本書面向新工科建設需要，闡述高等機械工程理論知識體系，以達到提高我國機械創新設計能力和科學研究能力的目的。本書包括高等工程力學、現代設計技術、先進制造技術、自動化技術及智能制造技術等各個方面的內容，基本能夠反映近年來國內外機械工程學的發展狀況。本書內容側重前沿性，內容新穎性和難度較傳統機械工程學有大幅的提升，是《機械工程學》的延伸和拓展。本書在知識體系完整的前提下，更注重介紹相關技術及知識的工程應用，撰寫語言簡練，概念清晰，界定科學，可為讀者從事科學研究提供支持。 本書可作為普通高等教育機械工程學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，教育部新世紀優秀人才支持計劃入選者，教育部高等學校骨干教師資助計劃入選者，全國百篇優秀博士學位論文提名論文獲得者，山東省有突出貢獻的中青年專家，山東省自然科學杰出青年基金獲得者，山東省優秀青年知識分子，山東省青聯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重點實驗室主任，山東省優秀研究生指導教師，山東大學博士生導師。
目 錄
第1章 機械工程力學 1
1.1 分析力學理論 1
1.1.1 約束及約束方程 1
1.1.2 自由度和廣義坐標 3
1.1.3 虛位移 4
1.1.4 虛位移原理概述 6
1.1.5 用廣義力表示的質點系平衡條件 10
1.1.6 動力學普遍方程 12
1.2 機械振動及控制 13
1.2.1 單自由度系統的自由振動 14
1.2.2 計算固有頻率的能量法 19
1.2.3 單自由度系統的有阻尼自由振動 21
1.2.4 單自由度系統的無阻尼受迫振動 25
1.2.5 單自由度系統的有阻尼受迫振動 27
1.2.6 轉子的臨界轉速 29
1.2.7 隔振 30
1.2.8 兩自由度系統的自由振動 32
1.2.9 兩自由度系統的受迫振動 34
1.3 機械工程中的超靜定結構 36
1.3.1 超靜定結構 36
1.3.2 用力法求解超靜定結構問題 38
1.3.3 對稱及反對稱性質的利用 42
參考文獻 46
第2章 工程熱力學 47
2.1 熱力學基礎 47
2.1.1 基本概念 47
2.1.2 熱力學第一定律概述 53
2.1.3 熱力學第二定律概述 61
2.1.4 有效能和有用功 67
2.2 熱力循環理論 76
2.2.1 蒸汽動力循環 77
2.2.2 氣體動力循環 82
2.2.3 制冷和熱泵循環 90
2.3 太陽能技術的熱力學基礎 96
2.3.1 熱輻射的性質 96
2.3.2 輻射系統的可逆過程和循環 100
本章小結 101
參考文獻 102
第3章 現代機械設計理論 103
3.1 現代機構學的形成、基本內容和應用 103
3.1.1 機構學的產生和發展 103
3.1.2 空間連桿機構 103
3.1.3 機器人機構 110
3.2 現代機器人設計研究現狀及發展前景 117
3.2.1 機器人設計基本原則、步驟 117
3.2.2 機器人設計方法 119
3.2.3 工業機器人系統設計 120
3.2.4 工業機器人應用案例 122
3.2.5 機器人的發展前景 129
3.3 現代機械仿真技術及其應用 131
3.3.1 現代機械仿真技術概述 131
3.3.2 現代機械仿真技術分類 133
3.3.3 現代機械仿真技術基礎理論 135
3.3.4 現代機械仿真技術的應用和發展趨勢 141
3.4 優化設計方法 144
3.4.1 優化設計的基本知識 144
3.4.2 優化設計問題分類 149
3.4.3 求解優化設計問題的傳統優化算法 152
3.4.4 優化設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構優化實例 156
本章小結 158
參考文獻 158
第4章 先進制造技術 160
4.1 高速/超高速切削加工技術 160
4.1.1 高速/超高速切削加工技術概述 160
4.1.2 高速/超高速切削加工技術系統 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及其應用 168
4.1.5 高速/超高速切削加工技術的發展趨勢 169
4.2 增材制造技術 169
4.2.1 增材制造技術概述 169
4.2.2 增材制造技術的應用 171
4.2.3 4D打印技術 179
4.2.4 增材制造技術發展面臨的主要問題 181
4.2.5 增材制造技術產業發展趨勢 182
4.3 復合加工技術 182
4.3.1 復合加工技術概述 182
4.3.2 復合加工技術的種類 183
4.3.3 復合加工技術的應用和發展趨勢 186
4.4 表面工程技術 189
4.4.1 表面工程技術概論 190
4.4.2 表面改性技術 191
4.4.3 復合表面工程技術 197
4.4.4 表面工程技術的發展方向 200
4.5 微納制造技術 201
4.5.1 微納制造技術概述 201
4.5.2 微納制造技術的種類 204
4.5.3 微納制造技術的應用與發展趨勢 209
本章小結 210
參考文獻 210
第5章 機械自動化系統 214
5.1 計算機控制技術 214
5.1.1 計算機控制系統概述 214
5.1.2 計算機控制的理論基礎 215
5.1.3 數字控制器的模擬化設計 220
5.1.4 數字控制器的離散化設計 221
5.2 自動控制系統的重要組成 224
5.2.1 有源電氣元件的建模 224
5.2.2 自動控制系統中的傳感器和編碼器 225
5.2.3 自動控制系統中的直流電動機 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基礎 233
5.3.1 液壓與氣壓伺服系統概述 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 246
5.4.1 液壓伺服系統 246
5.4.2 氣壓伺服系統 250
5.5 機械自動化系統案例—磁盤驅動器 252
本章小結 258
參考文獻 258
第6章 智能制造及應用 259
6.1 智能制造技術 259
6.1.1 智能制造技術的含義 259
6.1.2 國內外智能制造技術的發展現狀 259
6.1.3 智能制造的基礎理論與關鍵技術 260
6.2 智能制造系統 276
6.2.1 智能機床系統 277
6.2.2 智能生產線系統 279
6.2.3 智能車間系統 280
6.3 工業大數據 280
6.3.1 工業大數據采集技術 281
6.3.2 工業大數據存儲基礎 286
6.3.3 工業大數據分析方法 289
6.4 智能制造技術的應用 293
6.4.1 典型行業智能制造系統的需求差異綜述 293
6.4.2 智能制造系統在重型機械車間中的應用 295
6.4.3 智能制造系統在重型機床車間的應用 299
參考文獻 301
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