具体描述
本书共16章，包括：制图基本知识、投影基础、立体视图及立体表面交线、组合体视图、尺寸标注、轴测图、常用表达方法、标准件和常用件、零件图、装配图、Auto CAD 2005基本知识、Auto2005工程绘图快速入门、AutoCAD 2005常用实体绘图命令、尺寸标注与添加文字、三维几何造型基础、AutoCAD设计实践。 本教材可作为高等院校工程技术类专业的公共基础教材，也供成教、电大相关专业作为教材和工程技术人员参考。
《现代机械设计原理与应用》 图书简介 本书旨在系统阐述现代机械设计领域的核心理论、基本方法与前沿技术，为读者构建一个全面、深入且具备实践指导意义的知识体系。内容涵盖机械设计的基础理论、人机工程学、材料选择、机构运动分析、强度与刚度校核、可靠性评估以及现代设计方法在实际工程中的应用。本书特别注重理论与实践的紧密结合，旨在培养读者独立分析复杂机械系统、进行创新性设计和解决实际工程问题的能力。 --- 第一部分：机械设计基础理论与前沿视角 (Foundation and Modern Perspectives) 本部分着重于奠定坚实的理论基础，并引入当代机械设计领域关注的焦点和发展趋势。 第一章：机械设计概述与发展趋势 1.1 机械设计的内涵与范畴： 明确机械设计作为工程学科的核心地位，界定设计过程的各个阶段（概念设计、方案设计、详细设计）。 1.2 现代设计思想的演进： 探讨从传统设计到面向对象设计（Object-Oriented Design, OOD）、并行工程（Concurrent Engineering）和敏捷设计（Agile Design）的转变。 1.3 数字化与智能化设计： 深入分析信息技术，如知识工程、人工智能（AI）在辅助设计决策、优化参数选择中的应用潜力，以及数字孪生（Digital Twin）在机械系统生命周期管理中的作用。 第二章：人机工程学在机械设计中的应用 2.1 人体尺寸与工作空间建模： 基于人体测量学数据，建立不同人群（性别、年龄、地域）的操作范围模型，指导操作界面和控制布局的设计。 2.2 疲劳、视觉与听觉感知： 分析人机交互中的生理限制，如何通过优化显示器布局、控制杆阻尼和噪音控制来提升操作舒适度和安全性。 2.3 作业负荷评估与安全规范： 介绍工作环境参数（如振动、冲击）对操作人员的影响评估方法，并结合国际和国内相关安全标准进行设计约束。 第三章：机械材料的先进选择与性能预测 3.1 新型工程材料的分类与特性： 重点介绍高性能合金（如高温镍基合金、高熵合金）、先进复合材料（CFRP, GFRP）的微观结构、力学性能与环境适应性。 3.2 材料的服役性能预测： 不仅停留在静态强度，更深入探讨蠕变、疲劳（高周疲劳与低周疲劳）、应力腐蚀开裂（SCC）的机理及其在不同载荷条件下的寿命预测模型。 3.3 增材制造（Additive Manufacturing, AM）对材料选择的影响： 分析增材制造工艺（如SLM, EBM）带来的材料微观组织变化、残余应力分布，以及如何基于这些特性进行材料的后处理和性能优化。 --- 第二部分：机构运动学、动力学与系统综合 (Kinematics, Dynamics, and System Integration) 本部分聚焦于机械系统的运动规律、能量传递与动态响应分析，这是实现精确控制和高效运行的关键。 第四章：复杂机构的运动学分析与综合 4.1 连杆机构的高级分析： 详细阐述瞬心法、速度瞬变中心法在分析复杂曲柄摇杆机构中的局限性与改进，引入速度投影法。 4.2 齿轮系的设计与误差补偿： 深入研究变位齿轮、非圆齿轮的设计原理，重点讨论齿轮传动中的啮合误差、侧隙对系统动态性能的影响及误差补偿技术（如柔顺机构）。 4.3 机器人机构学基础： 引入空间机构的运动学描述，包括D-H参数法在机械臂正、逆运动学求解中的应用，以及雅可比矩阵在速度和奇异性分析中的作用。 第五章：机械系统的动力学与振动控制 5.1 刚体动力学与拉格朗日方程： 运用拉格朗日方程建立复杂多自由度机械系统的运动微分方程，分析系统在非保守力作用下的响应。 5.2 机械振动模态分析： 讲解系统的固有频率、振型识别方法，以及临界转速、共振现象的预测与规避设计。 5.3 主动与被动减振技术： 详细介绍隔振器的选择（弹簧、橡胶、流体阻尼器），以及利用主动质量阻尼器（AMD）或磁悬浮技术进行实时振动抑制的控制策略。 第六章：摩擦、润滑与磨损控制 6.1 摩擦学的基本理论： 区分粘着、滚动、滑动摩擦的微观机理，并介绍现代摩擦学模型（如Greenwood-Williamson接触模型）。 6.2 润滑理论与油膜分析： 深入探讨雷诺方程在动压润滑中的应用，分析油膜厚度、压力分布，并针对极端工况（边界润滑、混合润滑）设计润滑方案。 6.3 表面工程与抗磨损技术： 介绍PVD/CVD涂层、渗碳渗氮等表面改性技术在提高接触表面耐磨性、抗疲劳性方面的具体应用案例。 --- 第三部分：强度、可靠性与优化设计 (Strength, Reliability, and Optimization) 本部分是设计转化为可行产品的核心环节，侧重于确保结构在预期寿命内的安全性和经济性。 第七章：高级强度分析与疲劳寿命预测 7.1 复杂应力状态下的失效判据： 超越传统的许用应力法，系统讲解基于能量的Mises应力、最大主应力理论在评价复杂构件失效风险中的应用。 7.2 疲劳寿命的定量评估： 详细介绍S-N曲线法、Miner累积损伤准则，以及针对高周疲劳的线性断裂力学方法（如应力强度因子K）。 7.3 接触疲劳与接触应力分析： 针对滚动轴承、齿轮接触面的Hertz接触理论及其在疲劳寿命评估中的应用。 第八章：机械系统的可靠性设计与寿命预测 8.1 可靠性理论基础： 介绍指数分布、威布尔分布在描述零部件寿命分布中的应用，计算平均无故障时间（MTBF）。 8.2 故障树分析（FTA）与失效模式与影响分析（FMEA）： 运用这些定性、定量的系统工程方法，识别和评估设计中的潜在薄弱环节。 8.3 冗余设计与容错机制： 探讨如何通过增加关键部件的冗余度（串联、并联、混合冗余）来提高系统整体的可靠性指标。 第九章：现代机械设计优化方法 9.1 优化问题的数学描述： 界定目标函数、设计变量和约束条件，建立清晰的优化模型。 9.2 经典优化算法： 介绍梯度法（如牛顿法、共轭梯度法）在局部寻优中的应用。 9.3 全局优化与智能算法： 深入探讨模拟退火（SA）、遗传算法（GA）等启发式全局优化算法在解决非线性、多峰值优化问题时的优势和参数设置。 9.4 面向多物理场的优化： 结合有限元分析（FEA）结果，进行拓扑优化（Topology Optimization）以确定材料的最佳分布，实现轻量化设计。 --- 第四部分：现代设计方法与案例实践 (Modern Methodology and Case Studies) 本部分将理论知识与工程实践相结合，展示如何应用先进工具和流程来解决实际的机械设计挑战。 第十章：工程仿真技术在设计中的集成 10.1 有限元分析（FEA）的高级应用： 探讨非线性材料模型（塑性、超弹性）、接触模拟、大变形分析的设置与结果解读，强调网格划分对精度的影响。 10.2 离散元法（DEM）与CFD在复杂系统中的结合： 介绍DEM如何模拟散体材料在料斗、混合器中的流动特性；以及计算流体力学（CFD）在散热设计、气动布局优化中的应用。 10.3 多物理场耦合仿真： 实例分析热-结构耦合（如制动系统热应力）、流-固耦合（如水泵叶轮载荷）的仿真流程与验证。 第十一章：标准、规范与知识产权保护 11.1 国际标准体系（ISO/ASTM）对设计的要求： 讲解几何尺寸与公差（GD&T）的现代解读、表面粗糙度符号的应用，确保互换性。 11.2 产品全生命周期（PLM）与知识管理： 介绍如何通过PLM系统集成设计数据、仿真结果和制造信息，实现设计知识的积累与重用。 11.3 机械设计中的知识产权与专利分析： 引导读者在创新设计阶段进行专利检索，理解现有技术保护范围，避免侵权风险。 第十二章：综合设计案例分析 12.1 高速精密伺服机构设计案例： 分析直线电机驱动下的高精度定位系统的误差预算、动态刚度设计及噪声抑制策略。 12.2 重载结构件的轻量化与拓扑优化实践： 以大型工程机械的臂架或支架为例，展示从传统设计到基于应力约束的拓扑优化流程，并讨论增材制造的可行性。 12.3 复杂流体动力系统设计： 以高压柱塞泵为例，探讨腔体设计、液压力脉动分析及关键密封件的动态性能设计。 --- 本书特色： 理论深度与广度兼备： 不局限于基础教材的描述，深入到前沿理论的数学推导和实际应用模型。 强调系统思维： 引导读者将机构学、动力学、材料学和可靠性分析视为一个不可分割的整体进行设计。 前沿技术导向： 融入了增材制造、数字孪生、智能优化等现代工程热点，确保知识的时效性。 实践导向： 大量的工程实例和仿真方法论讲解，确保读者能将所学知识转化为解决实际工程问题的能力。
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