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出版者:天津大学出版社

作者:谷春瑞 编

出品人:

页数:283

译者:

出版时间:2004-7

价格:26.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787561819616

丛书系列:

图书标签:

• 机械制造
• 工程实践
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• 专业技术

工程力学基础：理论与应用 书籍简介 本书深入浅出地阐述了工程力学领域的核心概念、基本原理及其在实际工程问题中的应用。内容涵盖静力学、运动学和动力学三大支柱，旨在为读者构建一个扎实、系统的力学分析框架。本书不仅注重理论的严谨性，更强调与工程实践的紧密结合，通过大量的实例分析和习题设计，帮助读者掌握运用力学知识解决复杂工程挑战的能力。 --- 第一部分：静力学——结构的平衡与稳定性 第一章：绪论与基本概念 本章首先界定了工程力学的范畴及其在现代工程设计中的核心地位。重点阐述了力、力矩、约束等基本物理量，并详细介绍了力的矢量表示法、力的合成与分解。为后续分析奠定坚实的数学基础。内容包括：力的公理体系、力的特性（集中力、分布力）、以及单位制在工程计算中的规范使用。 第二章：物体的受力分析与平衡条件 这是静力学的核心。详细讲解了如何准确地绘制自由体图（Free Body Diagram，简称FBD），这是进行任何力学分析的第一步，也是至关重要的一步。在此基础上，系统推导了平面力系和空间力系的平衡方程。内容涵盖：刚体平衡的判据、约束力的判断与表示、以及铰链、滚动接触、固定端等常见工程约束的力学模型。通过大量实例，如简单桁架、梁的支座反力计算，使读者能够熟练应用平衡方程求解未知力。 第三章：结构的内力分析 本章聚焦于构件内部所承受的应力源头——内力。深入探讨了截面法在梁、柱等结构构件中的应用。详细分析了轴向力、剪力（V）和弯矩（M）的概念及其在结构中的变化规律。内容包括：变截面结构和承受集中荷载结构的内力图绘制方法，以及这些内力如何影响构件的强度和变形。特别关注了力矩方程在分析悬臂梁和简支梁中的应用。 第四章：摩擦力与平面机构的平衡 摩擦力是工程中无处不在的一种阻碍相对运动的力。本章系统讲解了静摩擦和动摩擦的定律，区分了临界状态（刚开始运动）和运动状态下的摩擦行为。详细讨论了楔块、螺旋机构（如螺栓连接的拧紧力矩）和皮带传动中的摩擦应用。随后，将摩擦的概念应用于平面机构的平衡分析，例如分析棘轮、制动器的工作原理。 第五章：平面图形的几何性质 静力学的许多计算，特别是梁的挠度、构件的稳定性分析，都依赖于构件截面的几何特性。本章集中介绍面积矩（静矩）、面积惯性矩（二阶矩）的计算方法。内容包括：平行轴定理和转轴定理的应用，积分法和分解法计算复杂截面的惯性矩。这些几何性质是后续弹性力学和结构分析的基础工具。 --- 第二部分：运动学——描述运动规律 第六章：质点运动学基础 运动学是描述物体运动的几何规律，不涉及引起运动的力。本章从最基本的质点运动概念入手，引入了位移、速度和加速度的矢量描述。详细讨论了曲线运动中速度和加速度的分解，特别是正交坐标系、自然坐标系（法向和切向分量）下的运动描述。通过分析抛体运动（如射体弹道），巩固对加速度概念的理解。 第七章：刚体运动学 刚体（物体内部任意两点间距离保持不变的理想化模型）的运动比质点复杂得多。本章将刚体运动分解为箱体运动（平移）和绕轴转动，或更一般的绕固定点转动。重点介绍了角位移、角速度和角加速度的概念。通过瞬心法、相对速度关系等工具，分析了连杆机构中各点的瞬时速度和加速度，为机械设计中的运动分析提供方法论。 --- 第三部分：动力学——运动与力的关系 第八章：质点动力学（牛顿定律的应用） 本章将运动与力联系起来，核心是牛顿第二定律 ($Sigma mathbf{F} = mmathbf{a}$)。系统地讲解了如何建立运动方程，并求解直线运动、曲线运动中的动力学问题。内容包括：变质量体系的动力学分析（如火箭推进）、曲线运动中惯性力的识别。特别关注了物体在非惯性系（如加速运动的电梯、旋转的平台上）中的动力学分析，引入了假想力（如科里奥利力、离心力）的概念。 第九章：质点动力学（功、能与冲量、动量定理） 基于牛顿定律的微分形式，本章引入了更具工程实用性的积分形式的动力学定理：功与能定理、动量定理和角动量定理。 功与能： 详细分析了保守力、非保守力所做的功，推导了动能定理和势能概念，并将其应用于分析冲击、振动和机械效率问题。 冲量与动量： 重点处理瞬时大冲击力作用下的问题，如碰撞、爆炸和弹道问题，利用动量定理和角动量定理求解冲击前后的速度关系。 第十章：刚体动力学基础 刚体的动力学分析比质点复杂，因为需要考虑物体的转动。本章的核心是转动定律（$Sigma mathbf{M} = mathbf{I} frac{doldsymbol{omega}}{dt} + oldsymbol{omega} imes (mathbf{I}oldsymbol{omega})$）。详细讲解了刚体绕固定轴转动的动力学问题，特别是转动惯量的计算和应用。通过实例分析，如飞轮的加速和减速过程、简单机械的启动和制动，使读者理解转动惯量对运动状态的影响。 第十一章：振动导论 本章作为动力学的延伸，初步介绍了机械系统中最普遍的现象——振动。分析了一自由度无阻尼、有阻尼的简谐振动，并推导了其运动方程。介绍了固有频率、周期和阻尼比等关键参数。最后，简要探讨了受迫振动及其共振现象，为理解机械系统的动态稳定性埋下伏笔。 --- 本书特色： 1. 理论与实例并重： 每一个理论推导后，均附有至少一个详细的、贴近实际工程背景的算例。 2. 注重建模能力： 强调从复杂的物理场景中抽象出理想化的力学模型（如刚体、理想铰链、光滑面）的能力。 3. 全面覆盖： 内容体系结构完整，覆盖了现代工程力学专业对基础知识的全部要求，为后续学习材料力学、结构动力学等高级课程奠定坚实基础。

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我尤其欣赏这本书在“新旧工艺融合”方面所展现出的平衡感。很多现代制造领域的书籍，要么过于沉迷于最新的数字化和智能化趋势，把传统工艺描述得过于简略，要么就是完全停留在传统机床的时代，对现代数控和增材制造避而不谈。然而，《机械制造工程实践》巧妙地在这两者之间架起了一座桥梁。例如，在介绍型面加工策略时，书中不仅详细阐述了传统仿形铣削的刀路规划逻辑，紧接着就引入了五轴联动数控机床的G代码编程优化技巧，并且深入对比了两者在复杂曲面效率和精度上的差异。更让人惊喜的是，它在讨论如何优化铸件的晶粒结构时，还特别加入了一小节关于真空定向凝固技术在特种合金制造中的初步应用。这种跨越不同技术代际的知识串联，让读者能够更全面地理解制造技术的发展脉络，而不是孤立地看待某一个特定的工艺点。

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这本书最让我感到醍醐灌顶的地方，在于它对“人机交互”在制造过程中的作用的深刻洞察。很多教科书往往将人视为一个简单的“操作员”或“监控者”，但在实际的复杂生产线上，人的经验、直觉和临场判断力是机器算法难以完全替代的。书中有一段关于“设备点检与异常预警”的论述非常精彩，它没有简单地罗列检查清单，而是深入分析了优秀技师是如何通过“听觉”（设备运行的异响）、“嗅觉”（润滑油的焦糊味）和“触觉”（机床壳体的微小震动）来提前预判设备故障的。作者进而探讨了如何设计更加人性化的HMI（人机界面），使机器的客观数据反馈能够有效地激发和引导操作员的这种经验性判断，形成一个高效的“人机协同闭环”。这种超越纯粹工程计算，触及人本因素的思考，使得这本《机械制造工程实践》不仅仅是一本技术工具书，更像是一本关于现代工业智慧的哲学思考集。

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翻阅这本书的过程，与其说是阅读技术手册，不如说是一次深入工厂车间的“沉浸式体验”。它的叙述风格极其注重“落地性”和“可操作性”。不像某些理论教材那样堆砌晦涩的物理定律，这本书直接从“问题驱动”的角度切入，比如，当谈到精密磨削时，作者不会先大谈特谈磨料的晶体结构，而是直接抛出一个实际案例：“如何解决航空发动机叶片在超精密磨削过程中出现的微观热变形？”接着，才循序渐进地讲解如何通过调整砂轮修整器的进给速度和冷却液的流向来控制温度梯度，最终实现零缺陷加工。这种“先有病，后开方”的讲解模式，对于一线技术人员来说，是最高效的学习路径。每一个章节的末尾，还附带了一系列的“故障诊断与排除”小贴士，这些内容显然是作者多年一线经验的总结，简单几句话就能点拨出通常需要花费数小时摸索才能发现的窍门，体现了极高的实用价值。

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从学术严谨性的角度来看，这本书的参考文献和引证部分做得非常扎实。虽然它的定位偏向于实践指导，但其背后的理论支撑却毫不含糊。在涉及材料疲劳寿命预测和公差配合设计等需要高度精确计算的章节，作者不仅给出了最终的计算公式，还清晰地标注了公式推导的理论基础，并详细列出了参考文献的出处，很多甚至直接引用了国际标准组织（ISO）或国家标准（GB）的文件号。这对于需要进行项目评审或者技术方案论证的工程师来说，是至关重要的“护身符”。我尝试根据书中提供的某个关键尺寸计算方法，去查阅了它所引用的某篇上世纪末的德文期刊论文，发现其数据和逻辑完全吻合。这种对细节的苛求和对知识源头的尊重，极大地增强了这本书在专业领域内的可信度和权威性，绝非那种浮于表面的“速成”读物可比拟。

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这本《机械制造工程实践》的装帧设计真是令人眼前一亮。封面采用了深沉的工业蓝作为主色调，搭配着烫金的立体齿轮图案，光影之下，金属的质感仿佛要跃然纸上。内页的纸张选用的是略带米黄的哑光铜版纸，触感厚实，即便是长时间翻阅也不会感到刺眼，这对于需要对着图纸和复杂表格长时间工作的工程师来说，简直是福音。排版上看得出编辑团队下了不少功夫，字体大小适中，段落间距留白恰到好处，使得原本密集的工艺流程和技术参数显得井井有条，逻辑层次清晰可见。尤其是那些关键公式和操作步骤，都被特意用醒目的边框或不同的字体样式凸显出来，极大地降低了阅读的理解难度。更值得称赞的是，书中对一些经典制造场景的配图，采用了高分辨率的黑白摄影照片，虽然没有彩色的炫目，但那种历史的厚重感和现场的真实感，却是任何三维渲染图都无法比拟的，让人一翻开书，仿佛立刻置身于嘈杂却有序的车间之中，对即将学习的知识点产生了强烈的代入感。

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