具体描述
本书以Pro/Engineer Wildfire 3.0为基础，精选大量典型的机械零件作为实例。全书共分为10章，主要介绍典型弹簧类零件、标准件、典型齿轮零件（包括直齿轮、斜齿轮、锥齿轮和格利森螺旋锥齿轮等）、典型轴套类零件、典型凸轮及凸轮机构类零件、典型叶轮类零件、典型叉架类零件、典型机体类零件、典型盘盖类零件、典型刀具等的三维模型创建方法。
本书最大的特点是零件实例典型丰富、建模思想直观、创建过程详细，另外，介绍对系列化、标准化的零件用族表创建标准零件库的基本方法以及参数化的产品设计方法。全书始终本着易学易用的原则，既直观明了地介绍建模思想，又详细系统地介绍建模过程。本书确实是一本值得收藏的三维设计手册。
本书可作为各类中、高等院校相关专业的教材或教学参考书，或者从事机械行业的工程技术人员学习与提高软件应用的参考书，也可作为社会中相关培训中心的教材或自学参考书。
《机械零件设计实战：从基础到进阶》 内容简介 本书是一本专注于机械零件设计实用技术的指导手册，旨在帮助读者掌握从基础概念到高级应用的完整设计流程。不同于单纯的软件操作教程，本书侧重于机械设计背后的原理、方法论以及如何在实际工程问题中灵活运用设计工具。我们将带领读者深入理解机械零件的功能需求，探讨不同材料的性能特点，并学习如何通过结构优化来提高零件的强度、刚度和耐用性，同时兼顾成本和可制造性。 第一部分：机械零件设计的基础理论与方法 本部分将为读者打下坚实的理论基础，这是进行任何有效机械零件设计的前提。 1.1 机械零件设计的基本原则与流程 功能性设计： 深入分析零件在机械系统中的核心作用，明确其需要满足的运动、传力、连接、密封等功能要求。我们将通过案例分析，演示如何将抽象的功能需求转化为具体的设计参数。 可靠性设计： 探讨机械零件失效的常见形式（如断裂、磨损、疲劳、腐蚀等），以及如何通过材料选择、结构设计和应力分析来预防这些失效。 经济性设计： 强调在满足性能要求的前提下，如何通过简化结构、减少材料用量、采用标准件以及考虑加工成本来降低零件的制造成本。 可制造性设计（DFM）： 详细讲解如何设计出便于加工、装配和维护的零件。这包括对常见加工方法（如切削、铸造、锻造、钣金等）的工艺限制的理解，以及如何通过调整设计细节来提高生产效率和降低废品率。 标准化与系列化： 介绍标准件在机械设计中的重要性，以及如何通过零件的系列化设计来提高通用性、降低库存和维护成本。 设计流程梳理： 清晰地展示从概念设计、方案设计、详细设计到图纸绘制、工艺准备的完整设计过程，并强调各环节之间的衔接与反馈。 1.2 材料力学与强度分析基础 材料性能回顾： 详细阐述金属材料（如钢、铝合金、铸铁等）和非金属材料（如塑料、复合材料等）的基本力学性能，包括弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度、硬度、韧性、疲劳极限等。我们将讨论这些参数如何影响零件的设计决策。 应力与应变分析： 讲解各种基本应力状态（拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转）及其应变关系。重点介绍如何通过分析零件在载荷作用下的应力分布，来判断其是否满足强度要求。 强度计算方法： 介绍经典的强度校核方法，包括许用应力法、应力集中系数的应用等。我们将通过具体的公式推导和算例，帮助读者掌握如何进行简单的强度校核。 屈曲与稳定性： 针对细长杆件等受压构件，讲解屈曲现象及其稳定性校核的重要性。 1.3 机械连接与紧固件设计 螺纹连接： 详细介绍螺纹的类型、参数、强度计算以及螺纹连接的可靠性问题（如防松）。 键与花键连接： 讲解键连接和花键连接的类型、工作原理、强度计算及其适用范围。 销与铆钉连接： 介绍销连接和铆钉连接的设计要点和强度计算。 焊接与粘接： 简述焊接和粘接作为永久性连接方式的设计考虑。 1.4 轴与轴类零件设计 轴的功能与分类： 区分实心轴、空心轴、曲轴、传动轴等，并分析其在不同传动系统中的作用。 轴的强度计算： 重点讲解轴在弯曲、扭转和弯扭组合作用下的强度和刚度校核。 轴的刚度计算： 强调轴的变形对整个机械系统性能的影响，并介绍如何进行刚度校核。 轴的疲劳强度设计： 讨论轴在循环载荷作用下的疲劳失效问题，以及如何通过结构优化和表面处理来提高疲劳寿命。 轴的支撑与过盈配合： 讲解轴与轴承、齿轮等零件的配合设计，包括键槽、挡边等结构细节。 第二部分：典型机械零件的设计实践与优化 本部分将聚焦于几种典型机械零件的设计，通过实际案例演示如何将理论应用于实践，并介绍先进的设计优化技术。 2.1 齿轮的设计与制造考量 齿轮的类型与基本参数： 介绍直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆等，及其模数、压力角、齿数、中心距等基本参数的确定。 齿轮的强度计算： 详细讲解齿轮齿根弯曲强度和齿面接触强度的计算方法，并介绍齿轮失效的模式。 齿轮传动的精度等级： 讨论齿轮加工精度对传动平稳性、噪声和寿命的影响。 齿轮的制造工艺： 简述齿轮的加工方法（如滚齿、插齿、剃齿、磨齿等）及其对设计的要求。 齿轮优化设计： 介绍如何通过变位齿轮、非圆齿轮等技术来改善齿轮的性能。 2.2 轴承座与机架结构设计 轴承座的功能与类型： 分析轴承座在支撑轴、传递载荷、润滑和密封方面的作用，介绍立式、法兰式、座式等常见轴承座结构。 轴承座的强度与刚度分析： 讲解如何对轴承座进行应力分析，确保其在承受载荷时不易变形或断裂。 机架结构设计原则： 探讨机架作为支撑和基础结构的承载能力、刚度和稳定性要求。 焊接与铸造机架设计： 分别介绍焊接机架和铸造机架的设计特点、工艺约束和强度校核方法。 结构优化案例： 通过对某个机架结构的优化设计，演示如何通过拓扑优化、减重设计等方法来提高其性能并降低成本。 2.3 密封件与垫片设计 密封的基本原理： 介绍静态密封和动态密封的原理，以及影响密封效果的因素。 常见密封形式： 详细介绍O形圈、油封、骨架油封、唇形密封、垫片密封等，包括其结构特点、材料选择和工作条件。 密封件的配合设计： 讲解密封件的安装槽尺寸、配合间隙等设计要求，以及如何保证密封的可靠性。 垫片的设计与选型： 介绍不同材质（橡胶、金属、复合材料）垫片的设计要点，以及如何根据压力、温度和介质选择合适的垫片。 2.4 弹簧与缓冲件设计 弹簧的类型与特性： 介绍螺旋压缩弹簧、螺旋拉伸弹簧、扭转弹簧、板弹簧等，及其刚度、载荷-变形曲线等特性。 弹簧的强度与疲劳设计： 讲解弹簧在拉压、扭转作用下的强度计算，以及如何考虑弹簧的疲劳寿命。 缓冲件的设计： 探讨各种缓冲减震装置（如橡胶缓冲器、液压缓冲器）的设计原理和应用。 第三部分：先进的机械零件设计技术与辅助工具 本部分将介绍现代机械设计中不可或缺的先进技术和软件工具，帮助读者提升设计效率和设计质量。 3.1 有限元分析（FEA）在零件设计中的应用 FEA基本原理： 简要介绍有限元法的基本思想，以及如何将复杂的工程问题转化为数学模型进行求解。 模型建立与网格划分： 演示如何创建三维模型，并对模型进行合适的网格划分，以及网格质量对分析结果的影响。 载荷与约束施加： 讲解如何在模型中准确地施加外力、位移、压力等载荷，以及施加约束条件。 结果解读与优化： 重点在于如何分析FEA输出的应力、位移、应变等结果，判断零件的可靠性，并根据分析结果指导设计优化。 案例分析： 通过一个具体的零件设计案例，展示如何利用FEA来验证设计，找出薄弱环节，并进行改进。 3.2 拓扑优化与形优化技术 拓扑优化的概念与目标： 介绍拓扑优化如何根据给定的载荷、约束和材料，在设计域内寻找最佳的材料分布，以最大化结构的刚度或最小化质量。 形优化的作用： 讲解形优化如何进一步调整优化后的结构形状，以满足特定的功能要求和加工限制。 设计自动化： 探讨这些优化技术如何与参数化设计相结合，实现设计流程的自动化。 3.3 快速原型制造（3D打印）在设计验证中的作用 3D打印技术简介： 简要介绍不同类型的3D打印技术（如FDM, SLA, SLS等）。 设计迭代与验证： 强调3D打印如何帮助设计师快速制造出零件原型，进行装配测试、功能验证和人机工程学评估，从而加速设计迭代过程。 材料选择与性能： 讨论不同3D打印材料的性能特点及其在原型制造中的适用性。 3.4 设计文档与图纸规范 工程图纸的要素： 详细介绍主视图、俯视图、侧视图、剖视图、局部视图等，以及尺寸标注、公差标注、形位公差、表面粗糙度等的规范。 技术要求与说明： 讲解如何在图纸中添加必要的工艺要求、材料要求、检验要求等。 BOM表（物料清单）的编制： 介绍如何编制准确、完整的BOM表。 本书特色 强调原理与方法： 本书 not only 介绍“怎么做”，更注重解释“为什么这样做”，帮助读者建立深刻的机械设计思维。 注重工程实践： 采用大量来自实际工程的案例，覆盖了多种典型机械零件的设计场景。 循序渐进的结构： 从基础理论到具体应用，再到先进技术，层层递进，适合不同水平的读者。 图文并茂： 配备了大量清晰的插图、图表和公式推导，便于理解和学习。 关注可制造性与经济性： 在设计讨论中始终贯穿对加工工艺和成本的考量。 目标读者 机械工程专业的学生和研究生。 从事机械设计、产品开发、工艺工程等相关工作的工程师。 对机械零件设计感兴趣的技术人员和爱好者。 希望提升自身机械设计能力和工程实践水平的工程师。 通过阅读本书，读者将能够系统地掌握机械零件设计的核心理论和实用技能，能够独立完成各种复杂机械零件的设计任务，并能运用现代设计工具和方法不断优化设计方案，创造出更优秀、更具竞争力的产品。
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