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出版者:科学

作者:朱文坚，何军，李

出品人:

页数:325

译者:

出版时间:2007-8

价格:30.00元

装帧:

isbn号码:9787030196071

丛书系列:

图书标签:

• 机械基础
• 机械实验
• 实验教程
• 机械工程
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• 实验指导

机械设计与制造中的关键技术探析 本书聚焦于现代机械工程领域中，从基础理论到前沿应用的多个核心环节，旨在为工程技术人员、高校师生以及相关领域的专业人士提供一份全面而深入的参考指南。全书结构严谨，内容涵盖了机械设计的基础方法论、先进制造工艺的原理与实践、现代材料的性能分析，以及系统集成与智能控制的前沿探索。 第一部分：机械设计理论的深化与创新 本部分着重探讨了机械系统设计过程中对可靠性、轻量化和多功能性需求的响应与技术实现。 第一章：机械系统可靠性设计与寿命预测 本章系统梳理了失效分析的基础理论，包括疲劳、蠕变和磨损的物理机制。重点阐述了概率论在机械可靠性评估中的应用，详细介绍了Weibull分布、极值理论在寿命预测中的具体操作流程。内容深入到交变载荷下的累积损伤理论（如Miner法则的局限性及改进模型），并讨论了基于损伤容限的设计方法（Damage Tolerance Design）。此外，对现代机械中常见的随机载荷环境下的可靠性优化进行了深入探讨，包括鲁棒性设计（Robust Design）的概念引入及其在参数选择上的指导意义。 第二章：先进机构学与运动学仿真 本章超越了传统平面连杆机构的范畴，深入研究了空间机构、并联机构以及柔顺机构的设计与分析。着重介绍了闭环约束系统的运动学建模方法，如利用四元数或旋转向量进行姿态描述，以及逆运动学问题的求解策略（包括解析法和数值法）。对于并联机构，详细分析了其工作空间、运动奇异性及其规避技术。在柔顺机构方面，探讨了弹性变形在实现特定运动功能中的应用，并介绍了基于有限元分析的柔顺机构静力学和动力学特性预测。本章辅以先进的计算机辅助设计（CAD）与运动仿真工具的应用案例，以指导复杂机构的快速原型设计。 第三章：摩擦、磨损与润滑理论的现代视角 本章重新审视了机械系统中的接触力学问题。引入了非赫兹接触理论，用于分析高载荷、小接触面积情况下的应力分布。在磨损机制方面，细致区分了粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损和疲劳磨损，并介绍了表面工程技术（如PVD、CVD涂层）如何有效抑制特定磨损类型。润滑理论部分，侧重于边界润滑和混合润滑状态下的油膜形成机理，探讨了新型纳米润滑剂在极端工况下的应用潜力，以及干摩擦和自润滑材料的设计原则。 第二部分：先进制造工艺与材料科学的耦合 本部分关注如何通过先进的制造技术来赋予材料所需的功能特性，实现复杂结构的高效制造。 第四章：增材制造（3D打印）的工艺控制与材料特性 本章全面覆盖了金属增材制造（如SLM、EBM）和高分子增材制造（如SLA、FFF）的关键工艺参数。重点分析了熔池的动力学行为对最终零件微观结构和宏观性能的影响，如残余应力、孔隙率和晶粒取向。针对金属增材制造件的后处理技术（如热等静压HIP、热处理）进行了详细论述，这些处理对于消除内部缺陷、提高机械性能至关重要。此外，本章还探讨了增材制造在多材料集成与功能梯度材料制造中的应用前景。 第五章：高精度与复杂曲面加工技术 本章聚焦于传统减材制造（CNC加工）的极限扩展。详细介绍了五轴联动加工、高速铣削（HSM）中的颤振抑制技术和切削力补偿算法。针对复杂曲面（如叶片、模具型腔），阐述了刀具路径的优化策略，包括基于曲率的自适应进给控制。在电火花加工（EDM）和电化学加工（ECM）方面，分析了其在加工难加工材料（如镍基高温合金、钛合金）时的电火花参数优化与表面完整性控制。 第六章：现代机械结构材料的选择与性能评价 本章侧重于结构件所用材料的先进性与适用性。系统介绍了高性能复合材料（如碳纤维增强环氧树脂、陶瓷基复合材料）的力学行为、界面问题及失效模式。对新型结构钢和铝合金（如先进高强度钢AHSS、2系/7系铝合金）的微观结构演变与强化机制进行了深入剖析。此外，本章还探讨了材料的疲劳性能与环境因素（如氢脆、应力腐蚀开裂）的耦合作用，强调了在特定服役环境下进行材料选择和性能评估的必要性。 第三部分：系统集成与智能控制的应用前沿 本部分将视野扩展至将机械部件集成、优化并赋予智能的现代工程趋势。 第七章：机械系统动力学响应与主动控制 本章深入分析了复杂机械系统的多自由度振动问题，包括特征值分析、模态识别技术（Operational Modal Analysis, OMA）。重点介绍了主动减振与隔振技术，如采用磁悬浮轴承、压电作动器或磁流变阻尼器进行系统的实时状态反馈控制。本章还涵盖了旋转机械（如涡轮机、高速主轴）的动力学平衡技术和故障诊断方法。 第八章：基于传感器的状态监测与预测性维护（PHM） 本章是现代工业维护的核心内容。详细介绍了用于监测机械健康的关键传感器技术，包括光纤传感器、压电传感器以及无损检测（NDT）技术（如超声波、声发射）。重点阐述了信号处理技术（如小波分析、经验模态分解EMD）在提取故障特征中的应用。在预测性维护方面，讲解了基于机器学习（如SVM、深度学习）的剩余使用寿命（RUL）预测模型构建，以及如何将PHM系统集成到工业物联网（IIoT）架构中，实现远程诊断与维护调度。 第九章：人机交互与机器人操作的精度提升 本部分关注于提高操作系统的精确性与安全性。在机器人学领域，重点讨论了高精度力/力矩传感器在末端执行器中的应用，以及基于视觉伺服和触觉反馈的人机协作（Cobots）的设计原则。深入探讨了机械臂的运动学反解在避障规划中的鲁棒性设计，以及任务空间规划中的约束优化问题。此外，本章还涉及了复杂机械系统的人机界面设计标准，强调了信息可视化和操作直观性的重要性。 全书总结： 本书通过对机械设计、先进制造、材料科学和智能控制四大支柱的系统性整合与深入剖析，旨在培养读者从宏观系统层面到微观结构层次的综合工程分析能力，为应对未来复杂机械系统工程挑战奠定坚实的基础。

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这本书的实用性简直超乎想象，我把它带到实验室，发现它几乎可以完全替代那些零散的、不同厂商提供的操作指南。它的统一性和系统性是最大的优点。许多实验设备的操作手册往往只关注自己的机器，而这本书的作者明显站在了一个更高的、更通用的角度来设计实验方案，保证了即使我们在不同的实验室使用略有差异的仪器，核心的测量原理和数据处理方法依然适用。这一点对于跨校交流或者未来进入工业界工作都极为有利。再者，书中的附录部分做得极为出色，我甚至发现了几张非常实用的工程制图规范速查表，这些小细节的补充，极大地提高了我在绘制实验报告时的效率和专业度。它不仅仅是指导实验，更是在潜移默化中教授我们如何成为一个合格的工程技术人员。每一次实验后的反思和讨论环节，都设置了开放性的问题，引导我们思考实验结果的局限性和未来改进的方向，这种鼓励批判性思维的教学设计，比单纯的填空题要高明得多。

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说实话，我之前对这类实验教程抱有过不小的抵触情绪，总觉得它们无非就是把教科书上的理论换个说法，然后塞进一堆流水账式的操作步骤里。然而，这本书彻底颠覆了我的看法。它的叙事风格非常平易近人，即便是那些涉及到精密测量和复杂装配的章节，作者也运用了大量的比喻和生活中的实例来解释抽象的概念，读起来毫不费力。我特别喜欢它在理论与实践之间搭建的那座坚实的桥梁——每次引入一个实验目的时，都会先用一小段文字概括其背后的工程学意义，让我们明白“为什么要这么做”，而不是仅仅停留在“怎么做”的层面。这种对“为什么”的深度挖掘，极大地提升了我的学习兴趣。例如，在涉及齿轮传动效率测定的部分，作者不仅给出了标准流程，还穿插了一些历史背景介绍，讲到了早期工程师是如何解决这些问题的，这使得整个实验过程充满了探索的乐趣，仿佛我们不是在单纯地完成任务，而是在与历史上的工程师进行对话。这本书的阅读体验是流畅而富有启发性的，绝对不是那种让人望而生畏的工具书。

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从排版和装帧的角度来看，这本书的细节处理体现了编辑团队的专业素养。纸张的选择似乎是经过精心考量的，它既能很好地吸收油墨，又不容易反光，这在光线复杂的实验室环境中尤其重要。页边距的留白恰到好处，为读者在阅读过程中进行批注和记录提供了足够的空间，这对于一本需要大量手写记录的实验教程来说，是极其人性化的设计。更值得称赞的是，书中那些流程图和电路图的绘制质量极高，线条流畅，符号规范，完全符合最新的行业标准，省去了我们自己去对照标准查找符号的时间。在章节的衔接上，逻辑过渡非常自然，前一个实验的数据或结论往往会成为后一个实验的起点，形成了一个紧密的知识链条。这不仅仅是一本独立的实验手册，更像是一套完整的、循序渐进的实践课程大纲。阅读和使用这本书的过程，本身就是一次专业训练，它在无形中塑造了我们对工程规范的尊重和对细节的关注。

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坦白讲，我拿到这本书时，最大的疑虑是它如何平衡“基础”与“深度”。毕竟，要在一本教程中面面俱到是非常困难的。但这本书的处理方式非常高明，它没有试图在每一个细分领域都做到最前沿，而是坚定地立足于机械工程最核心、最不可或缺的基础技能。例如，在公差与配合的实验部分，它并没有引入过于复杂的计算机辅助设计（CAD）流程，而是专注于如何用最传统、最可靠的千分尺和塞尺进行实际测量和判断，这正是我们这些新手最容易犯错也最需要掌握的“基本功”。它用最朴素的方式，把最本质的物理规律和工程规范植入到我们的操作习惯中。这种对基础的坚守，使得读者在掌握了这些“慢”的技能后，再学习更先进的自动化测试方法时，会有一种豁然开朗的感觉，因为底层逻辑已经完全清晰了。这本书就像是一块坚实的基石，没有浮夸的装饰，但能让你站得非常稳。

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这本书的封面设计着实引人注目，那种硬朗的线条和金属质感让人一看就知道是讲工程实践的硬核内容。初拿到手，就感觉到纸张的分量，厚实得很，印刷质量也无可挑剔，图表清晰，即便是复杂的机械结构图也能一目了然。我最欣赏的是它在内容编排上的匠心独运，没有那种枯燥的理论堆砌，而是非常注重实验操作的实际应用。比如，在讲到材料力学基础时，它不是简单地罗列公式，而是直接引向一个具体的实验环节，让你亲手去测量、去感受力的作用，这种“做中学”的模式对于初学者来说简直是打开了一扇新世界的大门。作者在每一个实验步骤的描述上都细致入微，连安全注意事项都详尽标注，看得出编写团队在确保学生安全方面下了不少功夫。尤其是那些关于误差分析的部分，写得极其透彻，它没有回避实验中不可避免的偏差，反而引导我们去思考如何通过科学的方法减小误差，这对于培养严谨的科学态度至关重要。总而言之，这本书在视觉呈现和基础构建上都达到了专业水准，让人对后续的学习充满期待。

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