工程力学（上册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:蔡广新 编

出品人:

页数:232

译者:

出版时间:2004-7

价格:20.00元

装帧:

isbn号码:9787111068488

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机械设计基础：理论与应用 内容简介 《机械设计基础：理论与应用》是一本系统阐述现代机械设计基本原理、方法和常用机械零部件设计与计算的专业教材。本书旨在为学习者提供坚实的力学基础和工程实践能力，使其能够独立完成中小型机械设备和零部件的初步设计与校核工作。全书内容涵盖了机械工程领域的核心知识体系，从材料力学基础到复杂机构的设计分析，层层递进，理论与实际紧密结合。 本书共分为十二章，结构清晰，逻辑严密。 第一章：绪论与机械系统概述 本章首先界定机械工程的范畴及其在现代工业中的地位，明确机械设计的基本任务、原则与发展趋势。接着，详细阐述了机械系统的基本组成——运动链、原动机和执行机构的相互关系。重点讲解了机械的工作原理、运动分析和能量传递的基本概念。同时，引入了工程材料的分类、性能指标及其在机械设计中的选择原则，强调了材料的力学性能、物理性能和化学性能对设计可靠性的决定性影响。本章为后续深入学习打下了必要的宏观认识基础。 第二章：机构运动分析 机构运动分析是机械设计的核心环节之一。本章深入探讨了平面机构的运动学分析方法。从平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构的基本结构入手，详细介绍了瞬心法、速度投影法和速度多边形法等用于求解机构速度和加速度的方法。对于复杂机构，引入了瞬态分析和多值运动的探讨。本章特别强调了运动误差的分析与控制，包括了对机构自由度计算的规范化处理，确保机构运动的平稳性和准确性。对曲柄摇杆机构、棘轮机构等特殊机构的运动特性进行了深入剖析。 第三章：机械传动基础与齿轮传动 本章聚焦于机械能有效传递的关键——传动装置。首先回顾了摩擦传动、带传动和链传动的基本工作原理、传动比计算及失效分析。随后，将主要篇幅用于讲解应用最为广泛的齿轮传动。详细介绍了直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和人字齿轮的几何尺寸计算、强度校核，包括弯曲疲劳强度和接触疲劳强度（点蚀）的校核标准。本章遵循最新的国家标准（GB/T），详细阐述了齿轮的加工精度等级及其对传动性能的影响，并探讨了齿轮箱的总体布局设计要点。 第四章：轴类零件设计与计算 轴是传递运动和动力、并支撑回转部件的基础零件。本章系统介绍了不同类型轴（如传动轴、心轴、曲轴）的结构特点和选用原则。重点在于轴的强度设计。内容包括：静力强度分析（承受弯矩、扭矩和轴向力的组合作用）、疲劳强度设计（考虑交变载荷下的许用应力确定）、以及基于刚度的校核。本章还详细讲解了轴的结构设计细节，如键槽、圆角、退刀槽的尺寸确定，以及轴承的合理配置与预紧力的计算，确保轴系在复杂工况下的稳定运行。 第五章：滚动轴承与滑动轴承 轴承是机械中实现运动副和减少摩擦的关键部件。本章分为两大部分。滚动轴承部分：详细介绍了滚动轴承的类型（球轴承、滚子轴承）、结构特点和代号命名规则。重点讲解了轴承的寿命计算（基本额定寿命和等效动载荷的确定），以及轴承的安装、游隙调整与润滑技术。滑动轴承部分：侧重于液体润滑理论（雷诺方程的定性分析），探讨了边界润滑、混合润滑和流体润滑的工况区分。讲解了轴瓦的材料选择、结构设计、以及散热与油封设计。 第六章：联接件设计（静联接与动联接） 联接件是构成机械系统的桥梁。本章系统梳理了固定联接（如焊接、铆接）和可拆卸联接（如螺纹联接、键联接、花键联接）的设计规范。螺纹联接部分，详细分析了普通螺纹的自锁条件、强度计算（拉伸、剪切和压扁），并引入了螺栓预紧力的施加与控制。键与花键的设计，侧重于其在传递扭矩时的受力分析和材料选择，确保在过载情况下，键能够作为保险件起到保护作用。 第七章：弹性联接与离合器、制动器 本章探讨了需要缓冲、补偿和接合/分离功能的联接元件。弹性联接件（如蛇形弹簧、膜片弹簧）的设计重点在于其刚度特性和疲劳寿命。离合器与制动器部分：详细分析了摩擦离合器（单片、多片）的理论基础，包括摩擦力矩的计算、散热性能的评估。制动器设计则侧重于制动性能（制动比）和热平衡分析。 第八章：螺旋弹簧设计 弹簧是实现能量储存和减震缓冲功能的关键元件。本章专门针对螺旋弹簧（拉伸、压缩、扭转）的强度和刚度进行详细设计计算。内容包括材料选择（如碳素钢丝、合金钢丝）、应力集中的影响、以及疲劳寿命的校核。本章提供了详细的弹簧系数和临界屈曲载荷的计算方法，确保弹簧在工作行程内保持弹性特性。 第九章：机构的动力学分析与振动 在高速、高精度的现代机械中，动力学分析至关重要。本章介绍了机构的质量、质心和转动惯量的确定方法。随后，深入讲解了惯性力、冲击和振动的分析。重点包括单自由度体系的自由振动与迫使振动分析，以及利用振动隔离技术来抑制机械系统的固有频率。本章为理解机械的平稳性、噪音和寿命提供了理论工具。 第十章：润滑与密封技术 润滑与密封是保障机械长期可靠运行的“血液系统”。本章系统介绍了润滑剂的种类、性能参数（粘度、闪点）及选择依据。详细阐述了润滑方式（油浴、滴油、压力润滑）的应用场景。密封技术方面，对比了静密封（垫片、O形圈）和动密封（填料密封、迷宫密封、唇形密封）的结构特点和失效模式，并给出了密封选型的指导原则。 第十一章：机械的可靠性、寿命与优化设计 本章将设计提升到系统工程的高度。探讨了机械可靠性的基本概念（失效率、平均无故障时间MTBF）。讲解了基于概率的寿命设计方法。同时，引入了现代设计方法——参数化设计与优化设计。通过实例演示如何利用有限元分析（FEA）结果指导结构拓扑优化，以达到轻量化和高性能的平衡目标。 第十二章：专业设计实例与制造工艺性 本章通过一个完整的机械传动箱设计案例，串联起前述所有知识点，包括运动方案确定、核心零部件的强度和刚度校核，以及公差配合的选择。最后，讨论了设计对制造工艺性的影响，如如何通过合理的倒角、圆角和避免深腔结构来降低加工难度和制造成本。 适用对象 本书适用于机械工程、车辆工程、材料科学与工程、工业工程等相关专业的本科生、研究生及工程技术人员。学习者应具备材料力学和基础工程制图知识。

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这本书的封面设计得非常朴实，那种理工科教材特有的严谨感扑面而来，让人一看就知道这是一本内容扎实、不玩虚招的力学入门读物。我当初拿到它的时候，还带着一丝对“力学”这个学科的敬畏，毕竟高中物理里的那点基础，实在是不够看。拿到手上翻开目录，首先映入眼帘的是对静力学基本概念的系统梳理，从力的概念、刚体、约束这些最基础的要素讲起，条理清晰得像是一步步搭积木。作者似乎深谙初学者的困惑，对每一个概念的引入都做了细致的铺垫，没有那种直接“扔给你一个公式让你去套”的蛮横感。特别是关于力的平衡和约束力的讨论，配图非常精妙，那些不同类型的铰链、固定端、滚动支座的示意图，比起我以前看的某些教材要直观得多，真正做到了“形神兼备”。我记得刚开始啃的时候，花了大量时间去理解什么是“自由体图”，一旦这个关卡过了，后面的合力矩计算、平面图形的重心和惯性矩，就顺畅多了。这本书的例题选择也很有代表性，既有经典的桁架分析，也有一些实际工程中常见的结构简化模型，让人感觉不是在做纯粹的数学推导，而是在解决一个“能看得见摸得着”的物理问题。对于一个理工科小白来说，这种由浅入深、层层递进的讲解方式，无疑是最好的指引。

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这本书的章节编排逻辑简直是教科书级别的典范，简直就是为自学者量身定做的学习路径图。我特别欣赏作者在介绍“应力与应变”这个核心概念时的处理方式。他们没有急于给出复杂的本构关系，而是先用大量的篇幅去解释，为什么我们需要引入“应力”这个抽象的概念来描述物体内部的受力状态，这比单纯地给出 $sigma = F/A$ 要深刻得多。通过对微小体积元的分析，作者非常细致地剖析了正应力和剪应力的区别与联系，让人在脑海中形成了一个清晰的内部场强概念。更让我印象深刻的是，书中对材料力学基础的引入，虽然只是“上册”，但已经开始触及到变形和稳定性的边缘。对拉伸、压缩、扭转等基本变形形式的分析，不仅给出了详细的数学推导，还穿插了一些历史背景和实际应用的简短介绍，这让枯燥的公式推导过程增添了一丝人文色彩，也更容易让人记住。这本书的习题难度梯度设置得相当合理，前几章的习题基本都是对概念的巩固，而到后面涉及组合变形和复杂应力状态时，习题的难度陡然提升，但往往在关键的难点处，书中都有附带的解析或提示，这极大地帮助我突破了瓶颈期。

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说实话，第一次接触这类专业书籍时，我最怕的就是那种满篇的希腊字母和积分符号，让人望而却步。但翻开这本书后，我发现它在数学工具的使用上非常克制和精准。它并没有回避必要的微积分和线性代数知识，但所有的数学运算都紧密围绕着物理意义展开，绝对不会为了展示数学技巧而故意增加计算的复杂性。例如，在处理曲线梁的弯矩计算时，作者清晰地展示了如何利用微元法建立微分方程，然后巧妙地通过积分求解边界条件下的位移和转角。这里的推导过程详略得当，重点突出了物理模型的建立，而不是单纯的数学运算过程。我对比了手头其他几本参考书，这本书在概念的“可理解性”上做得尤为出色。它似乎总能找到一个最朴素的比喻或最直观的几何图像来解释复杂的力学现象，比如用“剪刀效应”来解释剪应力分布，用“杠杆原理”的延伸来解释转矩传递。这种务实、以解决问题为导向的叙事风格，让我觉得这本书更像是一位经验丰富的工程师在手把手教你入门，而不是一位理论物理学家在阐述精妙的数学结构。

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我发现这本书在处理“变形”与“应力”的关系时，有一个非常高明的处理手法，这与我之前接触的一些侧重于纯刚体分析的教材有显著区别。它巧妙地将静力平衡（力学第一定律的基础）与材料的本构特性（弹性力学的基础）无缝衔接起来。特别是对于平面应力状态的分析，它没有直接跳到复杂的应力圆，而是先通过一系列小变形假设，推导出了应变和位移之间的关系，这为理解后续的强度校核打下了坚实的基础。在引入胡克定律时，作者特别强调了其线弹性的适用范围，并指出在哪些工程场景下需要考虑非线性效应，这对于培养严谨的工程思维至关重要。这本书的每一章末尾都有一个“工程应用思考”栏目，虽然篇幅不长，但总能引人深思。比如在讲到轴的扭转刚度时，会探讨为什么航空结构中会倾向于采用空心轴，而不是实心轴，这种联系实际问题的讲解方式，极大地激发了我对这门学科的兴趣，让我觉得所学的知识不是孤立的理论，而是解决现实世界工程难题的利器。

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这本书的装帧和印刷质量也值得称赞。作为一本需要频繁翻阅和标记的教材，纸张的质量非常重要。这本“上册”的纸张适中，不反光，即使用油性笔做重点标记后，墨迹也不会大面积洇开影响下一页。更值得一提的是，书中的图表清晰度极高，特别是那些剖视图和三维受力分析图，线条干净利落，即便是非常细微的虚线和标记也辨识度很高。在学习静力平衡时，我经常需要对照图纸，如果图画得含糊不清，那简直是灾难。这本书在这方面做得非常到位，保证了视觉信息的准确传递。此外，本书的索引和术语对照表设置得非常实用，当你在后半部分遇到前面章节遗忘的某个定义时，可以迅速定位，这种对读者使用体验的细致考量，体现了出版方和作者对教学质量的重视。一本好的教材，不仅内容要好，其物理载体也必须服务于学习的效率，这本书无疑在这方面做得非常出色，让我阅读和复习的过程都变得高效而愉快。

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