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第1章 选择机械工程的理由 1

1.1 机械工程前景广阔 1

1.1.1 与航天专家的对话 1

1.1.2 专业地位与职业前景 2

1.1.3 机械工程的未来 3

1.2 机械工程成就辉煌 3

1.2.1 汽车 3

1.2.2 阿波罗登月与载人航天 4

1.2.3 发电技术 6

1.2.4 农业机械化 6

1.2.5 飞机 7

1.2.6 集成电路 8

1.2.7 空调与制冷 8

1.2.8 计算机辅助工程 9

1.2.9 生物医学工程 10

1.2.10 标准化 11

1.3 机械工程不可或缺 11

1.3.1 机械工程的进步促进了社会发展 11

1.3.2 生产生活都离不开机械工程 14

第2章 机械与机械工程概述 15

2.1 基本概念 15

2.1.1 工程 15

2.1.2 机械 16

2.1.3 机械工程 17

2.2 机械工程的发展 19

2.2.1 动力机械的发展 19

2.2.2 机械加工技术的发展 21

2.2.3 机械电子工程方面的发展 22

2.2.4 基础理论与分析计算方面的发展 23

2.3 机械工程的热点问题 24

2.3.1 机械工程与人类的生存环境 24

2.3.2 机械工程与人工智能 25

2.3.3 机械工程的专业化和综合化 26

2.4 我国机械工程科学发展总趋势 27

第3章 机械工程师之路 28

3.1 机械工程师 28

3.1.1 机械工程师的主要工作与特征 28

3.1.2 机械工程师的知识结构与学习 29

3.1.3 机械工程师的素养 30

3.2 机械工程师的起航之路 31

3.2.1 明确目标 31

3.2.2 学会学习 33

3.2.3 创新意识与能力的培养 35

3.2.4 抓住机遇与创造机会 37

拓展阅读：机械工程专家——沈鸿 40

第4章 人文与机械工程 43

4.1 概述 43

4.1.1 人文科学 43

4.1.2 哲学与科学技术哲学 44

4.2 人文科学与自然科学 45

4.2.1 人文与科学的相互关系 45

4.2.2 哲学推动现代科技发展 46

4.2.3 “李约瑟问题”引发的思考 48

4.2.4 人文与科学的交融是时代发展的必然 49

4.3 人文科学与科技人才 49

4.3.1 理工科学生也需要人文科学的滋养 49

4.3.2 工程师要有哲学思维 50

拓展阅读：人文教育的倡导者——杨叔子 52

第5章 数学与机械工程 55

5.1 概述 55

5.1.1 数学及其分类 55

5.1.2 高等数学和工程数学 56

5.1.3 数学将成为所有科学的中心 59

5.2 数学建模 60

5.2.1 数学模型与建模 60

5.2.2 数学建模的作用 61

5.2.3 数学建模的方法 62

5.3 机械工程中的数学 63

5.3.1 最优化模型与机械优化设计 63

5.3.2 傅里叶变换与数字图像处理 64

拓展阅读：“数学之王”——苏步青 66

第6章 力学与机械工程 70

6.1 概述 70

6.1.1 力学及其分类 70

6.1.2 理论力学和材料力学 71

6.1.3 力学无处不在 73

6.2 机械工程中的力学 74

6.2.1 汽车造型的演变与空气动力学 74

6.2.2 并联机床与运动学分析 76

6.2.3 微机电系统中的动力学 77

6.3 力学的研究方法 78

拓展阅读：“力学之父”——钱伟长 79

第7章 材料与机械工程 83

7.1 概述 83

7.1.1 材料与材料科学 83

7.1.2 材料是技术大厦的砖石 85

7.1.3 材料与技术进步相伴 86

7.2 机械工程中的材料 87

7.2.1 合理选用材料是机械设计的成功保障 87

7.2.2 新材料的不断涌现为机械加工带来难题 87

7.2.3 刀具材料的发展促进了切削加工技术的进步 89

7.3 新材料的未来 90

拓展阅读：“材料之父”——师昌绪 91

第8章 机械设计及理论 95

8.1 概述 95

8.1.1 机械设计及其任务 95

8.1.2 机构学 96

8.1.3 机械产品设计中的主要技术问题 97

8.1.4 机械设计及理论学科 101

8.2 机械设计的地位与作用 102

8.3 机械设计的发展 103

8.3.1 机械制图的演变 103

8.3.2 设计方法的发展 104

8.4 机械设计及理论的相关研究领域 106

8.4.1 有限元分析与CAE 106

8.4.2 虚拟设计 109

8.4.3 反求工程 113

第9章 机械制造及其自动化 118

9.1 概述 118

9.1.1 机械产品的制造过程 118

9.1.2 自动化与柔性自动化 119

9.1.3 机械制造及其自动化学科 121

9.2 机械制造及其自动化的地位与作用 121

9.2.1 机械制造是国民经济的支柱和基础 121

9.2.2 工业自动化是制造业产业升级的重要手段 122

9.3 制造模式的演变 123

9.3.1 作坊式手工生产模式 124

9.3.2 大量生产模式 125

9.3.3 精良生产模式 126

9.3.4 制造模式的发展 127

9.4 机械制造相关研究领域 129

9.4.1 高速加工技术 129

9.4.2 超精密加工技术 133

9.4.3 再制造技术 138

9.4.4 3D打印技术 141

第10章 机械电子工程 147

10.1 概述 147

10.1.1 机电一体化产品 147

10.1.2 机电一体化技术 149

10.1.3 机械电子工程学科 151

10.2 机电一体化的产生及其发展 152

10.2.1 机电一体化是现代科学技术发展的必然结果 152

10.2.2 机械电子工程的发展历程 153

10.2.3 机械电子工程的发展趋势 154

10.3 机械电子工程的相关研究领域 155

10.3.1 机器人 155

10.3.2 微机电系统 160

10.3.3 DNC系统 166

第11章 车辆工程 171

11.1 概述 171

11.1.1 车辆及其分类 171

11.1.2 汽车的构成 173

11.1.3 车辆工程学科 175

11.2 汽车的产生及其发展 176

11.2.1 近代汽车的诞生 176

11.2.2 汽车的出现改变了人们的生活 177

11.2.3 汽车及汽车工业的发展 178

11.2.4 汽车技术前沿 180

11.2.5 未来汽车的发展趋势 185

11.3 车辆工程相关研究领域 187

11.3.1 新能源汽车 187

11.3.2 自动驾驶汽车 191

参考文献 195