机械基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:刘京华 编

出品人:

页数:282

译者:

出版时间:2010-6

价格:36.00元

装帧:

isbn号码:9787504584380

丛书系列:

图书标签:

• 机械工程
• 机械基础
• 机械原理
• 机械设计
• 工程力学
• 材料力学
• 制造技术
• 机械制图
• 工业工程
• 机械设备

工业设计与制造的基石：现代机械原理与应用 引言：从概念到实体的桥梁 在浩瀚的工业文明史中，机械始终扮演着驱动进步的核心角色。现代社会对效率、精度和可靠性的极致追求，使得机械设计与制造领域不断涌现出革新的技术与理念。本书《工业设计与制造的基石：现代机械原理与应用》旨在为读者，无论是机械工程专业的学生、经验丰富的工程师，还是对精密制造充满热忱的实践者，提供一套全面、深入且紧跟时代前沿的知识体系。我们不再满足于对传统机械原理的机械式复述，而是聚焦于如何将基础理论转化为能够应对复杂工业挑战的实际解决方案。 第一部分：理论的深化——超越基础，迈向智能 本书的理论部分，对经典力学、材料科学与工程热力学进行了高度整合与提炼，重点在于如何利用这些基础知识解决实际工程问题。 第一章：先进材料与结构力学的前沿 我们首先深入探讨了新型工程材料的应用潜力。传统金属材料的局限性促使我们研究高熵合金、陶瓷基复合材料（CMC）以及功能梯度材料（FMG）。本章不仅分析了这些材料的微观结构与宏观力学性能之间的复杂关系，更着重于如何通过先进的有限元分析（FEA）模拟，预测复杂载荷条件下的应力分布、疲劳寿命及蠕变行为。对于结构设计，我们详细阐述了拓扑优化（Topology Optimization）方法，如何利用计算工具实现轻量化、高强度的结构设计，这对于航空航天和高端汽车制造至关重要。 第二章：运动学与动力学的精确控制 运动学不再仅仅是轨迹的描述，而是精确运动规划的基础。本章聚焦于多自由度（DOF）机械系统的逆运动学求解算法，特别是针对复杂空间机构（如并联机器人）的解析解与数值解法的比较与应用。动力学部分，则侧重于柔性体动力学（Flexible Body Dynamics）的建模，如何将构件的弹性变形纳入运动分析，以准确预测高速运行中的振动与噪声，从而指导主动减振系统的设计。我们还引入了先进的控制理论基础，例如鲁棒控制和模型预测控制（MPC）在实现高精度定位与轨迹跟踪中的作用。 第三章：摩擦、磨损与润滑的界面工程 机械系统的可靠性往往取决于其接触面的行为。本章超越了简单的摩擦系数概念，深入探讨了Tribology（摩擦学）的复杂性。内容涵盖了表面工程技术，如PVD/CVD涂层、激光熔覆修复等如何显著改善界面性能。对于润滑，我们详细分析了边界润滑、混合润滑区域的接触模型，并介绍了智能润滑系统的设计，如基于实时传感器反馈的油膜厚度调控技术，确保极端工况下的设备长寿命运行。 第二部分：制造的技术革新——从数字化到智能化 现代机械的实现依赖于前沿的制造技术。本部分着重介绍那些正在重新定义“制造”这一概念的关键技术。 第四章：增材制造（AM）的结构革命 增材制造（3D打印）已从快速原型制作工具，转变为可批量生产关键零部件的强大手段。本章系统地介绍了选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等金属增材制造工艺的参数优化。重点在于理解“成形缺陷”与“残余应力”的内在联系，并介绍了消除或控制这些缺陷的后处理技术，如热等静压（HIP）。我们还将探讨AM技术如何打破传统减材制造的约束，实现复杂内部流道和晶格结构的设计与制造。 第五章：精密加工与表面完整性控制 在许多关键领域（如医疗植入物、高精度模具），传统减材加工依然是实现最终精度的保障。本章侧重于超精密加工技术，包括金刚石车削、微米级磨削与抛光。我们着重分析了切削过程中的热-力-电耦合效应，如何通过优化刀具几何形状和冷却液管理，在保证几何精度的同时，确保加工表面具有理想的微观形貌和优异的表面完整性（如残余应力状态、表层组织晶格畸变）。 第六章：工业物联网（IIoT）与智能产线 现代机械不再是孤立的个体，而是互联的智能系统的一部分。本章探讨了如何将传感器网络、边缘计算与云计算整合到机械设备中。内容涵盖了状态监测与预测性维护（PdM）的实施方案，利用机器学习算法（如LSTM网络）对振动、温度、声发射等数据进行深度学习，实现对早期故障的精确预警。此外，我们还讨论了数字孪生（Digital Twin）技术在优化生产流程、模拟系统升级效果中的应用。 第三部分：系统集成与可靠性设计 真正的工程挑战在于将分散的部件整合成一个高效、可靠的整体系统。 第七章：机电耦合系统设计与控制 现代机械系统（如机器人、数控机床）本质上是机、电、控一体化的复杂系统。本章深入分析了伺服驱动器的动态特性、编码器的精度影响，以及如何通过高频反馈回路实现高带宽、高稳定性的运动控制。我们重点讲解了伺服系统中的摩擦补偿技术（如Stribe-Wegner模型），以解决低速运动时的粘滞摩擦问题。 第八章：面向全生命周期的可靠性工程 可靠性设计贯穿于产品的整个生命周期。本章引入了可靠性增长模型、失效模式与影响分析（FMEA）的高级应用，并侧重于基于概率的可靠性分析（PRA）。我们探讨了如何结合加速寿命试验（ALT）数据和实际运行数据，构建多因素影响下的可靠性预测模型，确保关键机械系统在预定寿命内达到极高的运行保证率。 结论：面向未来的工程思维 本书的核心理念是培养工程师的系统思维和跨学科整合能力。未来的机械设计不再是单一学科的胜利，而是材料科学、计算力学、信息技术和制造工艺的无缝集成。通过对上述前沿理论和实用技术的深入剖析，读者将能够掌握设计、分析和制造下一代高性能、高智能、高可靠性机械系统的核心能力。本书提供了一个扎实的平台，使工程师能够从容应对工业4.0时代对机械工程提出的更高要求。

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