本书包括机械基础、机械设计、机械制造、机械电子与控制以及以汽车和机器人为典型的应用介绍等五个方面,旨在形成机械工程的知识脉络。在机械基础方面,包括力学、工程制图及工程材料等基础知识；在机械设计方面,包括机构、零件、机器与创新设计；在机械制造方面,包括切削、制造基础、传统制造、先进制造;在机械电子与控制方面,包括PLC、液压与气压传动、数控技术、工业机器人等；此外,介绍了以汽车和机器人为典型的应用案例。本书从课程群的角度引入机械学科各方面的历史,结合社会发展不同时期对机械学科的需求,分别从机械工程的典型方向进行介绍,从而帮助读者建立围绕机械工程的整体知识体系。

目  录

第1章 机械工程概述1

1.1 机械工程内涵及发展简史 ……………………………………………………………1

1.1.1 机械工程的内涵…………………………………………………………………1

1.1.2 机械工程的发展简史……………………………………………………………1

1.2 机械工程教育知识架构 ………………………………………………………………5

1.2.1 专业教育的组成…………………………………………………………………5

1.2.2 专业知识体系的结构……………………………………………………………5

1.2.3 知识领域、子知识领域及其对应的主要课程 ………………………………7

1.2.4 课程体系……………………………………………………………………………8

1.3 机械工程学科的教育…………………………………………………………………11

1.3.1 机械工程教育的起源 …………………………………………………………11

1.3.2 机械工程教育在中国的发展 …………………………………………………11

1.3.3中国机械工程教育发展的未来 ………………………………………………14

参考文献 ………………………………………………………………………………………15

第2章 机械基础16

2.1 概述………………………………………………………………………………………16

2.1.1 机械系统模型化与数据化 ……………………………………………………16

2.1.2 机械系统几何表达与构建 ……………………………………………………17

2.1.3 机械系统材料表达与建模 ……………………………………………………18

2.1.4 机械系统物性表达与建模 ……………………………………………………19

2.2 专业核心知识点和要求的能力………………………………………………………20

2.2.1图学 ……………………………………………………………………………………20

2.2.2力学 ………………………………………………………………………………………28

2.2.3 材料 ………………………………………………………………………………34

2.2.4 热流体 ……………………………………………………………………………40

2.3 前沿技术和发展趋势…………………………………………………………………45

2.3.1图学前沿技术 ……………………………………………………………………45

2.3.2 力学前沿技术 …………………………………………………………………47

2.3.3 材料前沿技术 …………………………………………………………………48

2.3.4 热流体前沿技术 …………………………………………………………………49

参考文献 ……………………………………………………………………………………52

第3章 机械设计54

3.1 概述………………………………………………………………………………………54

3.1.1 机械设计的一般过程 …………………………………………………………54

3.1.2 机械设计知识架构 ……………………………………………………………54

3.2 专业核心知识点和要求的能力………………………………………………………55

3.2.1 机械设计基础理论 ……………………………………………………………55

3.2.2 机械零部件设计 ………………………………………………………………61

3.2.3 精度设计与公差检测 …………………………………………………………69

3.2.4 计算机辅助设计 …………………………………………………………………75

3.3 现代设计方法……………………………………………………………………………80

3.3.1 创新设计 ………………………………………………………………………80

3.3.2 虚拟设计 …………………………………………………………………………82

3.3.3 快速设计 …………………………………………………………………………83

3.3.4 优化设计 …………………………………………………………………………84

3.3.5 仿生设计 ………………………………………………………………………86

3.3.6 绿色产品设计 …………………………………………………………………87

3.3.7 全寿命周期设计 …………………………………………………………………88

参考文献 ………………………………………………………………………………………89

第4章 机械制造91

4.1 概述……………………………………………………………………………………91

4.1.1 机械制造的定义 ………………………………………………………………91

4.1.2 机械制造的内涵 …………………………………………………………………91

4.1.3 机械制造需要解决的问题 ……………………………………………………92

4.2 专业核心知识点和要求的能力………………………………………………………92

4.2.1 成型原理 …………………………………………………………………………92

4.2.2 制造工艺设计 …………………………………………………………………98

4.2.3 工装原理与设计………………………………………………………………103

4.2.4 制造过程质量管理……………………………………………………………109

4.3 前沿技术与发展趋势 ………………………………………………………………113

4.3.1 柔性智能制造…………………………………………………………………113

4.3.2 增减材复合制造………………………………………………………………117

4.3.3高能束与多能场制造……………………………………………………………121

参考文献………………………………………………………………………………………126

第5章 机械电子与控制128

5.1 概述 …………………………………………………………………………………128

5.2 专业核心知识点和要求的能力 ………………………………………………………129

5.2.1 机电控制理论与技术…………………………………………………………129

5.2.2 传感器与信息处理技术………………………………………………………134

5.2.3 机电传动技术…………………………………………………………………139

5.2.4 机电一体化系统………………………………………………………………146

5.3 前沿技术和发展趋势 ………………………………………………………………153

5.3.1人工智能…………………………………………………………………………153

5.3.2 工业互联网………………………………………………………………………155

5.3.3 机器视觉…………………………………………………………………………157

5.3.4 智能传感器………………………………………………………………………159

5.3.5智能控制……………………………………………………………………………160

参考文献……………………………………………………………………………………161

第6章 车辆工程163

6.1 概述 …………………………………………………………………………………163

6.2 专业核心知识点和要求的能力 ………………………………………………………164

6.2.1 汽车结构…………………………………………………………………………164

6.2.2 汽车发动机原理………………………………………………………………165

6.2.3汽车行驶原理……………………………………………………………………166

6.2.4 汽车设计………………………………………………………………………167

6.2.5 汽车制造技术…………………………………………………………………168

6.3 前沿技术和发展趋势 ………………………………………………………………171

6.3.1 智能网联汽车………………………………………………………………………171

6.3.2 新能源技术……………………………………………………………………180

6.3.3汽车智能制造技术……………………………………………………………182

参考文献………………………………………………………………………………………184