具体描述
《工艺装备三维设计与制造》通过综合分析机械制造领域中的工艺装备设计与制造的工作过程，选择一套完整的机床夹具为载体进行编写，旨在培养学生利用CAD／CAM系统进行机床夹具计算机辅助设计与制造的能力。适合作为高职高专院校机械设计与制造、机械制造及自动化、数控技术应用等专业教材，对相关自学者、工程设计人员也有一定的参考价值。
《现代机械设计基础与应用》 图书简介 本书旨在为机械工程及相关领域的学生和工程师提供一个全面、深入且注重实践的现代机械设计理论与方法体系。全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到前沿技术的广泛范畴，特别强调了设计过程中的系统性思维、创新能力培养以及工程实际问题的解决能力。 第一部分：机械设计基础理论的系统构建 本书伊始，便着手于奠定坚实的理论基础。 第一章：机械设计概论与工程思维 本章首先界定了现代机械设计的范畴、发展历程及其在工业体系中的核心地位。重点阐述了工程设计的基本流程（需求分析、概念设计、方案评估、详细设计、制造与测试），强调了“以人为本”和可持续性设计原则。引入了系统工程学的基本概念，指导读者建立宏观的、跨学科的设计视野。不同于传统的仅关注强度和刚度的线性思维，本章着重剖析了设计中的多目标优化、权衡取舍（Trade-off Analysis）的艺术。 第二章：材料科学与工程选择 详尽讨论了金属材料（钢铁、铝合金、钛合金等）、高分子材料、陶瓷材料以及复合材料的微观结构、宏观力学性能（拉伸、压缩、弯曲、扭转、疲劳、蠕变）与环境适应性。书中并非简单罗列材料参数，而是深入分析了材料性能与其应用场景（如高温、高应力、腐蚀环境）之间的内在联系。特别设立章节讨论了先进材料（如增材制造专用材料、智能材料）的特性与应用潜力。设计选择的关键在于“材料-性能-成本”的平衡，本章通过大量实际案例演示如何进行科学的材料选型。 第三章：机械与结构强度分析 这是全书的核心理论支柱之一。内容覆盖静力学、动力学分析基础，并全面引入了现代工程分析方法。详细讲解了失效理论（屈服准则、断裂韧性）和疲劳寿命预测模型（S-N曲线、Miner法则、高周/低周疲劳分析）。在传统应力集中、接触应力分析的基础上，本书重点介绍了有限元分析（FEA）的原理、建模技巧与结果判读，强调了网格划分对计算精度的影响及误差评估方法，确保读者能将理论知识转化为可靠的数值模拟结果。同时，对可靠性设计和裕度确定进行了深入探讨。 第四章：运动与动力学分析 本章聚焦于机构运动的产生与控制。从平面连杆机构、凸轮机构的基本运动规律开始，系统地介绍了机构的自由度计算、速度与加速度分析。着重阐述了平面机构的设计综合方法，包括图形法和解析法。随后，深入到复杂机构如齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、带传动和链传动的几何设计、强度计算及润滑设计。动力学部分则覆盖了机构的动态特性、冲击载荷分析以及振动抑制技术，如使用平衡配重和减振元件。 第二部分：机械系统设计与优化方法 在夯实理论基础后，本书转向了复杂机械系统的集成设计与优化。 第五章：摩擦、磨损与润滑 本章系统性地探讨了机械系统中不可避免的能量损失与部件退化问题。详细分析了滑动摩擦、滚动摩擦的机理，重点介绍了干摩擦、边界润滑、流体润滑的特征。润滑剂的选择（粘度、添加剂）与润滑系统的设计（油浴、压力润滑、自动润滑）是本章的实践重点。磨损机制（磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损）的分类及其预防措施，结合实际工况（如高转速、重载、真空环境）进行了深入剖析。 第六章：连接技术与装配设计 连接是实现部件集成和功能传递的关键。本章详细论述了可拆卸连接（螺纹连接、键槽连接、销连接）和永久性连接（焊接、铆接、胶接）的设计准则。对于螺纹连接，不仅计算静载荷下的预紧力，更深入分析了在交变载荷下的可靠性设计。焊接设计部分强调了焊缝的类型选择、应力分布及其热影响区的力学行为。装配设计方面，则引入了公差配合与几何尺寸与公差（GD&T）标准，确保零件在批量生产和装配过程中的互换性和功能实现。 第七章：现代机构设计与控制 本章关注于如何设计出具有特定功能的、高效的运动控制系统。除了传统的机械传动外，重点介绍了现代伺服驱动系统与机电一体化设计。详细分析了步进电机、伺服电机和直流/交流电机的选型原则、驱动电路基础。在机构层面，深入探讨了柔顺机构（Compliant Mechanisms）的设计原理，展示了如何通过弹性变形实现复杂功能，简化结构，消除传统关节的摩擦和间隙。 第八章：机械系统可靠性与安全性工程 本章将设计提升到工程管理和风险控制的层面。系统地讲解了可靠性指标（平均无故障时间MTBF、可靠度R(t)）的计算方法。应用了故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA）等定性与定量风险评估工具。在安全性方面，引入了功能安全（Functional Safety）的概念，探讨了机械系统中的冗余设计、故障检测与容错机制，确保系统在部分失效状态下仍能维持基本功能或安全停车。 第三部分：先进设计方法与数字化工具应用 本书的最后部分聚焦于如何利用现代计算工具和数字化流程来革新设计实践。 第九章：计算机辅助设计（CAD）与建模实践 本章超越了基础的二维绘图，深入探讨了参数化建模、特征建模和面向对象建模的理念。重点讲解了如何构建具有设计意图（Design Intent）的三维数字模型，实现模型与工程数据的关联性。讨论了模型基准（MBD）的应用，即如何在三维模型中直接嵌入尺寸、公差和表面粗糙度信息，以优化下游制造流程。 第十章：仿真、分析与优化（CAE集成） 详细介绍如何将有限元分析（FEA）、计算流体力学（CFD）和多体动力学仿真（MBD）集成到设计循环中。内容侧重于如何构建高效的仿真模型，选择合适的求解器，以及如何进行参数化优化（如拓扑优化、尺寸优化）以减轻重量、提高刚度或改善散热性能。本书提供了大量关于如何解读仿真结果，并将其反哺给概念设计和详细设计的指导。 第十一章：面向制造的设计（DFM）与装配（DFA） 强调设计决策对制造成本和效率的决定性影响。系统讲解了针对不同制造工艺（如铸造、锻造、切削加工、钣金成型）的设计规则和禁忌。DFM/DFA的核心是简化结构、减少零部件数量、提高可制造性与装配便捷性。通过案例分析，展示如何通过优化设计特征来避免昂贵的二次加工或复杂的装配步骤。 第十二章：智能制造与设计未来 展望机械设计与制造的融合趋势。探讨了增材制造（3D打印）技术对传统设计范式的颠覆，以及如何进行“为增材制造而设计”（DfAM）。介绍了数字孪生（Digital Twin）的概念及其在机械系统全生命周期管理中的应用，包括远程监控、预测性维护和设计迭代。本书鼓励读者将所学知识应用于解决复杂的、跨学科的工程挑战。 适用对象： 机械工程、机电工程、工业工程、车辆工程等专业本科生、研究生，以及从事机械产品设计、研发和制造优化的工程技术人员。 本书特色： 1. 理论与实践深度融合： 每一个设计准则都辅以详尽的理论推导和工程案例验证。 2. 强调现代工具应用： 大量篇幅介绍如何有效运用FEA、CFD和参数化CAD工具。 3. 系统工程视角： 贯穿可靠性、安全性、成本控制和环境适应性的全流程考虑。 4. 前沿技术导向： 覆盖柔顺机构、增材制造和数字孪生等最新发展方向。
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