具体描述
《工程力学学习与解题指导》是与张秉荣教授所著高等学校教材《工程力学》（第3版）配套的教学参考书：旨在通过对基本理论系统地有重点的总结、对解题方法的指导、对典型例题的分析，提高读者分析和解题能力，以突出工程力学重点，减少工程力学初学者在学习上的困难。
全书共分十三章：力的基本运算与物体受力图的绘制、平面问题的受力分析、空间问题的受力分析、点的运动与刚体的基本运动、点的合成运动与刚体的平面运动、动力学基本方程与动静法、动力学普遍定理、拉伸（压缩）、剪切与挤压的强度计算、圆轴的扭转、直梁的弯曲、应力状态和强度理论、组合变形的强度计算、材料力学中几个专题的简介。每章有知识要点、解题要领、典型例题、习题解答、自测练习及自测练习答案。
《工程力学学习与解题指导》可作为高等本科院校、高等专科院校、高等职业院校、职业大学机械类与近机类专业学生理论力学和材料力学或工程力学课程的教学辅导用书，适用于各类相应课程的学生或自学者，有利于学习者对工程力学有更深入的理解。
精密机械设计与制造：从理论到实践的深度探索 内容简介： 本书旨在为机械工程领域的学生、工程师及技术人员提供一本全面、深入且极具实践指导价值的著作，聚焦于精密机械的设计、制造、装配与检测等核心环节。本书摒弃了传统教材中过于宽泛和理论化的叙述，转而采用模块化、案例驱动的结构，力求将前沿的工程实践与扎实的理论基础紧密结合。 本书分为六大部分，共十八章，内容涵盖了现代精密工程对材料、结构、运动控制及误差处理的严格要求。 第一部分：精密工程基础与材料科学（第1-3章） 本部分奠定了精密机械设计所需的基本认知框架。 第1章：精密工程概述与基本概念辨析 详细阐述了“精密”与“高精度”在工程学中的量化定义、量化标准及评价体系。引入了公差、配合、形位公差（GD&T）在超精密制造中的升级应用，如次微米级和纳米级误差的识别与控制。重点分析了环境因素（温度、湿度、振动、电磁干扰）对精密系统稳定性的影响，并介绍了主动和被动隔振、减震的技术路径。 第2章：精密工程材料的选择与性能优化 聚焦于特种合金、陶瓷材料、高性能聚合物及复合材料在精密机构中的应用。详细对比分析了这些材料的超高刚度、低热膨胀系数（CTE）、耐磨性及表面完整性。深入探讨了热处理工艺（如渗碳、氮化、真空退火）对材料微观结构和宏观力学性能的影响，并引入了增材制造（Additive Manufacturing, AM）技术在制造复杂结构件时的材料性能退化与优化研究。 第3章：表面工程与接触力学 本章着重于零部件的界面行为。系统介绍了精密摩擦副（如滚动轴承、滑动导轨）的润滑机理，包括边界润滑、混合润滑和流体润滑的油膜形成与破裂判据。详细讲解了先进的表面改性技术，如PVD/CVD涂层、激光熔覆及电火花处理，以提高接触疲劳寿命和耐磨性。此外，还引入了基于赫兹接触理论的修正模型，用于分析在微小载荷下接触面的弹性-塑性变形。 第二部分：精密机构设计与运动控制（第4-7章） 本部分深入探讨了实现精确运动的核心设计方法。 第4章：精密传动系统的建模与优化 涵盖了高精度齿轮传动、谐波减速器、行星齿轮组及直线驱动系统。重点分析了传动误差的来源（制造误差、装配误差、弹性变形），并引入了“误差补偿”的设计思路，例如采用非完美几何形状的齿轮来抵消系统误差。对伺服电机与减速器的耦合动态特性进行了详细的建模和仿真。 第5章：高精度导向与支撑技术 系统梳理了静压导轨（气体、液体）、滚动导轨、磁悬浮导轨在不同负载和速度下的性能权衡。详细介绍了空气轴承的设计原理、流体动力学计算，以及轴承间隙的动态控制策略。针对直线运动系统，重点分析了直线电机的工作特性、铁芯饱和效应及铁耗对定位精度的影响。 第6章：结构设计与刚度优化 强调了结构设计中的刚度优先原则。应用有限元方法（FEM）进行模态分析、应力分析和屈曲分析，确保结构固有频率避开工作频率区间。引入了拓扑优化和尺寸优化技术，以在满足刚度要求的前提下，最小化零件质量和惯性。讨论了柔顺机构（Compliant Mechanisms）的设计原理及其在无摩擦、无间隙运动中的应用潜力。 第7章：动态特性分析与振动抑制 本章侧重于系统的动态响应。讲解了系统的振动传递路径分析、频率响应函数（FRF）的测试与解释。详细介绍了主动隔振系统（如反馈控制的隔振台）的工作原理、控制器设计（PID、LQG），以及如何通过质量阻尼器（TMD）优化特定工作带宽的抑制效果。 第三部分：精密加工制造技术（第8-11章） 本部分聚焦于如何将设计转化为具有严格几何要求的物理实体。 第8章：超精密加工基础理论 深入探讨了切削力、刀具磨损与表面残余应力之间的复杂关系。重点讲解了金刚石车削、精密磨削、精细研磨及抛光技术。对于光学元件和半导体晶圆的加工，详细介绍了离子束抛光（Ion Beam Polishing, IBP）和磁流变抛光（MRF）的技术细节与精度指标。 第9章：特种与非传统加工方法 系统介绍了电火花加工（EDM/ECM）在硬质合金和难加工材料中的应用，以及激光加工（切割、钻孔、表面改性）的工艺窗口控制。重点分析了超声波辅助加工和电化学加工（ECM）在提高表面质量和降低刀具损耗方面的优势。 第10章：模具与夹具的精密化设计 探讨了影响零件加工精度的关键因素——工装夹具的设计。详细讲解了柔顺夹具、自适应夹具的设计理念，以及如何通过高精度定位基准（如球铰、锥销）确保工件在不同工序间的快速、精确装夹与对位。 第11章：增材制造在精密领域的应用与挑战 分析了选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）技术在制造复杂冷却通道、轻量化支架方面的优势。重点讨论了AM制造件的孔隙率控制、晶粒结构演变、以及随后的后处理（如热等静压HIP）对最终力学性能的影响。 第四部分：装配与误差流的控制（第12-14章） 本部分关注如何将单个高精度零件组合成一个功能稳定的系统。 第12章：精密装配理论与技术 系统阐述了装配误差的累积模型，包括线性和非线性累积。讲解了利用柔顺连接、自适应对中技术进行装配的方法。详述了力传感器引导下的在线装配技术，特别是在纳米定位平台中的应用。 第13章：公差与几何尺寸分配（GD&T的深入应用） 超越基础GD&T知识，本书侧重于功能性要求驱动的公差链分析和分配。引入了基于蒙特卡洛模拟和摇摆分析（Mobility Analysis）的随机公差分析方法，用于优化设计方案，降低制造成本与废品率，同时保证系统功能满足度。 第14章：计量学与误差源识别 详细介绍了激光跟踪仪、三坐标测量机（CMM）的高精度校准流程。重点讲解了误差源的隔离与量化，特别是旋转误差、导轨误差和轴系耦合误差的辨识方法。引入了误差补偿技术，包括通过软件对测量数据进行拟合，反向修正驱动信号。 第五部分：系统集成与控制（第15-16章） 本部分连接了硬件设计与软件控制。 第15章：闭环控制系统的性能调优 针对精密定位和跟踪系统，讲解了如何进行系统辨识，建立精确的传递函数模型。深入分析了控制回路中的延迟、饱和及量化对闭环精度的影响。重点讨论了先进的反馈控制策略，如反步法（Backstepping）、滑模控制（SMC）在抑制外部扰动方面的应用。 第16章：系统集成与热稳定性设计 探讨了系统级热管理的重要性。分析了运动部件、驱动器和环境温度对系统几何精度和运动精度的复合影响。介绍了主动温控技术（如珀尔帖制冷、液体循环冷却）的设计参数选择与集成方案。 第六部分：案例研究与前沿展望（第17-18章） 第17章：典型精密仪器与设备的系统剖析 通过分析三维光学显微镜、半导体光刻机关键部件、高精度数控机床主轴等实际案例，展示如何将前五部分的所有理论和技术应用于一个完整的、可运行的精密系统中。重点剖析这些案例中如何解决设计瓶颈和制造难题。 第18章：未来趋势：微纳系统与智能制造 展望了微机电系统（MEMS）、柔性电子制造和原子级制造（Atomic Precision Manufacturing, APM）的发展方向。讨论了人工智能（AI）和机器学习在预测性维护、工艺参数自适应优化中的潜力，引导读者思考精密工程的未来发展路径。 本书内容深度和广度兼具，理论推导严谨，配有大量工程图示、仿真结果和实际数据表格，是追求卓越的机械工程师不可或缺的工具书。
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