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出版者:化學工業

作者:李本勝

出品人:

頁數:372

译者:

出版時間:2006-8

價格:25.00元

裝幀:

isbn號碼:9787502588984

叢書系列:

圖書標籤:

• 電機
• 修理
• 電工
• 機械
• 技能
• 實操
• 維修
• 故障診斷
• 工業設備
• 技術手冊

鑄就匠心：現代機械製造的精深之道 一、 理論基石與前沿探索 本書深入剖析瞭現代機械製造領域的核心理論與最新發展趨勢，旨在為從業者和研究人員提供一個全麵、深入的學習框架。我們摒棄瞭傳統教材中冗長而脫節的敘述方式，采用案例驅動和問題導嚮的結構，確保理論知識與實際應用緊密結閤。 1. 1 材料科學的革新：從微觀到宏觀的理解 本章重點探討瞭新型工程材料的性能、製備工藝及其在極端工況下的可靠性。內容涵蓋瞭高性能閤金（如鎳基高溫閤金、新型鈦閤金）的晶體結構、相變機製，以及先進復閤材料（碳縴維增強樹脂基復閤材料、陶瓷基復閤材料）的界麵行為與失效模式。特彆引入瞭計算材料學的前沿應用，包括利用密度泛函理論（DFT）預測材料的力學性能和電學特性，以及通過相場模擬（Phase Field Method）來解析材料的微觀組織演化。 1. 2 機械動力學與振動控製的精細化 機械係統的非綫性動力學是現代高速、高精度設備麵臨的核心挑戰。本書詳細闡述瞭基於模態分析、隨機振動理論的係統辨識方法。我們著重介紹瞭主動隔振技術（Active Vibration Control, AVC）和磁懸浮軸承技術在消除共振、提高係統動態性能方麵的最新突破。針對復雜柔性機械臂的控製問題，引入瞭分布式參數模型與有限元模型的結閤策略，以實現更精確的動力學仿真與控製。 1. 3 現代製造工藝的優化與集成 本部分聚焦於增材製造（Additive Manufacturing, AM）的工藝參數優化和質量控製。詳細對比瞭選擇性激光熔化（SLM）、電子束熔化（EBM）等技術的熔池動力學、殘餘應力形成機理。此外，對超精密加工中的熱誤差補償、刀具路徑規劃進行瞭深入論述，尤其強調瞭在五軸聯動和復雜麯麵加工中，如何通過實時誤差修正來達到納米級加工精度。 二、 數字化與智能製造的深度融閤 本書將大量篇幅投入到工業 4.0 時代背景下的機械製造轉型，闡述瞭如何利用數字化工具提升設計、生産和運維的效率與智能化水平。 2. 1 産品全生命周期數據管理（PLM/LDM） 我們詳細解析瞭産品數據管理（PDM）係統的架構，以及如何將參數化設計、有限元分析（FEA）結果無縫集成到PLM流程中。重點討論瞭數字孿生（Digital Twin, DT）技術在機械係統中的構建方法，包括如何通過傳感器數據實時映射物理實體，進行預測性維護（Predictive Maintenance）和“What-if”情景模擬。 2. 2 先進數控（CNC）編程與優化 針對復雜的多軸聯動加工，本書提供瞭G代碼和M代碼的高級應用指南，並深入探討瞭五軸聯動刀具路徑的運動學解算與乾涉避讓算法。此外，引入瞭基於機器學習的加工參數自適應調整模型，實現對不同批次材料和刀具磨損狀態的智能響應。 2. 3 工業機器人與自動化集成 本章聚焦於高精度裝配和焊接機器人係統的離綫編程、運動學標定以及力控（Force Control）技術。詳細介紹瞭如何利用機器視覺係統實現復雜零部件的快速定位與抓取（Pick and Place），並探討瞭人機協作（Cobot）在柔性生産綫中的安全部署與任務分配策略。 三、 機械係統的可靠性、診斷與維護 確保機械設備在長期運行中的穩定性和效率是製造企業持續盈利的關鍵。本部分提供瞭係統性的可靠性工程方法論。 3. 1 故障診斷與狀態監測（Condition Monitoring） 本書係統地介紹瞭信號處理技術在故障診斷中的應用，包括快速傅裏葉變換（FFT）、小波分析在特徵頻率提取中的優勢。詳細講解瞭振動分析、聲發射（Acoustic Emission, AE）以及油液分析在軸承、齒輪箱早期故障識彆中的實施步驟與判據。重點突齣瞭基於深度學習（如 LSTM、CNN）的多源數據融閤故障分類算法，以提高診斷的準確性和魯棒性。 3. 2 壽命預測與剩餘壽命評估（RUL） 基於可靠性物理模型（Physics of Failure, PoF）和基於數據驅動的模型（Data-driven Models），本書闡述瞭如何精確預測關鍵零部件的剩餘使用壽命。內容包括疲勞纍積損傷模型（如 Miner’s Rule 的改進）的應用，以及在載荷譜不確定的情況下，如何利用貝葉斯推斷方法來量化不確定性並提供保守的維護窗口。 3. 3 維護工程的優化與管理 討論瞭從反應性維護（Reactive Maintenance）嚮預測性維護（PdM）和規範性維護（Prescriptive Maintenance）的轉變路徑。提供瞭維護資源優化調度（Maintenance Scheduling Optimization）的數學規劃模型，以及如何利用物聯網（IoT）平颱實現遠程資産健康狀態的可視化管理與協同決策。 四、 傳動與運動控製係統的精細設計 本部分深入機械係統的“心髒”——傳動與控製單元，強調瞭效率、精度與承載能力的設計考量。 4. 1 滾動軸承與滑動軸承的承載分析 除瞭標準的靜力學和疲勞壽命計算外，本書詳細分析瞭高速精密軸承在不同潤滑狀態（如薄膜潤滑、邊界潤滑）下的摩擦特性與溫升模型。針對重載工況，探討瞭彈性變形對軸承間隙和預緊力的影響，並介紹瞭空氣潤滑與磁懸浮軸承的應用邊界。 4. 2 齒輪傳動係統的優化設計 聚焦於高精度、高可靠性齒輪箱設計。內容包括齒廓修形技術（如變位係數、齒頂/齒根修形）對嚙閤噪聲和衝擊的抑製作用，以及齒麵接觸應力的精確分析（考慮材料彈性、接觸斑點分布）。對直齒圓柱齒輪、螺鏇齒輪的失效模式（點蝕、膠閤）的預防措施進行瞭詳盡的工程指導。 4. 3 先進伺服控製係統的原理與應用 係統介紹瞭PID控製器的參數整定方法（如Ziegler-Nichols法、Smith預估器）。隨後，擴展到更先進的控製策略，如滑模控製（Sliding Mode Control, SMC）在高動態響應係統中的應用，以及模型預測控製（Model Predictive Control, MPC）在應對復雜耦閤係統時的優勢。對高分辨率編碼器、驅動器選型與總綫通信協議（如 EtherCAT）的實時性能進行瞭評估。 結語 本書的編寫目標是培養一批不僅精通傳統機械原理，更能夠駕馭數字化工具、理解先進材料和智能控製的前沿製造工程師。它是一本麵嚮機械係統設計、製造工藝優化、設備狀態監控與維護決策的綜閤性參考手冊。

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