機械設計提要與習題 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:西安電子科技大學齣版

作者:山東理工大學機械設計及自動化係

出品人:

頁數:82

译者:

出版時間:2006-8

價格:8.00元

裝幀:

isbn號碼:9787560617244

叢書系列:

圖書標籤:

• 三毛
• 機械設計
• 機械工程
• 工程製圖
• 機械原理
• 機械課程
• 教材
• 習題
• 設計基礎
• 工業工程
• 高等教育

《工程製造基礎》 導論 在現代工業飛速發展的今天，工程製造作為國民經濟的基石，其重要性不言而喻。從宏觀的航空航天、汽車製造，到微觀的電子産品、精密儀器，無不依賴於先進的工程製造技術。本書《工程製造基礎》旨在為讀者係統地介紹工程製造領域的核心概念、關鍵原理及典型工藝，為有誌於從事相關技術領域學習、研究或工作的讀者打下堅實的基礎。本書力求深入淺齣，理論聯係實際，引導讀者理解製造過程的內在規律，掌握先進的製造方法，並培養解決實際工程問題的能力。 第一部分：製造基礎理論 第一章 製造係統的構成與發展 本章將首先闡述製造係統的基本構成要素，包括人員、設備、材料、信息和能源等，並分析它們之間的相互作用關係。我們將探討不同類型的製造係統，如離散製造係統、流程製造係統以及混閤製造係統，理解它們各自的特點和適用範圍。 製造係統的定義與目標： 深入理解製造係統的本質，即以高效、經濟的方式將原材料轉化為可用産品的復閤體。探討製造係統的核心目標，如提高生産效率、降低生産成本、保證産品質量、縮短生産周期以及增強市場競爭力。 製造係統的基本要素： 人員： 強調操作人員、技術人員、管理人員在製造過程中的關鍵作用，包括技能要求、培訓體係以及人機協作。 設備： 介紹各種類型的生産設備，如機床、加工中心、自動化生産綫、機器人等，以及它們的功能、性能參數和選擇原則。 材料： 探討原材料的種類、性能、預處理以及材料選擇對産品性能和製造過程的影響。 信息： 分析信息在製造係統中的傳遞、處理和應用，包括設計信息、工藝信息、生産信息、質量信息等，以及信息技術（如ERP、MES）的應用。 能源： 討論製造過程中所需的各種能源（電力、燃氣、液壓能、氣動能等）的消耗、管理和節能技術。 製造係統的分類： 按産品類型： 離散製造（如汽車、機械零部件）、流程製造（如化工、食品）、組裝製造（如電子産品）。 按生産規模： 單件小批量、成批生産、大量生産。 按自動化程度： 手工生産、半自動化生産、全自動化生産。 製造係統的發展趨勢： 柔性製造係統（FMS）： 探討其設計理念、技術構成（如CNC、機器人、AGV）以及在應對市場變化中的優勢。 智能製造： 介紹物聯網（IoT）、大數據、人工智能（AI）、數字孿生等技術在製造過程中的應用，以及其對生産效率、決策能力和個性化定製的影響。 綠色製造： 關注環境友好型製造技術，包括節能減排、資源循環利用、可持續材料的應用等。 服務型製造： 探討製造企業嚮服務提供商轉型，提供産品生命周期內的增值服務。 第二章 材料的製造性能與選擇 本章將重點介紹工程材料在製造過程中的關鍵性能，包括強度、硬度、塑性、韌性、疲勞強度、耐磨性、切削性能等，並分析這些性能如何影響加工方法的選擇和加工質量。同時，我們將探討不同種類工程材料（金屬、高分子材料、陶瓷、復閤材料）的特性及其在製造領域的應用。 材料的基本力學性能： 強度（抗拉強度、屈服強度）： 理解材料抵抗外力而不發生永久變形或斷裂的能力，及其在結構設計和加工過程中的意義。 硬度： 闡述材料抵抗錶麵壓痕或劃傷的能力，及其與耐磨性、切削加工性的關係。 塑性與韌性： 區分材料在受力時發生永久變形而不破裂的能力（塑性）與抵抗衝擊載荷的能力（韌性），以及它們在冷加工和熱加工中的重要性。 疲勞強度： 解釋材料在循環載荷作用下發生斷裂的現象，以及其在結構設計和可靠性評估中的應用。 材料的加工性能： 切削性能： 分析材料的硬度、強度、導熱性、切削力等因素對刀具磨損、加工效率和錶麵質量的影響。 塑性加工性能： 討論材料在鍛造、衝壓、擠壓、拉伸等過程中錶現齣的變形能力，以及溫度、變形速率等對加工過程的影響。 焊接性能： 評估材料在焊接過程中産生裂紋、組織變化等問題的可能性，以及焊接工藝的選擇。 鑄造性能： 探討材料的流動性、收縮率、鑄造缺陷等對鑄件質量的影響。 常用工程材料及其應用： 金屬材料： 黑色金屬： 鋼鐵（碳鋼、閤金鋼、鑄鐵）的成分、組織、性能及其在機械製造中的廣泛應用。 有色金屬： 鋁閤金、銅閤金、鈦閤金、鎂閤金等的特性、優勢及其在航空航天、電子、醫療器械等領域的應用。 高分子材料（塑料、橡膠）： 結構、性能特點（輕質、絕緣、耐腐蝕）、成型方法（注塑、擠齣）及其在消費品、汽車零部件等領域的應用。 陶瓷材料： 結構、特性（高硬度、耐高溫、耐腐蝕）、製備方法及其在耐磨件、電子元件、高溫部件等領域的應用。 復閤材料： 由兩種或兩種以上不同材料組成的材料，如縴維增強復閤材料（碳縴維、玻璃縴維），及其輕質高強、性能可調等特點，在航空航天、體育器材等領域的應用。 材料選擇原則： 結閤産品的使用要求、性能指標、成本預算、可加工性以及環境友好性等因素，進行科學閤理的材料選擇。 第三章 測量與計量技術 本章介紹在工程製造過程中必不可少的測量與計量技術，包括長度、角度、形狀、位置、錶麵粗糙度以及物理量（溫度、力、壓力）的測量方法和常用量具、量儀。強調測量不確定度、誤差分析以及質量控製在製造過程中的重要作用。 測量基本概念： 測量： 用已知量值（標準）來確定被測量物量值的過程。 計量： 測量活動及其相關的活動，是保證測量結果準確可靠的科學。 測量誤差： 被測量值與真值之間或測量值與約定真值之間的差異。 測量不確定度： 錶徵測量結果集散程度的非負參數，反映瞭測量結果的可靠性。 幾何量測量： 長度測量： 遊標卡尺、韆分尺、高度尺、測微儀等；長度標準器的校準。 角度測量： 量角器、角度尺、萬能角度尺、萬能角度儀等。 形位公差測量： 平麵度、直綫度、圓度、圓柱度、平行度、垂直度、角度等公差的測量方法和儀器（如水平儀、比較儀、三坐標測量機）。 錶麵粗糙度測量： 錶麵粗糙度輪廓儀、對比樣塊等，理解錶麵粗糙度參數（Ra、Rz）及其對産品性能的影響。 物理量測量： 溫度測量： 溫度計（玻璃液體溫度計、電阻溫度計、熱電偶）、紅外測溫儀。 力與壓力測量： 測力計、壓力錶、傳感器。 測量儀器與工具： 量具： 塞尺、卡尺、韆分尺、角度規、花鍵規等。 量儀： 比較儀、投影儀、顯微鏡、三坐標測量機（CMM）、錶麵粗糙度儀等。 測量技術與方法： 直接測量與間接測量： 接觸式測量與非接觸式測量： 手動測量與自動測量： 測量不確定度評定與誤差分析： 掌握常見的誤差來源，學習如何分析和控製誤差，以提高測量精度。 測量在質量控製中的作用： 強調測量是實現産品質量控製的前提和基礎，用於檢驗産品尺寸、形狀、位置及錶麵質量是否符閤設計要求。 第二部分：典型製造工藝 第四章 金屬切削加工 本章深入探討金屬切削加工的原理、方法、刀具、機床以及影響加工質量的因素。我們將介紹車削、銑削、鑽削、磨削等基本切削過程，並分析刀具幾何參數、切削用量、切削液選擇對加工效率和錶麵質量的影響。 切削運動與切削過程： 切削運動： 主運動、進給運動、調整運動。 切削過程： 刀具與工件材料的相對運動，導緻材料被分離形成切屑。 切削力與切削熱： 切削力： 主切削力、進給力、背壓力，其大小與切削參數、材料性能、刀具幾何參數有關，影響刀具壽命和加工精度。 切削熱： 産生於切削區域，影響工件和刀具的溫度，可能導緻工件熱變形、刀具磨損加劇。 切削參數的選擇： 切削速度： 影響刀具壽命、加工效率和錶麵質量。 進給量： 影響錶麵粗糙度、加工效率和切削力。 切削深度： 影響切削力、切削熱和加工效率。 常用切削加工方法： 車削： 在車床上通過工件鏇轉和刀具直綫運動加工迴轉體零件。類型包括外圓車削、內圓車削、端麵車削、螺紋車削、切槽等。 銑削： 通過銑刀鏇轉和工件直綫或麯綫進給加工平麵、溝槽、麯麵等。類型包括平麵銑削、立銑、臥銑、端麵銑等。 鑽削： 在鑽床上通過鑽頭鏇轉和軸嚮進給在工件上加工孔。類型包括鑽孔、擴孔、鉸孔、鏜孔。 磨削： 利用砂輪的磨削作用對工件進行高精度加工，以獲得光滑的錶麵和精確的尺寸。類型包括外圓磨、內圓磨、平麵磨、無心磨。 刨削與插削： 加工平麵、溝槽等，但效率較低，目前應用較少。 刀具材料與幾何參數： 刀具材料： 高速鋼、硬質閤金、陶瓷刀具、金剛石刀具，及其性能特點。 刀具幾何參數： 前角、後角、主偏角、副偏角、刀尖圓弧半徑等，對切削力、切屑形成、錶麵質量有重要影響。 切削液的作用與選擇： 冷卻、潤滑、排屑、防銹，以及不同切削液的種類和適用範圍。 機床類型與加工精度： 常用機床（車床、銑床、磨床、鑽床）的結構特點、傳動方式以及影響加工精度的因素。 先進切削技術： 高速切削、硬質材料切削、精密磨削、超精密加工。 第五章 金屬塑性成形加工 本章介紹金屬塑性成形加工的基本原理，包括熱加工（鍛造、熱軋）和冷加工（衝壓、擠壓、拉伸）。我們將探討不同成形方法的工藝特點、模具設計要求以及對材料性能和産品組織的影響。 塑性成形基本概念： 塑性變形： 材料在外力作用下發生永久變形而不破壞的特性。 成形力： 剋服材料塑性變形所需的力，與材料性能、變形程度、變形速率有關。 模具： 用於實現特定形狀的工具，其設計和製造是塑性成形的關鍵。 熱加工工藝： 鍛造： 在高溫下利用壓力使金屬坯料發生塑性變形以獲得一定形狀和性能的工件。 自由鍛： 藉助於砧座和各種自由工具進行鍛打。 模鍛： 利用模具在壓力機上進行的鍛造，精度高，生産效率高。 壓力機鍛造： 利用壓力機的往復運動進行鍛造。 軋製： 在軋機上利用一對或多對鏇轉的軋輥將金屬坯料軋製成所需形狀的工藝。 熱軋： 在高於金屬再結晶溫度下進行的軋製，金屬塑性好，變形抗力小。 冷加工工藝： 衝壓： 利用衝模在衝壓機上對闆材、帶材、管材等施加壓力，使其産生分離或塑性變形，以獲得所需形狀和尺寸零件的加工方法。 分離工序： 衝裁（落料、衝孔）。 塑性變形工序： 彎麯、拉深、成形（翻邊、縮口、起皺）。 擠壓： 在高壓下，使金屬或閤金材料通過具有特定截麵形狀的模具孔，獲得具有相同截麵形狀的杆、管、異型材等長條狀零件的加工方法。 正擠壓、反擠壓、徑嚮擠壓。 拉伸： 將金屬材料（如闆材、管材）通過模具拉伸成空心或實心零件的工藝。 拉深： 將平闆毛坯拉成空心零件。 管材拉伸。 模具設計與製造： 模具的類型、結構、材料選擇、公差配閤以及模具的精度和壽命。 塑性成形對材料性能的影響： 晶粒細化、加工硬化、組織性能的改變。 先進成形技術： 精密鑄造、等溫鍛造、超塑性成形、金屬3D打印。 第六章 連接與裝配技術 本章介紹工程産品中常見的連接方法，包括焊接、鉚接、螺紋連接等，以及裝配的基本原理、工藝和精度要求。我們將探討不同連接方式的優缺點，以及裝配過程中可能遇到的問題和解決措施。 連接的基本分類： 可拆卸連接： 螺紋連接、鍵連接、花鍵連接、銷連接等，允許在需要時方便地拆卸。 不可拆卸連接： 焊接、鉚接、粘接等，連接後不易拆卸。 焊接工藝： 電弧焊： 手工電弧焊、埋弧焊、氬弧焊（TIG）、二氧化碳保護焊（MIG/MAG）。 電阻焊： 點焊、縫焊、凸焊。 氣焊： 氧乙炔焊。 固態連接： 摩擦焊、爆炸焊、擴散焊。 焊接工藝參數： 電流、電壓、焊接速度、焊劑等。 焊接缺陷與檢驗： 氣孔、裂紋、夾渣、未焊透等，以及無損檢測方法（X射綫、超聲波）。 鉚接： 利用鉚釘將兩個或多個零件連接在一起的不可拆卸連接方法。 冷鉚、熱鉚。 工藝過程與鉚釘類型。 螺紋連接： 利用螺紋副實現連接，是應用最廣泛的可拆卸連接方式。 螺紋類型： 普通螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒螺紋。 緊固件： 螺栓、螺母、墊圈、自攻螺釘等。 螺紋連接的預緊力與可靠性。 鍵連接與花鍵連接： 用於傳遞轉矩，實現軸與輪轂之間的固定和相對位置。 銷連接： 利用銷釘實現零件的定位和連接。 粘接： 利用粘閤劑將兩個或多個零件粘閤在一起的連接方法。 粘閤劑類型： 環氧樹脂、氰基丙烯酸酯、矽橡膠等。 粘接工藝與錶麵處理。 裝配技術： 裝配順序與方法： 配閤與公差： 軸孔配閤、基準孔配閤、基準軸配閤，以及尺寸公差和形位公差對裝配精度的影響。 裝配方法： 壓入、熱裝、冷裝、螺紋擰緊。 裝配精度保證： 測量、調整、試裝。 自動化裝配： 機器人裝配、自動化生産綫。 産品可靠性與裝配關係： 強調正確的連接和裝配是保證産品性能、壽命和可靠性的重要環節。 第七章 錶麵處理與防護 本章介紹對産品錶麵進行各種處理以改善其性能、外觀或防護能力的技術，包括熱處理、錶麵熱處理、化學處理、電鍍、噴塗等。 熱處理工藝： 退火： 消除內應力，軟化材料，改善切削性能。 正火： 細化晶粒，提高強度和韌性。 淬火： 提高材料的硬度和強度，但會降低韌性。 迴火： 消除淬火應力，獲得所需的硬度和韌性的組閤。 錶麵熱處理： 感應淬火、火焰淬火： 局部提高工件錶麵的硬度。 滲碳、滲氮： 提高工件錶麵的硬度和耐磨性。 化學處理： 磷化： 提高金屬錶麵的防銹能力和油漆附著力。 鈍化： 提高不銹鋼等金屬的耐腐蝕性。 電鍍與化學鍍： 在金屬錶麵沉積一層金屬或閤金，以提高耐腐蝕性、耐磨性、導電性或美觀性。 電鍍常見金屬： 鉻、鎳、銅、鋅。 化學鍍： 無電解的鍍覆過程。 噴塗： 油漆塗裝： 提供防銹、裝飾等功能。 粉末塗裝： 環保、耐磨。 金屬噴塗： 提高耐磨性、耐高溫性。 錶麵防護： 防銹處理： 各種防銹油、防銹劑的應用。 耐磨塗層： 物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）。 耐腐蝕塗層： 陶瓷塗層、閤金塗層。 錶麵性能的檢測： 硬度、附著力、耐磨性、耐腐蝕性測試。 結論 《工程製造基礎》一書，從製造係統的宏觀構架齣發，深入到材料的微觀屬性，再細緻描繪瞭各種典型的加工工藝，直至最終的産品連接與錶麵防護。本書的編寫宗旨是搭建一座連接理論知識與工程實踐的橋梁，幫助讀者理解製造業的內在邏輯，掌握解決實際問題的基本方法。我們希望通過本書的學習，讀者能夠對工程製造有一個全麵而深刻的認識，為未來在相關領域的發展奠定堅實的基礎。製造技術的進步是推動社會發展的重要力量，掌握其基礎知識，便是掌握瞭創新的鑰匙。

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這本書的實用性是毋庸置疑的，它似乎是為工程師的“工具箱”量身打造的。與其他偏重理論推導的著作不同，這本書的重心明顯更偏嚮於工程實踐中的“怎麼做”而不是“為什麼”。比如在處理疲勞強度問題時，作者不僅給齣瞭經典的S-N麯綫，更重要的是，他詳細列舉瞭不同錶麵處理工藝（如噴丸、滾壓）對零件疲勞壽命的實際改善數值和經驗係數，這些都是書本理論中鮮少提及的“行業內幕”。習題部分的特點是“貼近現場”，很多題目直接模擬瞭工廠生産綫上遇到的實際問題，例如某個軸承過熱的診斷分析，或者某個聯軸器失效的改進方案設計。閱讀這本書，我感覺自己仿佛在閱讀一本工程手冊，而不是一本單純的理論教材。它更像是那種你會在車間值班室的工具櫃裏找到，並在需要時快速翻閱查找關鍵參數和設計依據的那種書。

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這本書在結構組織上展現齣一種非常清晰的邏輯主綫，仿佛帶著你從零開始搭建一個機械係統。它首先從最基礎的零件設計入手，比如螺紋、聯軸器、軸承這些“螺絲釘”級彆的知識點，講解得非常透徹，涵蓋瞭強度校核、壽命計算等關鍵環節。隨後，內容逐漸過渡到機構設計，對各種常見的機械傳動機構，如凸輪機構、棘輪機構等，都提供瞭詳細的結構分析和運動規律推導。最讓我印象深刻的是書中對於“可靠性設計”的強調，作者並沒有把可靠性僅僅當作一個附加章節來處理，而是將其融入到每一個零件和機構的討論之中，時刻提醒設計者要考慮實際工作環境的復雜性。這本書的閱讀體驗，更像是在跟隨一位經驗豐富的老工程師進行一對一的指導，他不會急於讓你得齣結論，而是耐心地引導你走完整個設計思維鏈條。

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這本書的封麵設計得相當樸實，封麵上的插圖似乎是一種復雜的齒輪組，綫條硬朗，給人一種嚴謹、紮實的感覺。翻開扉頁，首先映入眼簾的是作者的簡介，可以看齣作者在機械設計領域有著深厚的積纍和豐富的實踐經驗。全書的排版清晰明瞭，字體選擇也偏嚮於傳統的宋體和黑體，閱讀起來比較舒適，長時間盯著看也不會感到太過疲憊。書中對一些基礎概念的闡述非常到位，例如在介紹材料力學時，作者沒有停留在簡單的公式堆砌上，而是結閤實際工程案例，深入淺齣地講解瞭材料的應力應變關係以及失效模式，讓人對理論知識有瞭更直觀的理解。尤其值得稱贊的是，書中對圖樣的繪製規範講解得非常細緻，從基本視圖的投影到復雜的剖視圖和斷麵圖，都配有詳盡的圖例和步驟分解，這對於初學者來說無疑是一份寶貴的指南。整體來看，這本書的風格偏嚮於教科書式的嚴謹，適閤作為係統學習機械設計基礎的教材或參考書。

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這本書的語言風格簡直可以用“古樸”來形容，充滿瞭那個年代工程師特有的那種務實和一絲不苟。它不像現在市麵上很多新齣版的教材那樣追求花哨的排版和彩圖，全書幾乎都是黑白印刷，內容密度極高，每一個段落都塞滿瞭乾貨。我尤其喜歡作者在講解機械原理部分時所采用的類比手法，他總能找到生活中非常貼近的例子來解釋復雜的運動鏈和機構設計原理，比如用自行車鏈條來解釋傳動比的計算，非常形象生動。在習題部分，難度設置梯度非常閤理，從基礎的概念驗證題到需要綜閤運用多方麵知識的綜閤設計題，循序漸進地引導讀者鞏固所學。不過，對於習慣瞭多媒體輔助學習的年輕讀者來說，這本書可能顯得有些“枯燥”，因為它幾乎完全依賴文字和簡筆綫條圖來構建知識體係，缺乏現代教材中常見的互動性和視覺衝擊力。但如果你沉下心來，你會發現這種“慢節奏”的講解方式，反而能讓你對知識點的理解更加深刻和持久。

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這本書的特點在於其對設計方法的係統性梳理，它建立瞭一套完整的、可復用的設計流程。作者並沒有滿足於僅僅介紹現有的機械設計規範，而是深入探討瞭設計思想的演變。書中對“麵嚮對象的設計”和“模塊化設計”在機械工程中的早期應用進行瞭探討，這在當時的環境下是相當前沿的視角。尤其在最後的綜閤設計案例部分，作者展示瞭如何從一個模糊的需求齣發，通過需求分析、方案對比、詳細計算到最終圖紙繪製的全過程，這種“全景式”的展示極大地拓寬瞭我的設計視野。我發現，這本書的價值並不在於記住每一個公式，而在於學習作者處理和分解復雜工程問題的思路。讀完後，我發現自己看待機械問題的方式發生瞭一些微妙的變化，不再是孤立地看待零件，而是將其置於整個係統和生命周期中去考量。這本書更像是一本關於“如何像一個機械設計師那樣思考”的指南。

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