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本书以满足高等学校机械工程类专业学生的专业素质教育需要为目的，以智能制造和新工科建设为背景，主要面向大学一、二年级学生，系统而深入浅出地阐述机械工程的相关基础知识、机械设计与现代设计方法、机械制造工艺技术、机电一体化与机械制造自动化技术、智能制造与智能装备技术，使读者了解当前工业化与信息化高度融合产物的智能制造的发展态势。本书提供配套的电子课件PPT、习题参考答案、教学指南等。本书可作为高等学校机械类专业一、二年级学生或非机械类专业开展机械工程通识教育的教学用书，也可以作为近机械类专业教师的教学参考书及从事机械类相关工作的工程技术人员的参考书。

第1章  绪论	1
1.1  机械与机械工程	1
1.1.1  与机械有关的基本概念	1
1.1.2  机械工程的服务领域及工作内容	3
1.2  机械工程发展与社会发展	5
1.2.1  世界机械发展简史	5
1.2.2  我国机械发展简史	13
1.2.3  机械工程发展展望	19
1.3  本课程的基本内容、学习要求与方法	20
1.3.1  机械工程学科简介	20
1.3.2  本课程的基本内容	22
1.3.3  本课程的学习要求与方法	23
复习思考题	23
参考文献	23
第2章  机械工程与其他学科的交叉	24
2.1  数学与机械工程	24
2.1.1  概述	24
2.1.2  数学在机械工程中的应用	25
2.2  力学与机械工程	26
2.2.1  概述	26
2.2.2  工程力学基础	27
2.2.3  力学在机械工程中的应用	34
2.3  材料与机械工程	36
2.3.1  概述	36
2.3.2  材料的分类	37
2.3.3  材料在机械工程中的应用	41
2.4  计算机与机械工程	43
2.4.1  概述	43
2.4.2  计算机在机械设计制造中的应用	45
2.5  控制与机械工程	47
2.5.1  概述	47
2.5.2  机电控制系统的构成及分类	48
2.5.3  控制理论在机械工程中的应用	50
2.6  环境与机械工程	50
2.6.1  概述	50
2.6.2  机械工业的环境污染	51
2.6.3  绿色设计制造	53
复习思考题	54
参考文献	55
第3章  机械设计与现代设计方法	56
3.1  概述	56
3.1.1  机械设计方法发展历程	56
3.1.2  传统设计方法和现代设计方法的关系	57
3.2  机械设计的基本方法	58
3.2.1  机械设计的基本要求	58
3.2.2  机械设计方法和一般步骤	59
3.3  常用的现代设计方法	60
3.3.1  优化设计	61
3.3.2  有限元设计	66
3.3.3  可靠性设计	71
3.3.4  创新设计	74
3.3.5  反求设计	79
复习思考题	84
参考文献	84
第4章  机械制造工艺技术	85
4.1  机械制造工艺概述	85
4.1.1  机械制造工艺及其阶段划分	85
4.1.2  机械制造工艺的成形学分类	86
4.1.3  机械制造工艺的发展特征	87
4.1.4  机械制造工艺中的新技术	88
4.2  受迫成形加工工艺（?m = 0）	89
4.2.1  铸造成形	89
4.2.2  压力加工	95
4.2.3  粉末冶金	96
4.2.4  高分子材料塑性成形	97
4.3  去除成形加工工艺（?m＜0）	100
4.3.1  切削加工	100
4.3.2  特种加工去除工艺	111
4.4  添加成形加工工艺（?m＞0）	116
4.4.1  增材制造与3D打印	116
4.4.2  增材制造技术的发展趋势	118
4.4.3  结合加工	119
复习思考题	122
参考文献	122
第5章  机电一体化与机械制造自动化技术	124
5.1  机电一体化技术及实例	124
5.1.1  概述	124
5.1.2  机电一体化技术的理论基础与关键技术	128
5.1.3  机电一体化系统的构成与分类	132
5.1.4  典型的机电一体化系统实例	135
5.2  机械制造自动化技术及实例	140
5.2.1  概述	140
5.2.2  机械制造自动化系统的构成与分类	144
5.2.3  机械制造自动化的途径	147
5.2.4  机械制造自动化的类型与特征	149
复习思考题	152
参考文献	152
第6章  智能制造与智能装备技术	153
6.1  智能制造的产生	153
6.1.1  智能制造的历史与起源	153
6.1.2  智能制造的定义与特征	153
6.1.3  智能制造典型案例分析	154
6.2  智能制造的发展	155
6.2.1  国外发展	155
6.2.2  国内发展	156
6.2.3  应用进展	157
6.2.4  发展趋势	158
6.3  智能制造的意义	159
6.4  智能制造系统架构	160
6.4.1  智能制造总体架构的基本含义	160
6.4.2  智能制造系统架构概述	164
6.5  机器人技术	165
6.5.1  机器人的定义	165
6.5.2  工业机器人分类	166
6.5.3  工业机器人的系统组成	167
6.5.4  工业机器人的特点	168
6.5.5  工业机器人的关键核心技术	169
6.5.6  工业机器人技术应用现状及发展趋势	170
6.6  智能检测技术	172
6.6.1  智能检测系统的组成及分类	172
6.6.2  智能检测的发展	173
6.6.3  智能检测系统结构与工作原理	175
6.6.4  智能检测的主要理论	178
6.6.5  智能检测技术的应用	180
6.7  物联网技术	183
6.7.1  物联网技术框架	184
6.7.2  物联网特点	184
6.7.3  物联网发展中存在的问题	184
6.7.4  物联网关键技术	186
6.7.5  物联网在制造行业的应用	187
6.8  云计算技术	191
6.8.1  云计算的发展背景	191
6.8.2  云计算技术概述	192
6.8.3  云计算技术在智能制造中的应用与发展趋势	196
复习思考题	197
参考文献	197

第2版前言
本书第1版自2018年8月出版以来，深受广大读者和高校师生的支持与肯定。为深入贯彻《中国制造2025》行动纲领，更好地适应当前工业技术的飞速发展及高等教育教学改革的发展需求，编者在征求各方的意见和建议及参考借鉴国内外同行优秀成果的基础上，认真对本书第1版进行了修订。
在修订本书过程中，一方面继续保持了原有的特点，介绍深入浅出，内容实用易懂；另一方面更新了内容体系，第2章由介绍工程制图、工程材料、工程力学等相关机械工程基础知识改为介绍机械工程与其他学科的交叉，第5章对机电一体化与机械制造自动化技术的知识点重新进行了整合和更新，删除了第6章机械工程技术的新发展和第7章现代机械工程教育，新增了第6章智能制造与智能装备技术，进一步突出了学科基础，展示了学科发展，使本书内容更加完善，以便于教师的教学和学生的自学。
本书由李勇峰、吴婷婷任主编，由杨辉、徐晓厂任副主编。具体编写分工如下：第1章由李勇峰编写；第2章由吴婷婷编写；第3章由陈芳编写；第4章4.1节、4.2节、4.3节由王占奎编写；第4章4.4节、第5章由徐晓厂编写；第6章由杨辉编写。
本书提供配套的电子课件PPT、习题参考答案、教学指南等，请登录华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn）注册下载，也可联系本书编辑（wangxq@phei.com.cn，010-88254113）索取。
本次修订主要由李勇峰总体规划和统稿，由郑州大学刘德平教授主审，同时感谢第1版作者对本书做出的重要贡献。本书在编写过程中得到了许多专家、同人的大力支持和帮助，书中参考并借鉴了许多专家、学者的优秀研究成果，在此谨向他们表示衷心的感谢。
限于编者水平，书中难免存在不足之处，恳请广大读者批评指正。

编  者      
2023年5月

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机械工程导论——基于智能制造（第2版）