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出版者:机械工业出版社

作者:樊忠和

出品人:

页数:236

译者:

出版时间:2007-8

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787111216599

丛书系列:

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机械设计基础：从原理到实践 图书简介 本书《机械设计基础：从原理到实践》旨在为读者构建一个扎实、系统且富有实践性的机械设计知识体系。它不仅仅是一本理论手册，更是一座连接经典力学原理与现代工程实践的桥梁。我们深知，优秀的机械设计并非凭空而来，而是建立在对材料科学、运动学、动力学以及可靠性分析深刻理解之上的。因此，本书的编排严格遵循从基础概念的建立到复杂系统集成的逻辑顺序，力求使初学者能够循序渐进，使有经验的工程师能够查漏补缺，获得新的启发。 全书内容涵盖了现代机械设计领域的核心要素，并特别强调了设计过程中思维模式的培养，即如何将实际需求转化为精确的数学模型，并最终落实为可制造、可装配、高可靠性的工程实体。 --- 第一部分：基础理论与材料科学的基石 (The Foundation) 第一章：机械设计概述与工程思维 本章首先确立了机械设计的核心地位及其在现代工业体系中的作用。我们探讨了机械设计的基本流程，从需求分析、概念生成到详细设计与优化，强调了系统化思考的重要性。同时，引入了“设计约束”的概念，包括功能性、经济性、安全性和环境适应性，这些约束是驱动所有设计决策的内在力量。本章致力于培养读者建立一种全局观——即设计决策的任何一步都可能对后续的制造成本和产品寿命产生深远影响。 第二章：工程材料的选择与性能评估 材料是机械的骨架。本章深入剖析了金属材料（钢铁、铝合金、钛合金）和非金属材料（聚合物、复合材料、陶瓷）的微观结构与宏观力学性能之间的内在联系。重点讲解了强度、刚度、韧性、疲劳极限和蠕变性能的测试方法与工程应用意义。我们不仅关注静态力学性能，更侧重于在交变载荷和高温/低温环境下的材料行为，为后续的应力分析和寿命预测奠定数据基础。此外，还涵盖了现代增材制造（3D打印）材料的特性及其对传统设计方法的颠覆。 第三章：静力学分析与应力集中 这是所有强度计算的起点。本章详述了在稳定载荷作用下，构件内部应力、应变的计算方法，包括拉伸、压缩、剪切、弯曲和扭转等基本变形模式。重点引入了工程实践中极为重要的概念——应力集中。通过对不同几何形状（孔洞、圆角、阶梯轴）的分析，展示了如何利用有限元分析（FEA）的初步概念来识别和减轻这些应力热点，从而避免灾难性的早期失效。 --- 第二部分：运动、动力与机构学 (Kinematics and Dynamics) 第四章：机构运动分析与自由度判断 本章聚焦于机械运动的规律。从最基本的连杆、凸轮、齿轮等构件入手，系统讲解了平面机构和空间机构的运动学分析方法，包括瞬心法、速度多边形法和矢量封闭法。对机构的自由度（Grübler/Kutzbach 准则）进行精确判断，是确保机构运动符合设计意图的关键。此外，本章深入探讨了凸轮机构的设计，如何保证从动件获得平稳、无冲击的运动规律（如简谐运动、等加速运动的修正）。 第五章：机械传动中的动力学 本部分将理论力学中的动力学概念引入到实际传动系统中。讲解了如何分析机构在运动过程中的惯性力、振出力矩，以及如何通过质量的合理分配和添加平衡块来实现运动平衡，消除振动源。针对变速箱和复杂的连杆机构，本章提供了实用的动态分析工具和方法，确保机构在高速运行时的平稳性和可靠性。 第六章：机械系统的动态响应与振动控制 机械系统的振动是影响寿命和精度的主要因素。本章深入研究了单自由度及多自由度系统的固有频率、模态分析。系统阐述了如何通过阻尼设计、隔振技术（如使用橡胶垫或弹簧）来抑制有害振动。特别关注了旋转机械的动平衡技术，这是保障高速设备（如涡轮机、精密机床主轴）长期稳定运行的关键技术。 --- 第三部分：核心部件设计与可靠性工程 (Component Design and Reliability) 第七章：连接件的设计与优化 连接技术是机械装配的基础。本章详细讨论了螺纹连接（螺栓、螺母）的预紧力计算、防松措施（如锁紧垫圈、双螺母）及其在交变载荷下的疲劳失效模式。对铆接和焊接的强度校核进行了工程化的阐述，强调了焊接残余应力和疲劳裂纹萌生点的控制。对于可拆卸连接，如键和花键，则侧重于其承载能力和安装精度。 第八章：摩擦、润滑与轴承系统 摩擦与润滑是机械能耗和寿命的关键。本章首先建立摩擦理论基础，然后系统介绍滚动轴承和滑动轴承的选择标准。针对滚动轴承，详细讲解了其疲劳寿命（L10寿命）的计算、不同工况下的载荷计算和预紧力的设定。润滑部分深入探讨了润滑剂的性质、边界润滑、流体润滑的赫兹接触理论，以及如何根据工况选择合适的润滑方式（如油浴、油雾或固体润滑）。 第九章：齿轮传动与可靠性设计 齿轮是应用最广泛的机械传动元件。本章构建了从直齿圆柱齿轮到人字齿轮的完整设计流程。核心内容包括齿廓几何尺寸的确定、齿面接触强度（皮沙/Hertz应力）的校核以及齿根弯曲疲劳强度的评估。书中特别强调了齿轮的制造精度等级对传动平稳性和噪声的影响。 第十章：弹簧与柔性元件的设计 弹簧作为能量储存和缓冲元件，在机械系统中无处不在。本章详细分析了螺旋弹簧（拉伸、压缩）、板簧和扭簧的应力分布和刚度计算。重点讨论了弹簧的疲劳寿命、预防蠕变和确定预设载荷的方法。对于特殊应用，如气弹簧和扭力杆，也提供了相应的选型和校核指南。 第十一章：机械系统的可靠性与寿命预测 现代设计必须考虑产品的全生命周期。本章引入了概率统计方法，讲解了韦伯分布在描述随机失效时间中的应用。系统阐述了疲劳可靠性（Miner累积损伤理论）在复杂载荷谱下的应用。最后，本书教授如何根据给定的可靠性指标（如95%的置信度）反推设计所需的平均寿命，从而实现面向可靠性的设计（Design for Reliability）。 --- 第四部分：集成与前沿技术 (Integration and Modern Approaches) 第十二章：机械系统的集成设计与公差配合 将各个独立设计的部件组装成一个功能完善的系统，需要精密的公差配合理论。本章深入讲解了标准化和互换性原则，详细阐述了间隙配合与过盈配合的计算、选择和标注方法。通过实际装配案例，演示了如何运用公差链分析来控制关键尺寸的累积误差，确保装配质量和功能一致性。 第十三章：现代设计工具与优化方法 本章展望了现代工程设计的前沿技术。虽然本书不直接教授软件操作，但会深入讲解有限元分析（FEA）在应力、热和模态分析中的理论基础和适用性边界。此外，探讨了拓扑优化和仿生设计的思想，展示了如何利用计算机辅助手段，在满足约束条件下，发现超越传统经验的设计方案。 通过这十三章的系统学习，读者将能够全面掌握机械设计所需的核心知识链条，从理解材料的本质到实现复杂系统的精确控制与优化，真正将理论转化为高效、可靠的工程实践能力。

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这本《工程制图》给我带来的，远比我最初预期的要深刻得多。我一直以为，制图不过是机械的线条和角度堆砌，枯燥乏味，但这本书却用一种近乎艺术的方式，展现了工程设计的灵魂。它不仅仅是教授你如何绘制，更是引导你理解绘制背后的逻辑与思想。书中那些精妙的图例，仿佛是工程师们在图纸上进行的一场场对话，每一个标注，每一个符号，都饱含着无数次的思考与权衡。我尤其喜欢书中对“表达的准确性”的强调，这让我意识到，工程制图的本质，是用最简洁、最清晰的方式，将复杂的设计意图传达给每一个相关的参与者，避免任何可能的歧义。它教会我如何透过二维的平面，去想象三维的空间，去感受物体的结构、尺寸以及它们之间微妙的相互关系。对于我这样一名非专业读者来说，这本书打开了一个全新的视角，让我开始欣赏工程世界里的严谨与创造力。它不是一本简单的工具书，更像是一扇通往工程师思维模式的窗户，让我窥见了他们如何将抽象的概念转化为看得见摸得着的实体，这种转化过程本身就充满了魅力。

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读完《工程制图》，我才真正体会到“细节决定成败”这句话的分量。在这本书的篇幅里，我看到了无数令人惊叹的细节处理。从线条的粗细、虚实，到圆角、倒角的规范，再到投影的原理和标注的艺术，每一个细微之处都被拆解得淋漓尽致。我以前总觉得这些规则繁琐，但作者用通俗易懂的语言和清晰的图示，将它们一一阐释，让我明白每一个规则的背后，都承载着保证产品安全、提高生产效率、降低制造成本等关键考量。书中对于不同行业、不同应用场景下的制图规范都有涉及，这让我了解到，工程制图并非一成不变，而是根据实际需求进行灵活调整的。我特别关注了关于公差和形位公差的部分，这简直是让我大开眼界，原来一个看似简单的零件，在设计时需要考虑如此多的精度要求，而且这些要求都是有依据、有方法可循的。这本书让我认识到，制图不仅仅是技术，更是一种严谨的科学态度和一丝不苟的工作作风的体现。

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这本书给我最大的启示在于，工程制图是连接理论与实践的桥梁。我一直觉得，数学、物理这些理论知识很抽象，很难与实际生产联系起来。但《工程制图》这本书，将那些抽象的力学、几何学原理，通过图纸这种可视化的形式，变得具象化。我开始明白，一个复杂的机械结构，它的每一个零部件的尺寸、形状、材质，都是经过严谨计算和设计的，而制图就是记录和表达这些设计成果的语言。书中对一些经典工程案例的剖析，让我看到，看似简单的图纸，背后凝聚了无数工程师的智慧和心血。它不仅仅是画出物体，更是画出“如何制造”这个物体的方法。我尤其对书中关于展开图的讲解很感兴趣，这让我看到了如何将三维物体“拆解”成二维的平面图形，以便于材料的切割和加工。这种从立体到平面的转化，以及后续的再构建，让我感受到了工程设计的神奇之处。

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《工程制图》这本书，让我深刻地理解了“信息传达”的艺术。在工程领域，图纸是信息传递最重要、最直接的载体。这本书详细地阐述了如何通过图形、符号、文字等多种手段，将工程师的设计意图、技术要求、尺寸精度等信息，准确无误地传递给生产、检验、安装等各个环节的人员。我印象最深刻的是关于视图的选择与组合，作者通过大量的实例，演示了如何根据被测对象的形状和复杂程度，选择最合适的视图来表现其主要特征。同时，书中对剖视图、局部放大图等辅助视图的运用也做了深入的讲解，这让我明白了如何用最经济、最有效的方式，展现隐藏在表面之下的结构。更重要的是，这本书强调了制图的“通用性”，即一份好的工程图纸，应该能够被不同文化背景、不同专业水平的人员所理解。这种跨越语言和地域的信息传达能力，正是工程制图的魅力所在。

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《工程制图》这本书，无疑为我打开了一扇认识现代工业的窗口。我以前总觉得，现代工业的高效率、高精度，是各种高科技设备和自动化流水线的结果，但这本书让我看到了，这一切的基础，恰恰是那些看似“老派”的工程制图技术。它让我明白，无论技术如何发展，清晰、准确、规范的图纸，都是所有工程项目得以顺利实施的基石。书中对一些标准件、通用件的图示，让我了解到，工业生产的标准化和模块化，在很大程度上依赖于统一的制图规范。我印象最深刻的是关于“图纸的语言”的阐述，作者将制图比作一种国际通用的语言，它超越了国界，是工程师之间进行有效沟通的生命线。读完这本书，我不再仅仅把制图看作是一种绘图技巧，而是将其理解为一种严谨、科学、富有创造性的工程思维方式。

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