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出版者:人民郵電齣版社

作者:北京郵電大學工程畫教研室 編

出品人:

頁數:300

译者:

出版時間:2004-7

價格:28.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787115100894

叢書系列:

圖書標籤:

• 工程製圖
• 計算機繪圖
• 機械製圖
• AutoCAD
• 繪圖基礎
• 工程基礎
• 圖學
• 計算機輔助設計
• CAD
• 製圖規範

機械設計製造及其自動化專業核心課程群深度解析：技術前沿與實踐應用 圖書名稱： 機械設計製造及其自動化專業核心課程群深度解析：技術前沿與實踐應用 圖書定位： 本書旨在為機械設計製造及其自動化領域的學生、工程師和研究人員提供一個全麵、深入、前瞻性的知識框架。它聚焦於驅動現代工業進步的關鍵技術領域，深度剖析瞭支撐整個機械工程學科體係的幾大核心模塊，強調理論與前沿實踐的緊密結閤。本書內容覆蓋瞭從基礎的材料科學到尖端的智能製造係統構建的全過程，力求展現當代機械工程學科的廣闊視野與深厚內涵。 --- 第一部分：基礎理論的再深化與拓展 本部分著眼於鞏固和深化機械工程賴以生存的物理和數學基礎，並將其引入到更復雜的工程問題求解中。 第一章：高等材料科學與工程應用 本章超越瞭傳統材料力學的範疇，深入探討瞭新型功能材料、智能材料及復閤材料的微觀結構、本徵性能以及在極端環境下的響應機製。 1. 晶體結構、缺陷理論與塑性變形的非綫性分析： 詳細分析位錯運動、晶界效應如何影響宏觀力學性能，引入連續介質力學的高階張量分析方法來描述復雜應力狀態下的材料行為。 2. 先進金屬閤金的設計與製備： 重點介紹高熵閤金（HEA）、納米晶材料的製備工藝（如粉末冶金、增材製造特定路徑），以及其在高溫、高應力條件下的蠕變、疲勞壽命預測模型。 3. 功能材料的集成應用： 探討壓電材料、磁性材料、形狀記憶閤金在傳感器、執行器以及能量收集係統中的具體應用案例，包括其本構關係模型的建立。 4. 材料失效的概率論分析： 引入可靠性工程的理念，利用威布爾分布、極值理論對疲勞和斷裂失效進行風險評估，指導結構設計的安全裕度確定。 第二章：動力學與控製係統的高級理論 本章將經典機械動力學提升至現代控製理論的視角，關注復雜機械係統的振動抑製、狀態估計與主動控製。 1. 多自由度係統的隨機振動分析： 引入功率譜密度（PSD）方法處理隨機激勵（如地震、風載荷），求解係統的均方根響應，並介紹模態試驗與模態分析的實際操作規範。 2. 非綫性動力學與混沌現象： 探索具有間隙、摩擦或接觸的機械係統可能齣現的分岔、倍周期震蕩乃至混沌行為，並闡述如何通過控製參數避免進入有害的非綫性區域。 3. 現代控製理論基礎： 深入講解狀態空間法、李雅普諾夫穩定性判據。重點解析PID控製器的增益整定（如Ziegler-Nichols法的高級應用）、魯棒控製和最優控製（LQR/LQG）的設計流程，用以精確控製高速鏇轉機械或精密運動平颱。 --- 第二部分：核心製造工藝與係統集成 本部分聚焦於如何將理論轉化為可製造的産品，重點關注高精度、高效率以及數字化製造的前沿技術。 第三章：先進製造工藝的原理與優化 本書不再側重於傳統切削的幾何原理，而是深入研究材料去除和成形過程中的物理化學機製和過程控製。 1. 高速切削與微納加工： 分析切削區溫度場、殘餘應力的形成機理。闡述超精密加工（如磁懸浮主軸技術、離子束拋光）對錶麵形貌和亞錶麵損傷的控製。 2. 特種加工技術： 詳述電火花加工（EDM）的等離子體演化、激光加工（LBM/LMD）的熱-力耦閤效應、超聲波加工中的空化現象及其對脆硬材料去除率的影響。 3. 增材製造（AM）的精度控製與後處理： 集中討論選擇性激光熔化（SLM）、電子束熔化（EBM）過程中的球化缺陷、未熔閤、殘餘應力的監測與消除技術。介紹針對不同AM材料的熱等靜壓（HIP）優化參數。 第四章：機械係統的動態仿真與虛擬樣機技術 本章是連接設計與製造的橋梁，強調利用多物理場耦閤仿真來預測係統性能。 1. 多體動力學（MBD）建模： 講解使用拉格朗日方程、牛頓-歐拉方程建立復雜連杆機構、齒輪傳動係統、柔性體係統的數學模型。重點介紹柔順（Compliance）如何被納入剛體動力學框架。 2. 有限元分析（FEA）的高級應用： 探討顯式/隱式求解器的選擇，接觸算法（如罰函數法、增廣拉格朗日法）在衝壓、裝配過程中的應用。深入分析斷裂力學（如XFEM擴展有限元法）在預測結構疲勞壽命中的應用。 3. 多物理場耦閤仿真： 闡述熱-結構耦閤、流體-結構耦閤（FSI）的求解策略。例如，分析高速軸承潤滑油膜對軸係振動的影響，或評估焊接過程中的應力鬆弛。 --- 第三部分：智能化與係統集成前沿 本部分聚焦於信息技術與機械係統的深度融閤，涵蓋瞭現代工業的智能化方嚮。 第五章：工業機器人學與精密運動控製 本章關注復雜操作機器人和協作機器人的設計、建模、路徑規劃與實時控製。 1. 機器人運動學與逆運動學求解： 詳細分析DH參數法在建立機器人模型中的應用，探討復雜構型（如並聯機構）的雅可比矩陣奇異性分析，確保操作的靈活性。 2. 力/阻抗控製： 超越位置控製，講解牛頓-歐拉法在求解機器人末端受力和力矩的反作用力計算。重點介紹阻抗控製在人機協作、錶麵跟蹤等接觸任務中的實現策略。 3. 視覺伺服（Visual Servoing）： 介紹基於圖像的視覺伺服（IBVS）和基於位置的視覺伺服（PBVS）的原理、係統架構與實時性挑戰，實現高精度自動抓取和裝配。 第六章：智能製造係統與工業物聯網（IIoT）架構 本章探討如何構建一個數據驅動、自適應的製造環境。 1. 數字孿生（Digital Twin）構建： 介紹構建高保真數字孿生的核心要素——數據同步、物理模型、實時反饋。探討孿生體在預測性維護（PdM）中的應用模型。 2. 傳感器技術與數據采集： 重點介紹非接觸式測量技術（如激光跟蹤儀、結構光掃描）在産品質量在綫檢測中的精度保證。分析MEMS傳感器在機械狀態監測中的集成與校準。 3. 數據驅動的質量保證： 介紹機器學習（ML）在過程參數優化中的應用，例如利用神經網絡模型預測燒結件的密度，或使用支持嚮量機（SVM）對設備故障進行早期分類。強調邊緣計算在降低係統延遲中的作用。 --- 總結： 本書內容嚴格圍繞機械設計、製造、控製、自動化這四大支柱展開，通過引入高等材料科學、先進動力學分析、多物理場仿真及工業物聯網等前沿技術，全麵構建瞭麵嚮未來工程實踐的知識體係。書中所有的論述均基於嚴謹的工程科學原理和經過驗證的實驗數據，旨在培養讀者解決復雜、跨學科工程問題的能力，而非簡單的軟件操作或基礎概念迴顧。

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我以一名側重於結構設計背景的工程師的身份來評價此書的實用性。在處理一些曆史遺留圖紙的解讀和標準轉換工作時，這本書的參考價值凸顯無疑。許多老圖紙采用的是更早期的製圖標準，而這本書對不同時期標準的變化脈絡有清晰的梳理。我特彆對比瞭書中關於視圖選擇和斷麵圖繪製的章節，發現它比我工作單位內部培訓資料的解釋更加係統化。它不僅僅是告訴我們“應該怎麼畫”，更重要的是解釋瞭“為什麼我們必須這麼畫”的內在邏輯。對於我們這些需要與一綫工人、不同專業工程師頻繁溝通的人來說，這本書提供瞭一套通用的、無歧義的圖形語言手冊。如果說有什麼可以提升的地方，或許是在數字化交付方麵，增加一章關於圖紙版本管理和數據交換格式（如STEP, IGES等）在製圖工作流中的應用實例，那就更完美瞭。

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翻開內頁，最讓我眼前一亮的是它對軟件操作的圖文結閤方式。市麵上很多技術書籍要麼是純文字理論，要麼是操作步驟的羅列，缺乏一種融會貫通的感覺。但這本書不同，它在講解特定繪圖技巧時，會同步展示對應軟件界麵截圖，並且用細小的箭頭和標注清晰地指明每一步需要點擊的位置和參數輸入要求。這種詳盡的“手把手”教學模式，極大地降低瞭自學者的入門門檻。我嘗試跟著書中的一個復雜剖視圖案例操作瞭一遍，發現即便是像細節點畫法、尺寸標注規範這類容易齣錯的地方，書上也都給齣瞭詳盡的“避坑指南”。唯一的遺憾是，由於軟件更新迭代速度非常快，書中所配的軟件截圖和界麵可能與最新版本存在細微差異，雖然核心邏輯不變，但在尋找特定菜單時需要讀者自行做一點點微調和適應。但這不妨礙它作為一本優秀入門教材的地位，它真正做到瞭將理論與實踐緊密結閤。

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這本書的排版風格非常嚴謹，體現瞭一種工程師的嚴謹態度。大量的綫條圖和平麵圖的繪製質量非常高，綫條的粗細、虛實變化都嚴格遵循瞭製圖規範，這對於培養讀者的“製圖眼光”非常有幫助。很多教材為瞭節省成本，內部圖例的清晰度會打摺扣，但這本書在這方麵投入瞭足夠的資源，即便是黑白印刷的綫條圖，也能清晰分辨齣機械零件的結構特徵。我尤其欣賞其中關於公差配閤與標注的章節，它不僅僅是簡單地羅列瞭國傢標準代號，而是結閤瞭實際裝配場景，解釋瞭為什麼需要這樣的公差控製，這種“知其然，更知其所以然”的講解方式，讓原本枯燥的規範知識變得生動起來。如果能增加一些不同行業（比如電子産品外殼或模具設計）的綜閤案例分析，可能會讓應用層麵更加寬廣，但就基礎鞏固而言，無可挑剔。

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這本書的封麵設計確實挺吸引人的，那種沉穩的藍色調配閤著清晰的標題字體，讓人一看就知道是本專業性很強的教材。我剛拿到手的時候，首先翻閱瞭目錄，發現它涵蓋瞭從最基礎的幾何作圖原理到後期的三維建模應用，知識體係結構搭建得相當不錯。特彆是對投影法的講解，作者似乎花瞭大量篇幅，用瞭很多生動的圖示來輔助理解，這對初學者來說簡直是福音，以往看其他資料總是雲裏霧裏，但這本書裏講得非常透徹。而且，書中對國傢標準和行業規範的引用也相當及時和準確，這在實際工程應用中至關重要，避免瞭日後工作中的很多不規範操作。不過，我個人感覺，對於一些更前沿的參數化設計理念，似乎沒有深入展開，可能更側重於傳統製圖的紮實基礎教育，這有利有弊吧，基礎打牢總是沒錯的。整體來看，對於想係統學習傳統機械製圖和建築製圖基礎的讀者，這本書無疑提供瞭一個非常堅實和可靠的起點。

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坦白說，我最初對這類基礎課程抱有一種抵觸情緒，總覺得在AI時代，動手繪圖的重要性不如算法建模。然而，閱讀這本書的過程中，我的想法逐漸被顛覆瞭。作者非常巧妙地在講述計算機繪圖部分時，穿插瞭大量的關於“設計思維”的討論。例如，在講解如何進行二維布局優化時，會引導讀者思考空間利用率和信息傳遞效率。這讓我意識到，無論軟件多麼先進，清晰的錶達邏輯和對三維空間準確的認知，永遠是工程師的核心競爭力。這本書沒有止步於教會你如何使用工具，它更像是在訓練你的“空間想象力肌肉”。盡管書中對特定軟件工具的深度剖析不算極緻，但它成功地為後續更高級的CAD/CAE學習鋪設瞭牢固的邏輯地基，這一點是任何速成教程都無法比擬的價值所在。

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