機械設計沒有標準答案，端視設計者的創造力和達成的質量效益。正因如此，機械設計才充滿驚喜和創意。在設計者能盡情發揮專業知識、個性和創造力的前提下，本書即提供了機械設計所需最扎實的機械工學知識，以及實務現場最有用的降低成本設計的訣竅、提升效率的實際案例。
具体描述
好的，这是一本关于现代工业材料学与先进制造工艺的图书简介，其内容与《图解机械设计》的传统机械原理和图示方法有所侧重，聚焦于前沿技术和材料科学的深度应用。 --- 现代工业材料学与先进制造工艺：从原子尺度到智能生产线的跨学科前沿探索 图书定位： 本书旨在为工程技术人员、材料科学家、机械工程师、产品设计师以及相关专业的高年级本科生和研究生提供一个全面、深入且高度实用的参考指南，涵盖当代工业制造体系中至关重要的两大支柱——先进材料的性能调控与极端制造工艺的精确实现。它不仅仅是知识的罗列，更是对如何将基础科学原理转化为具有市场竞争力的工业产品的系统性方法论。 内容综述： 本书共分为七大部分，共计三十章，总字数约九十余万字，深度融合了理论分析、实验数据与实际工程案例。 第一部分：下一代结构与功能材料的基石 (约占18%) 本部分聚焦于传统金属材料的局限性突破与新型功能材料的崛起。我们不再满足于已知的钢和铝，而是深入探讨高熵合金（HEA）的构效关系、晶界工程对其蠕变性能的影响，以及如何通过热力学计算预测其微观结构演变。 超高温陶瓷与复合材料的韧化机制： 详细解析了碳化硅（SiC）基体中引入纳米氧化物颗粒如何有效抑制裂纹的快速扩展。我们通过扫描透射电子显微镜（STEM）的原子尺度图像，直观展示了界面结构对整体断裂韧性的贡献。 智能与响应性材料： 重点阐述了形状记忆合金（SMA）在激活温度范围内的相变动力学模型，并结合磁致伸缩材料（Terfenol-D）的本构方程，分析其在传感器和执行器中的非线性响应。 增材制造专用材料体系： 专门开辟章节讨论了为增材制造（AM）定制的粉末冶金材料，特别是低氧气敏合金（如某些钛合金）在真空雾化制粉过程中的球形度与流动性的控制标准。 第二部分：先进制造工艺的物理化学基础 (约占25%) 本部分是全书的理论核心，它要求读者从热力学、流体力学和微观动力学的角度理解制造过程中的能量转换与物质传输。 凝固过程的数值模拟与控制： 深入探讨了有限元法（FEM）在模拟铸件内部应力梯度和孔隙率形成中的应用。对比了定向凝固技术（如用于单晶叶片）与快速凝固（如用于高强度铝锂合金）在微观组织控制上的差异。 塑性加工过程中的本构关系： 对不同温度和应变速率下的材料流动行为进行了详细建模，重点分析了动态再结晶（DRX）对最终材料性能的决定性作用。书中包含了大量的应变-应力曲线图谱和激活能计算案例。 表面工程与界面调控： 详细对比了PVD、CVD等气相沉积技术在薄膜厚度、应力状态及晶向上的控制差异，特别是针对硬质涂层（如TiAlN）的多层结构设计，如何通过应力层交替来提升涂层的抗剥落能力。 第三部分：增材制造（AM）的技术深度与质量控制 (约占22%) 本部分聚焦于当前工业界最受关注的“堆积成形”技术，强调从工艺参数到宏观性能的转化链条。 基于激光的熔池动力学： 使用高速摄像和红外热成像数据，分析了选择性激光熔化（SLM）过程中关键的缺陷形成机制，如成形过程中出现的“未熔合缺陷”（Lack of Fusion）和“气孔”（Pore）。书中提供了如何通过优化扫描策略（如跳跃扫描、LOM策略）来管理熔池的稳定性和传热路径的详细指南。 粉末床融合（PBF）的残余应力管理： 详细解析了不同建材方向导致的层间热梯度差异，以及由此产生的残余应力场的分布特性。我们提出了基于预热温度梯度调控的应力松弛计算模型。 定向能量沉积（DED）的应用拓展： 探讨了DED技术在修复复杂高价值零件（如航空发动机涡轮叶片）中的优势，特别是其对原基体材料的热影响区（HAZ）的控制技术。 第四部分：微纳加工与精密制造前沿 (约占10%) 本部分面向对精度要求极高的领域，如微电子封装和生物医疗器械制造。 超精密加工的误差源分析： 重点分析了热漂移、机床误差补偿与刀具磨损在纳米级加工中的累积效应。书中引入了基于傅里叶变换的误差频谱分析方法。 微细电火花加工（Micro-EDM）： 探讨了如何通过调整脉冲参数（如电流、脉宽、休止时间）来控制微孔的径向重铸层（Reasted Layer）的厚度和硬度，以适应对疲劳寿命要求高的微结构。 第五部分：先进检测与无损评估 (约占12%) 制造的本质是质量的保证，本部分侧重于如何实时、准确地评估产品质量。 数字图像相关（DIC）技术在应变场测量中的应用： 详细介绍了DIC技术如何与同步加速器X射线衍射（XRD）技术结合，实现对材料内部晶格应变的同步监测，这是理解疲劳裂纹萌生前夕微观变化的有力工具。 超声波与电磁声波检测（EAM）的局限与突破： 针对增材制造结构中复杂多孔结构，分析了传统超声波检测的信号衰减问题，并引入了基于相控阵（Phased Array）技术的聚焦成像算法来提高缺陷定位精度。 第六部分：制造过程的数字化与智能化 (约占8%) 本部分探讨了工业4.0背景下，制造过程如何实现数据驱动的优化。 过程监测与闭环控制： 阐述了如何利用机器学习算法（如LSTM网络）对传感器（热电偶、光谱仪）采集的大量实时数据进行分析，预测未来几秒内的工艺波动，并自动调整激光功率或进给速度，实现真正的“自适应制造”。 第七部分：案例分析与未来展望 (约占5%) 精选了航空航天部件的疲劳寿命预测、新能源汽车电池外壳的轻量化结构设计，以及医用植入物表面的生物活性涂层制备等多个跨领域的综合工程案例，展示了材料与工艺的完美结合。 本书特色： 1. 图表丰富且具有解析性： 区别于传统的流程图示，本书大量采用第一性原理推导出的相图、相场模拟结果图、高分辨电子显微照片，每张图表都附有详细的物理意义解读。 2. 跨学科深度融合： 严谨地将材料科学的晶体学、热力学与机械工程的有限元分析、振动理论进行有效耦合，避免了对任何单一学科的孤立阐述。 3. 面向工程实践的量化标准： 提供了大量关键工艺参数的公认阈值范围、材料性能的国际标准（ASTM/ISO）对比，为工程师的选材和工艺选择提供坚实的量化依据。 本书是致力于在复杂工程挑战中寻求材料与制造创新解决方案的工程师和研究人员不可或缺的案头工具书。
著者信息
作者簡介
西村仁
Jin Consulting 代表、生產技術顧問。1962 年生於神戶市。1985 年立命館大學理工學部機械工學科畢業。2006 年立命館大學研究所經營學研究科碩士課程結業。於東證上市公司村田製作所株式會社生產技術部門任職長達21 年，負責開發電子零件組裝裝置以及測量儀等新設備，並且導入多款設備至村田製作所集團。除了工程設計、工程改善外，也擔任社內技術講師。持有多項專利。2007 年起從事製造業與服務業的現場改善，協助提升生產性，並且以技術研討會講師的身分支援教育訓練。
另外，也曾擔任過日本經濟產業省（相當於我國經濟部）的專案小組成員、中小企業廳委員等。著有《圖解看懂工業圖面》、《圖解加工材料》、《圖解機械加工》、《圖解工業製圖》、《圖解治具設計》。
譯者簡介
蘇星壬
日文譯者，現居仙台。就讀中興土木時參訪日本東北災區，而後立志成為譯者。
西村仁
Jin Consulting 代表、生產技術顧問。1962 年生於神戶市。1985 年立命館大學理工學部機械工學科畢業。2006 年立命館大學研究所經營學研究科碩士課程結業。於東證上市公司村田製作所株式會社生產技術部門任職長達21 年，負責開發電子零件組裝裝置以及測量儀等新設備，並且導入多款設備至村田製作所集團。除了工程設計、工程改善外，也擔任社內技術講師。持有多項專利。2007 年起從事製造業與服務業的現場改善，協助提升生產性，並且以技術研討會講師的身分支援教育訓練。
另外，也曾擔任過日本經濟產業省（相當於我國經濟部）的專案小組成員、中小企業廳委員等。著有《圖解看懂工業圖面》、《圖解加工材料》、《圖解機械加工》、《圖解工業製圖》、《圖解治具設計》。
譯者簡介
蘇星壬
日文譯者，現居仙台。就讀中興土木時參訪日本東北災區，而後立志成為譯者。
图书目录
图书试读
用户评价
评分
这本书简直是为我这种理论基础薄弱，却又渴望动手实践的新手量身定做的！我之前翻阅过好几本机械设计方面的书籍，那些密密麻麻的公式和抽象的概念总是让我望而却步，读起来就像在啃一本天书。然而，这本《图解机械设计》完全不一样，它仿佛把我带进了一个可视化、可触摸的知识世界。最让我惊喜的是，它摒弃了那种填鸭式的文字轰炸，而是大量运用了精细、清晰的机械结构剖视图和流程图。比如，讲解齿轮传动时，书中不仅有标准的几何参数说明，更配上了动态的装配示意图，让我能直观地理解每一个参数变化对实际啮合性能的影响。作者似乎深谙“一图胜千言”的道理，即便是最复杂的机构，比如凸轮机构的运动轨迹分析，也能通过精妙的二维或三维透视图，瞬间打通我认知上的壁垒。我尤其喜欢它对材料选择那一章的处理方式，不是简单罗列材料牌号，而是结合实际应用场景，比如承受交变应力的轴件该用什么钢，在腐蚀环境下又该考虑哪种合金，这些都是我在学校里学不到的经验性知识，这本书却把它梳理得井井有条。可以说，它成功地架起了理论与工程实践之间的鸿沟，让我从对机械设计的“敬畏”转变为“探索”的兴趣。
评分这本书给我的感觉是，它非常注重设计思维的培养，而不是单纯的知识点堆砌。很多设计手册都是按标准件或特定机构分类，读者需要自己去梳理逻辑链条。然而，这本书的编排逻辑非常清晰，它仿佛是跟着一个完整的项目流程在走：从概念设计、方案比较、详细设计，一直到制造可行性分析。我发现它在“方案比较”这一环节做得特别出色。当介绍到不同连接方式时（比如螺栓连接、铆接、焊接），它不是简单地比较受力性能，而是从装配难度、拆卸维护成本、以及对工人的操作技能要求等多个维度进行了表格化对比。这种多角度的权衡分析，让我明白了机械设计绝不仅仅是画图和算数，更是一门关于成本控制和人机工程学的综合艺术。阅读过程中，我经常会停下来思考：“如果是我来设计这个零件，我会如何选择？”书中提供的那些对比选项，总是能引导我思考到我最初忽略的那些隐性因素。它成功地将那些潜藏在资深工程师脑海中的“潜规则”，系统地呈现在了纸面上。
评分让我印象深刻的是，这本书在数字化和智能化趋势下的前瞻性思考。虽然它是一本基础设计读物，但它并未固步自封于传统机械。在讲解公差配合与几何尺寸标准（GD&T）的部分，它不仅详细解释了传统的尺寸链分析，还引入了基于“功能”和“要求”来定义公差域的新思维。更让人耳目一新的是，它在最后几章探讨了如何将设计模型导入到有限元分析（FEA）软件中进行验证。它并没有深入讲解某个特定软件的操作，而是从机械设计人员的角度，指导我们应该如何构建合理的边界条件、如何解读网格划分对结果的影响，以及如何识别分析结果中的“陷阱”。这使得这本书的生命力大大延长了，因为它教给读者的不仅是固定的设计方法，而是一套可以适应未来数字化工具变化的底层方法论。它让我意识到，现代机械设计不再是一个孤立的学科，而是与先进制造技术、仿真分析紧密耦合的整体系统。
评分说实话，我原本对这种“图解”类的书籍抱持着一丝怀疑，总觉得它们为了追求“易懂”而牺牲了专业深度，沦为科普读物。但接触了这本书后，我的看法彻底被颠覆了。它在保证直观性的同时，对核心的力学原理和设计规范的阐述达到了相当高的水准。举个例子，在进行结构强度校核的部分，书中并没有直接给出复杂的公式推导过程，而是采用了“先给出设计准则，再辅以经典案例分析”的模式。它通过对一个标准轴承座的设计实例，一步步引导读者如何应用许用应力法、安全系数的确定标准，以及如何考虑疲劳极限。更重要的是，它会穿插一些行业内常用的经验公式和经验数据，这对于初入职场的工程师来说简直是宝藏。很多教科书只教你怎么算，却不教你怎么“取舍”，这本书却花了很大篇幅讲解在资源受限或精度要求不那么苛刻的情况下，如何快速做出一个“足够好”的设计决策。这种兼顾理论严谨性与工程实用性的平衡感，是我在其他同类书籍中极少见到的。它不是简单地复制粘贴标准，而是真正教会你如何运用这些工具箱里的工具。
评分这本书的装帧和排版也极为考究，这对于一本技术类书籍来说，绝不是可有可无的加分项，而是影响阅读体验的关键要素。纸张的选择非常厚实，不像市面上很多廉价的技术书籍，翻阅几次后边角就卷曲发黄，这本拿在手里有种扎实的质感。墨水的印刷清晰度极高，即便是最细微的标注和尺寸线，在放大镜下也毫无模糊之感，这对于精确读取工程图纸上的信息至关重要。色彩的运用也十分克制而有效，主要是用于区分不同受力面、不同材料的剖面填充，或者突出关键的计算公式，绝无花哨的设计。我发现自己可以长时间沉浸其中而不感到视觉疲劳。整体设计风格体现出一种老派工程师对细节的极致追求，严谨、高效、毫不拖泥带水。这种对物理媒介质量的重视，反过来也强化了书中内容本身的专业性和权威感，让人在使用过程中充满了信心。
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