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出版者:西安电子科技大学出版社

作者:屈胜利

出品人:

页数:309 页

译者:

出版时间:2006年11月

价格:24.0

装帧:平装

isbn号码:9787560610382

丛书系列:

图书标签:

• 机械原理
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《机械设计基础：理论与实践精讲》 图书简介 一、 概述与定位 《机械设计基础：理论与实践精讲》是一本面向机械工程专业本科生、研究生及初级工程师的综合性教材与参考手册。本书旨在系统、深入地阐述现代机械设计所需的基本理论、核心方法以及工程实践中的关键技术。不同于侧重于特定机械系统分析的书籍，本书将焦点集中于那些贯穿所有机械设计领域，且具有普适性的基础原理与计算规范。 本书的核心理念在于打通理论学习与工程应用的鸿沟。我们摒弃了纯粹的理论堆砌，而是以实际工程问题为导向，将材料力学、机构学、机械原理中的基础概念进行深度融合，构建起一套完整的机械设计思维框架。全书内容组织严谨，逻辑清晰，力求用最直观的方式揭示复杂机械现象背后的物理规律。 二、 内容结构与核心章节详解 本书共分为六大部分，涵盖了从材料选择到运动与动力分析的完整流程。 第一部分：机械设计基础理论与规范 本部分是全书的基石，重点在于建立统一的工程设计哲学。 机械系统功能分解与需求分析： 详细介绍了如何从用户需求出发，进行系统的功能定义、性能指标量化（如可靠性、寿命、效率、成本的初步约束）以及工作条件的预估。着重讨论了需求不确定性下的设计冗余度管理。 标准、标准件与标准化设计： 深入讲解了国际、国家及行业标准（ISO, GB, DIN等）在机械设计中的地位和应用。重点剖析了标准件（如紧固件、连接件、传动元件）的选用原则、尺寸系列、公差与配合的工程意义，强调了标准化在提高制造效率和保证互换性中的核心作用。 工程材料的微观结构与宏观性能关联： 聚焦于机械设计中最常用的金属材料（碳素钢、合金钢、铸铁、铝合金）的晶体结构、强化机制及热处理对力学性能的影响。特别增设了疲劳、蠕变、断裂韧性等寿命评估关键参数的物理图像解释。 第二部分：机械连接与静力学分析 本部分详细阐述了构成机械体的基本单元——连接件的设计与校核。 螺纹连接与预紧力的精确控制： 不仅涵盖了普通螺纹和传动螺纹的几何尺寸计算，更深入探讨了螺栓连接的拉伸预紧力的计算模型，包括静载、变载和冲击载荷下的防松设计方法（如使用锁紧垫圈、结构凸起等）。 焊接与胶接的应力分布： 讨论了不同焊缝形式（角焊缝、坡口焊缝）的强度校核方法，重点在于分析焊接残余应力对结构整体性能的影响。对于胶接，则侧重于界面应力集中与材料兼容性问题。 键、销与铆接的静力与疲劳分析： 对键连接中的剪切与挤压应力、销连接的受力分析进行了细致的解析，并提供了疲劳载荷下铆接寿命的评估方法。 第三部分：机构运动学与动力学基础 这是理解机械“如何运动”的关键部分，强调从几何约束到运动轨迹的转化。 平面与空间机构运动分析： 详细介绍了瞬心法、速度矢量法在复杂机构（如凸轮、棘轮）运动分析中的应用。对于空间机构，引入了旋量理论和齐次变换矩阵，为机器人学和复杂自动化设备的设计打下基础。 机械振动与平稳性设计： 涵盖了单自由度与多自由度系统的自由振动与强迫振动分析。重点讲解了如何通过配重、阻尼器和隔振措施来控制机械系统的固有频率，避免共振对结构寿命造成损害。 机构的动力学计算与速度波动分析： 基于拉格朗日方程或牛顿-欧拉方程，推导了复杂机构的运动微分方程。针对往复机构，详细分析了速度波动系数，并介绍了飞轮的选型与设计，以确保输出运动的平稳性。 第四部分：机械传动系统的设计与优化 本部分集中于能量传递与速度、力矩转换的核心技术。 摩擦与滚动轴承设计： 深入探讨了摩擦的本质（粘附、犁沟效应），并详细介绍了滑动轴承（包括润滑膜理论）和滚动轴承的寿命计算（L10寿命标准）。特别强调了轴承的正确安装和润滑方式对实际使用寿命的决定性影响。 齿轮传动设计与制造精度： 涵盖了直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、锥齿轮的强度计算（弯曲疲劳与接触疲劳）。重点解析了齿轮的误差对传动精度、噪声和寿命的影响，并介绍了系数化修正方法。 带、链传动系统的张紧与效率分析： 讨论了V带、同步带的特性，重点分析了初拉力对中心距、绕过角和传递效率的影响。链传动部分则侧重于链条的节距误差与冲击载荷的应对。 第五部分：强度、刚度与失效分析 本部分是确保机械可靠运行的核心准则，着重于“不会坏”的设计。 基于应力集中理论的强度校核： 系统讲解了奇异点、缺口对结构强度的影响，并应用S-N曲线、极限应变理论对不同载荷情况下的疲劳寿命进行预测。 刚度要求与变形控制： 讨论了静力刚度、动态刚度以及热刚度的工程意义。对于高精度设备，详细介绍了如何通过结构拓扑优化和预应力施加来满足苛刻的变形公差要求。 机械失效模式的诊断与预防： 全面分析了疲劳断裂、应力腐蚀、磨损、蠕变等常见的失效类型。提供了基于概率理论的可靠性设计方法（如荷载和强度分布的统计处理）。 第六部分：现代设计方法与工具应用 本部分面向前沿，介绍了现代工程师必须掌握的设计流程与辅助手段。 有限元方法（FEM）在机械设计中的应用： 强调了正确划分网格、施加边界条件和解释计算结果的重要性。通过实例讲解了模态分析、非线性分析（材料、几何）在复杂结构设计中的应用流程。 计算机辅助工程（CAE）与设计优化： 介绍了拓扑优化、尺寸优化、形状优化在减轻重量、提高刚度方面的实际案例，并探讨了多目标优化设计（如成本-性能权衡）的决策过程。 三、 本书的特色与优势 1. 强调工程方法论： 本书不仅仅是公式的集合，更注重传授“如何思考”的工程思维，引导读者在设计初期就规避潜在的结构缺陷。 2. 注重实际工况模拟： 大量采用真实工业案例（如工程起重机、精密机床主轴、内燃机曲柄连杆机构）作为例题，使理论计算紧密贴合实际工作条件。 3. 深度解析标准件的“内在含义”： 对标准件的选用，不仅仅停留在查表阶段，而是深入探讨了标准参数背后的力学原理和制造约束，实现“知其然，更知其所以然”。 4. 理论与数值方法结合： 充分利用现代计算工具（如有限元软件）的结果来验证或修正传统解析解的不足，培养读者对模拟结果的批判性评估能力。 本书适合作为高等院校机械设计系列课程的配套教材，也是从事机械设计、制造、研发工程师案头的必备工具书。通过系统学习，读者将能独立完成复杂机械零部件的选型、计算、校核及系统集成工作。

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作为一名即将面临毕业设计的大四学生，我对于如何将理论与实践结合感到十分迷茫。《机械原理学习指导》在这方面表现得尤为出色，它提供的那些“设计优化思路”简直是我的及时雨。书中专门开辟了一个章节，专门讨论了如何通过修改运动副、调整机构布局来改善机构的传动平稳性或减小冲击载荷。例如，在讨论四连杆机构时，书中详细分析了曲柄摇杆机构和双摇杆机构的适用场景，并配上了不同工况下的动态仿真图的描述（虽然是文字和静态图，但描述得非常到位），让我明白选择机构不是随意的，而是有严格的性能指标约束的。这本书的严谨之处在于，它不会夸大某个理论方法的普适性，而是明确指出每种分析工具的局限性，这对于我们未来进入实际工程领域至关重要。它教导的不仅仅是解题技巧，更是对工程局限性的敬畏和理解。

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说实话，这本书的装帧和设计是我在众多专业教材中最欣赏的之一。它的纸张质量很好，油墨印刷清晰，即便是反复翻阅和在书页上做笔记，也不会出现字迹模糊或者纸张容易破损的情况。更重要的是，它的“自检”和“拓展阅读”部分的设置非常精妙。那些自检题，答案不是直接给出的，而是引导你去回顾学习的重点概念，迫使你必须自己找到知识的连接点才能得出正确结论，这比直接对答案有效得多。而那些拓展阅读的推荐，让我有机会接触到一些前沿的机构学研究方向，比如仿生机构和柔顺机构的初步概念，这让我对机械原理这门“古老”的学科保持了持续的好奇心和探索欲。这本书与其说是一本教科书或辅导资料，不如说是一个循序渐进的、精心设计的学习伙伴，它陪伴我度过了几个最难啃的知识点，最终让我对机械原理的学习从“畏惧”转为了“自信”。

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这本书的价值，远超出了我预期的“学习指导”范畴，更像是一本系统化的思维构建手册。我发现它在处理不同机构的设计与分析时，有一套独特的逻辑框架。比如，在讲解平面凸轮机构时，我过去只是机械地记住几种标准轮廓的方程，但这本书却从运动学要求出发，反向推导出轮廓的设计原则，这种自上而下的构建方式，让我对凸轮的设计有了更深层次的理解，不再是被动接受知识点。而且，这本书的语言风格非常具有启发性，作者似乎非常了解学生在学习过程中的常见困惑点，总能在关键节点抛出一些引人深思的问题，比如“如果我们把这个机构的自由度降低到零，会发生什么现象？”这种开放性的探讨，极大地激发了我的主动学习欲望。我甚至开始尝试自己设计一些简单的复合机构，并将书中学到的原理应用进去进行初步的验证，这极大地增强了我对这门学科的掌控感和乐趣。

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这本《机械原理学习指导》的出现，简直是为我这种理论知识有点跟不上进度的工科生量身定做的救星。我记得上次上课老师讲到齿轮传动时，那密密麻麻的公式和抽象的图形，听得我脑袋里一片浆糊。翻开这本书，我立刻感受到了它的诚意。它没有一上来就抛一堆复杂的数学模型，而是用非常形象的比喻，把那些原本拗口的“瞬时速度中心”、“虚功原理”这些概念给掰开了揉碎了讲。比如讲到连杆机构时，作者竟然用我们日常生活中推拉门的铰链做类比，瞬间我就理解了那个复杂的轨迹是怎么产生的。更让我惊喜的是，它在每一章的末尾都设置了“易错点辨析”和“工程应用实例解析”。这些内容不是那种生硬的理论堆砌，而是真正结合了实际生产中的案例，让我明白了为什么要学这些看起来枯燥的原理。通过阅读这些解析，我发现很多以往理解上的偏差都被纠正了，感觉像是被一个经验丰富的老工程师在耳边点拨。这本书的排版也很舒服，重点内容加粗，图示清晰明了，即便是初次接触这个学科的人，也能很快找到学习的脉络和节奏。

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坦白说，我买过好几本号称是“通俗易懂”的机械原理辅导书，结果很多都是挂羊头卖狗肉，要么是把研究生教材的语言换了几个词，要么就是只讲了皮毛，遇到稍微深入点的问题就露馅了。但《机械原理学习指导》这本书，给我的感觉是完全不同。它在保持严谨性的前提下，做到了真正的“深入浅出”。我特别欣赏作者在阐述动力学部分时的处理方式。以往我对惯性力和约束力的理解总是模模糊糊的，总觉得计算过程像是在“猜”一样。这本书则非常细致地引入了矢量分析和能量法，并且配上了大量的示意图，把力的传递路径和作用效果清晰地勾勒出来。书中提供的那些例题，难度设置梯度非常合理，从最基础的静力平衡到复杂的冲击与振动分析，每一步都有详细的解题思路剖析。我按照书上的步骤自己演算了一遍，那种豁然开朗的感觉，是单纯看课堂笔记完全无法比拟的。它不仅仅是教你“怎么算”，更是教你“为什么这么算”，培养的是一种工程思维。

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