具体描述
本书是《电工高技能人才从入门到高手系列书》之一，为该系列书的基础部分，是本系列书的入门篇。本书结合生产实际，着重介绍了机械电气控制中广泛应用的低压电器的工作原理、常见故障的检测及维修方法。同时对工业中一些实用性强且比较新型的电子器件、传感器的基本知识进行了介绍。 本书共分八章，分别介绍了电工与机械基础知识、常用电子器件、低压电器、半导体基本器件、工业用数字集成电路、传感器、电工电子测量、电子器件焊接技术等基本内容。 为了使读者真正看懂弄通，考虑到本书的读者对象是工人，本书力求文字通俗易懂，图文并茂，并引用大量实用、准确的技术数据，从而达到直观性、可操作性、科学性、完整性、系统性、知识性的统一。 本书可供维修电工和常用电机检修工的初级工、中级工、高级工及技师、高级技师阅读学习，是青年工人自学电气维修技术的理想读物。
《现代机械设计理论与实践》 一、 概述 《现代机械设计理论与实践》是一部深度剖析现代机械设计领域前沿理论、核心技术与实际应用的全方位著作。本书旨在为机械工程领域的学生、研究人员、工程师以及相关从业者提供一个系统、全面且具有高度实践指导意义的学习平台。本书不包含任何与电工电子器件基本知识相关的内容，而是聚焦于机械学科的核心范畴，从基础理论的构建到先进设计方法的应用，再到新材料、新工艺的融合，力求全面展现机械设计学科的发展脉络与未来趋势。 本书的编写遵循科学性、先进性、系统性和实用性相结合的原则。在理论层面，本书系统梳理了机械设计所依赖的力学基础、材料科学、热力学以及振动学等核心学科知识，并在此基础上深入探讨了现代机械设计中的关键理论，如可靠性设计、故障诊断与寿命预测、优化设计、人机工程学以及绿色设计等。在实践层面，本书结合了大量的工程实例和案例分析，详细阐述了从概念设计、方案设计、结构设计到详细设计的各个阶段所应遵循的规范与方法，并着重介绍了先进的制造工艺、数值仿真技术（如有限元分析、计算流体力学）以及数字化设计与制造（CAD/CAM/CAE）等现代工程工具的应用。 本书特别强调了跨学科知识的融合，例如将先进的控制理论、信息技术以及人工智能等元素融入机械设计过程，以应对日益复杂的工程挑战，并推动机械产品向智能化、集成化方向发展。同时，本书也关注可持续发展和环境友好型设计的理念，引导读者在设计过程中充分考虑能源效率、材料可回收性以及环境影响等因素。 二、 核心内容详述 第一部分：机械设计理论基础与方法论 1. 机械设计的基本原理与流程： 本部分将系统介绍机械设计的基本概念、设计对象、设计要素（强度、刚度、刚度、耐磨性、寿命、可靠性、经济性等）以及传统的设计流程。重点阐述以需求分析为起点，经过方案设计、技术设计、详细设计直至最终定型的完整流程，并强调各阶段之间的衔接与反馈机制。 2. 材料力学与弹性力学： 深入讲解材料在受力作用下的力学行为，包括应力、应变、弹性模量、泊松比等基本概念。详细介绍各种材料的力学性能，并探讨不同载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切）下的应力分布和变形分析。弹性力学部分将涉及更复杂的应力状态分析，如平面问题、三维应力状态等，为结构强度设计提供理论支撑。 3. 结构强度与刚度设计： 这是机械设计中最为核心的部分之一。本部分将详细介绍强度设计的基本原则，包括许用应力法、安全系数法以及应力集中效应的分析与处理。重点讲解各种典型构件（如轴、联接件、齿轮、轴承等）的强度校核方法。同时，也会深入探讨刚度设计，分析结构变形对工作性能的影响，并给出提高结构刚度的设计策略。 4. 可靠性设计与寿命预测： 随着机械产品复杂度和可靠性要求的提升，可靠性设计已成为现代机械设计不可或缺的组成部分。本部分将介绍可靠性工程的基本概念，如失效率、平均无故障时间（MTTF）、平均故障间隔时间（MTBF）等。详细讲解可靠性指标的选取、可靠性分配、以及各种提高可靠性的设计方法，如冗余设计、降额设计、优化设计等。同时，也将介绍基于概率理论的寿命预测模型，以及如何通过试验数据进行寿命评估。 5. 故障诊断与维修性设计： 故障诊断是保证机械设备正常运行、减少停机损失的关键。本部分将介绍常见的机械故障类型、故障诊断的基本原理与常用方法，如振动监测、声学监测、温度监测、油液分析等。此外，还将探讨维修性设计，强调在设计阶段就应考虑设备的易于检测、易于维修的特性，以降低维护成本，提高设备可用性。 6. 优化设计方法： 优化设计旨在以最经济的成本获得最佳的设计性能。本部分将介绍多种优化设计方法，包括参数优化、结构优化以及多目标优化。重点阐述数学规划法、梯度法以及遗传算法、模拟退火算法等智能优化算法在机械设计中的应用，并结合具体实例展示如何利用这些方法改进设计方案。 7. 人机工程学在机械设计中的应用： 考虑人机交互的友好性与安全性是现代机械设计的重要趋势。本部分将介绍人机工程学的基本原理，包括人体尺寸、感官特性、认知能力等，并阐述如何将这些原理应用于操作界面设计、座椅设计、工作空间布局等，以提高操作的便捷性、舒适性与安全性。 8. 绿色设计与可持续发展： 随着全球对环境保护的日益重视，绿色设计已成为机械产品开发的重要导向。本部分将介绍绿色设计的理念与原则，包括生态设计、生命周期评价（LCA）、材料选择的环保性、能源效率优化、可回收性与可拆卸性等。旨在引导读者在设计过程中实现经济效益与环境效益的双赢。 第二部分：现代机械设计技术与工具 1. 先进材料在机械设计中的应用： 本部分将介绍各种新型高性能材料及其在机械设计中的应用。例如，高强度钢、铝合金、钛合金、复合材料（如碳纤维增强聚合物）、工程塑料以及智能材料（如形状记忆合金）等。重点分析这些材料的独特性能如何为提高机械产品的性能、减轻重量、延长寿命提供可能。 2. 先进制造工艺与设计： 制造工艺对机械设计具有重要的约束与促进作用。本部分将介绍激光切割、3D打印（增材制造）、精密铸造、精密锻造、数控加工等先进制造工艺，并探讨这些工艺如何影响设计方案的选择与优化。例如，3D打印技术如何使得复杂结构的自由设计成为可能。 3. 计算机辅助设计（CAD）与工程分析（CAE）： CAD/CAE是现代机械设计不可或缺的工具。本部分将详细介绍主流的CAD软件在三维建模、装配设计、工程图绘制等方面的功能与应用。重点阐述CAE技术，特别是有限元分析（FEA）在结构力学、热力学、流体力学等方面的应用，以及如何利用仿真结果指导设计优化，缩短研发周期。 4. 计算机辅助制造（CAM）： CAM技术是连接设计与制造的桥梁。本部分将介绍CAM软件如何根据CAD模型生成数控机床的加工指令，实现零件的自动化加工。重点讲解刀具路径生成、工艺参数优化等内容。 5. 数字化设计与虚拟仿真： 随着数字化浪潮的推进，虚拟仿真在机械设计中的作用愈发重要。本部分将介绍数字化设计平台的功能，以及如何构建虚拟样机进行运动仿真、碰撞检测、性能评估等。通过虚拟仿真，可以在产品设计的早期阶段发现潜在问题，降低原型制作成本，加快产品迭代速度。 6. 智能机械设计与机电一体化： 现代机械产品越来越趋向于智能化与集成化。本部分将介绍智能机械设计的基本概念，以及如何将传感器、执行器、微控制器等集成到机械系统中，实现智能化控制与自主决策。重点阐述机电一体化系统的设计方法，以及如何实现机械、电子、信息技术的深度融合。 7. 机器人与自动化技术在设计中的应用： 机器人技术与自动化技术已广泛应用于工业生产，并逐渐渗透到机械设计本身。本部分将介绍工业机器人、服务机器人等的设计原理与应用，以及如何利用机器人技术实现生产自动化、提高生产效率。 第三部分：机械设计实例与前沿展望 1. 典型机械部件设计案例分析： 本部分将精选一系列典型的机械部件，如轴类零件、齿轮传动、蜗杆蜗轮传动、带传动、链传动、轴承及其安装、联轴器、离合器、制动器、弹簧、密封件等的详细设计过程。每个案例都将涵盖从功能需求分析、方案选择、结构设计、材料选用、强度与刚度校核、润滑与防护，到具体图纸绘制和工艺说明的全过程。 2. 复杂机械系统集成设计： 本部分将通过大型机械设备（如机床、工程机械、航空航天器部件等）的集成设计案例，展示如何将前述各项理论与技术有机结合，解决复杂系统的整体设计问题，包括系统架构设计、接口协调、性能集成与优化等。 3. 机械设计前沿技术展望： 结合当前科技发展趋势，本部分将对未来机械设计领域可能出现的革命性技术进行展望，例如：基于AI驱动的设计自动化、仿生学在机械设计中的应用、纳米材料与微机电系统（MEMS）的设计、量子计算在复杂系统仿真中的潜力、以及可持续能源与高效能源转换设备的机械设计等。 三、 结论 《现代机械设计理论与实践》是一部集理论深度、技术广度与实践指导性于一体的力作。本书严格聚焦于机械设计学科本身，从基础理论到前沿技术，从通用方法到具体实例，层层递进，深入浅出。通过系统学习本书，读者将能够建立起扎实的机械设计理论体系，掌握现代机械设计所需的核心技能与工具，并能够将所学知识灵活应用于实际工程问题，成为一名优秀的机械设计工程师。本书致力于培养具有创新精神、实践能力和跨学科视野的机械工程人才，以应对未来工业发展的挑战与机遇。
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