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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:刘向群

出品人:

页数:216

译者:

出版时间:2001-8-1

价格:16.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787810770545

丛书系列:

图书标签:

• 自动控制
• 电磁元件
• 继电器
• 电磁铁
• 电磁阀
• 传感器
• 执行器
• 控制系统
• 电气控制
• 自动化

《现代机械设计原理与实践》 本书深入探讨了现代机械设计领域的核心理论与实际应用。内容涵盖了从基础的机械零件设计，如轴、联轴器、齿轮、轴承等的强度、刚度和可靠性分析，到复杂的机构运动学与动力学仿真，以及各种机械系统的集成设计。 一、 机械零件设计精要 受力分析与材料选择： 详细介绍了各种机械零件在实际工作中所承受的载荷类型（拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切）以及相应的应力应变分析方法。强调了根据零件的工作条件、性能要求和成本经济性，进行科学合理的材料选择，并深入剖析了不同金属材料（如碳钢、合金钢、铸铁、铝合金等）的力学性能、工艺性能及应用范畴。 强度与刚度设计： 提供了详尽的强度设计计算方法，包括基于许用应力法、安全系数法和应力强度理论（如最大应力理论、最大剪应力理论、应力强度理论）的分析。针对不同零件，如轴、螺栓、销、键等，详细阐述了抗拉、抗压、抗弯、抗扭及组合应力下的强度校核。同时，深入讲解了刚度设计的重要性，并提供了提高零件刚度的设计原则和方法。 疲劳与断裂设计： 探讨了材料在循环载荷作用下的疲劳破坏机理，介绍了S-N曲线、疲劳极限、应力集中等概念。详细阐述了疲劳强度计算方法，以及如何通过优化设计、表面处理（如喷丸、滚压）等措施来提高零件的抗疲劳性能。引入了断裂力学的基本原理，用于分析和预测材料在缺陷存在情况下的断裂行为，为提高零件的可靠性提供理论依据。 磨损与表面工程： 阐述了机械零件在相对运动中发生的各种磨损类型（滑动磨损、滚动磨损、冲蚀磨损等）及其影响因素。介绍了提高零件耐磨性的设计方法，如优化配合、润滑、表面硬化（如渗碳、氮化）、涂层等表面工程技术。 二、 机械机构设计与分析 机构类型与组成： 系统性地介绍了平面连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、蜗轮蜗杆机构、摩擦轮机构、链传动机构、带传动机构等经典机械传动机构。阐述了它们的结构特点、传动原理、优缺点及适用范围。 运动与动力学分析： 详细讲解了机构的运动学分析方法，包括位置、速度、加速度的求解，以及常用分析工具（如矢量方程法、复数法、解析法）。深入探讨了机构的动力学分析，包括惯性力、外力、摩擦力对机构运动的影响，以及如何进行动力学仿真分析，以优化机构的动态性能，减少振动和噪声。 机构优化设计： 提供了针对特定功能要求的机构设计流程，包括功能分析、结构综合、参数设计与优化。介绍了如何利用计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE）工具进行机构仿真和优化，以获得最佳的运动轨迹、传动效率和稳定性。 三、 机械系统集成与设计 传动与驱动系统： 深入研究了各种传动方式（齿轮传动、带传动、链传动、液压传动、气动传动）的特点，以及如何根据载荷、速度、精度和环境要求选择合适的传动元件和驱动方式。重点介绍了电机选型、减速器设计与选配，以及传动系统的效率与可靠性分析。 润滑与密封技术： 详细阐述了机械设备中润滑的目的、润滑剂的种类、性能和选择原则。介绍了各种润滑方式（油润滑、脂润滑、气体润滑等）和润滑设备。同时，深入讲解了各种密封结构（唇形密封、O形圈密封、油封、机械密封等）的工作原理、材料选择和应用，以防止泄漏和污染。 振动与噪声控制： 探讨了机械系统中产生振动和噪声的来源，如不平衡、不对中、冲击、共振等。介绍了减振、隔振、消声等技术，以及如何通过优化设计、选用阻尼材料、安装隔振器等措施来降低机械设备的振动和噪声水平，提高运行舒适性。 可靠性与寿命设计： 引入了可靠性工程的基本概念，如失效率、平均无故障时间（MTTF）、可靠度函数等。介绍了提高机械产品可靠性的设计策略，如冗余设计、容错设计、强化设计等。讨论了影响机械零件和系统寿命的因素，如磨损、疲劳、腐蚀等，并介绍了寿命预测与评估方法。 计算机辅助设计（CAD）与制造（CAM）： 强调了CAD/CAM在现代机械设计与制造中的重要作用。介绍了三维建模、参数化设计、装配设计、工程图生成等CAD技术，以及数控编程、自动加工等CAM技术。 本书旨在为读者提供一个系统、全面且具有实践指导意义的现代机械设计知识体系，帮助工程师和技术人员掌握机械设计的基本原理和方法，并能够将其应用于实际工程问题中，创造出高性能、高可靠性、高效率的机械产品。

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我本周花时间主要攻克了书中关于电磁屏蔽和抗干扰的那几章，希望能找到提高自动化设备抗电磁干扰能力的有效方法。这本书对此的论述确实细致入微，它详细比较了法拉第笼结构、磁屏蔽材料（如坡莫合金）的性能曲线，以及如何计算控制柜内电缆的最小安全间距以避免串扰。光是不同屏蔽层材料的导磁率和导电率随温度变化的表格，就占据了整整十几页。然而，当我试图将这些理论应用到实际的100米长通讯电缆布局中时，我发现书中几乎没有给出任何现代工业总线（如EtherCAT或Profinet）的特定抗干扰设计规范。它提供的是纯粹的电磁兼容性（EMC）基础理论，这就像是教你如何炼钢，却没有告诉你如何用钢材去制造一辆汽车。我需要的是如何在特定现场环境下，结合最新的总线标准来设计接地和屏蔽方案，而不是一篇关于电磁场矢量分析的硕士论文摘要。所以，这本书在理论深度上令人敬佩，但在与现代高速数字控制系统的集成应用上，显得力不从道，无法直接指导实践中的“布线哲学”。

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这本书的装帧设计真是没得挑，封面那种带着一点磨砂质感的深蓝色，配上烫金的书名“自动控制元件(电磁类)”，拿在手里沉甸甸的，一看就知道不是那种应付了事的教材。我本来是想找一本关于现代工业自动化系统集成与PLC编程的实用手册，结果翻开这本，发现它的重点完全集中在了电磁原理在继电器、接触器以及各类电磁阀中的具体应用上。书中对线圈的匝数、磁芯材料的选择，以及如何在不同负载下计算吸合电流和保持电流的细节描述得极为深入，甚至连不同频率交流电对电磁铁响应速度的影响都有详细的图表分析。不过，对于我目前迫切需要的，比如如何用西门子或罗克韦尔的软件来配置这些元件的逻辑控制，这本书基本是空白。它更像是给电气工程师在设计初级电气控制柜时提供理论基础的参考书，而不是一个面向现代集成系统的操作指南。我花了很大篇幅去研究如何优化一个三相异步电机正反转回路中的辅助接触器选型，理论上是扎实的，但实操层面的步骤缺失，让我感觉好像手里拿着一份高级的原理图，却缺少了实际搭建的说明书。这种过于偏向基础电磁学原理的论述，对于习惯了面向对象编程和标准化接口的工程师来说，可能显得有些陈旧和不够“前沿”。

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这本书的文字组织方式，简直像是在重温大学三年级的电工学课程，严谨得令人发指，但说实话，阅读体验并不算轻松愉快。它大量使用复杂的数学公式来推导每一个电磁元件的力学平衡和热稳定性，例如对电磁制动器在频繁动作下的温升模型进行傅里叶级数展开的分析，这对于只想知道“这个继电器最大能带多少安培的负载”的现场技术人员来说，简直是灾难性的信息过载。我尝试着从目录中寻找“故障诊断与排除”这一章节，结果发现相关内容被拆分到了“电磁元件在非线性负载下的谐波抑制”和“线圈绝缘老化对电磁吸力衰减的影响”等极其晦涩的标题下。更让我感到不解的是，书中对目前市场上主流的固态继电器（SSR）和模块化继电器块的介绍几乎为零，仿佛作者固执地停留在传统的机电式继电器时代。如果我是一名需要快速解决生产线上突发故障的工程师，这本书提供的“理论依据”远不如一本快速参考卡片有用。它更适合在档案馆里供专业研究人员查阅电磁理论发展的历史脉络，而不是在喧嚣的工厂车间里充当解决实际问题的工具。

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我花了半个小时试图理解书中关于“电磁式断路器脱扣机构的瞬时动作特性分析”这一章节的配图，但最终还是放弃了。那张示意图画得极其抽象，各种箭头和力的向量交织在一起，试图解释一个复杂的机械动作过程，但缺乏任何三维的剖视图或者实际部件的清晰照片。这本书的插图质量非常堪忧，很多关键的结构细节，比如继电器内部的动静簧片之间的间隙公差，或者接触点的材料镀层特性，都只能依赖文字去想象，完全没有提供清晰的特写图来辅助理解。这使得我对那些涉及精密机械配合的电磁元件的内部构造缺乏直观认知。它似乎认为读者已经对这些元件的内部结构了如指掌，可以直接跳入高等数学的分析阶段。作为一个更偏向实践操作的学习者，我更希望看到高质量的工程图纸和实物照片，用视觉冲击来固化理论知识，而不是被一堆复杂的符号和看不懂的透视图困扰。这本书的“元件”概念，似乎更偏向于纯粹的物理模型，而不是工程实体。

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坦白讲，这本书的“电磁类”定义似乎过于狭隘了。我原以为它会涵盖到一些现代传感器中的电磁原理应用，比如磁阻传感器、电涡流传感器的工作机制，或者至少是用于非接触测量的电感式传感器的工作特性。但事实是，这本书的焦点极其集中在“执行元件”上：继电器、接触器、电磁铁驱动的锁紧装置等。对任何涉及信息采集和反馈的元件，比如霍尔效应传感器或LVDT（线性可变差动变压器），它只是在提及时简单地用一句话带过，然后立刻跳回到如何计算继电器线圈的动态响应时间。这让我产生了一种阅读脱节感，好像这本书的编写背景设定在了上世纪八十年代，那时控制系统的核心矛盾是如何可靠地“开关”大功率负载，而不是如何精准地“感知”和“传输”信号。对于从事智能制造或需要进行状态监测的人员来说，这本书提供的知识结构是严重不完整的。我需要的不仅仅是知道如何驱动一个阀门，我更需要知道如何可靠地监测这个阀门是否已经到位，而这方面的内容，几乎找不到。

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