本书面向新工科建设需要，阐述高等机械工程理论知识体系，以达到提高我国机械创新设计能力和科学研究能力的目的。本书包括高等工程力学、现代设计技术、先进制造技术、自动化技术及智能制造技术等各个方面的内容，基本能够反映近年来国内外机械工程学的发展状况。本书内容侧重前沿性，内容新颖性和难度较传统机械工程学有大幅的提升，是《机械工程学》的延伸和拓展。本书在知识体系完整的前提下，更注重介绍相关技术及知识的工程应用，撰写语言简练，概念清晰，界定科学，可为读者从事科学研究提供支持。 本书可作为普通高等教育机械工程学科高年级本科生和研究生的教材，还可供科研工作人员参考阅读。
许崇海，男，汉族，1971年3月出生，博士，教授，教育部新世纪优秀人才支持计划入选者，教育部高等学校骨干教师资助计划入选者，全国百篇优秀博士学位论文提名论文获得者，山东省有突出贡献的中青年专家，山东省自然科学杰出青年基金获得者，山东省优秀青年知识分子，山东省青联第十一届委员会委员，山东省高校轻工装备先进制造与测控技术重点实验室主任，山东省优秀研究生指导教师，山东大学博士生导师。
目 录
第1章 机械工程力学 1
1.1 分析力学理论 1
1.1.1 约束及约束方程 1
1.1.2 自由度和广义坐标 3
1.1.3 虚位移 4
1.1.4 虚位移原理概述 6
1.1.5 用广义力表示的质点系平衡条件 10
1.1.6 动力学普遍方程 12
1.2 机械振动及控制 13
1.2.1 单自由度系统的自由振动 14
1.2.2 计算固有频率的能量法 19
1.2.3 单自由度系统的有阻尼自由振动 21
1.2.4 单自由度系统的无阻尼受迫振动 25
1.2.5 单自由度系统的有阻尼受迫振动 27
1.2.6 转子的临界转速 29
1.2.7 隔振 30
1.2.8 两自由度系统的自由振动 32
1.2.9 两自由度系统的受迫振动 34
1.3 机械工程中的超静定结构 36
1.3.1 超静定结构 36
1.3.2 用力法求解超静定结构问题 38
1.3.3 对称及反对称性质的利用 42
参考文献 46
第2章 工程热力学 47
2.1 热力学基础 47
2.1.1 基本概念 47
2.1.2 热力学第一定律概述 53
2.1.3 热力学第二定律概述 61
2.1.4 有效能和有用功 67
2.2 热力循环理论 76
2.2.1 蒸汽动力循环 77
2.2.2 气体动力循环 82
2.2.3 制冷和热泵循环 90
2.3 太阳能技术的热力学基础 96
2.3.1 热辐射的性质 96
2.3.2 辐射系统的可逆过程和循环 100
本章小结 101
参考文献 102
第3章 现代机械设计理论 103
3.1 现代机构学的形成、基本内容和应用 103
3.1.1 机构学的产生和发展 103
3.1.2 空间连杆机构 103
3.1.3 机器人机构 110
3.2 现代机器人设计研究现状及发展前景 117
3.2.1 机器人设计基本原则、步骤 117
3.2.2 机器人设计方法 119
3.2.3 工业机器人系统设计 120
3.2.4 工业机器人应用案例 122
3.2.5 机器人的发展前景 129
3.3 现代机械仿真技术及其应用 131
3.3.1 现代机械仿真技术概述 131
3.3.2 现代机械仿真技术分类 133
3.3.3 现代机械仿真技术基础理论 135
3.3.4 现代机械仿真技术的应用和发展趋势 141
3.4 优化设计方法 144
3.4.1 优化设计的基本知识 144
3.4.2 优化设计问题分类 149
3.4.3 求解优化设计问题的传统优化算法 152
3.4.4 优化设计问题的智能求解方法 154
3.4.5 基于MATLAB的某型号空心传动轴结构优化实例 156
本章小结 158
参考文献 158
第4章 先进制造技术 160
4.1 高速/超高速切削加工技术 160
4.1.1 高速/超高速切削加工技术概述 160
4.1.2 高速/超高速切削加工技术系统 161
4.1.3 高速/超高速切削机理 163
4.1.4 高速/超高速切削加工技术及其应用 168
4.1.5 高速/超高速切削加工技术的发展趋势 169
4.2 增材制造技术 169
4.2.1 增材制造技术概述 169
4.2.2 增材制造技术的应用 171
4.2.3 4D打印技术 179
4.2.4 增材制造技术发展面临的主要问题 181
4.2.5 增材制造技术产业发展趋势 182
4.3 复合加工技术 182
4.3.1 复合加工技术概述 182
4.3.2 复合加工技术的种类 183
4.3.3 复合加工技术的应用和发展趋势 186
4.4 表面工程技术 189
4.4.1 表面工程技术概论 190
4.4.2 表面改性技术 191
4.4.3 复合表面工程技术 197
4.4.4 表面工程技术的发展方向 200
4.5 微纳制造技术 201
4.5.1 微纳制造技术概述 201
4.5.2 微纳制造技术的种类 204
4.5.3 微纳制造技术的应用与发展趋势 209
本章小结 210
参考文献 210
第5章 机械自动化系统 214
5.1 计算机控制技术 214
5.1.1 计算机控制系统概述 214
5.1.2 计算机控制的理论基础 215
5.1.3 数字控制器的模拟化设计 220
5.1.4 数字控制器的离散化设计 221
5.2 自动控制系统的重要组成 224
5.2.1 有源电气元件的建模 224
5.2.2 自动控制系统中的传感器和编码器 225
5.2.3 自动控制系统中的直流电动机 227
5.2.4 直流电动机的速度控制及位置控制 230
5.3 液压与气压伺服系统基础 233
5.3.1 液压与气压伺服系统概述 233
5.3.2 典型的伺服控制元件 236
5.3.3 伺服阀 240
5.4 典型的伺服系统 246
5.4.1 液压伺服系统 246
5.4.2 气压伺服系统 250
5.5 机械自动化系统案例—磁盘驱动器 252
本章小结 258
参考文献 258
第6章 智能制造及应用 259
6.1 智能制造技术 259
6.1.1 智能制造技术的含义 259
6.1.2 国内外智能制造技术的发展现状 259
6.1.3 智能制造的基础理论与关键技术 260
6.2 智能制造系统 276
6.2.1 智能机床系统 277
6.2.2 智能生产线系统 279
6.2.3 智能车间系统 280
6.3 工业大数据 280
6.3.1 工业大数据采集技术 281
6.3.2 工业大数据存储基础 286
6.3.3 工业大数据分析方法 289
6.4 智能制造技术的应用 293
6.4.1 典型行业智能制造系统的需求差异综述 293
6.4.2 智能制造系统在重型机械车间中的应用 295
6.4.3 智能制造系统在重型机床车间的应用 299
参考文献 301
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