机械精度设计与检测技术基础练习册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:杨沿平

出品人:

页数:36

译者:

出版时间:2004-1

价格:5.00元

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isbn号码:9787111135685

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机械设计与制造技术进阶：理论、应用与前沿探索 本书特色与内容概述： 本书并非聚焦于基础的“机械精度设计与检测技术基础练习册”所涵盖的标准化、例题导向的初步知识体系，而是致力于为已经掌握基础理论的学习者和工程师，提供一个深入钻研现代机械工程领域复杂问题、理解前沿技术发展脉络的系统性读本。它旨在架设从“基础实践”到“高级应用与创新设计”之间的桥梁，重点强调理论的深度融合、跨学科技术的应用，以及面向未来智能制造的挑战。 全书内容分为五大部分，共十八章，力求覆盖当前高端制造领域对人才知识结构的要求。 --- 第一部分：高级机械系统动力学与振动控制 (Chapters 1-4) 本部分超越了传统刚体动力学的范畴，深入探讨复杂机械系统在非线性、高频乃至极端工况下的行为。 第一章：多体系统动力学的高级建模与仿真 重点分析柔性体动力学（FSI/FEA耦合）在高速精密设备中的影响。讨论基于Lagrange和Kane方程的高自由度复杂机构的建模技巧，以及如何利用有限元分析（FEA）结果反哺动力学模型，以精确预测旋转机械、往复运动机构在高转速下的误差源。此外，还详细介绍了现代多体仿真软件（如ADAMS/Simscape Multibody）的高级模块使用方法，特别是针对接触、摩擦和冲击问题的数值求解策略。 第二章：机械系统主动与被动振动控制理论 本章深入探讨了传统阻尼理论的局限性，重点介绍新型减振技术。内容包括：基于LQR/H-infinity的最优控制器设计在主动隔振平台上的应用；磁悬浮轴承系统（Maglev）的非线性控制策略；以及智能材料（如压电材料、形状记忆合金）在结构阻尼中的集成应用。对脉冲式激励下的系统响应预测与控制进行了详尽的数学推导。 第三章：接触力学与表面完整性分析 深入研究微观尺度和宏观尺度下的接触问题。内容涵盖Hertz接触理论的修正模型（考虑表面粗糙度和润滑膜效应），以及基于有限元法的接触压力分布模拟。重点探讨滚动轴承、滑动导轨等关键摩擦副在极端载荷下的失效模式预测，包括疲劳剥落和粘着磨损的机理分析。 第四章：高速旋转机械的动力学不稳定性分析 专注于高转速下由动静不平衡、涡动/颤振现象引发的稳定性问题。介绍临界转速分析、Campbell图的精确绘制，以及如何利用数值方法识别和抑制次谐波振动。探讨了不对称转子系统、转轴-轴承-机架耦合系统的模态分析及其工程对策。 --- 第二部分：先进材料与结构设计优化 (Chapters 5-8) 本部分关注材料科学对机械性能的决定性作用，以及如何利用优化算法设计出满足多约束条件的复杂结构。 第五章：结构优化设计的数学基础与算法实现 介绍拓扑优化、形状优化和尺寸优化的理论框架。重点讲解密度法、水平集法等拓扑优化算法的迭代过程和边界处理技术。提供了结构刚度、模态频率和应力集中最小化等目标函数在实际工程问题中的多目标优化求解实例。 第六章：高强度与功能性材料在精密机械中的应用 探讨超高强度钢、钛合金、镍基高温合金的力学特性与加工性。深入分析了金属增材制造（AM）对材料微观结构和残余应力的影响，以及如何通过后处理工艺（如热等静压HIP）来保证增材制造零件的机械性能。同时，引入了功能梯度材料（FGM）在热负荷下的应用设计。 第七章：疲劳、断裂力学与结构可靠性评估 超越S-N曲线的简单应用，聚焦于复杂载荷下的疲劳寿命预测。详细介绍线性累积损伤理论（如Miner法则的局限性）及非线性累积损伤模型。重点阐述了断裂韧性测试方法（KIC, J积分）及其在预测结构安全裕度中的应用，特别是对存在初始缺陷的结构件的评估。 第八章：轻量化结构设计与刚度化集成 探讨在保持或提高系统固有频率的前提下，如何实现部件的轻量化。分析了蜂窝夹层结构、点阵结构的设计原则，以及如何通过拓扑优化实现结构与功能（如散热、导电）的集成化设计，以满足航空航天和高速运动装备的需求。 --- 第三部分：现代精密测量与误差补偿技术 (Chapters 9-12) 本部分从误差的源头分析、高精度测量手段的原理到实时补偿策略进行全面深入的探讨。 第九章：精密测量系统的误差模型与溯源分析 详细解析了激光干涉仪、高精度编码器等计量设备的核心误差源（如环境漂移、系统非线性、标定误差）。引入误差传递函数和不确定度评估（基于ISO GUM标准），用于建立一套完整的测量系统误差模型。 第十章：非接触式三维形貌测量技术深度解析 重点介绍结构光、激光扫描和白光干涉测量技术的原理。对比分析它们在不同测量范围、分辨率和速度下的适用性。特别关注面对复杂曲面和高反光材料时的测量挑战及算法改进，例如相位展开与数据融合技术。 第十一章：几何量误差的系统辨识与补偿 超越基础的几何精度检验，深入研究机床、坐标测量机（CMM）等设备的核心误差源（如导轨误差、主轴误差、伺服误差）的耦合关系。介绍基于系统辨识理论（如最小二乘法）对这些误差参数的精确提取方法，并讨论如何将补偿参数映射到运动控制系统。 第十二章：在位测量与实时误差补偿策略 探讨将传感器（如应变片、激光跟踪仪）集成到加工或装配过程中，实现“边加工边测量”。重点介绍闭环控制架构中的实时误差补偿算法，包括卡尔曼滤波在动态误差抑制中的应用，以及基于数字孪生模型的预测性误差补偿流程。 --- 第四部分：智能制造与数字化集成 (Chapters 13-15) 本部分关注机械系统设计与制造如何与信息技术深度融合，迈向工业4.0。 第十三章：数控机床的高级运动控制与误差源分析 讨论五轴及以上复杂联动系统的运动学解算与G代码优化。深入分析伺服系统的响应特性，特别是如何通过模型预测控制（MPC）来应对高速切削中的轨迹跟踪误差和热变形。 第十四章：数据驱动的设备健康管理（PHM） 介绍如何利用传感器采集的振动、温度、电流等时序数据，通过机器学习（如LSTM、Transformer模型）对机械设备的潜在故障进行早期诊断和剩余寿命预测。重点关注特征工程和异常检测算法在复杂机械系统监测中的落地应用。 第十五章：数字孪生在机械设计验证中的应用 阐述数字孪生模型的构建流程，包括物理模型、运行数据模型与业务逻辑模型的集成。展示如何利用实时数据驱动的孪生体对现有设备的性能瓶颈进行模拟分析，并快速迭代优化设计方案，实现“虚拟调试”。 --- 第五部分：前沿交叉领域与系统集成 (Chapters 16-18) 本部分面向最前沿的研究热点，强调机械、电子、信息科学的交叉融合。 第十六章：微纳尺度操作系统的设计与驱动技术 探讨用于生物医学、半导体制造等领域的微纳定位平台。分析压电驱动器、静电力驱动器的非线性特性与超精确定位挑战。重点介绍如何利用反馈控制实现纳米级的精度保持和快速响应。 第十七章：机电耦合系统设计与电磁兼容性（EMC） 系统性分析在高速精密设备中，强电磁场对高精度测量信号和控制电路的干扰问题。介绍结构设计层面的屏蔽技术、滤波技术以及系统级的EMC测试与优化流程。 第十八章：复杂系统集成与项目化工程管理 本章旨在提升读者的系统集成能力。讨论大型复杂机械系统（如高精度检测设备、自动化生产线）从概念设计到最终验收的全生命周期管理。强调跨学科团队的沟通机制、风险评估与技术路线的决策方法，确保设计意图能高效、可靠地转化为实际产品。

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这本书的语言风格极其严谨，但又巧妙地避免了过度晦涩的学术腔调，找到了一种难得的平衡点。作者在阐述复杂的测量方法和误差传递规律时，措辞精准，用词考究，每一个术语的使用都恰如其分，展现了深厚的专业功底。然而，在关键步骤的解释部分，作者又会适当地使用一些形象的比喻或者对比，来帮助读者理解那些本质上比较抽象的物理或数学概念。比如，在讲解最小条件包容原则时，那种深入浅出的说明方式，让我这个曾经在相关理论上略感吃力的读者，豁然开朗。这种“严谨而不失温度”的文字处理，使得阅读过程保持了高度的智力挑战性，同时又给予了读者足够的理解支撑，真正做到了学术的深度与教育的广度兼备。

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从一个长期从事相关领域工作者的角度来看，这本书的实用价值是超乎预期的。它所涵盖的内容不仅包含了行业标准的最新要求，更在一些前沿的检测技术趋势上有所体现，显示出作者对行业动态的敏锐捕捉。我特别留意了其中关于数字化检测和数据处理的部分，其描述的流程和工具链设计非常贴合当前工业4.0的实践要求，并非停留在过时的纸笔计算阶段。书中提供的那些实操性的建议和注意事项，很多都是在实际工作中摸爬滚打多年才能积累的经验教训，如今被系统地梳理和提炼出来，为年轻一代的技术人员节省了大量的试错成本。这种对“如何做”的深入探讨，远比单纯的“是什么”更有价值，无疑为工程实践提供了坚实的理论后盾和可操作的指南。

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这本书的阅读体验，更像是一次对精密世界观的重塑过程。它强迫你跳出日常对“差不多”的宽容，进入到以微米甚至纳米为尺度的世界里去审视事物。在学习过程中，我深刻体会到“精度”背后的复杂权衡与取舍——它不仅仅是制造能力的问题，更是设计哲学和系统集成的体现。作者在论述“误差预算”时，那种对系统整体性思维的强调，极大地拓宽了我对机械可靠性理解的边界。它不再是孤立地看待每一个零件的公差，而是将其置于整个装配体和工作环境的动态关系中去考量。这种宏大而精微的视角切换，让每一次翻阅都伴随着心智上的拓展，真正领悟到“精密”二字背后所蕴含的深刻内涵和工程美学。

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初翻阅这本书的章节结构时，我立刻感受到了作者在构建知识体系上的匠心独运。它并非简单地将理论知识罗列堆砌，而是采用了一种非常逻辑化的、层层递进的叙事方式。首先从最基础的公差配合原理讲起，如同打地基一般坚实，然后逐步过渡到更复杂的形位公差分析，每一步都有明确的理论依据和实际应用背景作为支撑。这种结构安排极大地降低了初学者的入门难度，让人感觉知识点之间的衔接是那么的自然流畅，仿佛有一位经验丰富的老工程师在旁边循循善诱。书中对一些经典案例的引用和剖析也十分到位，往往能将抽象的数学模型与具体的机械零件关联起来，使得理论不再是空中楼阁，而是扎根于现实工程中的实用工具。阅读时，我甚至能想象出那些精密机床正在加工零件的场景，这种沉浸式的学习体验，比单纯死记硬背效率高出太多。

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这本书的排版和装帧设计确实让人眼前一亮，那种厚重感和专业的质感，握在手里就觉得里面承载了满满的知识干货。封面设计简约而不失深度，色彩搭配沉稳大气，一看就知道是面向工程技术领域的专业读物。内页纸张的质量也相当不错，油墨印刷清晰锐利，即便是复杂的几何图形和密集的文字信息，看起来也丝毫不会感到吃力。特别是那些图表的绘制，线条精准，标注规范，这对于学习机械设计和检测技术这种对视觉信息要求极高的学科来说，简直是福音。细节之处见真章，光是这份对物理呈现的用心，就足以体现编著者和出版方对读者的尊重。我特别欣赏它在关键概念阐述部分所采用的版式设计，核心公式或定义往往被突出显示，周围留白适度，既保证了阅读的节奏感，又有效地引导了读者的注意力，使得学习过程不再是枯燥的文字堆砌，而更像是在进行一次精心组织的视觉探索之旅。这种对书籍“物质形态”的关注，无疑提升了整体的学习体验。

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