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出版者:

作者:陈容 编

出品人:

页数:296

译者:

出版时间:2008-6

价格:29.80元

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isbn号码:9787302178019

丛书系列:

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机械设计与制造技术前沿探索 图书名称： 机械设计与制造技术前沿探索 图书简介： 本书旨在全面、深入地探讨当代机械设计与制造领域正在发生的革命性变革与技术前沿进展。它不仅仅是对现有工程实践的总结，更是对未来十年乃至更长时间内，智能制造、先进材料、复杂系统集成等核心议题的深度剖析与前瞻性展望。全书结构严谨，内容涵盖理论基础的革新与工程应用的突破，力求为机械工程领域的专业人士、科研人员以及高年级学生提供一个既具学术深度又富于实践指导意义的参考平台。 第一部分：增材制造与先进成形工艺的深度融合 本部分聚焦于增材制造（Additive Manufacturing, AM）技术的成熟与多学科交叉应用。我们首先回顾了选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等金属3D打印技术的最新进展，重点分析了影响最终零部件性能的关键参数——粉末冶金特性、激光功率密度调控、残余应力控制的优化策略。书中详细阐述了如何通过过程模拟（Process Simulation）软件，如有限元分析工具，来预测和减轻打印过程中产生的缺陷，特别是孔隙率和裂纹的形成。 更进一步，本书深入探讨了“多材料增材制造”的技术瓶颈与突破口。这包括如何实现不同材料（如金属与陶瓷、高分子复合材料）在界面处的可靠键合，以及如何利用梯度材料设计（Functionally Graded Materials, FGM）来优化结构件的性能分布，例如在航空发动机叶片中实现耐高温端的热障涂层与高强度基体的无缝过渡。此外，我们还专门开辟章节讨论了数字化齿轮制造的新范式，结合点阵结构设计（Lattice Structure Design）与拓扑优化（Topology Optimization），展示了如何通过AM技术制造出重量更轻、性能更优的复杂几何结构齿轮，以应对高转速、高扭矩工况下的挑战。 第二部分：数字化孪生与智能决策系统 本部分将焦点转向工业4.0的核心支柱——数字化孪生（Digital Twin）技术在机械系统全生命周期管理中的应用。本书系统阐述了构建高保真数字孪生的方法论。这要求集成多源异构数据：来自传感器（IoT）的实时运行数据、CAD/CAE模型几何数据、以及历史维护记录（CMMS）。我们详细分析了数据融合与状态估计的技术，特别是卡尔曼滤波（Kalman Filtering）及其扩展版本在处理传感器噪声和系统不确定性中的应用。 书中重点剖析了“预测性维护”（Predictive Maintenance, PdM）的实现路径。通过机器学习算法，如深度学习（LSTM网络）对振动信号、温度曲线、声学发射信号的深度特征提取，可以精确预测关键零部件（如轴承、齿轮箱）的剩余使用寿命（Remaining Useful Life, RUL）。此外，本书还探讨了“闭环优化”的概念，即数字孪生系统不仅能预测故障，还能根据当前工况和材料疲劳模型，实时调整设备运行参数（如主轴转速、进给量），以延长设备寿命或提高产品质量，形成从“监测”到“控制”的智能闭环。 第三部分：先进材料与结构优化设计 本部分侧重于对新一代工程材料的理解及其在结构设计中的创新应用。我们首先对高熵合金（High-Entropy Alloys, HEAs）的微观结构演变、优异的力学性能（特别是高温蠕变抗力和抗辐照能力）进行了深入的材料学探讨，并分析了它们在极端环境下的加工工艺挑战。 在轻量化设计方面，本书超越了传统的应力/重量比优化，转向考虑多物理场耦合效应的结构设计。重点介绍了结构拓扑优化算法的迭代更新，例如，如何将热应力、振动模态、以及疲劳寿命作为约束条件，实现真正意义上的“多目标优化”。书中特别展示了使用底层几何约束（Geometric Constraints）来指导优化结果，确保优化出的复杂结构依然能够被实际制造工艺所接受，特别是针对冲击载荷下的吸能结构设计进行了详尽的案例分析。 此外，对于复合材料的应用，本书着重讲解了纤维铺层设计（Ply Layup Design）对各向异性材料性能的决定性影响，并引入了自主损伤检测（Self-Sensing Composites）的概念，即通过嵌入导电网络或压电材料，使结构本身具备感知外部载荷和内部损伤的能力。 第四部分：精密制造与微纳尺度加工 本部分关注精密加工领域的精度极限突破。我们首先回顾了超精密加工（Ultra-Precision Machining）中的误差源识别与补偿技术。书中详尽分析了机床热误差、误差源的传递链建模，并介绍了基于激光干涉仪和电容式传感器的高精度运动控制反馈系统。 在微纳制造层面，本书深入探讨了聚焦离子束（FIB）的加工特性、微米级注塑成型（Micro-Injection Molding）的流动与填充模拟，以及电火花加工（EDM）在复杂微结构制造中的应用。特别强调了“面向制造的设计”（Design for Manufacturability, DFM）在微尺度产品设计中的重要性，例如，如何预先补偿微加工过程中的材料去除率波动和表面粗糙度影响。 总结与展望 本书的最后一部分对机械工程领域未来十年的发展趋势进行了总结与展望。我们认为，跨学科人才的培养、数据驱动的设计流程的普及，以及可持续性设计（Sustainability in Design）将是推动行业进步的三个核心驱动力。本书力求提供一个前沿的知识框架，激发读者对下一代机械系统设计与制造的思考与实践。它要求读者具备扎实的机械原理基础，并勇于拥抱信息技术与新材料科学的深度融合。

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从结构组织的角度来看，这本书的逻辑层次安排堪称教科书级别，堪称业界典范。它遵循了从“基础理论准备”到“核心绘图技能”再到“规范化输出”的完整工作流。让我印象特别深刻的是关于“工程图纸的输出与打印”那一章。在很多软件教程中，画完图就草草收场了，但在实际工作中，如何设置正确的A3幅面、如何处理线宽的CTB文件、如何生成符合国标要求的图框和明细表，才是决定一张图纸能否被工厂认可的关键。这本书用了整整一个章节的篇幅来详细讲解如何配置打印样式表，甚至连不同颜色的线条在打印出来后应该呈现的粗细都有详细的图示说明，这对于我们这些需要向质量控制部门提交图纸的人来说，简直是救命稻草。它把AutoCAD从一个单纯的绘图软件，提升到了一个“工程文档制作工具”的层次来教授，极大地拓展了我的职业视野。可以说，这本书不仅仅是技能的传授，更是一次对专业工程文化和标准化流程的系统性熏陶。

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说实话，我接触过几本号称是“实战”的CAD书籍，但大多都是纸上谈兵，等你真正想画一个零件时，却发现书上讲的和实际工作中遇到的情况完全是两码事。然而，这本书的独特之处在于它对“设计意图”的解读非常到位。它不仅仅是教你怎么画一条线、一个圆，而是深入到“为什么要这样画”。比如在讲解剖视图的绘制时，书中不仅展示了如何使用“剖切”工具，更强调了不同剖面线应用场景的规范性，比如针对不同材料的剖面线的标准差异，这在很多入门书中是完全缺失的知识点。更让我惊喜的是，它并没有止步于2D，而是流畅地过渡到了三维建模的基础。虽然篇幅可能不如专门的三维书籍那么详尽，但它巧妙地用“曲面编辑”和“实体操作”的章节，为读者搭建了一个从平面到立体的思维桥梁。这种循序渐进的引导，让我这个对三维一直心存畏惧的人，也敢于尝试去构建一些简单的机械结构。书中每一个实战案例的选取都非常贴近工业实际，比如常见的螺栓连接、轴承座的绘制，这些都是我们在设备维护和零件设计中会频繁遇到的场景，提供了极高的学习迁移价值。这本书的编写者显然对现代制造业的制图规范有着深刻的理解。

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这本书的语言风格简直是一股清流，完全没有那种教科书特有的刻板和疏离感。阅读起来更像是听一位经验丰富的老工程师在给你分享他的“独门秘籍”。作者在描述复杂操作时，总能用一些生动形象的比喻来解释抽象的概念，让那些晦涩难懂的命令变得非常容易理解和记忆。例如，在讲解图层管理时，它把不同的图层比喻成工厂里的不同工种，有的负责结构，有的负责尺寸标注，有的负责中心线，这种拟人化的描述，瞬间就让我的脑海里形成了一个清晰的组织架构图，避免了我在实际工作中把所有元素都堆在一个图层里的“大杂烩”乱象。而且，这本书非常注重“效率”二点的培养。它穿插了大量快捷键和自定义命令的介绍，这些都不是简单地罗列，而是结合在具体的练习步骤中的，让你在不知不觉中养成了使用高效操作习惯。我发现，仅仅是书中推荐的鼠标宏设置部分，就已经为我节省了至少20%的重复性绘图时间。这本书真正做到了，不仅教你“怎么做”，更教你“如何做得又快又好”。这种对时间成本的考量，体现了作者的实用主义精神。

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与其他同类书籍相比，这本书在“错误排查与高级技巧”方面的篇幅和深度是无与伦比的。作者显然深知学习曲线的陡峭性，因此在每一章节的末尾，都设置了一个“常见问题与疑难解答”板块。这个板块极其宝贵，它集合了作者多年实战中遇到的各种“疑难杂症”，比如外部参照（XRef）的管理冲突、多文档环境下的精度丢失、或者是在复杂装配体中如何快速定位和修改参数等问题。这些都是你在官方帮助文档里找不到，但在实际工作中又必须解决的“硬骨头”问题。更妙的是，书中还穿插了一些“黑科技”级别的技巧，比如利用AutoLISP语言进行简单脚本的编写，虽然只是初级介绍，但也为有志于深入自动化设计的读者指明了方向。这本书的价值在于，它不仅教会你如何正确地使用工具，更在你遇到瓶颈时，提供了专业的“急救包”。它让你感觉自己不再是一个孤立的学习者，而是有了一个经验丰富的“技术顾问”常伴左右，这种安全感和持续学习的动力，是任何其他纯粹的命令手册所无法比拟的。

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这本书的封面设计得非常有吸引力，那种深沉的蓝色调配上简洁有力的白色字体，立刻让人联想到专业和精确。初拿到手的时候，我本来以为它会是一本枯燥的理论教材，毕竟机械制图这个领域，很多人都会觉得和“有趣”沾不上边。没想到，翻开目录，我才发现这简直就是为我们这些初学者量身定做的宝典。首先，它没有一开始就堆砌那些复杂的国家标准和图层设置，而是从最基础的绘图环境搭建讲起，把AutoCAD的界面拆解得非常细致，就像一位耐心的老师手把手地教你认识每一个工具箱里的零件。特别是关于坐标系的讲解，我以前总是模棱两可，但这本书里通过大量的图例和实际案例，让我彻底明白了绝对坐标和相对坐标的切换逻辑，这对我后来的复杂图形绘制起到了决定性的支撑作用。而且，书中对2D绘图命令的介绍，详略得当，既保证了覆盖面，又没有让人感到信息过载，每一步操作都有配套的截图说明，直观到你几乎不需要再去看屏幕上的操作提示。我尤其喜欢它在“对象捕捉”部分的处理方式，讲解得深入浅出，让我这个曾经经常画歪线的“手残党”也能轻松画出精准的交点和中点。这本书的排版清晰，纸张质量也很好，久看也不累眼，这种对细节的把控，从侧面反映了作者在内容组织上的专业态度。

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