机械工程概论

本书用于机械工程学科相关专业学习，是一本用系统工程方法将知识与素质教育集于一体的教科书。全书共分7章。靠前章为概论；第2章介绍了机械工程基础知识；第3章是机械设计及现代设计方法；第4章为机械制造工艺技术；第5章是机械自动化技术；第6章是机械制造管理技术；第7章介绍了现代机械工程教育。本书对机械工程所涉及的知识、特别是机械工程的近期新成果进行了阐述，并对新世纪的机械工程发展进行了展望。

刘永贤，东北大学教授，博士研究生导师，国务院政府津贴获得者。曾历任辽宁省CAD／CAM工程技术中心主任，辽宁省品质数控机床重点实验室副主任，辽宁省高校优选制造及自动化重点实验室副主任，辽宁省CAD技术应用发展中心主任，东北大学优选制造及自动化技术研究所副所长等职务，曾聘为国家CAD应用工程专家，辽宁省CAD专家组副组长，辽宁省CAD、CIMS、制造业信息化专家。研究方向：产品设计自动化理论及应用，CAD／CAM集成技术及理论。数字化装备及加工等。主持国家重点攻关科研课题、863及自然科学基金等课题10多项。省、市重大攻关科研课题近20多项，企业合作和服务项目20多项，开发产品10多个。曾获国家科技进步二等奖、辽宁省科技进步一、二、三等奖、辽宁省科技重大成果推广二等奖、冶金部和沈阳市科技进步奖多项。领导的CAD／CAM研究中心曾被国家科学技术委员会命名为全国CAD技术开发推广优选单位。出版《Computer Aided Design》《机械工程概论》等8部专著，获机械工业部很好教材二等奖1部。培养博士研究生20余名、硕士研究生70余人。在靠前、外重点杂志发表学术论文百篇以上，被邀请参加境内、外靠前学术会议及访问交流多次。

前言
第1章绪论1
1.1机械的基本概况1
1.1.1机械的基本名词1
1.1.2机械的特征及种类3
1.1.3制造业与机械工业4
1.2机械工程的涵义5
1.3机械工程发展7
1.3.1社会发展与机械工程7
1.3.2机械工程发展史8
1.3.3中国机械工程发展11
1.4机械工业的地位14
1.5我国机械制造业现状16
1.621世纪的机械工程19
复习思考题21
第2章机械工程基础22
2.1机械系统及其功能与组成22
2.1.1机械系统22
2.1.2机器的功能与性能22
2.1.3机器的组成25
2.2机器的结构27
2.2.1机器的功能与结构的关系27
2.2.2机械运动形态与变换31
2.2.3机、电、液机构组合的运动与控制38
2.2.4机械运动与控制40
2.3工程材料44
2.3.1工程材料概述44
2.3.2金属材料45
2.3.3高分子材料48
2.3.4陶瓷材料51
2.3.5复合材料53
2.4零件的种类及表面组成54
2.5零件的互换性与公差56
2.5.1互换性与公差的概念56
2.5.2尺寸、公差配合方面的基本术语56
2.5.3几何公差57
2.5.4表面粗糙度58
复习思考题59
第3章机械设计及现代设计方法60
3.1概论60
3.1.1工程设计的概念60
3.1.2设计的地位和意义62
3.1.3设计的分类62
3.1.4设计的本质与过程63
3.2设计理论与方法66
3.2.1设计理论与方法的分类66
3.2.2机械设计理论与方法的发展趋向66
3.3现代设计技术67
3.3.1现代设计技术的定义与特点67
3.3.2优良性能设计基础技术69
3.3.3竞争优势创建设计技术74
3.3.4全生命周期设计技术77
3.3.5绿色产品设计技术80
复习思考题84
第4章机械制造工艺技术85
4.1概述85
4.1.1机械制造工艺的定义和内涵85
4.1.2机械制造工艺的发展现状86
4.1.3机械制造工艺技术的发展趋势88
4.2毛坯制造方法89
4.2.1铸造89
4.2.2锻压成形93
4.2.3焊接96
4.2.4毛坯成形方法比较101
4.2.5先进毛坯成形技术102
4.3材料热处理及表面处理技术103
4.3.1材料整体热处理103
4.3.2表面处理技术104
4.4零件加工制造105
4.4.1传统切削加工方法106
4.4.2特种加工方法113
4.4.3高速加工技术119
4.4.4超精密加工技术119
4.4.5微纳米加工技术121
4.4.6快速原型制造技术122
4.5机器装配124
4.5.1概述124
4.5.2装配尺寸链125
4.5.3保证装配精度的方法126
4.5.4自动化装配128
4.6机械制造装备129
4.6.1机械制造装备及系统129
4.6.2数控机床134
4.6.3新一代机械制造装备技术及其发展139
复习思考题140
第5章机械自动化技术141
5.1概述141
5.2机电一体化基础技术142
5.2.1机电一体化的概念142
5.2.2驱动技术144
5.2.3传感技术154
5.2.4工业控制计算机158
5.2.5可编程序控制器163
5.3机械量测量与检测168
5.3.1检测技术基础168
5.3.2常见机械量测量方法171
5.3.3感测信号的变换与调理175
5.3.4自动化仪表概述179
5.3.5虚拟仪器概述180
5.4机电控制基础182
5.4.1机电控制概述182
5.4.2机电控制策略184
5.4.3伺服控制基础190
5.4.4工业控制技术概述191
5.5数控系统193
5.5.1数控技术概况193
5.5.2数控装置193
5.5.3数控应用195
5.5.4数控系统分类195
5.6机器人技术197
5.6.1机器人的定义、组成及分类197
5.6.2机器人的运动轴系和自由度199
5.6.3工业机器人的驱动与控制系统201
5.6.4工业机器人的应用202
5.7柔性制造技术204
5.7.1概述204
5.7.2柔性制造系统的组成及分类206
5.7.3柔性制造系统实例210
复习思考题212
第6章制造过程的生产管理模式213
6.1概述213
6.2制造业生产模式的演变215
6.2.1制造业生产模式的发展215
6.2.2先进制造生产模式的战略目标217
6.2.3先进制造生产模式的核心问题218
6.3先进制造生产模式220
6.3.1并行工程220
6.3.2敏捷制造224
6.3.3精益生产228
6.3.4智能制造系统231
6.3.5绿色制造231
复习思考题233
第7章现代机械工程教育234
7.1机械工程教育规模234
7.2机械工程学科划分及基础理论234
7.2.1机械工程学科划分234
7.2.2机械工程学科基础理论235
7.3机械类专业本科生培养239
7.3.1我国大学分类239
7.3.2机械类本科专业的培养目标、要求和主要课程240
7.3.3机械类主要课程安排245
7.4机械工程学科研究生培养246
7.4.1我国的学位制度和研究生培养目标246
7.4.2研究生培养过程247
7.5机械类专业的人才择业248
7.621世纪的机械工程教育248
复习思考题252
参考文献253

书是一本用系统工程方法将知识与素质教育集于一体的教科书。自2009年9月第1版出版以来，受到全国许多高校师生的欢迎和肯定，但随着机械工程学科的发展，部分内容已经显得陈旧。为了更好地反映机械工程的最新研究进展，结合读者反馈，本次进行了如下修订：删除陈旧内容，更新及增补最新数据资料，如对第7章进行了重新编写；去掉部分理论性强、难以理解的内容，改为通俗易懂的知识表达，如对第3章内容进行了重新组织；增加部分新内容，以扩大知识覆盖面，如增加了微纳米加工技术、机械量测量与检测以及机电控制基础等内容；增加了各章习题及配套教学课件；对全书内容进行了勘误等。
    全书共分7章。第1章绪论，介绍了机械工程的基本概念、部分工程名词术语、机械工程发展史、机械工程涵盖的内容、机械工程在国民经济中的地位和作用，以及21世纪机械工程的展望。第2章机械工程基础，介绍了机械工程的基础知识，把机械作为一个系统，从系统出发认识机器，了解机器的用途、功能、性能，机器的组成、机构、形状，制造机器的各类材料以及互换性与公差。第3、4、5、6章对构成机械工程主要内容的四个方面进行了系统叙述，其中,第3章机械设计及现代设计方法，介绍了设计的内容、分类、过程，根据设计的发展介绍了设计理论与方法，并对现代设计技术有重点地进行了分类介绍；第4章机械制造工艺技术，主要介绍了毛坯制造、材料热处理及表面处理技术、零件加工制造及机器装配、机械制造装备；第5章机械自动化技术，从机械装备自动化和生产制造自动化两个方面进行介绍，包括机电一体化基础技术、机械量测量与检测、机电控制基础、数控系统、机器人技术及柔性制造技术；第6章制造过程的生产管理模式，重点介绍了制造业生产管理模式的演变过程及几种先进制造生产模式；第7章介绍了现代机械工程教育。
    本书对机械工程所涉及的知识，特别是对机械工程的最新成果进行了阐述，并对今后机械工程学科的发展进行了展望，旨在希望初学者能对机械工程建立一个初步概念，对自己所学的专业有所认识，对今后从业的范围能有所了解，激发自己的志趣与热情，增强自信心，热爱专业，明确自己的奋斗目标。
    参加本书第2版编写的人员有东北大学的谢华龙、盛忠起、刘永贤、许之伟、张耀满、史家顺、杨建宇、程军、张禹，沈阳工业大学的李飞等。谢华龙、盛忠起、刘永贤担任主编。
    东北大学博士生导师巩亚东教授担任本书主审。他对本书进行了细致审阅并提出了许多宝贵意见，在此表示衷心感谢。
    我们还要感谢有关院校领导，在本书编写过程中自始至终给予的大力支持和帮助，同时要感谢机械工业出版社给予的大力支持、指导与帮助。
    书中参考并引用了许多专家和学者的研究成果，在此致以谢意。
    鉴于本书涉及的知识面非常广泛，加之编者水平有限，书中难免有欠妥之处，恳请读者提出宝贵意见，以求改进。
    编者