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出版者:

作者:刘蕴陶 编

出品人:

页数:444

译者:

出版时间:2009-5

价格:33.40元

装帧:

isbn号码:9787040265132

丛书系列:

图书标签:

• 电工技术
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现代机械设计原理与实践 第一版 作者： 王建国 教授 出版社： 华夏科技出版社 出版时间： 2023年10月 --- 图书简介 《现代机械设计原理与实践》 是一本全面、深入、紧密结合现代工程实践的机械设计专业教材与参考手册。本书旨在为高等工科院校机械工程、车辆工程、材料科学与工程等相关专业的本科生、研究生提供系统性的理论指导和前沿的设计方法，同时也为从事机械设计、研发、制造和维护的工程师提供一本实用且可靠的案头参考书。 本书摒弃了传统机械设计教材中过于侧重经验公式和老旧机件的陈旧模式，而是将最新的材料科学进展、先进制造技术（如增材制造、精密加工）、可靠性工程理论以及数字化设计工具（如有限元分析、计算机辅助设计）深度融入到机械设计的基本原理讲解之中。全书结构严谨，逻辑清晰，理论深度与工程应用并重。 --- 核心内容概述 本书共分十五章，围绕“系统化设计思维、先进材料应用、关键机构动力学、智能与可靠性设计”四大主线展开。 第一部分：设计基础与现代方法论 (第1章 - 第3章) 第1章：机械设计的新范式与工程思维 本章首先探讨了工业4.0时代下机械设计面临的挑战与机遇，强调了面向全生命周期的设计理念。重点介绍了功能分析、系统分解、概念设计矩阵（CDM）等现代产品开发流程。与传统的设计步骤不同，本章更侧重于如何将用户需求、环境约束和可持续性指标转化为可量化的工程指标。 第2章：工程材料的选型与性能预测 针对现代机械对轻量化、高强度和特定环境适应性的要求，本章详述了高性能工程塑料、复合材料（如碳纤维增强聚合物）以及新型金属合金（如高熵合金）的微观结构与宏观力学性能关系。深入探讨了材料的疲劳、蠕变、断裂韧性测试方法，并引入了材料性能数据库的应用及选型决策支持系统。 第3章：机械系统建模与仿真技术 本章将传统自由度分析提升至多体动力学（MBD）层面。详细介绍了基于拉格朗日方程和牛顿-欧拉方程的复杂机构运动学和动力学建模方法。重点讲解了如何利用商业仿真软件（如ADAMS、ABAQUS的集成应用）进行瞬态响应分析、振动分析，以及多物理场耦合仿真（如热-力耦合）在优化设计中的应用。 第二部分：关键基础与强度分析 (第4章 - 第7章) 第4章：连接件的静力学与疲劳分析 涵盖了螺纹连接、键连接、铆接的优化设计。特别关注了高预紧螺栓在交变载荷下的松动机理与预防措施。在疲劳部分，系统阐述了S-N曲线、Walker模型、Miner线性累积损伤法则，并引入了基于断裂力学的裂纹扩展寿命预测。 第5章：轴类零件与转子动力学 超越了简单的许用应力校核，本章聚焦于转子的动态特性。详细分析了临界转速的计算、不平衡激励下的振动响应，以及涡动、颤振等失稳现象的控制。引入了软阻尼轴承、磁悬浮轴承等主动减振技术的应用案例。 第6章：滚动与滑动轴承的先进应用 对比分析了传统润滑（边界润滑、流体润滑）与干摩擦/自润滑轴承（如PTFE复合轴承）。重点在于轴承的寿命模型（L10寿命的精确计算）和热平衡分析，确保轴承在高转速、高负载工况下的可靠性。 第7章：齿轮传动系统的优化设计 本章着重于齿轮的非标准设计与制造精度对传动效率和噪声的影响。深入讲解了齿廓修形（Lift-off/Tip Relief）技术在改善重载冲击载荷下的性能。此外，探讨了特种齿轮（如谐波齿轮、行星轮系）的设计策略及其在精密仪器中的应用。 第三部分：机构设计与运动控制 (第8章 - 第11章) 第8章：常用机构的运动学辨析 系统梳理了连杆机构、凸轮机构、齿轮机构的运动特性，并引入了运动学反解法的编程实现思路。重点对比了平面机构与空间机构的自由度分析方法及其在机器人末端执行器设计中的选型依据。 第9章：弹性机构与柔顺机械设计（Compliant Mechanisms） 这是本书的亮点之一。探讨了如何利用材料的弹性变形来实现运动功能，以替代传统的关节和连接件。详细分析了柔顺铰链的应力集中问题、柔顺机构的非线性动力学行为，以及其在微操作和生物医学工程中的应用。 第10章：液压与气动传动系统的集成 从能量转换效率和响应速度的角度分析了液压泵、马达和气动执行器的选型。着重于闭环控制系统（如伺服液压系统）的设计，涉及负载敏感控制和能量回收技术。 第11章：机电一体化系统的集成设计 探讨了传感器（如编码器、力/力矩传感器）的选择、执行器（步进电机、伺服电机）的选型与驱动电路的匹配。重点是建立机、电、控一体化的系统级建模框架，实现精确的速度和位置控制。 第四部分：可靠性、制造与数字化 (第12章 - 第15章) 第12章：机械系统的可靠性与故障诊断 基于概率论的可靠性设计方法，引入了加速寿命试验（ALT）和Weibull分布在预测早期失效和随机失效中的应用。详细介绍了状态监测（Condition Monitoring）技术，如振动分析、声发射技术在早期故障识别中的实践。 第13章：面向制造的设计（DFM）与装配（DFA） 强调设计阶段对后续加工成本和难度的影响。详细介绍了对铸造、锻造、切削加工的限制性设计原则。在DFA方面，着重于模块化设计、自定位特征的设计，以及如何减少装配步骤和防错设计（Poka-Yoke）。 第14章：增材制造（3D打印）下的机械设计 系统介绍了选择性激光熔化（SLM）、熔融沉积成型（FDM）等主流增材制造工艺的力学特性。重点讲解了拓扑优化（Topology Optimization）的结果如何通过增材制造实现，以及如何设计内部晶格结构以实现轻量化和热管理功能。 第15章：系统集成与工程案例分析 本章通过三个大型工程案例——高速精密机床主轴的设计、工业机器人的并联机构优化、以及新能源汽车的轻量化底盘结构设计——整合全书所学知识，展示从需求分析到最终产品验证的全过程。 --- 本书特色 1. 理论与实践的无缝对接： 每一章节的理论推导后，都紧跟“工程应用实例”与“现代仿真验证”两部分，确保读者能够将所学知识直接应用于实际工程问题。 2. 前瞻性视角： 大篇幅介绍了柔顺机构、拓扑优化、增材制造等代表未来方向的设计技术，助力读者站在行业前沿。 3. 强调系统思维： 突破了传统机械设计“零件集”的局限，将机械设计置于一个复杂的机电耦合、多物理场相互作用的系统背景下进行分析和优化。 4. 丰富的图表和数据： 包含大量原创性的工程图示、详尽的材料性能曲线图、以及关键公式的推导流程图，便于理解和查阅。 《现代机械设计原理与实践》不仅是学生学习的必备良书，更是工程师提升设计深度、解决复杂工程难题的得力助手。

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翻阅这本书的过程中，我感受到了作者对细节的偏执狂级别的追求，尤其是在对各种测量仪器使用方法的描述上。在介绍示波器时，作者不仅仅是罗列了垂直刻度和水平刻度的定义，而是详细描述了如何通过调整“触发电平”来稳定显示一个看似随机跳动的方波信号，并且配上了高清的、标注了关键旋钮位置的实物图。更细致入微的是，作者还专门辟出了一小节，讨论了探头衰减比（1X与10X）对测量结果带来的细微影响，以及在进行高频测量时如何进行“探头补偿”——这通常是许多入门教材会忽略掉的“陷阱”点。正是这种对实际操作中“犄角旮旯”的关注，使得这本书超越了一般的理论参考书，更像是一位经验丰富的老技师在你旁边手把手指导你进行实验操作。对于一个准备或正在进行电路调试的新手来说，这种对“如何避免测量错误”的强调，其价值甚至超过了对复杂公式的掌握。

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我之前尝试过好几本关于信号处理的专业书籍，但很多都陷入了过于深奥的数学推导泥潭，读起来晦涩难懂，感觉更像是给研究生准备的，而不是给工程实践者。然而，这本书的叙事方式简直是教科书级别的典范。作者似乎非常懂得如何将复杂的概念“解构”成易于消化的知识点。它并没有直接抛出复杂的傅里叶变换公式，而是通过一个生动的、与日常生活息息相关的例子——比如如何用算法从嘈杂的背景音中清晰地分离出人声——来逐步引导读者理解变换的本质和意义。这种“先有画面，后有公式”的教学策略，极大地降低了初学者的入门门槛。每当引入一个新概念，作者都会立刻配上详细的流程图和伪代码，清晰地展示了算法的每一步逻辑分支，让人感觉自己不是在被动地接收知识，而是在一步步构建自己的认知模型。这种注重实践逻辑而非纯粹理论演绎的写作风格，对于希望将理论快速应用于实际项目中的工程师来说，无疑是极具价值的。

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这本书的章节安排和知识点的循序渐进程度，简直是为自学者量身定制的。从最基础的欧姆定律和基尔霍夫定律开始，作者用了整整三章的篇幅来夯实这些根基，确保即便是跨专业背景的读者也能建立起坚实的电学直觉。有趣的是，在讲授晶体管的开关特性时，作者没有采用传统的单调讲解，而是设计了一个非常巧妙的“模拟电路小游戏”的情景，让读者想象一个由若干个开关控制的灯泡系统，通过调整电压来观察系统的响应，这种代入感极强，使得半导体器件的“开”与“关”不再是抽象的电流控制，而是具体的物理状态转换。更值得称赞的是，每一章末尾的“自测与反思”环节，它提出的问题往往不是简单的概念复述，而是需要读者进行小规模的分析和判断，这些问题设计得极其精妙，能够精准地暴露出读者在理解上的薄弱点，促使读者立刻回头查漏补缺，真正实现了学以致用、即时反馈的学习闭环。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面采用了哑光材质，触感细腻，中央的插图以一种现代的、抽象的方式诠释了电路的复杂美感，色彩搭配上选择了沉稳的深蓝与科技感的荧光绿，给人一种专业而又不失艺术气息的感觉。内页的纸张质量也非常出色，白度适中，既保证了印刷图案和文字的清晰度，又避免了反光带来的阅读疲劳，即便是长时间研读那些密集的元件符号和波形图，眼睛也不会感到酸涩。装订工艺看得出是下了功夫的，平摊性极佳，无论是放在桌面上还是抱着它在阅读角翻阅，书脊都保持得非常服帖，这对于需要频繁对照不同章节的读者来说，无疑是一个巨大的便利。而且，这本书的开本选择得恰到好处，既不像某些教材那样过于庞大笨重，也不像口袋书那样显得局促，握持感非常舒适，随身携带去实验室或者课堂讨论时，都能轻松应对。整体来看，这本书在物理形态上就传达出一种对知识的尊重和对读者的体贴，让人在阅读内容之前，就已经对这本书产生了极高的期待值。

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这本书的配套资源支持系统做得相当完善，这一点对于提升学习体验至关重要。我特别留意了书后提供的在线资源链接，发现它不仅仅是一个简单的电子版勘误表。网站上提供了所有书中提到的电路仿真模型的源文件，而且这些文件是针对当前主流的仿真软件（比如LTspice和Proteus）优化的，读者可以直接下载，无需自己从零开始搭建复杂的仿真电路。更令人惊喜的是，作者团队似乎还维护了一个定期的“技术问答区”，对于读者在阅读过程中提出的关于书中示例的扩展性问题，或者对某些特定元器件性能的深入探究，都能得到官方的专业回复。这种持续的、动态的知识维护，保证了这本书的内容不会因为技术的快速迭代而过时，让读者感觉自己购买的不仅仅是一本书，而是一个包含长期技术支持的学习工具包，极大地增强了购买的信心和长期使用的动力。

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