章：复杂机构的设计、综合与校核 本章从机构的综合（即根据要求确定机构的类型和参数）入手，而非仅停留在分析。深入探讨了连杆机构、凸轮机构、齿轮传动、以及特种机构（如谐波传动、等效铰链机构）的设计优化。重点分析了机构运动学中的雅可比矩阵、奇异位形判断及其在机器人学和自动化设备中的应用。内容还包括：如何通过运动学反解实现精确轨迹跟踪，以及如何利用机构的动态特性进行振动抑制设计。 第五章：机械传动系统的能效优化与动态分析 本章关注能源效率和运行平稳性。详细讲解了摩擦学在传动系统中的作用，包括润滑理论的工程应用（如边界润滑、流体动压润滑的计算）。在动力学方面，本章深入解析了系统的固有频率、模态分析以及强迫振动响应。内容包括：如何通过质量和刚度的重新分配来避免共振区；以及变刚度系统（如气弹系统）的建模与控制策略。对于齿轮箱、轴承等核心部件，将提供基于寿命模型的选型与校核流程。 第六章：控制元件与机电系统集成 现代机械设计离不开精确的驱动与反馈。本章探讨了高性能执行器（如伺服电机、步进电机、线性驱动器）的选择与参数匹配。内容包括：电机选型与驱动电路的选配准则；传感器（编码器、力传感器、视觉系统）的精度等级与集成方法；以及基础的反馈控制回路设计（PID控制器的参数整定与鲁棒性分析）。强调如何确保机械结构与控制算法之间的完美协同。 第三部分：面向全生命周期的设计方法论 本部分将设计过程提升到工程管理层面，关注如何通过先进的设计流程提升产品质量和制造效率。 第七章：面向制造与装配的设计（DFM/DFA）的量化实施 本章是连接设计与生产的关键桥梁。DFM/DFA不再是定性建议，而是转化为可量化的成本和时间指标。详细介绍：如何利用模块化设计（Modularity）降低BOM复杂性；如何通过公差配合分析（Tolerance Stack-up Analysis）指导几何尺寸的标注规范；表面粗糙度与加工方法的匹配性评估；以及如何量化装配操作的难度和成本，并据此修改设计方案。 第八章：增材制造（AM）的结构设计规则与后处理考量 随着3D打印技术在功能性原型和最终部件制造中的应用日益广泛，本章提供了针对不同增材制造工艺（如SLM, FDM, SLA）的专属设计指南。内容包括：如何设计具有复杂内部结构（如点阵结构、晶格结构）的零件以实现轻量化；支撑结构的设计与移除策略；以及增材制造后残余应力的评估与消除技术，确保最终部件的力学性能达标。 第九章：计算机辅助工程（CAE）的高阶应用与数据管理 本章侧重于如何利用高级仿真工具链来加速迭代和验证设计。内容涵盖：多物理场耦合仿真（如热-力耦合、流-固耦合）的建模技巧；如何进行参数化设计（Parametric Design）与优化算法（如遗传算法、响应曲面法）的集成；以及设计数据的版本控制、追溯性管理和知识产权保护策略在工程项目中的实践。 结语： 本书的编写旨在培养具备扎实理论功底、熟练应用现代工程工具，并能驾驭复杂制造流程的复合型机械工程师。它要求读者不仅理解“如何做”，更要理解“为何如此做”，从而在面对任何新型机械设计挑战时，都能构建出高性能、高可靠性且具有成本竞争力的解决方案。
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