陆永耕， 教授、博士，毕业于中国矿业大学，多年从事教学科研工作，负责或参与20余项横向项目的研究，在建模与控制方面作了许多工作。发表论文40余篇，研究方向为工业自动化与过程控制。

工业行业门类繁杂，有化工、煤炭、冶金、建材、汽车、热机、信息、矿物等。本书分为三篇共13章，从工业生产设备的结构、典型工艺入手，选取典型案例，通过图、表等易于理解的方式，顺应学科发展脉络框架，深入浅出地讲述如时钟钟表，制冷与热机，汽车变速与差速器，微波与光学，振动、超声与射频，矿物与筛选，坐标、投影变换与信息编码，以及相关变换、效应、现象等知识，力求将知识性、科学性、趣味性融为一体，并对相关知识作了铺垫和有机衔接。

本书可作为高等院校工科学生、研究生的学习参考书，也可供有一定专业知识，又想拓宽其他专业知识的人员及行业爱好者阅读。

第一部分基础篇

第1章机械钟表结构与原理3

1.1时间与时钟3

1.1.1时间与计时3

1.1.2擒纵调速与走时5

1.2机械闹钟结构与原理6

1.2.1机械式闹钟6

1.2.2走时系统结构与原理8

1.3机械手表自动系结构和工作原理15

1.3.1机械手表自动系工作原理15

1.3.2全自动手表上条结构16

习题18

第2章汽车自动变速器与差速器19

2.1轮系与传动比19

2.2自动变速器原理23

2.2.1自动变速器的分类23

2.2.2自动变速器的基本组成和工作原理24

2.2.3自动变速器选挡杆的使用26

2.2.4典型液力变矩器27

2.3单排行星齿轮机构29

2.3.1单排行星齿轮机构的组成29

2.3.2单排行星齿轮机构的运动规律29

2.3.3单排行星齿轮机构不同的动力传动方式30

2.4辛普森式行星齿轮变速器31

2.4.1四挡辛普森行星齿轮变速器的结构31

2.4.2四挡辛普森行星齿轮变速器各挡传递路线33

2.5拉威娜式行星齿轮变速器37

2.5.1四挡拉威娜行星齿轮变速器的结构与组成37

2.5.2四挡拉威娜行星齿轮变速器各挡传递路线37

2.6汽车差速器结构与工作原理41

2.6.1同步装置的基本结构41

2.6.2差速器结构原理41

习题44

第3章制冷与热机原理45

3.1概述46

3.2制冷方法48

3.3制冷介质48

3.4制冷方式50

3.4.1单级蒸气压缩式制冷循环50

3.4.2多级与复叠式制冷54

3.5空调器工作原理56

3.5.1空调器的基本功能与结构56

3.5.2可制热空调器的工作过程58

3.5.3空调制冷压缩机与冰箱制冷压缩机的区别59

3.6蒸汽机与内燃机的工作原理61

3.6.1蒸汽机与循环过程61

3.6.2内燃机62

3.6.3往复活塞式内燃机的工作原理63

3.6.4燃气轮机64

习题66

第4章惯性陀螺器件与导航67

4.1惯性与陀螺67

4.2陀螺结构与原理69

4.3陀螺仪的理论基础72

4.3.1陀螺仪工作原理72

4.3.2陀螺进动分析76

4.3.3多自由度陀螺仪78

4.4陀螺罗经结构与原理79

4.4.1陀螺罗经稳定指北80

4.4.2陀螺罗经的误差82

4.4.3陀螺盘的章动和进动分析85

习题86

第二部分提高篇

第5章机械结构与振动91

5.1振动91

5.2结构振动微分方程94

5.2.1运动方程的建立95

5.2.2建立运动方程实例96

5.2.3单自由度结构体系97

5.2.4多自由度结构体系(不计阻尼)98

5.2.5无限自由度结构体系98

5.3结构的动力特性99

5.3.1结构的自振频率99

5.3.2结构的振型 100

5.3.3结构的阻尼 100

5.4振型叠加法和直接积分法101

5.4.1结构体系运动方程101

5.4.2结构振型分解法101

5.4.3直接积分法103

5.5连续弹性体的振动105

5.5.1直杆的纵向振动105

5.5.2板的横向振动108

5.5.3梁的横向振动109

5.5.4固有频率的近似解法110

5.6受迫振动与实验111

5.6.1梁的受迫振动计算111

5.6.2振动模态实验112

习题116

第6章矿物、选矿与造粒成球117

6.1矿物117

6.1.1非金属矿物117

6.1.2金属矿物124

6.2选矿127

6.2.1重力选矿127

6.2.2水力分级选矿128

6.2.3跳汰选矿133

6.2.4重介质选矿136

6.2.5干法选煤138

6.3造粒与成球138

习题140

第7章超声波与测向原理141

7.1超声波原理141

7.2多普勒效应及其应用143

7.3超声波装置与应用144

7.4均匀声呐线阵列148

7.4.1均匀线阵列指向性函数148

7.4.2波束形成的技术原理148

7.4.3声呐波束的形成149

习题150

第8章编码与解码原理151

8.1算术编码原理151

8.1.1算术编码151

8.1.2算术编码算法155

8.1.3数字信号算术编码过程157

8.2几种编码方法158

8.2.1霍夫曼（Huffman）编码158

8.2.2游程编码159

8.2.3算术编码与Huffman编码的区别 160

8.3非接触式IC卡(RFID)与曼彻斯特编码161

8.3.1非接触式IC卡的工作原理161

8.3.2曼彻斯特(Manchester)编码163

8.3.3格雷码164

8.4条形码编码166

8.4.1条形码166

8.4.2二维码170

习题170

第三部分进阶篇

第9章坐标与投影变换173

9.1几何变换173

9.1.1二维变换矩阵174

9.1.2几何变换174

9.1.3坐标系之间的变换176

9.2投影变换177

9.2.1二维射影变换177

9.2.2二维射影坐标177

9.2.3二维射影对应的坐标表示179

9.2.4射影变换的不变元素179

9.3霍夫(Hough)变换181

9.3.1Hough变换过程181

9.3.2Hough变换算法182

9.4空间坐标转换184

9.4.1天球的主要点、线、圈185

9.4.2地球坐标系187

9.5视觉成像原理与标定188

9.5.1小孔摄像机模型189

9.5.2标定原理191

9.5.3标定求解过程192

习题194

第10章视觉与图像重建195

10.1视觉色彩195

10.2层析扫描技术与Radon变换198

10.2.1计算机层析扫描技术198

10.2.2Radon变换的定义与应用203

10.3图像重建205

10.3.1傅里叶(Fourier)变换的重建方法205

10.3.2扇形投影的重建方法207

10.4指纹识别210

10.4.1指纹图像获取211

10.4.2指纹图像处理212

10.4.3指纹识别方法 213

10.5视觉错觉215

习题215

第11章微波与光学器件216

11.1微波的特点与研究方法216

11.1.1微波的特点216

11.1.2微波的研究方法217

11.2微波传输线的基本理论218

11.2.1导行电磁波与导行机构——传输线218

11.2.2史密斯圆图221

11.2.3无耗传输线的阻抗匹配225

11.3规则金属波导226

11.3.1各种类型的微波传输线 227

11.3.2规则金属管内电磁波228

11.3.3矩形波导230

11.3.4圆波导235

11.4微波电抗元件238

11.5光学成像器件239

11.5.1常规光学器件240

11.5.2光学成像装置实验245

习题246

第12章冶金与化工原理248

12.1高炉炼铁254

12.1.1高炉炼铁工艺254

12.1.2高炉本体及主要构成255

12.1.3高炉冶炼产品256

12.1.4高炉炼铁原料和燃料258

12.2铁矿烧结与高炉内反应261

12.2.1烧结反应过程261

12.2.2高炉内物理化学反应261

12.3典型化学反应器的结构与原理267

12.3.1板式塔精馏操作267

12.3.2填料塔吸收269

12.3.3液液萃取270

12.3.4铜的浸出、萃取与置换272

习题273

第13章空间与距离274

13.1空间与距离的概念274

13.1.1空间274

13.1.2相似275

13.1.3距离275

13.1.4空间类型与变量的关系280

13.2广义距离与差异判别281

13.2.1广义距离281

13.2.2异常检测283

习题284

参考文献285