具体描述
本教材根据教育部“十一五”规划教材的编写要求和全国高校教学指导委员会关于“机械设计基础”课程的“教学指南”及“基本要求”的精神重新进行了修订编写。在修订中，我们根据各高校意见对部分章节顺序进行了调整，对基本理论及相关公式进行了简化，同时，增加了部分例题。本教材力求做到概念把握准确，叙述深入浅出，主、次与薄、厚处理得当，辞章规范；强调“能比较”、“能选择”、“能设计”的基本能力的培养，并在启迪学生现代机构设计的思维和理念，提高读解能力和设计能力方面有所突破。
主要内容包括：机械设计概论，平面机构，凸轮机构，带传动与链传动，齿轮，蜗杆传动，螺纹联接及滚动，滑动轴承与离合器等。
本教材为70学时教学内容，适用于高等院校本科近机类、非机类各专业以及专科机械类各专业。
为便于学生自学，本书配有1CD供读者使用。
《工程材料学导论：从微观到宏观的性能解析》 书籍简介 本书旨在为工程技术人员、设计工程师以及相关专业学生提供一个全面、深入且实用的工程材料学知识体系。我们深知，在任何机械、结构或系统的设计与制造过程中，材料的选择与理解是决定最终产品性能、可靠性与成本效益的基石。《工程材料学导论》将视野从传统的机械设计范畴拓宽，聚焦于材料自身的物理、化学、力学及热学特性，并系统阐述这些特性是如何在微观原子结构层面被塑造和调控的。 本书核心内容概览 本书结构清晰，内容详实，共分为六大部分，涵盖了现代工程材料学的核心领域： --- 第一部分：材料科学基础与结构 本部分奠定坚实的理论基础，着重探讨材料的本质——原子结构与晶体学。 1.1 材料的分类与工程应用背景： 概述金属、陶瓷、聚合物及复合材料四大类工程材料的特性差异及其在现代工业（如航空航天、生物医学、新能源等）中的关键应用定位。 1.2 晶体结构与缺陷理论： 深入讲解体心立方（BCC）、面心立方（FCC）、密排六方（HCP）等基本晶格结构，以及这些结构如何影响材料的宏观力学性能。重点剖析线缺陷（位错）、面缺陷（晶界）和体缺陷（空位）的存在形式、迁移机制及其在塑性变形和蠕变过程中的核心作用。本章将结合X射线衍射分析技术，阐释如何通过实验手段确定材料的晶体结构和晶粒尺寸。 1.3 粘合与键合： 详细比较离子键、共价键、金属键和范德华力等不同类型原子间作用力，解释这些键合特性如何决定材料的熔点、电导率、硬度和化学稳定性。 --- 第二部分：金属材料的相变与热处理 金属材料因其优异的强度和韧性组合，在工程中占据核心地位。本部分专注于理解和控制金属的微观组织演变。 2.1 铁-碳合金基础（钢铁材料）： 全面解析铁碳相图，详述奥氏体、铁素体、渗碳体、珠光体、贝氏体和马氏体等关键组织结构。强调马氏体相变作为淬火过程的核心，其对硬度和脆性的巨大影响。 2.2 扩散与相变动力学： 探讨菲克扩散定律及其在材料热处理中的应用。引入非晶态转变、析出强化和固溶强化等强化机制。 2.3 常用热处理工艺详解： 系统介绍退火（消除内应力、软化）、正火（细化晶粒）、淬火（获得高硬度）及回火（改善韧性）。对于工具钢、不锈钢（奥氏体、铁素体、马氏体和双相不锈钢）的特殊热处理方案进行案例分析。 2.4 铝、镁、钛等轻质合金： 重点介绍沉淀强化机制在铝合金（如2000系、7000系）中的应用，以及钛合金（如Ti-6Al-4V）在高比强度领域的特殊地位。 --- 第三部分：陶瓷与高分子材料的特性 本部分拓展了对非金属材料的认识，强调其在特定极端环境下的优势。 3.1 工程陶瓷： 阐述离子键和共价键主导的陶瓷材料的固有高硬度、高耐磨性和优异的耐高温性。重点分析结构陶瓷（如氧化铝、碳化硅、氮化硅）的断裂韧性局限性，以及通过晶界工程改善其脆性（如晶界添加剂的作用）。 3.2 聚合物科学基础： 介绍线型、支化型、交联型聚合物的分子链结构。深入讲解玻璃化转变温度（Tg）的概念及其对聚合物使用温度范围的决定性影响。区分热塑性与热固性塑料的加工和回收特性。 3.3 粘弹性行为： 探讨聚合物特有的粘弹性响应，包括蠕变和应力松弛现象，这对密封件和缓冲材料的设计至关重要。 --- 第四部分：复合材料的设计与性能 复合材料是解决单一材料性能瓶颈的关键技术。 4.1 纤维增强复合材料： 详细分析连续纤维和短纤维对基体性能的增强作用。讲解关于各向异性和均匀性模型的应用，以预测层压板的宏观力学性能（如张量分析在层合板中的应用）。 4.2 增强机制： 重点分析界面（Interface）对载荷传递效率的影响，以及界面设计在提高复合材料整体性能中的作用。 4.3 制造工艺对性能的影响： 概述先进复合材料（如碳纤维增强环氧树脂——CFRP）的铺层、固化过程如何影响残余应力和最终的层间剪切强度。 --- 第五部分：材料的力学行为与断裂机制 本部分深入探讨材料在受力下的实际响应，这是确保结构安全的关键。 5.1 弹性、塑性与粘塑性： 引入胡克定律、屈服准则（如冯·米塞斯准则）和加工硬化理论。 5.2 疲劳与断裂力学： 系统介绍疲劳失效的机理（成核、扩展、最终断裂），S-N曲线的构建与应用。详细讲解线性弹性断裂力学（LEFM）中的应力强度因子（$K$）和断裂韧性（$K_{IC}$）的概念，以及裂纹扩展的Paris定律。 5.3 高温行为： 区分蠕变（Creep）和应力松弛现象，分析高温下材料微观结构（如晶界滑动、二次相析出）对长期可靠性的影响。 --- 第六部分：材料的导电、导热与腐蚀行为 理解材料在环境中的功能性响应及其退化过程。 6.1 导电与导热机制： 探讨金属中的自由电子理论和陶瓷中的声子传输机制，解释为什么某些材料是优良的导体或绝缘体。 6.2 电化学腐蚀原理： 剖析腐蚀的电化学基础，重点介绍点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂（SCC）等常见失效模式。 6.3 腐蚀防护策略： 详细介绍牺牲阳极保护、外加电流保护、涂层技术以及在特殊介质中（如海洋环境、高温酸性环境）材料的选择原则。 --- 适用对象与特色 本书内容高度侧重于材料的微观结构如何决定宏观性能这一核心科学思想。通过大量的真实工程案例（如涡轮叶片的超合金选择、高压管道的耐腐蚀性设计、先进结构件的残余应力控制），读者将能够跳出单纯的“应力-应变”计算，实现基于材料本征特性的优化设计。本书的数学推导严谨，同时配有丰富的图表和实验数据支持，确保理论深度与工程实践的紧密结合。本书非常适合作为高等院校材料科学与工程、机械工程、航空航天工程等专业的核心教材，亦是从事产品研发、质量控制和失效分析的工程师必备的参考手册。
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