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出版者:上海科学技术出版社、施普林格出版公司

作者:C.W.加德纳

出品人:

页数:0

译者:汪凯仁等译

出版时间:1991

价格:6.7

装帧:

isbn号码:9787532322619

丛书系列:

图书标签:

• 数学
• 复杂系统
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• 概率统计
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• 不确定性分析

《精妙机械设计原理与实践》 探索机械世界的深层奥秘与前沿应用 图书简介 本书是一部面向机械工程领域专业人士、资深爱好者以及高等院校师生的权威性专著。它摒弃了传统教科书对基础概念的冗余阐述，转而聚焦于复杂机械系统的设计理论、创新实现路径、以及面向工业4.0时代的先进制造集成策略。全书以“精妙”为核心指导思想，强调在保证结构可靠性和功能完备性的前提下，实现极致的效率、轻量化与集成度。 全书共分为六大部分，内容涵盖了从微观材料选择到宏观系统集成的完整设计流程。 --- 第一部分：先进结构力学与材料科学的深度融合 本部分深入剖析了现代机械结构在极端载荷、疲劳以及蠕变条件下的行为机制。我们不再停留在经典的应力应变分析，而是引入了非线性有限元方法（NLFEA）在动态冲击分析中的应用实例，特别是针对冲击载荷下的材料塑性变形与能量吸收机制进行了详尽的建模和验证。 高熵合金与梯度功能材料（FGMs）在承载结构中的应用：详细介绍了如何利用增材制造技术（如选区激光熔化SLM）精确控制材料的微观梯度分布，以优化关键受力点的耐磨性与韧性平衡。 疲劳寿命的预测与寿命加速测试（HALT）设计：探讨了基于数字孪生模型的疲劳寿命迭代预测方法，特别关注了多轴循环载荷下结构件的损伤累积模型（如Smith-Watson-Topper模型在高周疲劳中的修正）。 拓扑优化在轻量化设计中的前沿进展：超越传统的密度法拓扑优化，引入了基于应变能密度函数和制造约束（如最小壁厚、拔模斜度）的实时反馈优化算法，并提供了数控加工（CNC）和增材制造（AM）的后处理对比分析。 --- 第二部分：精密传动与运动控制的突破性进展 本章侧重于高精度、高动态响应的机械传动系统设计。传统的齿轮箱设计理论已被更高效、更紧凑的结构所取代。 谐波传动系统的高精度化与抗背隙技术：重点解析了柔轮制造公差对传动误差的影响，并详细阐述了通过热处理、表面超精加工（如磨削、激光重塑）以及预紧力动态补偿技术，实现亚角秒级传动精度的工程实践。 磁悬浮轴承在高速旋转机械中的应用：深入探讨了主动式磁悬浮轴承（AMB）的控制策略，包括SVPWM（空间矢量脉宽调制）在驱动电路中的实现，以及在涡轮机械中实现“零接触”运行的稳定域分析。 静音化齿轮传动的噪声源解析与控制：分析了啮合过程中产生的结构振动和流体动力噪声，并提出了通过齿形修正（如非对称修形）、啮合间隙的优化控制以及结构阻尼材料的应用来显著降低系统噪声的工程实例。 --- 第三部分：流体动力学在机械系统中的集成应用 本书将流体力学视为机械设计中不可或缺的一部分，尤其关注对效率和可靠性影响巨大的流体-结构耦合（FSI）问题。 复杂密封系统的摩擦学与泄漏控制：针对往复运动和旋转运动中的动态密封，详细比较了唇形密封、迷宫密封和磁流体密封的性能边界，并引入了接触压力分布的有限元模拟来预测唇口磨损率。 液压与气动执行器的快速响应设计：讨论了如何通过优化阀体内部流道几何形状和采用新型快速响应电磁驱动器，将伺服液压系统的带宽提升至数千赫兹，以满足高精度动态载荷跟踪的需求。 冷却与热管理：面向高功率密度系统的设计：专注于如何将微通道散热技术集成到关键发热部件（如电机转子、高功率密度集成电路）中，通过计算流体动力学（CFD）模拟优化冷却剂流速、压力损失与传热效率的折衷。 --- 第四部分：机电一体化系统的控制架构与集成 现代机械系统本质上是高度集成的机电系统。本部分专注于如何将先进控制算法无缝嵌入到物理硬件设计之中。 多自由度系统的解耦控制策略：针对机械臂、并联机构等复杂系统，介绍了基于输入整形（Input Shaping）技术和先进状态估计（如扩展卡尔曼滤波 EKF）的振动抑制方法，确保在高速运动中保持高精度定位。 传感器融合与高精度状态估计：详细介绍了融合惯性测量单元（IMU）、激光雷达（LiDAR）和高分辨率编码器数据的技术路径，用于在恶劣工作环境下重建精确的系统状态信息。 软硬件协同设计中的接口标准化：探讨了工业以太网（如EtherCAT、Profinet IRT）在实时控制中的应用，以及如何设计具有高抗干扰能力的I/O接口和信号调理电路，以应对工业现场的电磁环境挑战。 --- 第五部分：面向增材制造的设计（DfAM）的深化 增材制造技术已从原型制作转向关键零部件的直接制造。本书提供了超越传统设计规则的DfAM策略。 晶粒结构控制与残余应力管理：分析了SLM和EBM工艺中熔池的快速冷却速率对最终零部件的微观组织（如晶粒尺寸、位错密度）的影响，并给出了通过优化扫描策略（如跳跃路径、热循环预设）来最小化残余应力的设计指南。 多材料集成与功能梯度结构的直接制造：重点研究了如何通过改变激光功率或进料速率，在同一构建体内实现从刚性到柔性的平滑过渡，从而制造出具有内置阻尼或集成传感器功能的复杂结构。 后处理工艺链的优化：详述了从支撑结构移除、热等静压（HIP）到表面精加工的完整流程，并提供了针对不同制造工艺产生缺陷的有效修复方案。 --- 第六部分：可靠性工程与全生命周期管理（PLM） 本书的最后一部分强调了从设计之初就必须考虑系统的长期可靠运行和数字化维护。 基于可靠性指标的设计（RBD）与贝叶斯网络：引入了将专家的先验知识与实时运行数据相结合的贝叶斯网络模型，用于评估和更新关键零部件的剩余使用寿命（RUL）。 可维护性与可拆卸性设计（DfMaintability）：提出了模块化设计原则，确保关键维护点易于访问，并利用3D扫描技术对现场设备进行逆向工程，以快速设计兼容的替换或升级部件。 数字化孪生（Digital Twin）在预测性维护中的应用：详细阐述了如何将设计模型、材料属性、制造批次信息与实时运行监测数据耦合，构建高保真的数字孪生体，以模拟设备在未来工况下的表现，实现零停机维护。 本书旨在为读者提供一套系统、前沿且极具实践指导意义的机械系统设计方法论，特别适合追求极致性能和创新解决方案的工程师和研究人员。

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这本书简直是为那些在信息海洋中摸索的求知者准备的一盏明灯！我花了整整一周的时间沉浸其中，感觉自己像是在攀登一座知识的高峰。它并非那种晦涩难懂、堆砌术语的教科书，而是以一种极其细腻、充满洞察力的方式，将那些看似遥不可及的复杂概念一一拆解，然后用清晰、富有逻辑性的语言重新构建起来。作者的叙事节奏掌控得非常到位，每深入一层，都会适时地提供一个贴切的例子或一个引人深思的类比，让人忍不住拍案叫绝。特别是关于理论模型的构建与检验那几个章节，简直是教科书级别的示范。我过去在处理类似问题时总是感觉抓不住重点，而这本书提供了一个稳固的框架，让我瞬间茅塞顿开。它教会的不仅仅是“怎么做”，更重要的是“为什么这么做”，这种对底层逻辑的挖掘和阐释，是很多同类书籍所缺失的宝贵财富。读完之后，我立刻感到自己的思维方式有了一个质的飞跃，看待问题的角度也更加多元和深刻了。我强烈推荐给所有希望在专业领域内追求卓越的同仁们。

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坦白讲，这本书的阅读过程更像是一场酣畅淋漓的智力马拉松，而不是轻松的下午茶时光。它没有刻意去迎合初学者，开篇的切入点就相当深入，那些对基础理论不甚了解的读者可能会在最初的几章感到吃力，需要查阅大量的背景资料。但这恰恰是其高明之处——它设定了一个很高的准入门槛，确保了只有那些真正有志于掌握核心精髓的人才能坚持下来。我必须承认，我中间有几次停下来，不是因为看不懂，而是因为需要时间消化吸收那些重量级的信息，然后将它们整合到我现有的知识结构中。但每当攻克下一个难点，那种成就感是无与伦比的。这本书仿佛一位严格但公正的导师，它不会轻易地给予赞美，而是要求你用扎实的工作和深刻的理解来证明自己配得上它所传授的一切。对于那些寻求“硬核”干货、不畏惧深度钻研的专业人士而言，它绝对是值得投入时间和精力的终极参考书。

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这本书的排版和装帧质量，坦白说，是近几年我见过的实体书中最好的之一。封面设计低调而不失内涵，拿在手里有一种沉甸甸的实在感，让人心生敬畏。内页纸张的选择非常考究，触感温润，长时间阅读下来眼睛也不会感到明显的疲劳，这对于需要长时间聚焦的读者来说，简直是福音。更值得称赞的是，书中的图表绘制和公式排版达到了艺术品的级别。那些原本在其他出版物中常常显得拥挤杂乱的数学表达式，在这里被清晰、美观地呈现出来，每一个符号的位置都仿佛经过了精心的雕琢。我尤其喜欢它在引用和注释的处理方式上，那种细微的留白和恰到好处的字体变化，极大地提升了阅读的舒适度。可以说，编辑团队对细节的偏执投入，最终造就了这样一本不仅内容精深，连带着实体体验都堪称完美的“艺术品”。它不仅仅是一本工具书，更像是作者和出版方共同献给读者的一个精心打磨的礼物。

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这本书最让我惊喜的，是它跨学科的视野和广博的知识基础。很多专注于某一特定领域的著作，往往会陷入“只见树木不见森林”的困境，但这本书却展现出了一种宏大的全景视角。作者似乎信手拈来就能从物理学的基本原理，优雅地过渡到统计学的精妙结构，再无缝衔接到应用层面的决策制定。这种融会贯通的能力，让人叹为观止。它不仅仅是在讲解方法论，更是在展示一种看待世界的底层思维框架——即万物皆有关联，复杂系统可以通过不同的视角去理解和驾驭。我过去总是在不同学科之间筑起高墙，而这本书有效地拆除了这些壁垒，让我看到了知识体系的内在统一性。对于那些渴望成为真正T型人才，希望自己的研究或工作能够辐射到更广阔领域的人来说，这本书提供的思维养料是无价的。它提供的不是具体的公式，而是一种将不同领域知识进行高效“组装”的能力。

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我一开始对这本书抱持着一种审慎的怀疑态度，毕竟市场上充斥着太多标题党式的“大部头”。然而，这本书真正打动我的是它那份近乎残酷的严谨性。作者在每一个论述的节点上都设置了层层递进的验证机制，仿佛在搭建一座没有一丝缝隙的逻辑城堡。阅读过程中，你会被迫跟上作者高速运转的思维列车，稍有走神，就可能跟不上后面更精妙的推导。这不是一本可以用来“翻一翻”的书，它要求你全身心地投入，去咀嚼每一个句子背后的深意。我喜欢这种挑战，它迫使我跳出自己固有的认知舒适区，去直面那些曾经让我头疼不已的难点。读完其中关于不确定性量化处理的那部分，我甚至重新审视了自己过去几年的一些核心假设。这种颠覆性的阅读体验，让我感到自己不仅吸收了知识，更是在进行一次深度的自我认知重塑。这本书的价值，在于它毫不留情地挑战了读者的智力边界。

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a nice book to get started

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