本書面向新工科建設(shè)需要，闡述高等機械工程理論知識體系，以達到提高我國機械創(chuàng)新設(shè)計能力和科學(xué)研究能力的目的。本書包括高等工程力學(xué)、現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、先進制造技術(shù)、自動化技術(shù)及智能制造技術(shù)等各個方面的內(nèi)容，基本能夠反映近年來國內(nèi)外機械工程學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r。本書內(nèi)容側(cè)重前沿性，內(nèi)容新穎性和難度較傳統(tǒng)機械工程學(xué)有大幅的提升，是《機械工程學(xué)》的延伸和拓展。本書在知識體系完整的前提下，更注重介紹相關(guān)技術(shù)及知識的工程應(yīng)用，撰寫語言簡練，概念清晰，界定科學(xué)，可為讀者從事科學(xué)研究提供支持。 本書可作為普通高等教育機械工程學(xué)科高年級本科生和研究生的教材，還可供科研工作人員參考閱讀。
許崇海，男，漢族，1971年3月出生，博士，教授，教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃入選者，教育部高等學(xué)校骨干教師資助計劃入選者，全國百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名論文獲得者，山東省有突出貢獻的中青年專家，山東省自然科學(xué)杰出青年基金獲得者，山東省優(yōu)秀青年知識分子，山東省青聯(lián)第十一屆委員會委員，山東省高校輕工裝備先進制造與測控技術(shù)重點實驗室主任，山東省優(yōu)秀研究生指導(dǎo)教師，山東大學(xué)博士生導(dǎo)師。
目 錄
第1章 機械工程力學(xué) 1
1.1 分析力學(xué)理論 1
1.1.1 約束及約束方程 1
1.1.2 自由度和廣義坐標(biāo) 3
1.1.3 虛位移 4
1.1.4 虛位移原理概述 6
1.1.5 用廣義力表示的質(zhì)點系平衡條件 10
1.1.6 動力學(xué)普遍方程 12
1.2 機械振動及控制 13
1.2.1 單自由度系統(tǒng)的自由振動 14
1.2.2 計算固有頻率的能量法 19
1.2.3 單自由度系統(tǒng)的有阻尼自由振動 21
1.2.4 單自由度系統(tǒng)的無阻尼受迫振動 25
1.2.5 單自由度系統(tǒng)的有阻尼受迫振動 27
1.2.6 轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速 29
1.2.7 隔振 30
1.2.8 兩自由度系統(tǒng)的自由振動 32
1.2.9 兩自由度系統(tǒng)的受迫振動 34
1.3 機械工程中的超靜定結(jié)構(gòu) 36
1.3.1 超靜定結(jié)構(gòu) 36
1.3.2 用力法求解超靜定結(jié)構(gòu)問題 38
1.3.3 對稱及反對稱性質(zhì)的利用 42
參考文獻 46
第2章 工程熱力學(xué) 47
2.1 熱力學(xué)基礎(chǔ) 47
2.1.1 基本概念 47
2.1.2 熱力學(xué)第一定律概述 53
2.1.3 熱力學(xué)第二定律概述 61
2.1.4 有效能和有用功 67
2.2 熱力循環(huán)理論 76
2.2.1 蒸汽動力循環(huán) 77
2.2.2 氣體動力循環(huán) 82
2.2.3 制冷和熱泵循環(huán) 90
2.3 太陽能技術(shù)的熱力學(xué)基礎(chǔ) 96
2.3.1 熱輻射的性質(zhì) 96
2.3.2 輻射系統(tǒng)的可逆過程和循環(huán) 100
本章小結(jié) 101
參考文獻 102
第3章 現(xiàn)代機械設(shè)計理論 103
3.1 現(xiàn)代機構(gòu)學(xué)的形成、基本內(nèi)容和應(yīng)用 103
3.1.1 機構(gòu)學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展 103
3.1.2 空間連桿機構(gòu) 103
3.1.3 機器人機構(gòu) 110
3.2 現(xiàn)代機器人設(shè)計研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景 117
3.2.1 機器人設(shè)計基本原則、步驟 117
3.2.2 機器人設(shè)計方法 119
3.2.3 工業(yè)機器人系統(tǒng)設(shè)計 120
3.2.4 工業(yè)機器人應(yīng)用案例 122
3.2.5 機器人的發(fā)展前景 129
3.3 現(xiàn)代機械仿真技術(shù)及其應(yīng)用 131
3.3.1 現(xiàn)代機械仿真技術(shù)概述 131
3.3.2 現(xiàn)代機械仿真技術(shù)分類 133
3.3.3 現(xiàn)代機械仿真技術(shù)基礎(chǔ)理論 135
3.3.4 現(xiàn)代機械仿真技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢 141
3.4 優(yōu)化設(shè)計方法 144
3.4.1 優(yōu)化設(shè)計的基本知識 144
3.4.2 優(yōu)化設(shè)計問題分類 149
3.4.3 求解優(yōu)化設(shè)計問題的傳統(tǒng)優(yōu)化算法 152
3.4.4 優(yōu)化設(shè)計問題的智能求解方法 154
3.4.5 基于MATLAB的某型號空心傳動軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化實例 156
本章小結(jié) 158
參考文獻 158
第4章 先進制造技術(shù) 160
4.1 高速/超高速切削加工技術(shù) 160
4.1.1 高速/超高速切削加工技術(shù)概述 160
4.1.2 高速/超高速切削加工技術(shù)系統(tǒng) 161
4.1.3 高速/超高速切削機理 163
4.1.4 高速/超高速切削加工技術(shù)及其應(yīng)用 168
4.1.5 高速/超高速切削加工技術(shù)的發(fā)展趨勢 169
4.2 增材制造技術(shù) 169
4.2.1 增材制造技術(shù)概述 169
4.2.2 增材制造技術(shù)的應(yīng)用 171
4.2.3 4D打印技術(shù) 179
4.2.4 增材制造技術(shù)發(fā)展面臨的主要問題 181
4.2.5 增材制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢 182
4.3 復(fù)合加工技術(shù) 182
4.3.1 復(fù)合加工技術(shù)概述 182
4.3.2 復(fù)合加工技術(shù)的種類 183
4.3.3 復(fù)合加工技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢 186
4.4 表面工程技術(shù) 189
4.4.1 表面工程技術(shù)概論 190
4.4.2 表面改性技術(shù) 191
4.4.3 復(fù)合表面工程技術(shù) 197
4.4.4 表面工程技術(shù)的發(fā)展方向 200
4.5 微納制造技術(shù) 201
4.5.1 微納制造技術(shù)概述 201
4.5.2 微納制造技術(shù)的種類 204
4.5.3 微納制造技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢 209
本章小結(jié) 210
參考文獻 210
第5章 機械自動化系統(tǒng) 214
5.1 計算機控制技術(shù) 214
5.1.1 計算機控制系統(tǒng)概述 214
5.1.2 計算機控制的理論基礎(chǔ) 215
5.1.3 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計 220
5.1.4 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計 221
5.2 自動控制系統(tǒng)的重要組成 224
5.2.1 有源電氣元件的建模 224
5.2.2 自動控制系統(tǒng)中的傳感器和編碼器 225
5.2.3 自動控制系統(tǒng)中的直流電動機 227
5.2.4 直流電動機的速度控制及位置控制 230
5.3 液壓與氣壓伺服系統(tǒng)基礎(chǔ) 233
5.3.1 液壓與氣壓伺服系統(tǒng)概述 233
5.3.2 典型的伺服控制元件 236
5.3.3 伺服閥 240
5.4 典型的伺服系統(tǒng) 246
5.4.1 液壓伺服系統(tǒng) 246
5.4.2 氣壓伺服系統(tǒng) 250
5.5 機械自動化系統(tǒng)案例—磁盤驅(qū)動器 252
本章小結(jié) 258
參考文獻 258
第6章 智能制造及應(yīng)用 259
6.1 智能制造技術(shù) 259
6.1.1 智能制造技術(shù)的含義 259
6.1.2 國內(nèi)外智能制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 259
6.1.3 智能制造的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù) 260
6.2 智能制造系統(tǒng) 276
6.2.1 智能機床系統(tǒng) 277
6.2.2 智能生產(chǎn)線系統(tǒng) 279
6.2.3 智能車間系統(tǒng) 280
6.3 工業(yè)大數(shù)據(jù) 280
6.3.1 工業(yè)大數(shù)據(jù)采集技術(shù) 281
6.3.2 工業(yè)大數(shù)據(jù)存儲基礎(chǔ) 286
6.3.3 工業(yè)大數(shù)據(jù)分析方法 289
6.4 智能制造技術(shù)的應(yīng)用 293
6.4.1 典型行業(yè)智能制造系統(tǒng)的需求差異綜述 293
6.4.2 智能制造系統(tǒng)在重型機械車間中的應(yīng)用 295
6.4.3 智能制造系統(tǒng)在重型機床車間的應(yīng)用 299
參考文獻 301
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