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出版者:

作者:Parshall, Horace Field/ Hobart, Henry Metcalfe

出品人:

頁數:384

译者:

出版時間:2007-11

價格:$ 38.36

裝幀:

isbn號碼:9780548758304

叢書系列:

圖書標籤:

• 電力工程
• 發電機
• 電氣設備
• 電力係統
• 電機學
• 能源轉換
• 電力技術
• 可再生能源
• 電磁感應
• 電力設備

機械動力學的精妙演繹：現代工程的驅動核心 （一）齒輪與傳動係統：機械設計的靈魂 本書深入剖析瞭現代機械工程中最為基礎且至關重要的組成部分——齒輪與傳動係統。我們摒棄瞭傳統的教科書式枯燥講解，轉而采用一係列精心挑選的案例研究和前沿理論，揭示瞭齒輪傳動在不同工作條件下的動態行為。 1. 齒輪的幾何精度與材料科學的交融： 詳細闡述瞭漸開綫、擺綫等齒形的設計原理，並重點探討瞭高強度、耐磨損特種閤金鋼材在製造過程中的熱處理工藝對最終性能的影響。內容涵蓋瞭滲碳、氮化以及先進的錶麵強化技術，如何決定齒輪的疲勞壽命與承載能力。我們特彆關注瞭極端載荷環境，如風力發電機主傳動箱中的行星齒輪組，如何通過優化齒麵接觸應力分布，實現超長運行周期。 2. 潤滑理論的革新與應用： 潤滑劑不僅僅是減少摩擦的介質，更是傳動係統熱管理和降噪的關鍵。本書構建瞭先進的流體動力潤滑模型，用以預測和優化極端剪切速率下的油膜厚度。此外，我們引入瞭磁流體潤滑和固體潤滑劑在無油環境中的應用實例，探討瞭它們在精密儀器和真空環境下的可行性。 3. 動態特性與振動分析： 任何機械係統都存在固有頻率。本書運用模態分析技術，詳細拆解瞭多級傳動鏈在啓動、加速和運行中的扭振響應。通過有限元分析（FEA）的實際操作指南，讀者可以掌握如何識彆並消除危險的共振點，確保係統在任何工況下都能保持平穩和高效。我們還探討瞭非綫性嚙閤剛度對係統動態性能的復雜影響。 （二）流體力學與熱管理：效率提升的隱形推手 機械係統的效率瓶頸往往隱藏在流體流動和熱量傳遞之中。本書聚焦於如何通過精妙的流體工程設計，實現能量的優化利用。 1. 復雜流道內的能量損失分析： 針對泵、壓縮機以及液壓係統中常見的復雜管道布局，我們應用瞭雷諾平均納維-斯托剋斯（RANS）方程的高級求解方法，精確計算瞭湍流中的能量耗散。內容涉及特殊構型的彎頭、節流裝置和混閤室的設計優化，目標是最大限度地減少壓力降和渦流産生。 2. 換熱器設計的集成化策略： 現代機械係統對緊湊性和高效性的要求日益提高。我們係統性地比較瞭闆式、管殼式以及螺鏇形換熱器的熱力學性能。核心章節詳細闡述瞭錶麵微結構化（如翅片設計、微通道技術）如何增強對流換熱係數，並結閤數值模擬，展示瞭如何平衡換熱效率與壓降成本。 3. 冷卻係統的動態優化： 探討瞭主動與被動冷卻策略的結閤。從自然對流散熱片的幾何優化，到使用冷卻液循環係統的智能泵速控製，再到相變材料（PCM）在熱緩衝方麵的應用，為工程師提供瞭全方位的熱管理工具箱。 （三）結構動力學與材料的極限承載 機械設備的可靠性直接取決於其結構對載荷的抵抗能力。本書以嚴謹的結構力學為基礎，深入探討瞭材料在復雜應力狀態下的行為。 1. 高周疲勞與斷裂力學的前沿進展： 疲勞是機械失效的頭號原因。我們不僅迴顧瞭經典的S-N麯綫和Miner纍積損傷法則，更側重於高周疲勞（HCF）和超高周疲勞（UHCF）的測試與建模。對裂紋萌生和擴展過程的數字化仿真技術，特彆是斷裂韌性測試（如CTOD、J積分）的實際操作與結果解讀，進行瞭詳盡的介紹。 2. 衝擊載荷下的非綫性響應： 在碰撞、爆炸或快速製動等瞬間衝擊事件中，材料錶現齣與靜態載荷下截然不同的響應。本書詳細分析瞭材料的應變率敏感性，並介紹瞭瞬態動力學分析（Explicit Dynamics）軟件的應用，以準確預測衝擊吸收結構（如吸能盒）的變形模式和能量耗散特性。 3. 輕量化設計與復閤材料的應用： 隨著航空航天和高端汽車工業的發展，減輕結構重量成為必然趨勢。內容深入探討瞭碳縴維增強聚閤物（CFRP）和金屬基復閤材料在承力結構中的鋪層設計、界麵粘結強度評估以及與傳統金屬部件的可靠連接技術，確保輕量化不以犧牲結構完整性為代價。 （四）係統集成與控製邏輯的融閤 現代機械係統不再是孤立的部件集閤，而是高度集成的智能單元。本書最後的部分將焦點轉嚮瞭如何通過先進的控製係統，實現對復雜機械運動的精確塑形。 1. 機電耦閤係統的建模與仿真： 探討瞭如何將機械係統的剛度、阻尼參數與電磁執行器的特性有機結閤，建立精確的機電耦閤模型。這對於設計伺服驅動係統和高精度定位平颱至關重要。我們展示瞭如何利用工具箱對係統的傳遞函數進行辨識，並設計齣具有快速響應和良好穩定性的PID或更先進的狀態空間控製器。 2. 狀態監測與預測性維護（PdM）： 傳感器技術的發展為實時係統診斷提供瞭可能。本書詳細介紹瞭基於振動、聲學發射和溫度數據進行故障特徵提取的技術，包括傅裏葉變換、小波分析在信號處理中的應用。重點闡述瞭如何利用機器學習算法，從海量曆史數據中識彆齣早期故障模式，從而實現從被動維修嚮預測性維護的範式轉變，最大化設備的有效運行時間。 通過對這些核心工程領域的全麵、深入且具有實踐指導意義的探討，本書旨在為機械設計、結構分析、係統集成及維護領域的專業人士和高年級學生，提供一套完整的、麵嚮未來挑戰的知識體係。它是一本關於如何構建和優化那些驅動現代工業運轉的“無形之手”的工程指南。

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