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出版者:东南大学出版社

作者:王洪欣 主编

出品人:

页数:139

译者:

出版时间:2005-8

价格:14.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787564100070

丛书系列:

图书标签:

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机械设计方法论与前沿技术应用 本书聚焦于现代机械产品研发的核心挑战与创新路径，旨在为工程师和高级学生提供一套系统化、实践导向的设计思维框架与前沿技术应用指南。全书内容摒弃了传统机械原理的纯理论推导，转而强调设计决策的科学性、仿真实践的有效性以及创新集成能力的培养。 --- 第一部分：面向复杂系统的现代设计思维 第一章：设计目标设定与需求工程化 本章深入剖析了产品生命周期初期，如何将模糊的用户需求转化为清晰、可量化的工程指标。我们将探讨质量功能展开（QFD）在识别关键性能参数（KPPs）中的应用，以及如何利用目标树方法系统地分解复杂设计目标。重点讨论了在多约束条件下（如成本、可靠性、可制造性）进行目标权衡的决策矩阵构建方法。此外，本章还介绍了面向服务的机械设计（Service-Oriented Design, SOD）的基本概念，强调从产品使用场景出发定义设计需求，而非仅关注部件功能。 第二章：参数化与知识驱动的初步概念设计 本章阐述了如何利用参数化建模工具进行快速概念生成。内容涵盖了从拓扑优化（Topology Optimization）初步引入，到基于几何约束的初步布局设计。我们详细介绍了如何建立设计变量库和约束集，并通过快速迭代评估工具（如基于有限元方法的早期性能快速评估）筛选出具有潜力的设计方案。特别关注了利用知识图谱技术，将历史设计经验和失效模式融入到概念生成阶段，以提高初始设计的鲁棒性。 第三章：稳健设计与公差分析的集成方法 本章超越了传统的几何公差与配合理论，着重介绍稳健设计（Robust Design）的理念和实践。内容包括深入的参数敏感性分析，如何通过田口方法（Taguchi Methods）设计实验，以最小化环境变化和制造波动对产品性能的影响。针对复杂装配体，本章提供了基于蒙特卡洛模拟和传递函数法的三维空间公差链分析技术，强调在设计初期锁定关键公差范围，避免后期昂贵的返工。 --- 第二部分：高级仿真与数字孪生驱动的验证 第四章：多物理场耦合的仿真策略与建模 本部分是本书的核心技术支撑。我们不再局限于单一物理场的分析，而是专注于多物理场耦合问题的处理。内容覆盖了结构-热-流体（Thermo-Mechanical-Fluid）的顺序耦合与弱/强耦合建模技术。针对动态系统，详细讲解了如何建立考虑非线性材料特性、接触非线性和大变形的显式/隐式动力学分析模型，并提供了在不同仿真软件环境中实现高效耦合的实践案例和API调用技巧。 第五章：疲劳寿命与可靠性评估的高阶方法 本章深入探讨了远超“应力-寿命”曲线的先进疲劳分析技术。内容包括：高周疲劳（HCF）的应变控制方法、低周疲劳（LCF）的塑性分析、以及疲劳裂纹萌生的断裂力学方法（如弹塑性断裂韧性KIC的应用）。重点介绍了随机载荷下的累积损伤模型，如Miner法则的改进版本以及基于路径依赖的损伤演化模型。此外，本章还引入了可靠性灵敏度分析，用于指导结构优化方向。 第六章：数字孪生在设计验证中的构建与应用 本章将设计与制造、运维阶段连接起来，探讨数字孪生的构建流程。内容涉及如何将CAE模型（结构模型、多体动力学模型）与实时传感器数据和控制系统模型进行集成。我们详细介绍了孪生模型在虚拟调试、预测性维护策略验证中的应用，以及如何利用模型降阶技术（Model Order Reduction, MOR）创建轻量化、高实时性的孪生体，以支持云端部署和远程诊断。 --- 第三部分：面向先进制造的集成与创新 第七章：增材制造（AM）的拓扑设计与后处理优化 本书对增材制造的介绍侧重于“如何设计出真正适合增材制造的零件”，而非简单地将传统零件转换为3D打印文件。内容包括：基于点阵结构（Lattice Structures）的轻量化设计、材料各向异性在拓扑优化中的约束处理。特别详细分析了增材制造过程中的残余应力、变形控制和热梯度模拟，为设计师提供了优化打印路径和支撑结构设计所需的仿真工具集。 第八章：机电一体化系统的动态建模与控制协同设计 本章关注现代机械系统的集成化趋势。内容涵盖了如何对包含电机、传感器、驱动器和机械负载的复杂系统进行统一的建模。我们将使用多体动力学（MBD）工具，结合控制理论（PID、LQR等），实现机电系统的协同仿真。重点演示如何通过迭代设计，优化机械刚度与传动效率，以匹配所选电机的性能曲线，实现高精度运动控制。 第九章：面向可制造性的设计（DFM）与供应链集成 本章强调设计决策对制造成本和进度的直接影响。内容详述了针对不同加工方式（CNC、铸造、冲压）的深度DFM规则集，并引入了成本驱动设计（Cost-Driven Design）的量化模型。此外，本章还探讨了如何将PLM（产品生命周期管理）系统与设计工具集成，实现设计文档、物料清单（BOM）的自动化生成与版本控制，确保设计意图能无缝传递至供应链和生产环节。 --- 本书面向对象： 机械工程、车辆工程、航空航天工程、工业设计等领域的高年级本科生、研究生，以及致力于将先进计算工具和系统集成思维应用于实际产品开发的企业研发工程师。本书旨在培养读者运用跨学科知识解决复杂工程问题的能力，推动设计理念从经验驱动向数据与仿真驱动的根本性转变。

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这本《机械原理课程上机与设计》的标题着实吸引人，但翻开扉页，我却发现它似乎更侧重于理论的深度挖掘，而非我所期待的那些详尽的、手把手的实践指导。我本来设想的是，能看到大量结合现代软件（比如SolidWorks或Ansys）的仿真案例，一步步教导如何将复杂的机械系统建模、分析，并最终输出一份符合工程规范的设计报告。然而，书中的内容更像是对经典力学原理的再梳理，尽管数学推导严谨至极，但对于一个急切想在实践中应用所学知识的学生来说，这些公式似乎被置于了过于抽象的层面。举例来说，书中对凸轮机构的分析，虽然详尽地论述了速度、加速度的微积分推导，却鲜有关于如何根据实际运动需求选择合适轮廓类型（如简谐、等加速等）的工程经验总结。这使得我对“上机与设计”的理解与书中的实际内容产生了明显的错位感。我期待的是那种“你看，我们现在用这个软件，按照这个流程，就能把书本上的理论快速转化为可运行的仿真”的桥梁，但这本书更像是搭建了一条通往理论高塔的、略显陡峭的阶梯，而顶层的视野虽开阔，却少了些许脚踏实地的泥土气息。如果定位是为高阶研究打基础，或许尚可，但对于基础课程的应用导向教学而言，实践案例的缺失，使得其“设计”部分的价值大打折扣。

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初次接触这本教材时，我本以为它能像一本精心烹制的“技术手册”，将枯燥的机械设计规范和工程实践中的“陷阱”以清晰、易懂的方式呈现出来。我期望看到大量的图表对比，比如不同材料在特定应力下的失效模式，或者针对常见零部件（如轴、联轴器、轴承）选型时，那些教科书上不会细说的“潜规则”。然而，这本书的风格更偏向于学术论文的集合体，语言晦涩且充满了术语的堆砌。它在解释为什么某个机构会失效时，会深入到材料微观结构层面去剖析，这种深度固然值得称赞，但它牺牲了操作层面的直观性。例如，在讨论到齿轮强度计算时，虽然涵盖了各种修正系数的来源，但对于如何在实际生产制造中保证这些系数的达成——比如模具的精度、热处理的均匀性——这些实际的“设计”环节却被轻描淡写地带过。这让我感觉，书中的设计更多是停留在纸面上的理想状态，仿佛作者假设读者已经掌握了所有工厂层面的工艺知识，可以直接进行参数代入。对于初学者或希望快速上手工程软件操作的人来说，这本书提供的知识点密度过高，且缺乏足够的辅助性图解和案例分析来帮助消化这些复杂的理论体系。

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读完这本《机械原理课程上机与设计》后，我深深感受到了其作者深厚的学术功底，尤其是在基础理论的阐述上，堪称教科书级别的严谨。但是，这种严谨性也带来了一种疏离感。它更像是一部梳理了机械原理核心概念的“百科全书”，而非一本旨在指导学生完成“课程设计”的实用工具书。我原以为“上机与设计”会涵盖当前工业界主流的设计哲学——比如面向对象的设计、模块化思维，或是如何利用参数化建模来快速迭代设计方案。但书中更多的是对传统机械原理中机构综合与运动分析方法的经典重述，即侧重于“如何算出运动轨迹”，而非“如何高效地实现这个轨迹”。缺少了现代工程软件的视角和对快速原型制作的探讨，这本书的“设计”部分显得有些滞后于时代。它似乎更关注于证明某个运动学结论的正确性，而不是教导读者如何在有限的资源和时间内，快速、可靠地完成一个工程项目所需的全部设计环节，从概念生成到最终出图的全过程指导是其最大的缺憾。

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拿到书后，我最大的困惑是其“课程上机”部分的模糊性。如果这是一本面向特定软件平台的实践指导书，它理应明确指出所依赖的环境，比如是MATLAB/Simulink，还是LabVIEW，甚至是某种专业的机械仿真软件。但这本书的论述非常“通用化”，它会告诉你“需要进行数值求解”或“应采用迭代算法优化参数”，却极少给出具体的代码片段或软件操作步骤截图。这使得“上机”成了一个悬浮的概念，读者必须自带一套完整的工具和知识体系，才能将书中的方法论付诸实践。我尝试去寻找关于如何将书中的运动学方程转化为实际的编程语言接口的指导，但几乎没有找到。相反，它花费了大量的篇幅去证明某个定理的几何意义，这无疑是提升理论素养的有效途径，但对于那些希望通过“动手做”来加深理解的实践型学习者来说，这种侧重于证明而非实现的方式，无疑是令人沮丧的。它更像是为研究生提供的理论储备，而非本科生上机课的实用手册，让人不禁怀疑，这究竟是“课程设计”的辅助材料，还是独立的理论专著。

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这本书在结构上呈现出一种强烈的“自洽性”，仿佛它构建了一个独立于外部世界的完美力学模型。这种风格的优点是逻辑严密，论证链条无懈可击；然而，其缺点在于对现实世界工程约束的“不屑一顾”。例如，在进行机构的自由度分析时，书中给出的都是理想的、无摩擦、无间隙的完美铰链。但当我们真正尝试去“设计”一个机构时，轴承的游隙、传动链的弹性变形、甚至是安装误差带来的初始偏心，都会显著影响最终的性能。我期望这本书能在讨论完理想情况后，能用相当的篇幅来讨论这些“非理想因素”如何侵蚀理论模型的有效性，并指导读者如何在设计裕度中预留出对这些不确定性的冗余。但这本书似乎将这些现实中的“噪声”视为干扰项，而非设计本身的组成部分。这使得书中的设计方案，尽管在数学上最优，在实际的机械制造和装配流程中，往往难以复现或运行不稳定。它缺少了从“理想模型”到“工程实现”之间那段至关重要的、充满妥协和经验积累的过渡地带。

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