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《机械设计基础》 图书简介 本书是为工科院校机械类及相关专业本科生编写的教材，旨在系统介绍机械设计的基础理论、基本知识和基本方法。内容涵盖了机械设计课程的各个核心领域，旨在培养学生扎实的理论基础和初步的设计能力。全书结构清晰，逻辑严谨，注重理论与实践相结合。 第一部分：绪论与基本概念 第一章 机械设计概论 本章首先阐述了机械在现代工业和社会中的地位与作用，并概述了机械设计的基本任务、内容和设计步骤。重点介绍了机械产品从概念提出到投入使用的全过程，包括对设计对象的功能需求分析、可靠性要求、经济性评估以及人机工程学和环境保护等现代设计理念的初步引入。此外，还探讨了机械设计方法学的演变，从经验设计向理论分析和计算机辅助设计的过渡。 第二章 机械传动与连接基础 本章是后续内容的基础。首先回顾了机械中常见的运动和动力参数，如转速、扭矩、功率的计算与转换。随后，详细介绍了静力学、动力学分析在机械系统中的应用，特别是平衡、振动初步分析在机械设计初期的重要性。接着，对常用连接件（如螺纹连接、键连接、销连接）的强度计算、可靠性分析和失效形式进行了深入探讨。对于静连接，如焊接和铆接，重点分析了连接的强度校核和疲劳寿命预估方法。 第二部分：机械零部件设计基础 第三章 机械零件的强度、可靠性与失效分析 本章深入剖析了机械零件在工作过程中可能遇到的各种载荷类型——静载、交变载荷、冲击载荷。系统阐述了材料的力学性能，特别是疲劳强度的特性曲线（S-N曲线）和许用应力确定方法。着重讲解了疲劳破坏的机理，包括疲劳源的形成、裂纹的萌生与扩展。同时，引入了可靠性理论的基本概念，如失效率、平均寿命和可靠度指标，并介绍了基于概率论的机械零件强度校核方法，这是从确定性设计向概率设计过渡的关键步骤。 第四章 摩擦、润滑与密封 本章探讨了机械运动中不可避免的摩擦现象及其对能耗和寿命的影响。详细分析了干摩擦、边界润滑和流体润滑的机理，并介绍了润滑剂的选择原则、润滑方式（如滴油润滑、油浴润滑）的设计与应用。重点讲解了润滑理论在轴承设计中的指导意义。此外，系统介绍了机械设备中常见的静密封（如垫片、O形圈）和动密封（如填料密封、迷宫密封、油封）的工作原理、选择依据和安装注意事项，强调密封技术对保证设备长期稳定运行的关键作用。 第五章 弹性连接与刚性连接 本章聚焦于连接的细节设计。对螺纹连接进行了详细的静力学和疲劳分析，包括螺栓预紧力的确定、螺纹副的锁紧防松技术（如双螺母法、弹性垫圈法）。对于键和花键连接，分析了剪切和挤压破坏的临界条件，并讨论了在不同载荷（特别是冲击载荷）下的优化设计。弹性元件部分，则涵盖了螺旋弹簧和板簧的设计计算，包括其在缓冲和储能方面的应用。 第三部分：主要机械传动设计 第六章 齿轮传动 齿轮传动是机械中最常用、最核心的动力传递方式之一。本章系统介绍了直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、锥齿轮和蜗轮蜗杆的基本参数、几何尺寸计算和啮合原理。核心内容放在了齿轮的强度设计上，包括齿面的接触疲劳（点蚀）校核和齿根的弯曲疲劳校核，这些是保证齿轮寿命的关键。本章还涉及了齿轮的制造精度等级、公差配合及其对传动平稳性和噪声的影响。 第七章 带传动与链传动 本章分别介绍了带传动（包括V带、平带和同步带）和链传动的工作特性。对于带传动，重点分析了张紧力、初拉力、包角和有效拉力之间的关系，以及带的疲劳寿命计算和打滑临界条件。对于链传动，则侧重于链条的节距、传动比的确定，以及链条的啮合特性、拉伸补偿和润滑要求。两种传动方式在中心距、传递功率和效率方面的优缺点对比是本章的重点。 第八章 滚动轴承与滑动轴承 轴承是机械中最易磨损的关键零件之一。本章详细介绍了滚动轴承的结构、类型（如球轴承、滚子轴承）及其代号体系。重点讲解了滚动轴承的基本额定寿命（L10寿命）的计算，以及在不同工况下的寿命修正系数。对于滑动轴承，深入分析了流体动压润滑的理论基础（雷诺方程的简化应用），并探讨了轴瓦材料的选择和润滑油膜厚度的控制，这是实现长寿命静音运行的关键。 第四部分：整体机构设计与分析 第九章 机械系统的动态特性与振动初步 本章引入了机械系统动态分析的基础。阐述了单自由度系统在简谐激励下的自由振动和强迫振动响应，特别是共振现象的危害性及避免措施。介绍了系统阻尼的分类与计算。对于多自由度系统，进行了质量矩阵和刚度矩阵的建立方法，并初步分析了系统的固有频率和主振型，为解决机械共振问题奠定了理论基础。 第十章 机械系统的可靠性与维护性设计 本章回归到机械设计的最终目标。系统性地介绍了基于寿命周期的设计思想，包括可制造性设计（DFM）和可装配性设计（DFA）的基本原则。在可靠性方面，进一步深化了系统的冗余设计、故障诊断和容错设计策略。针对维护性，探讨了模块化设计、可更换性设计以及易于润滑和检修的结构布置原则，旨在提升设备的全寿命周期经济效益。 附录 附录部分提供了常用机械材料的性能数据表、标准紧固件的尺寸系列、常用齿轮参数及公差配合标准等实用参考资料，便于学生进行工程计算和实际设计参考。 本书内容全面、概念清晰、图例丰富，力求帮助学生建立起系统、科学的机械设计思维框架，为后续学习更专业化的机械设计课程打下坚实的基础。
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