具体描述
《数控机床机械系统运行工作页》内容简介：当前，提高教育教学质量已成为我国高等职业教育的核心问题，而教育教学质量的提高与高职院校内部的诸多因素有关，如办学理念、师资水平、课程体系、实践条件、生源质量以及教学质量监控与评价机制等。在这些影响因素中，不管从教育学理论还是从教育实践来看，课程都是一个非常重要的因素。课程作为学校向学生提供教育教学服务的产品，不但对学生培养的质量起着关键作用，而且也决定着学校核心竞争力和可持续发展能力的高低。
《机械系统动态仿真与优化设计：面向多物理场耦合的现代制造技术》 本书简介 本书聚焦于现代机械系统，特别是复杂数控机床及先进制造装备在设计、运行和优化过程中的核心挑战——系统级的动态行为理解与控制。本书旨在为工程技术人员、高级技工和相关领域的研究人员提供一套系统化、跨学科的理论框架与实用工具，以应对高速、高精度、高可靠性制造的需求。 第一部分：现代机械系统的多物理场基础 本部分奠定理解复杂机械系统行为所需的理论基础，重点关注经典力学向现代工程物理的过渡。 第一章：机械系统建模的演进与挑战 本章首先回顾了传统机械系统建模方法（如集总参数法、刚体动力学）的局限性。随后，深入探讨了在现代制造环境下，系统复杂性（如柔性、摩擦、热形变、电磁干扰）对传统模型带来的挑战。重点讨论了如何构建能准确反映实际工况的系统级虚拟模型。内容涵盖了多体动力学（MBD）的基本原理，如拉格朗日方程在复杂机构中的应用，以及如何有效处理约束运动和接触分析。 第二章：材料本构关系与疲劳寿命评估 机械系统的性能直接受材料特性的制约。本章详细阐述了高强度、复合材料及智能材料在动态载荷下的非线性本构关系，包括粘塑性、蠕变和应变率敏感性。此外，对疲劳分析进行了深入探讨，不仅限于S-N曲线，更侧重于基于应变控制的低周疲劳和高周疲劳的评估方法。引入了损伤累积模型（如Miner法则的修正形式）及其在预测数控机床主轴和刀架寿命中的应用。 第三章：热-力-电耦合效应分析 现代高速加工过程中，热量是影响系统精度的主要因素之一。本章着重分析了热源的识别与建模（如主轴轴承摩擦、切削热传递）。随后，系统地介绍了有限元方法（FEM）在处理热-固耦合问题中的实施细节，包括瞬态热分析和稳态热分析的边界条件设定。特别关注了伺服驱动器和功率电子元件产生的热对精密运动部件（如导轨和主轴）几何精度影响的量化方法。 第二部分：系统动态响应与先进控制策略 本部分将理论模型应用于实际系统的动态行为分析，并提出先进的控制与状态监测方案。 第四章：结构振动特性识别与主动抑振 详细介绍了机械结构模态分析的理论与实践。从实验模态分析（EMA）到基于有限元模型的分析（Operational Modal Analysis, OMA），阐述了如何准确识别系统的固有频率、阻尼比和振型。在抑振方面，本章超越了传统的PID控制，深入讲解了基于状态反馈的主动隔振技术（如磁悬浮轴承控制、压电驱动器应用），以及如何利用系统辨识结果设计最优的控制器增益。 第五章：非线性动力学与摩擦建模 机械系统中的摩擦和间隙是导致振动和定位误差的关键非线性源。本章系统梳理了不同摩擦模型（如库仑摩擦、Stribeck效应、速度依赖性摩擦）的适用场景和参数辨识方法。针对高速进给系统，引入了接触非线性和滞后效应的建模技术。最后，探讨了如何通过时域和频域分析来识别和量化这些非线性对系统稳定性和表面质量的影响。 第六章：先进伺服系统的性能优化与鲁棒控制 本章关注驱动和执行层面。详细解析了先进电机控制技术，如矢量控制（FOC）和直接转矩控制（DTC）在提高伺服响应速度和转矩平滑度中的作用。在控制算法方面，本书超越了经典控制，重点介绍了鲁棒控制（$H_{infty}$控制）、预测控制（MPC）在应对系统参数不确定性（如负载变化、环境温度波动）时的优势与实施。设计实例包括如何利用模型预测控制改善高速进给系统的跟踪误差。 第三部分：系统集成、仿真验证与优化 本部分将前两部分的理论与工具整合，用于解决实际工程问题，强调仿真与实验的闭环验证。 第七章：机床系统集成仿真平台构建 介绍如何利用多领域仿真环境（如集成MBD、FEM和控制系统的平台）构建完整的数控机床虚拟样机。重点讨论了不同软件模块间的数据接口、时间步长同步和耦合算法的选择（如松耦合与紧耦合）。本章提供了一个从部件级模型到整机级行为分析的流程指南，强调模型保真度（Model Fidelity）的量化评估。 第八章：工艺参数与系统动态的协同优化 本章探讨如何将系统动态模型反馈到加工工艺决策中。内容包括基于系统动态特性的切削参数自适应调整策略，旨在避免共振切削和颤振的发生。介绍了一种多目标优化框架，平衡加工效率（速度/材料去除率）与系统可靠性（振动水平/热形变），并讨论了响应曲面法（RSM）和遗传算法在工程优化中的应用。 第九章：状态监测、故障诊断与预测性维护 本章聚焦于系统运行中的实时数据利用。介绍了基于振动信号处理（如快速傅里叶变换、小波分析）的故障特征提取技术。详细阐述了基于模型残差的异常检测方法，即利用实时传感器数据与虚拟模型预测结果的偏差来早期识别磨损、松动或驱动器故障。最后，建立了基于健康状态（Health Index）的剩余使用寿命（RUL）预测框架，指导设备维护计划的制定。 总结 本书内容覆盖了从基础理论到尖端应用的完整链条，旨在培养工程师从单一学科视角向系统集成视角转变的能力，是理解、设计和运行下一代高精度、高可靠性机械系统的必备参考书。
作者简介
目录信息
总序
前言
致同学
“数控机床机械系统运行”课程描述一览表
《数控机床机械系统运行工作页》学习任务结构图
学习情境一 数控机床识别与选择
1 学习目标
2 学习内容
学习任务1 数控车床识别与选择
学习任务2 数控铣床／加工中心识别与选择
学习情境二 数控机床主传动系统运行
1 学习目标
2 学习内容
学习任务1 数控车床主传动系统运行
学习任务2 数控铣床／加工中心主传动系统运行
学习情境三 数控机床进给传动系统运行
1 学习目标
2 学习内容
学习任务 数控机床进给传动系统运行
学习情境四 数控机床自动换刀装置运行
1 学习目标
2 学习内容
学习任务1 数控车床自动换刀装置运行
学习任务2 加工中心自动换刀装置运行
学习情境五 数控机床辅助装置运行
1 学习目标
2 学习内容
学习任务1 数控车床配液压三爪卡盘辅助装置的运行
学习任务2 数控铣床／加工中心配数控回转工作台辅助装置的运行
学习情境六 数控机床整机机械系统运行
1 学习目标
2 学习内容
学习任务1 数控车床整机机械系统运行
学习任务2 数控铣床／加工中心整机机械系统运行
致老师
参考文献
后记
· · · · · · (收起)
前言
致同学
“数控机床机械系统运行”课程描述一览表
《数控机床机械系统运行工作页》学习任务结构图
学习情境一 数控机床识别与选择
1 学习目标
2 学习内容
学习任务1 数控车床识别与选择
学习任务2 数控铣床／加工中心识别与选择
学习情境二 数控机床主传动系统运行
1 学习目标
2 学习内容
学习任务1 数控车床主传动系统运行
学习任务2 数控铣床／加工中心主传动系统运行
学习情境三 数控机床进给传动系统运行
1 学习目标
2 学习内容
学习任务 数控机床进给传动系统运行
学习情境四 数控机床自动换刀装置运行
1 学习目标
2 学习内容
学习任务1 数控车床自动换刀装置运行
学习任务2 加工中心自动换刀装置运行
学习情境五 数控机床辅助装置运行
1 学习目标
2 学习内容
学习任务1 数控车床配液压三爪卡盘辅助装置的运行
学习任务2 数控铣床／加工中心配数控回转工作台辅助装置的运行
学习情境六 数控机床整机机械系统运行
1 学习目标
2 学习内容
学习任务1 数控车床整机机械系统运行
学习任务2 数控铣床／加工中心整机机械系统运行
致老师
参考文献
后记
· · · · · · (收起)
读后感
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