具体描述
《Pro/ENGINEER野火版4.0机械设计教程》紧贴软件的实际操作界面，采用软件中真实的对话框、操控板和按钮等进行讲解，使初学者能够直观、准确地操作软件进行学习，从而尽快地上手，提高学习效率。在学习完《Pro/ENGINEER野火版4.0机械设计教程》后，学生能够迅速地运用Pro/ENGINEER软件来完成一般产品的设计工作，并为进一步学习高级和专业模块打下坚实的基础。
《Pro/ENGINEER野火版4.0机械设计教程》内容全面、条理清晰、范例丰富、讲解详细，可作为高等院校机械类各专业学生的CAD课程教材，也可作为工程技术人员的Pro/ENGINEER自学入门教程和参考书籍。
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机械设计与工程实践前沿：面向现代制造业的系统化教程 本书旨在为工程技术人员、高校师生以及渴望深入理解现代机械设计与制造流程的专业人士提供一本全面、深入且极具实践指导价值的参考书。它不局限于任何特定软件版本，而是聚焦于机械设计领域的核心原理、先进的分析方法以及高效的工程实践流程，确保读者能够掌握面向未来的设计能力。 第一部分：机械设计基础理论的深度重塑与应用 本部分将扎实地巩固和深化读者对经典机械设计理论的理解，同时引入现代工程实践对这些理论提出的新要求和新视角。 1. 机械工程原理与材料科学的交叉融合： 失效分析与可靠性设计： 深入探讨静力学、动力学载荷下的疲劳、蠕变和断裂韧性。重点解析在复杂多变工况下，如何运用概率论和统计学方法建立更精确的可靠性模型，超越传统安全系数的局限。详细阐述新一代高强度钢、复合材料及增材制造（3D打印）材料在结构设计中的应用特性、性能评估与连接技术（如焊接、粘接在新型材料上的可行性）。 运动学与动力学的高级分析： 涵盖从简单机构到复杂多自由度系统的动力学建模。重点介绍拉格朗日方程和牛顿-欧拉方程在机电耦合系统（如机器人关节、高速转子系统）中的应用。对瞬态响应、振动控制和系统稳定性进行深入的数值模拟和实验验证方法论探讨。 2. 优化设计方法论与多目标决策： 拓扑优化与形貌设计： 讲解如何利用有限元分析（FEA）的结果驱动结构设计，实现材料在载荷路径上的最优分布。详细介绍变分法和势能最小化原理在构型生成中的应用。 参数化与敏捷设计： 探讨如何建立参数化模型库，实现快速迭代和设计空间探索。引入基于响应面法（RSM）和代理模型（Surrogate Models）的计算效率提升策略，以应对多目标优化（如轻量化、刚度最大化、成本最小化）带来的巨大计算量。 第二部分：现代工程分析技术（CAE）的实战精通 本书将分析技术视为设计的延伸，强调“分析驱动设计”的理念。重点在于理解分析模型的构建、求解器的选择以及结果的工程判读能力，而非仅仅是软件操作。 1. 有限元分析（FEA）的深入剖析： 网格划分策略与误差控制： 细致区分一阶、二阶四面体/六面体单元的适用场景及其对解精度的影响。讲解自适应网格细化（h/p自适应）的原理和实施步骤，确保分析结果的可信度。 接触建模与非线性分析： 详细论述刚性接触、摩擦接触（库仑摩擦模型）的设置技巧，尤其关注在间歇性接触和预紧力加载下的收敛性问题。系统介绍材料非线性（塑性、超弹性）和几何非线性（大变形）问题的求解算法选择（如牛顿-拉夫森法及其修正策略）。 高级分析应用： 涵盖热-结构耦合分析（如电子设备散热、刹车系统热应力）、模态分析（固有频率与振型识别）及冲击载荷下的显式动力学分析。 2. 计算流体力学（CFD）在机械系统中的集成应用： 湍流模型选择与网格依赖性： 比较RANS模型（$k-epsilon$, $k-omega$ SST）在不同流动分离和二次流问题中的适用性，并引入LES/DNS的基本概念。强调近壁面处理（壁面函数与低雷诺数模型）对边界层计算准确性的决定性影响。 流固耦合（FSI）基础： 讲解如何通过双向或单向耦合分析复杂机械系统中的流致振动、气动噪声和流体阻尼效应。 第三部分：先进制造工艺与数字化集成工作流 本部分着眼于设计成果如何高效、准确地转化为实际产品，覆盖从数字原型到实际生产的全过程。 1. 数字化制造工艺的原理与约束： 增材制造（AM）设计准则： 重点分析选择性激光烧结（SLS）、选择性激光熔化（SLM）等技术对设计细节（最小壁厚、悬垂角、支撑结构设计）的特定要求。讲解为减轻残余应力、减少变形而进行的结构拓扑后处理方法。 精密加工工艺的仿真与验证： 介绍五轴联动数控（CNC）加工的刀具路径优化、切削力预测和机床误差补偿模型。强调如何利用数字孪生理念在设计阶段预先模拟刀具干涉和表面粗糙度。 2. 质量保证与可制造性设计（DFM/DFA）： 公差链分析与配合设计： 采用更严谨的统计公差（GD&T）方法，替代传统的完全配合法。深入讲解几何尺寸和公差（GD&T）符号在确保功能性、可互换性及降低制造成本中的关键作用。 装配性评估与虚拟调试： 介绍如何利用运动仿真工具对复杂装配体进行干涉检查、运动范围验证以及潜在的装配顺序优化，确保产品在实际生产线上的顺畅集成。 第四部分：面向系统的产品开发流程（PLM视角） 本书最后将设计活动置于整个产品生命周期管理（PLM）的框架下进行审视，强调数据的一致性和工程变更的有效控制。 数据管理与版本控制： 探讨在多学科团队协作中，如何利用企业级数据管理系统确保所有相关方（设计、分析、制造）始终基于最新、最准确的工程数据工作。 人机工程学与用户体验（UX）融入设计： 讲解如何将生物力学数据、认知负荷分析等标准纳入早期概念设计阶段，确保机械产品不仅性能优异，而且操作安全、符合人体工学要求。 本书的特点在于其高度的工程导向性，它不提供软件的“点击式”操作指南，而是深入讲解背后的工程理论、数学模型、求解器假设以及如何根据实际工程问题选择正确的分析工具和设计策略，是构建扎实现代机械工程思维的理想读物。
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