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出版者:化學工業

作者:李瑞福 編

出品人:

頁數:140

译者:

出版時間:2010-8

價格:20.00元

裝幀:

isbn號碼:9787122086624

叢書系列:

圖書標籤:

• 電氣控製
• 工廠自動化
• PLC
• 變頻器
• 電機控製
• 傳感器
• 工業電氣
• 控製係統
• 自動化技術
• 電氣工程

現代機械設計原理與應用 圖書簡介 本書旨在係統闡述現代機械設計的基本理論、分析方法和工程實踐應用，是一部麵嚮機械工程、自動化、材料科學等相關專業本科高年級學生、研究生及一綫工程師的綜閤性技術著作。全書內容緊密結閤當前工業生産中的實際需求與前沿技術發展趨勢，力求在理論深度與工程實用性之間取得完美平衡。 第一部分：機械設計基礎理論的深化 本部分著重於夯實機械設計的基礎理論，並引入瞭更為精細化的分析工具和現代設計理念。 第一章：機械設計概述與發展趨勢 本章首先迴顧瞭機械設計的基本概念、設計流程和核心要素，如可靠性、經濟性、可製造性等。重點探討瞭當前機械設計領域麵臨的挑戰，包括智能化、輕量化、綠色製造的需求。詳細介紹瞭基於模型的係統工程（MBSE）在復雜機械係統設計中的應用，以及數字化孿生技術如何重塑傳統設計流程。分析瞭增材製造（3D打印）對零部件結構設計和裝配模式帶來的顛覆性影響。 第二章：材料力學與結構強度分析的進階 在材料力學的基礎上，本章深入講解瞭高級應力分析技術。涵蓋瞭疲勞壽命的精確預測模型，包括S-N麯綫、ε-N麯綫的修正與應用，以及在復雜載荷工況下的低周疲勞和高周疲勞評估。詳細闡述瞭斷裂力學在評估含缺陷結構安全性的重要性，特彆是綫彈性斷裂力學（Griffith, Irwin模型）和彈塑性斷裂力學（J積分法）。此外，本章專門闢齣一節介紹功能梯度材料（FGM）的力學性能及其在極端環境下的應用潛力。 第三章：機構運動學與動力學的高級分析 本章超越瞭基礎的瞬心法和速度多邊形，轉嚮基於解析幾何和矩陣代數的復雜機構運動學分析。重點介紹瞭空間機構（如球麵機構、並聯機構）的運動學逆解與正解的求解方法，並探討瞭零位誤差和機構精度分析的統計學方法。在動力學部分，深入講解瞭拉格朗日方程在復雜多自由度係統中的應用，並引入瞭柔性多體動力學（MBS）的概念，用於分析高速運動機械中因部件彈性變形引起的振動與衝擊問題。 第二部分：關鍵機械零部件的優化設計 本部分將理論應用於具體的機械零部件設計，強調在實際製造約束下的優化。 第四章：先進齒輪傳動係統的設計與分析 本章詳細論述瞭高精度齒輪的設計規範，包括齒形修正（變位係數、變頂隙係數）對承載能力和噪音的影響。超越瞭傳統的接觸應力和彎麯應力校核，引入瞭基於有限元分析（FEA）的齒麵應力分布可視化和優化。特彆關注瞭重載、高速齒輪箱的設計，如行星齒輪傳動的熱分析、潤滑係統匹配以及齒麵接觸疲勞壽命的精確評估。 第五章：軸係、軸承與聯接件的可靠性設計 針對軸係設計，本部分強調瞭臨界轉速分析（一次、二次臨界轉速）和扭轉振動的抑製方法。在軸承設計部分，除瞭標準滾動軸承壽命計算（ISO 281標準）外，深入探討瞭靜壓軸承和磁懸浮軸承在精密設備中的應用優勢、潤滑膜的穩定性分析。螺紋連接和鍵連接的設計不再僅依賴經驗公式，而是結閤瞭預緊力鬆動風險的概率分析和局部應力集中的有限元驗證。 第六章：彈簧與彈性元件的設計 本章係統地介紹瞭各類彈簧（螺鏇、闆簧、扭轉彈簧）的材料選擇、疲勞壽命設計和性能衰減分析。重點討論瞭用於減振降噪的隔振器設計，包括如何根據環境激勵頻率和所需隔振效率來確定阻尼元件的剛度和阻尼比，並引入瞭粘彈性材料在隔振係統中的應用模型。 第三部分：現代設計方法與工程實踐 本部分聚焦於將現代計算工具和設計哲學融入實際工程項目。 第七章：機械係統的有限元分析（FEA）實戰 本章是關於如何高效使用FEA工具進行機械設計驗證的關鍵。內容涵蓋瞭單元選擇（梁單元、殼單元、實體單元的適用性）、網格劃分策略對結果精度的影響、接觸算法（如罰函數法、增廣拉格朗日法）的選擇與設置。重點講解瞭模態分析、瞬態熱分析以及載荷工況的復雜組閤與後處理技術，確保分析結果能直接指導設計修改。 第八章：機械係統的可靠性、可維護性與可製造性設計（DFX） 本章全麵推廣DFX理念。可靠性設計部分引入瞭FMEA（失效模式與影響分析）和FTA（故障樹分析），用於識彆係統薄弱環節。可製造性設計（DFM）部分詳細討論瞭鑄、鍛、焊、機加工等不同製造工藝對設計公差、材料利用率和成本的製約。可維護性設計則側重於模塊化設計、快速更換設計以及故障診斷接口的預留。 第九章：精密運動控製係統中的機械集成 本章將機械設計與現代控製需求相結閤。討論瞭伺服電機選型、滾珠絲杠和直綫導軌係統的剛度匹配問題，以確保高精度定位和快速響應。重點分析瞭機械結構對控製係統帶寬的限製，以及如何通過優化結構阻尼、減小運動慣量來實現更高的控製精度和更低的伺服增益裕度要求。 總結 本書的結構設計旨在提供一個從基礎理論到尖端應用的完整學習路徑。通過大量工程實例和案例分析，讀者將能夠掌握現代機械産品從概念提齣、理論分析、優化設計到最終製造的全過程，從而成為能夠應對復雜工程挑戰的機械設計師。

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這本技術讀物在深度上處理得非常巧妙，它既照顧到瞭初涉此道的門外漢，也對經驗豐富的老工程師提供瞭新的視角。我特彆欣賞它在“變頻器應用”這一章節的處理方式。很多同類書籍隻是簡單介紹變頻器的基本參數設置，而這本書卻深入挖掘瞭不同負載類型（如風機、水泵、傳送帶）對變頻器V/f麯綫和矢量控製模式的特定要求。作者似乎在用一種非常謙遜但又極其肯定的語氣，引導讀者去思考“為什麼”要這樣設置，而不是僅僅停留在“怎麼做”的層麵。當我跟隨書中的步驟，一步步完成瞭對一個老舊電機係統的改造方案推演時，那種醍醐灌頂的感覺是無法用言語形容的。書中的案例分析非常具有代錶性，它們並非來自實驗室的理想環境，而是充滿瞭現實世界中電磁乾擾、電壓波動等“髒”問題。這種對復雜環境的真實還原，使得書中的知識體係非常“接地氣”，一旦你掌握瞭書中的思維模式，麵對車間裏那些韆奇百怪的設備故障時，應對起來也會遊刃有餘，不再慌亂。

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我不得不提一下這本書的排版和裝幀，它給人的感覺是那種沉甸甸的、值得信賴的“工具書”質感。裝訂結實，紙張的質感也很好，這意味著它完全可以經受得住工廠車間裏灰塵和偶爾的油汙“洗禮”，不會輕易損壞。內容組織上，作者采用瞭一種模塊化推進的結構，每一個小節都是一個相對獨立但又環環相扣的技術點。比如，在講授自動化邏輯設計時，它並沒有急於引入復雜的工業網絡協議，而是先用最基礎的I/O點分配和布爾邏輯，夯實瞭基礎。這種循序漸進的難度爬升，使得讀者的學習麯綫非常平滑。很多技術書籍的缺點在於，當知識點積纍到一定程度後，讀者會感覺內容密度過大，消化不良。但這本書通過恰到好處的圖文比例和詳盡的腳注解釋，有效分散瞭這種壓力。我尤其喜歡它在關鍵公式旁標注的物理意義，這讓冰冷的數學符號瞬間充滿瞭生命力，幫助讀者構建起一個完整的技術認知框架。

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對於任何一個渴望從“操作者”晉升為“設計者”的技術人員來說，這本書無疑提供瞭一個堅實的跳闆。它的價值不在於教會你如何快速復製一個現有的控製程序，而在於培養你對電氣控製邏輯的深刻理解和審美。書中關於故障診斷的章節，堪稱經典，它提供瞭一套結構化的排查流程，從電源到傳感器，再到執行器，層層遞進，排除瞭許多初級工程師在麵對突發故障時容易産生的思維盲區——即“隻看現象，不追溯根源”。作者強調的“最小化故障範圍”的診斷哲學，在我隨後的幾次實際工作中被證明是高效且可靠的。此外，書中對控製櫃內部的散熱設計、電纜橋架的布局規範也有獨到的見解，這些細節恰恰是決定一個工程項目長期穩定運行的關鍵。這本書真正做到瞭將理論的嚴謹性與工程實踐的靈活性完美結閤，是一本真正意義上能陪伴技術人員成長多年的參考書。

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這本書在處理“係統集成與通訊”這塊內容時，展現齣瞭超越一般入門教材的廣度與前瞻性。它沒有僅僅停留在傳統的串行通訊協議，而是花瞭相當大的篇幅去對比和解析現代工廠中主流的工業以太網技術，比如Profinet和EtherNet/IP的工作機製和底層差異。作者顯然是站在未來工廠的視角來撰寫這些內容的，他對數據包的封裝、實時性要求以及網絡冗餘備份的講解，讓讀者能夠預見到未來工業控製係統的發展方嚮。更具價值的是，書中對不同品牌設備（雖然沒有點名具體品牌，但其描述的接口特性高度吻閤）進行互操作性測試時的注意事項，給齣瞭非常實用的操作建議。這不僅僅是理論知識，而是直接關係到項目能否順利上綫的“經驗之談”。讀完這部分，我感覺自己對整個工廠信息流的把握清晰瞭很多，不再是孤立地看待某個控製器，而是將其視為一個龐大網絡中的一個重要節點，這極大地提升瞭我的係統思維能力。

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這本書的封麵設計著實抓人眼球，那種工業風的機械感和嚴謹的綫條感一下子就把我拉進瞭技術的世界。我本以為這是一本晦澀難懂的教科書，結果翻開目錄纔發現，它竟然以一種近乎故事敘述的口吻在講解復雜的電氣原理。作者似乎深諳如何將枯燥的理論轉化為生動的實例，比如他用瞭大量的篇幅去剖析某一個特定型號的PLC（可編程邏輯控製器）在實際生産綫上的故障排除過程，那詳細程度簡直像是在手把手教你操作。讀到關於繼電器邏輯和接觸器控製的部分時，我甚至能想象齣車間裏機器轟鳴聲中的電火花閃爍。更讓我驚喜的是，書中對於電氣安全規範的講解，不是那種乾巴巴的條文羅列，而是結閤瞭真實事故案例進行深度分析，讓人在學習技術的同時，對操作規範的敬畏感油然而生。這本書的圖示也非常精良，那些電氣原理圖清晰到連我這個初學者都能快速定位到每一個元件的功能和連接方式，這對於快速理解係統架構至關重要。它更像是一本兼具理論深度和實戰指導的“聖經”，讓人讀完後感覺自己不再是旁觀者，而是已經穿上瞭工作服，準備上崗操作瞭。

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