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出版者:中国铁道出版社

作者:廖廷睿

出品人:

页数:294

译者:

出版时间:2003-2-1

价格:32.00元

装帧:平装（带盘）

isbn号码:9787113049225

丛书系列:

图书标签:

• Inventor
• 机械设计
• CAD
• 教程
• 软件
• 工程
• 制造业
• 三维建模
• 数字化设计
• 新手入门

好的，以下是根据您的要求撰写的一份详细图书简介，该图书名为《机械设计与制造前沿探索》。 机械设计与制造前沿探索 内容提要： 本书深入剖析了当代机械工程领域最前沿的技术动态与发展趋势，旨在为工程师、研究人员及高级技术学习者提供一个全面、深入的视角，以理解和掌握驱动下一代工业革命的核心技术。我们聚焦于智能制造、先进材料、复杂系统集成、数字化设计方法以及可持续性工程实践等多个关键维度。全书结构严谨，内容翔实，不仅回顾了经典理论的最新发展，更着重探讨了颠覆性的创新，如工业物联网（IIoT）在生产线上的深度融合、增材制造（AM）技术在关键结构件上的应用突破，以及基于人工智能的优化设计流程。 第一部分：智能制造与工业4.0的深度融合 1.1 制造系统的数字化孪生与实时优化： 本章详细阐述了数字孪生（Digital Twin）技术如何从概念走向实践。我们探讨了如何构建高保真度的物理实体虚拟模型，覆盖从产品设计、生产流程到设备维护的全生命周期。重点分析了传感器数据采集、边缘计算与云计算在实现实时监测、预测性维护（PdM）中的关键作用。特别关注了如何利用数字孪生平台进行“假设-验证”的虚拟调试，从而大幅缩短新产线部署周期并提高首次运行的成功率。深入讨论了数据驱动的质量控制策略，特别是如何通过机器学习模型实时识别和纠正制造过程中的微小偏差。 1.2 工业机器人与人机协作的新范式： 本节超越了传统工业机器人的简单重复性工作，转向探讨高度灵活、具备环境感知能力的协作机器人（Cobots）。内容涵盖了先进的力/力矩传感技术、基于视觉和触觉反馈的复杂抓取算法，以及用于确保人机安全交互的动态空间规划策略。我们分析了如何利用强化学习技术训练机器人执行非结构化环境下的复杂装配任务，并详细介绍了安全标准和人机工程学设计在人机协作单元设计中的重要性。 1.3 增材制造（AM）的工艺突破与材料创新： 增材制造已不再是快速原型制作的专属技术。本章聚焦于金属增材制造，特别是选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）在航空航天、医疗植入物等高要求领域的大规模应用。深入讨论了影响最终部件性能的关键工艺参数（如激光功率密度、扫描策略、粉末床的预热控制）及其与微观结构形成的关系。此外，我们详细考察了新型高性能合金粉末的开发，例如高温镍基合金、高熵合金在AM中的表现，以及如何通过后处理（如热等静压HIP）来消除内部缺陷，保证结构完整性。 第二部分：先进材料与结构设计的前沿探索 2.1 复合材料的智能铺层与损伤评估： 重点研究了碳纤维增强复合材料（CFRP）在航空结构中的应用深化。内容包括自动化铺层技术（ATL/AFP）的精度控制、纤维角度的拓扑优化设计，以及如何利用嵌入式传感器（如光纤布拉格光栅FBG）实现对复合材料内部损伤的实时健康监测（SHM）。分析了疲劳载荷和冲击载荷下复合材料的失效模式，并提出了基于多尺度建模的寿命预测方法。 2.2 极端环境下的功能性材料与结构： 本章探讨了在超高温、高压或强腐蚀环境中运行的机械系统的材料需求。涵盖了陶瓷基复合材料（CMC）的制造挑战、形状记忆合金（SMA）在主动阻尼和结构自修复中的应用潜力，以及用于深海或能源领域的超高强度/耐蚀合金的冶金设计。讨论了如何利用计算热力学和第一性原理计算来加速新型功能材料的筛选过程。 2.3 拓扑优化与仿生设计在机械系统中的应用： 介绍了如何利用先进的拓扑优化算法（如水平集法、密度法）生成轻量化、高刚度的结构布局。不同于传统的基于应力限制的优化，本章侧重于多目标优化，如最小化振动响应、最大化热耗散或整合制造约束（如最小壁厚、可制造方向）。此外，深入分析了仿生学原理如何启发新型机构和减震系统的设计，例如模仿生物骨骼结构的孔隙率梯度设计。 第三部分：设计方法学与仿真技术的演进 3.1 基于物理学的机器学习（Physics-Informed Neural Networks, PINNs）： PINNs代表了仿真领域的一次重大范式转变。本章详细解释了如何将控制方程（如Navier-Stokes方程、弹性力学方程）作为损失函数的一部分嵌入到深度学习模型中，从而实现对复杂物理过程的无网格、高精度求解。探讨了PINNs在反问题求解、参数估计以及在数据稀疏情况下进行准确预测的能力。 3.2 多体动力学（MBD）与柔顺机构的协同仿真： 关注高速、高精度机械系统（如精密机床、航天器展开机构）的动态行为分析。内容包括如何将有限元模型（FEM）与多体系统进行耦合（FEA-MBD集成），以精确捕捉柔性部件在运动过程中的形变对系统性能的影响。详细分析了柔顺机构（Compliant Mechanisms）的建模技术，特别是如何利用挠度分析和几何非线性处理来设计无需间隙、无摩擦的新型传动和约束装置。 3.3 产品的可持续性工程与循环设计： 在强调环境责任的背景下，本部分探讨了如何将生命周期评估（LCA）工具集成到设计初期。内容包括材料的可回收性评估、能源消耗最小化设计（如低摩擦轴承、高效热管理），以及设计用于快速拆卸和再制造（Remanufacturing）的产品结构。详细介绍了“从摇篮到摇篮”（Cradle-to-Cradle）的设计理念在重型机械和消费电子产品中的具体实施案例。 结论：面向未来的机械工程师素养 本书总结了未来机械工程师必须掌握的核心能力：跨学科知识的整合、对数据科学的深刻理解，以及在快速迭代的软硬件环境中进行创新的勇气。通过对这些前沿技术的系统性梳理，读者将能够更好地驾驭下一代工业的复杂挑战，驱动技术进步。

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读完这本书，我最大的感受是作者对细节的偏执近乎于“苛刻”，这种苛刻最终转化为了对读者最大的友好。我之前尝试过几本同类书籍，它们通常在前几章讲得不错，但一到高级功能，就开始变得含糊不清，或者直接跳过一些关键的故障排除步骤。而《Inventor使用指南》在这方面做得堪称典范。它不仅告诉你“这样做”，更深入地探讨了“为什么这样做会比其他方法好”。例如，在处理大装配体的性能问题时，书中详细分析了“零部件表示”（LOD）和“简化表示”之间的区别、应用场景以及内存消耗差异，并提供了一套标准化的流程来管理这些轻量化数据。更让我受益匪浅的是，它收录了大量的“常见错误与陷阱”实例。比如，当你试图修改一个已经引用到多个工程图中的零件时，系统可能会弹出警告，这本书会预先告诉你可能出现的所有警告类型，并给出最稳妥的修改方案，避免了我们因为一次小小的修改而导致整个项目文件结构混乱的风险。这种前瞻性的指导，极大地增强了我对软件的控制感和信心。这本书的价值在于，它不是让你成为一个操作员，而是让你成为一个能预见问题、掌控全局的工程师。

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坦白说，我是一个对技术文档有一定洁癖的人，很多所谓的“指南”读起来就像在看枯燥的说明书，缺乏人情味和逻辑的连贯性。然而，《Inventor使用指南》这本书彻底颠覆了我的看法。它的文字功力非常了得，行文流畅自然，即便是描述那些拗口的几何学原理或复杂的装配关系时，也能用非常生活化的语言去类比和解释。比如，在讲解爆炸视图和动画制作时，作者引入了一个“拆解老式机械钟”的比喻，把复杂的运动学逻辑转化为一个可以被任何人理解的物理过程。这种叙事手法，让阅读过程不再是一种任务，而更像是一场知识的探索之旅。更让我惊喜的是，这本书对“效率优化”这一块的关注度非常高。它不仅告诉你“怎么做”，更重要的是告诉你“怎么做得更快更好”。书中专门开辟了一个章节，详细介绍了自定义快捷键、创建零件模板以及利用iLogic进行自动化编程的基础方法。我尝试着按照书中的步骤配置了自己的常用工具栏，结果第二天在处理一个包含上百个零件的复杂装配体时，工作效率肉眼可见地提升了30%以上。这不仅仅是一本教会你使用的书，它更像是一本教你如何“精通”并“驾驭”Inventor的心法秘籍，对于追求工作效率的专业人士来说，它的价值难以估量。

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我是一名在校的设计专业学生，学习阶段最大的困扰就是理论知识与实际软件操作之间的脱节。很多课堂上学的理论，一到软件里就不知道该如何落地实现。幸运的是，我找到了这本《Inventor使用指南》。这本书的深度和广度都拿捏得恰到好处，它没有过度陷入理论的泥潭，而是紧密围绕工程实际需求展开。最让我感到实用的是它对“工程图”模块的深入剖析。在很多软件指南中，工程图往往是被草草带过的一笔，仿佛只要导出PDF就行了。但这本书，却花了大量篇幅讲解了如何根据国标、日标或美标的要求，精确设置图幅、字体、标题栏，以及如何处理复杂的剖视图、局部放大图和尺寸公差标注。书中对于“形位公差”的讲解尤其到位，它用清晰的图示和步骤，手把手教你如何在三维模型中嵌入GD&T信息，并确保这些信息能正确传递到二维工程图中，这对于我们提交毕业设计和实习报告至关重要。此外，它还涉及了一些机械仿真和有限元分析（FEA）的初步应用，虽然不是深度教程，但足以让我们对后续的学习方向有一个清晰的认识，避免了盲目摸索。这本书为我们搭建了一个坚实的桥梁，连接了设计理念与工业化表达。

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这本《Inventor使用指南》的封面设计得非常吸引人，那种深邃的蓝色调，配上简洁有力的标题字体，立刻让人感到它是一本严肃而实用的工具书。我是在一个技术论坛上偶然看到有人推荐的，当时正在为一些复杂的零件建模问题焦头烂额，急需一本能系统梳理操作流程的参考手册。翻开第一页，最让我印象深刻的是它对软件界面布局的详尽讲解，作者似乎没有放过任何一个细微的图标和菜单项，配图清晰到连鼠标指针的微小变化都捕捉到了。尤其值得称赞的是，它不是那种干巴巴的堆砌功能列表，而是巧妙地将基础操作融入到实际的案例分析中。比如，在讲解草图约束的时候，它不是简单地罗列“平行”、“垂直”这些选项，而是通过一个模拟汽车底盘设计的例子，让你真切地体会到为什么需要这些约束，以及约束失败时该如何快速排查。这种“做中学”的引导方式，极大地降低了初学者的上手难度。我特别喜欢其中关于曲面建模那一章，很多市面上其他的教程往往一笔带过，但这本书却用了整整三分之一的篇幅，从基础的拉伸、扫掠，到高级的补面、倒角处理，层层递进，配合大量实操截图，即便是对曲面设计心存畏惧的读者，也能鼓起勇气去尝试那些曾经觉得高不可攀的复杂造型。总而言之，这本书的结构严谨，内容详实，像一位经验丰富的老工程师在手把手地带你入门，让人有种踏实感。

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这本书的编排方式非常贴合现代学习者的习惯，它似乎深谙“碎片化时间”利用的精髓。我发现这本书的每一章节都被设计成相对独立又相互关联的小模块，即便是只能抽出半小时空闲，也能完整地学完一个小知识点，并能立即在软件中得到验证。我特别欣赏它在软件更新兼容性上的处理。通常，技术书籍出版后不久就会面临软件版本迭代带来的知识过时问题，但这本书在描述核心概念时，非常注重其底层逻辑的稳定性和通用性，同时在脚注或附录中，清晰地标注了针对最新版本的一些界面微调或新增功能。这使得这本书的“保质期”大大延长了。而且，这本书的排版设计非常人性化，大量的彩图和流程图穿插其中，使得复杂的步骤一目了然。我记得有一次深夜学习到一个复杂的参数化建模技巧，我原本以为会很枯燥，结果翻开书后，那张绘制精美的流程图让我瞬间抓住了核心思路，整个过程非常顺畅。对于需要经常查阅和复习的读者来说，这种清晰的结构和高质量的视觉辅助，是比内容本身同样重要的加分项。这绝对是一本能让你愿意时常翻开，而不是束之高阁的实用手册。

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