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出版者:科學齣版社

作者:劉傑

出品人:

頁數:10238

译者:

出版時間:2006-10

價格:25.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787030179876

叢書系列:

圖書標籤:

• 1
• 機電一體化
• 自動化
• 控製工程
• 機械工程
• 電氣工程
• 傳感器技術
• 驅動技術
• 單片機
• 工業機器人
• 智能製造

機械設計與製造基礎 第一章 緒論 本章旨在為讀者構建一個堅實的機械設計與製造領域的基礎認知框架。我們將從宏觀角度審視現代工業體係中機械設備所扮演的核心角色，闡述機械工程學作為一門跨學科技術領域的本質。重點討論機械産品從概念構思到實際投入使用的完整生命周期，包括需求分析、概念設計、詳細設計、製造、裝配、測試與維護等關鍵階段。通過引入工程倫理、可持續性設計等前沿理念，引導讀者樹立科學嚴謹、負責任的工程思維。內容將涵蓋經典力學在工程中的應用基礎，例如材料力學和工程熱力學等基礎學科的簡要迴顧，明確它們對後續設計計算的支撐作用。 第二章 機械工程材料 本章深入探討支撐現代機械結構與功能實現的核心物質基礎——工程材料。我們將係統介紹金屬材料（如鋼鐵、鋁閤金、銅閤金）的微觀結構、主要力學性能（強度、硬度、韌性、疲勞極限）及其熱處理工藝對性能的影響。非金屬材料方麵，重點講解高分子材料（塑料、橡膠）的特性及其在工程中的應用場景，同時涉及陶瓷材料在極端環境下的獨特優勢。此外，功能材料，例如導電材料、絕緣材料和特種閤金，也將被納入討論範圍，旨在幫助讀者理解如何根據特定的載荷條件、工作環境和成本約束，科學地選擇最適宜的工程材料。材料的選擇與匹配是機械可靠性的基石。 第三章 機械製圖與工程錶達 本章聚焦於機械設計過程中至關重要的信息傳遞工具——工程圖樣。詳細闡述國傢標準（如GB/T）規定的視圖繪製規範，包括主視圖、俯視圖、側視圖的投影關係，以及剖視圖、斷麵圖、局部放大圖的錶達方法。尺寸標注的原則、方法和公差配閤係統的引入是本章的重中之重。我們將深入講解幾何尺寸和公差（GD&T）的概念，理解其在確保零件互換性和裝配精度方麵的核心價值。此外，零件圖、裝配圖的閱讀與繪製技巧，以及計算機輔助繪圖（如2D CAD軟件的應用基礎）也將作為實踐環節進行介紹，確保讀者能夠準確無誤地錶達設計意圖。 第四章 機械零件設計基礎 本章作為核心設計模塊的起點，係統性地介紹構成通用機械係統的基本單元——機械零件。主要內容包括： 1. 聯接件設計： 螺紋聯接（靜力學分析、預緊力的計算）、鍵聯接、銷聯接和過盈配閤的靜力與疲勞強度校核。 2. 軸類零件設計： 結構設計原則、應力分析（彎麯、扭轉、組閤應力）和疲勞強度校核方法，重點關注軸的強度許用應力確定。 3. 滑動與滾動軸承： 滾動軸承的類型、代號、壽命計算（基本額定動載荷與額定壽命的關係）、潤滑方式的選擇與設計。滑動軸承的結構、材料選擇及油膜理論基礎的初步介紹。 本章強調基於可靠性指標和失效模式的強度校核，區分靜力強度和疲勞強度設計準則。 第五章 傳動裝置設計 本章聚焦於能量與運動的有效傳遞係統。 1. 齒輪傳動： 詳細介紹直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪的幾何參數、強度計算（齒根彎麯疲勞強度和齒麵接觸疲勞強度）。闡述齒輪的製造精度等級及其對工作性能的影響。 2. 帶傳動與鏈傳動： 闡述V帶、平帶的特性、傳動比的確定、初拉力計算以及中心距的選擇。鏈傳動的嚙閤特性、節距、導嚮機構及其在小中心距場閤的優勢分析。 3. 蝸輪蝸杆傳動： 結構特點、傳動比的計算、效率分析以及自鎖現象的探討。 本章將結閤實際應用案例，指導讀者進行多級傳動裝置的總體方案設計和主要參數的優化。 第六章 機械係統運動與動力學分析 本章從動態角度審視機械係統的運行特性。首先，介紹機構運動學的基本概念，包括位置、速度、加速度的分析方法，重點關注平麵連杆機構（如麯柄搖杆機構）的瞬心法和速度多邊形法分析。隨後，進入機構動力學範疇，闡述靜力學、活力學、慣性力分析的概念。引入衝下運動的平穩性、速度波動對傳動質量的影響，以及飛輪在均化能量波動中的作用。此外，還將初步探討振動基礎知識，如機械係統的自由振動與強迫振動，以及機械設計中應如何采取措施減振降噪。 第七章 製造工藝基礎與切削原理 本章銜接設計與製造的橋梁，介紹機械加工的基礎知識。重點闡述車削、銑削、刨削、鑽削等主要加工方法的工藝特點、適用範圍和基本參數選擇（切削速度、進給量、背吃刀量）。深入講解切削過程中的力、熱和刀具磨損機理，理解刀具的幾何角度對加工質量和效率的影響。同時，簡要介紹鑄造、鍛壓和焊接等成形工藝的基本原理及其在零件毛坯製造中的地位。本章旨在培養學生對“可製造性”的初步認識。 第八章 自動化與控製基礎（簡述） 鑒於機電一體化技術的基礎性，本章將對現代機械係統中的電子、電氣與控製元件進行概述。介紹傳感器（如位移、速度、力傳感器）的基本原理和選型原則，闡明執行器（如直流電機、步進電機、液壓/氣動元件）的工作特性。簡要介紹反饋控製迴路的基本構成（開環與閉環），以及PLC（可編程邏輯控製器）在簡單順序控製中的應用概貌，為後續深入學習控製理論奠定直觀的感性認識。 第九章 機械可靠性與現代設計方法 本章探討如何將工程實踐提升至科學決策層麵。介紹機械係統可靠性的基本概念，包括失效率、平均無故障時間（MTBF）和可靠度函數。闡述失效模式與影響分析（FMEA）作為一種前瞻性風險評估方法的應用流程。此外，將簡要介紹現代機械設計中常用的數值分析工具，如有限元分析（FEA）在復雜結構應力分析中的應用前景，以及設計優化、參數化建模等前沿設計理念的初步介紹，強調設計過程的係統化與迭代性。

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作為一名對實際應用感興趣的讀者，我對書中關於“驅動技術”的部分尤其贊賞。從傳統的直流電機、交流電機，到後來更先進的伺服電機和步進電機，書中不僅介紹瞭它們的結構和工作原理，還詳細闡述瞭它們在不同應用場景下的選擇依據和控製方法。我記得在讀到關於電機調速的部分時，書中詳細解釋瞭PWM（脈衝寬度調製）技術，以及它如何實現電機的平滑調速，這對我理解電動工具、無人機等設備的精細控製有瞭全新的認識。這本書讓我不再滿足於“知道有這個東西”，而是開始思考“它為什麼這樣工作”以及“如何讓它更好地工作”。

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This book has fundamentally changed how I perceive everyday technology. Before reading it, I saw machines as isolated entities. Now, I see the intricate interplay of mechanical precision, electronic intelligence, and sophisticated control that makes them work. The sections on robotics, detailing kinematics, dynamics, and control strategies, were particularly fascinating. It provided a clear understanding of how robots are designed, programmed, and made to perform tasks with such accuracy. The book’s ability to demystify complex engineering concepts and present them in an approachable manner is truly a testament to the author’s expertise.

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What I found particularly engaging about this book is its ability to foster a sense of curiosity and encourage further exploration. The author skillfully weaves in discussions about emerging trends and future possibilities within mechatronics, such as artificial intelligence in control systems and the Internet of Things. This forward-looking perspective is inspiring and makes me eager to delve deeper into specific areas. The book's comprehensive nature makes it an excellent starting point for anyone looking to build a career or simply gain a deeper understanding of this dynamic field. It has certainly sparked my interest in exploring advanced topics and potential research avenues.

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這本書以其清晰的脈絡和循序漸進的講解，為我打開瞭機電一體化技術的大門。作為一名對自動化和智能化生産充滿好奇的讀者，我一直想係統地瞭解這個跨學科領域。這本書恰好滿足瞭我的需求。它並沒有直接給我一堆復雜的公式和抽象的概念，而是從機電一體化産生的曆史背景、核心組成部分入手，逐步深入。我特彆喜歡它在介紹傳感器和執行器時，不僅闡述瞭它們的工作原理，還列舉瞭許多現實生活中的應用案例，比如工業機器人手臂的精確控製，智能傢居中的自動門窗，甚至是汽車的電子穩定係統。這些生動的例子讓我能夠直觀地理解理論知識，並感受到機電一體化技術是如何滲透到我們生活的方方麵麵的。

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這本書的編排結構非常閤理，它就像一個精心設計的學習路徑圖。從最基礎的機械傳動、電氣控製理論，到後來復雜的微處理器技術、嵌入式係統和計算機控製，每一步的銜接都顯得自然而流暢。我之前對某些概念可能存在模糊的認識，但在閱讀這本書的過程中，隨著知識體係的不斷完善，這些模糊感逐漸消失。作者並沒有迴避技術中的難點，而是用通俗易懂的語言進行解釋，並且常常輔以圖錶和示意圖，這對於我這樣非專業背景的讀者來說，簡直是救星。我尤其欣賞其中關於PLC（可編程邏輯控製器）的章節，它讓我明白瞭工業自動化控製的核心是什麼，以及它是如何被編程和應用的，這對我理解現代工廠的運作模式提供瞭關鍵的視角。

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這本書成功地 bridging the gap between theoretical knowledge and practical application for me. It’s not just about understanding the concepts, but also about appreciating how these concepts are translated into tangible solutions. The way it explains the integration of sensors, microcontrollers, and actuators in a system, like in a robotic arm or a CNC machine, is incredibly insightful. I was particularly impressed with the section on data acquisition and signal processing, which is crucial for any intelligent system. The book managed to break down complex topics like digital signal processing in a way that even a beginner could grasp the fundamental ideas. This practical perspective is what makes the book truly valuable.

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The practical examples and illustrations in this book are incredibly helpful in solidifying understanding. It’s not just theoretical; it provides concrete instances of how mechatronic principles are applied in the real world. The chapter on human-machine interfaces, for example, offered a great insight into how we interact with intelligent systems and the design considerations involved in creating intuitive and effective interfaces. This holistic approach, covering everything from the fundamental components to the user experience, makes this book a truly comprehensive guide to the field of mechatronics. It has equipped me with a robust understanding and a desire to learn more.

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The clarity of the language and the logical progression of topics within this book are exceptional. Each chapter builds upon the previous ones, creating a cohesive learning experience. I found the explanations of embedded systems and microcontrollers to be particularly enlightening. Understanding how these small, powerful devices are the "brains" of many mechatronic systems, controlling everything from simple appliances to complex industrial machinery, was a significant takeaway for me. The book’s approach to explaining the architecture of these systems and the programming paradigms used is invaluable for grasping the essence of mechatronic design.

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The depth and breadth of coverage in this book are truly commendable. It goes beyond the surface level, providing a solid foundation in the underlying principles that drive mechatronic systems. I appreciated the detailed explanation of control theory, including concepts like PID control, and how it's applied to achieve desired system performance. The book doesn't shy away from the mathematical aspects but presents them in a clear and logical manner, making them accessible. Furthermore, the inclusion of case studies and examples from various industries, such as automotive, aerospace, and manufacturing, allowed me to see the versatility and impact of mechatronics in the real world. It's a comprehensive resource that caters to both learning and reference.

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這本書不僅僅是知識的堆砌，更重要的是它培養瞭我對機電一體化技術“係統思維”的理解。我開始意識到，機電一體化並非是機械、電子、信息技術這幾個學科的簡單相加，而是它們之間相互協作、相互促進的有機整體。書中關於反饋控製的講解，讓我深刻理解瞭“閉環係統”的含義，以及它是如何保證係統穩定性和精確性的。例如，在講解機器人路徑規劃時，它會結閤傳感器數據、運動學模型和控製算法，一步步揭示瞭機器人如何精確地完成復雜任務。這種“從感知到決策再到執行”的流程，貫穿瞭機電一體化技術的始終，這本書讓我得以窺見其精妙之處。

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