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出版者:Butterworth-Heinemann

作者:Graham Pulford

出品人:

页数:616

译者:

出版时间:2007-10-31

价格:USD 96.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780750684378

丛书系列:

图书标签:

• 机械锁
• 高安全性
• 锁具
• 物理安全
• 安全技术
• 防盗
• 锁芯
• 机械原理
• 安全工程
• 锁具设计

机械制锁工程学：基础理论与前沿应用 本书深入探讨机械锁具设计的核心原理、材料科学及其在现代安全工程中的应用，旨在为专业人士和高级学生提供一个全面而深入的知识体系。 --- 第一部分：制锁工程的物理学基础与材料科学 第一章：机械力学在锁体设计中的应用 本章详细剖析了作用于锁具内部机构上的各种物理力学原理。我们从基础的静力学和动力学分析入手，探讨了锁舌（bolt）、锁芯（plug）和弹子（pin）在受力状态下的行为。重点关注应力集中点、疲劳极限分析以及如何通过优化几何形状来提高锁具的抗破坏能力。特别分析了扭矩传递效率与锁体结构刚度之间的关系，阐述了如何利用有限元分析（FEA）软件对原型锁具进行虚拟压力测试，以预测其在极端载荷下的失效模式。此外，还涵盖了摩擦学在锁具运动部件中的重要性，包括润滑剂的选择和表面粗糙度的控制对操作顺畅性和耐久性的影响。 第二章：特种合金与高强度材料在锁具中的选择与处理 锁具的安全性与可靠性在很大程度上取决于所用材料的性能。本章系统介绍了用于制造高安全等级锁具的主流金属材料。内容包括：高碳钢、不锈钢（特别是奥氏体和马氏体不锈钢在耐腐蚀性和抗剪切性方面的差异）、镍铬合金以及硬质合金（如碳化钨）在关键防盗部件中的应用。深入探讨了热处理工艺对材料微观结构的影响，例如淬火、回火和渗碳过程如何显著提高锁芯的硬度、耐磨性和抗钻击能力。同时，也介绍了非金属高分子材料在密封件、减震垫以及特定功能性部件（如磁性控制元件）中的应用潜力及其环境适应性测试标准。 第三章：精密加工技术与公差管理 机械锁具的精度直接决定了其安全性与使用寿命。本章聚焦于制造过程中对公差的严格控制。详细介绍了数控（CNC）加工、电火花加工（EDM）和激光切割等先进制造技术在复杂锁体和弹子系统的制造中的应用。对关键几何尺寸的公差要求进行了量化分析，解释了微米级的偏差如何影响锁具的互换性和防技术开启（如拨动或对齐）的能力。此外，还讨论了表面精加工（如抛光和电镀）对降低摩擦系数和提高抗环境侵蚀能力的作用。 --- 第二部分：传统锁匠学与现代安全设计 第四章：弹子锁机制的深度解析与改进 本章是关于传统机械锁芯设计的核心章节。它超越了教科书式的“五粒弹子”模型，深入探讨了多列弹子系统（如侧向弹子、斜面弹子和滚动弹子）的设计原理。详细分析了不同钥匙型面（Key Profile）如何与弹子组合产生唯一的安全编码，以及如何通过增加无效锁点（False Gates）来对抗技术性开启。本章还包括对“卷帘式”（Spool Pins）和“蘑菇形弹子”（Mushroom Pins）的力学分析，阐明它们如何有效提升对抗敲击（Raking）和拨动（Picking）的难度。 第五章：杠杆锁与保密箱锁的结构动力学 杠杆锁（Lever Locks），尤其是应用于保险箱的高安全等级杠杆锁，是机械安全领域的另一高峰。本章重点分析了复杂的杠杆几何结构如何协同工作以实现精确的开锁顺序。内容包括：杠杆的厚度、缺口（Notch）的深度与数量对安全等级的决定性影响，以及如何通过多重钥匙系统（如双向钥匙或不同长度的钥匙）来增加系统的组合复杂性。此外，还介绍了高级保险箱锁中常见的“防拨动指示器”和“失效锁定机构”的设计原理，这些机构用于在外部非法干预时自动锁定主锁舌。 第六章：防钻、防撬与结构冗余设计 本章专注于抵抗暴力破坏的技术策略。详细介绍了针对钻探攻击的防护措施，包括在锁芯的关键位置嵌入高硬度钢珠、碳化钨板或陶瓷层。分析了不同防护层的厚度和布局对钻头类型（如高速钢钻头HSS、硬质合金钻头Carbide）的抵抗效率。在防撬击方面，探讨了如何通过增加锁舌的嵌入深度、使用防剪切的螺栓头设计以及集成扭矩感应断裂点来分散和吸收撬棍施加的巨大力量。本章强调了结构冗余——即即使部分保护层被破坏，其他机构仍能维持安全性的设计哲学。 --- 第三部分：前沿安全系统与未来趋势 第七章：电子-机械混合安全系统集成 现代安全系统往往是电子控制与机械保护的结合。本章探讨了如何将微控制器、电磁锁（Solenoids）和传感器无缝集成到传统机械锁体中。重点分析了电子授权流程（如生物识别或RFID）如何触发机械执行机构（如电机驱动的锁舌移动）。讨论了系统间的电磁兼容性（EMC）设计，以确保电子元件在强电磁干扰环境下仍能稳定运行，并确保机械备份系统在电源故障时仍能可靠地发挥作用。 第八章：模组化锁具设计与快速响应维护 本章介绍了工业安全领域对“快速服务”和“现场可配置性”的需求。详细阐述了模组化锁体（Modular Lock Body）的设计理念，其中核心部件如锁芯、弹子组件可以被快速拆卸和更换，无需更换整个锁具。这对于需要频繁更改访问权限或进行预防性维护的设施至关重要。内容包括标准化的接口设计、防误插机构的设计，以及在保持高安全性的前提下实现现场组件快速替换的工艺流程。 第九章：制造可追溯性与供应链安全 在高端机械安全领域，组件的来源和制造历史与产品本身的物理强度同等重要。本章探讨了如何利用微观标记技术（如激光蚀刻或微点阵码）对每一个关键部件进行身份标识，实现从原材料到最终组装的全生命周期追溯。分析了如何建立安全供应链协议，以防止在制造或运输过程中植入后门或次品组件，确保最终交付产品的“可信制造”状态。 --- 总结与展望 本书旨在超越简单的操作指南，提供一套坚实的工程学框架，用以理解和创新高安全机械锁具的未来方向。通过对材料、结构、制造和集成技术的全面审视，读者将能够设计、评估并实现下一代机械安全解决方案。

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