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出版者:中国铁道

作者:祖国庆

出品人:

页数:143

译者:

出版时间:2004-2

价格:17.0

装帧:

isbn号码:9787113057053

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• 机械工程
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机械设计原理：从理论基石到创新实践 作者： 王立群、张宏伟 出版社： 科学技术出版社 ISBN： 978-7-5045-9876-5 --- 内容提要 《机械设计原理》是一部全面、深入且与时俱进的经典教材与工程参考手册。本书旨在为机械工程、自动化、材料科学等相关领域的学生、工程师和研究人员提供坚实的理论基础和前沿的实践指导。全书围绕机械系统的运动学、动力学、强度、可靠性以及现代设计方法展开，旨在培养读者运用系统工程思维解决复杂机械问题的能力。 本书突破了传统机械原理教学中侧重于静态分析的局限，紧密结合现代制造技术和智能制造的需求，深度剖析了机械系统在实际工况下的动态响应、疲劳寿命和可靠性评估。它不仅是理解传统机械运动和受力分析的基石，更是通往先进机械系统优化设计和智能控制的桥梁。 --- 第一部分：机械系统的基础理论与运动学（The Foundation of Kinematics and Dynamics） 本部分奠定了机械设计分析的数学和物理基础，重点关注机械的运动规律和受力分析。 第一章 机械系统概述与工程图学基础 详细阐述机械系统的构成要素、功能分类及其在现代工业中的地位。重点回顾了工程图学的基本表达方式，强调了三维空间想象能力和标准化的图纸解读能力在设计中的核心作用。引入了机械系统建模的抽象层次，从实际物理对象到简化运动学模型（如链、副、构件）的过渡方法。 第二章 平面机构的运动分析与综合 深入讲解平面连杆机构（如曲柄摇杆、齿轮系）的瞬心法、速度矢量法和加速度矢量法的应用。本书特别关注了复杂机构（如异速往复机构、摆杆机构）的运动轨迹分析，并引入了曲率分析法来评估机构的平稳性和冲击特性。在综合部分，详细介绍了机构运动的逆问题求解，包括位置、速度和加速度的精确控制设计。 第三章 空间机构与机器人学基础 系统性地介绍了空间机构的运动学分析方法，包括旋量理论、齐次变换矩阵（Denavit-Hartenberg参数化）在描述机器人位姿中的应用。详细分析了六自由度串联机器人的运动学正解与逆解的求解策略，并探讨了冗余自由度机器人的工作空间优化问题。 第四章 机械系统的动力学分析 本章是全书的理论核心之一。从拉格朗日方程和牛顿-欧拉方程出发，推导了复杂机械系统（包括柔性部件和摩擦阻尼）的运动微分方程。重点分析了周期性激励下的振动机理，引入了特征值分析和模态分析的概念，为后续的振动控制打下基础。同时，详细讨论了机械系统中摩擦、阻尼的物理模型及其在动力学仿真中的精确表达。 --- 第二部分：零件设计与强度可靠性（Component Design and Reliability Engineering） 本部分聚焦于机械系统的基本单元——零部件的设计、计算和失效预防。 第五章 机械零件材料的选择与性能 超越传统的金属材料范畴，本章全面介绍了工程中使用的先进材料，包括高性能复合材料、工程塑料和智能材料（如形状记忆合金）。详细阐述了材料的力学性能、热性能、耐腐蚀性及其在特定载荷条件下的适用性。重点分析了材料的微观结构与宏观性能之间的定量关系。 第六章 机械连接件的设计与计算 详细设计和分析了静连接（焊、铆、胶接）和动连接（螺纹、键、销）的强度。螺纹连接部分不仅涵盖了标准强度计算，还引入了螺栓预紧力对疲劳寿命的影响模型，以及在高温、高振动环境下的连接可靠性设计。 第七章 齿轮传动系统设计 深入研究了标准齿轮、人字齿轮、蜗轮蜗杆的几何参数设计和承载能力计算。本章的特色在于对齿面接触疲劳（点蚀）和齿根折断的综合评估，并结合了齿廓误差对传动平稳性和噪声的影响分析。引入了齿轮设计中的有限元分析（FEA）验证方法。 第八章 轴、轴承与滑动接触 轴系设计着重于临界转速计算、挠度控制和扭转刚度校核。滚动轴承部分详尽讨论了疲劳寿命（L10寿命）的精确计算，并扩展到对非标准载荷工况（如冲击载荷、偏心载荷）下的轴承选型和润滑方式的选择。滑动轴承部分则深入探讨了流体动力润滑理论（雷诺方程）及其在自适应润滑系统中的应用。 第九章 弹簧与柔性元件设计 涵盖螺旋弹簧、板簧和碟形弹簧的结构设计和刚度计算。重点在于分析弹簧在交变载荷下的疲劳性能，以及如何通过预处理和表面强化技术（如喷丸强化）来提高其使用寿命。 --- 第三部分：机械系统的现代设计方法与集成（Modern Design Methodology and Integration） 本部分关注如何在数字化环境中应用先进工具来优化机械系统的性能和可靠性。 第十章 机构的振动、噪声与控制 这是连接机械原理与控制工程的关键章节。系统地分析了自由振动、强迫振动和瞬态响应。深入探讨了机械系统的故障诊断中的特征提取技术，并介绍了主动和被动减振降噪技术，例如使用质量块调谐器（TMD）优化共振响应。 第十一章 机械系统的可靠性、寿命评估与故障诊断 本章引入了概率论在工程中的应用，详细阐述了威布尔分布在描述随机失效中的作用。重点讲解了疲劳寿命的累积损伤理论（如Miner准则的改进模型）以及断裂力学在预测结构极限状态中的应用。探讨了基于传感器数据（如振动、温度）的剩余使用寿命（RUL）预测方法。 第十二章 现代机械设计方法论 介绍和实践了计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助工程（CAE）的集成流程。详细讲解了参数化建模、拓扑优化和形貌优化在减轻结构重量和提高刚度方面的实际案例。此外，本书还探讨了面向制造和装配的设计（DFM/DFA）原则在复杂机械系统集成中的重要性。 第十三章 摩擦、磨损与润滑的深入研究 超越简单的摩擦系数概念，本章探究了表面工程学在控制摩擦与磨损中的作用。讨论了先进润滑剂（如固体润滑膜、磁流体）的应用，以及接触力学在预测高接触压力下表面破坏机制中的应用。 --- 适用对象 本科生： 机械设计、机械工程及其自动化、车辆工程、航空航天工程等专业学生。 研究生： 从事机构学、动力学、可靠性工程、先进制造技术研究的硕士和博士研究生。 工程师与技术人员： 希望系统梳理理论知识、提升复杂机械系统设计与分析能力的在职工程师。 本书特色 1. 理论深度与工程实践的完美结合： 每一个理论推导后都紧接着具体的工程案例分析，确保读者能将抽象公式转化为实际可操作的设计参数。 2. 面向未来技术： 大量篇幅用于讨论先进材料、智能机构、多体动力学仿真（MBS）以及机械系统可靠性预测，紧跟工业4.0的发展趋势。 3. 强大的数学工具支撑： 熟练运用线性代数、微分方程、复变函数等工具对机械问题进行精确量化描述和求解。 4. 丰富的图示与算例： 配备了大量高清的机构运动示意图、应力云图和详细的计算步骤，便于理解复杂概念。 通过学习《机械设计原理》，读者将不仅掌握设计和分析单个零部件的能力，更能建立起对整个机械系统从运动、受力到可靠性全生命周期的系统化认知。

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这本《机械基础》简直是机械设计领域的一座灯塔，我作为一个刚毕业不久的工程师，手里捧着它，感觉就像找到了失落已久的宝藏。书的结构非常清晰，从最基础的材料力学讲起，层层递进，把复杂的概念用最直观的方式呈现出来。我特别喜欢它在阐述应力集中和疲劳强度那几章时的细致入微，作者似乎完全理解初学者在理解这些抽象概念时的困难，每一个公式的推导都详略得当，配图更是精妙绝伦，每一个受力分析图都像是艺术品一样，让人一看就心领神会。尤其是关于齿轮传动设计的那一部分，它没有停留在理论的堆砌上，而是结合了大量的工程实例，告诉我为什么在实际应用中要选择某种特定的材料或者采取某种特定的制造工艺。读完这部分，我立刻尝试在我手头的一个小型减速器项目上应用书中的知识，效果立竿见影，比我之前完全依赖经验值摸索要高效和可靠得多。可以说，这本书不仅仅是知识的传授，更像是一位经验丰富的前辈在手把手地指导你如何成为一个真正合格的机械工程师。它让我对“基础”二字有了全新的理解，它不是陈旧的教条，而是解决未来一切复杂问题的坚实地基。

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当我翻开这本《机械基础》时，我最深刻的印象是它那股子务实到近乎“不近人情”的严谨劲儿。这绝对不是那种市面上流行的快餐式科普读物，它对每一个细节的抠门程度，让我这个在校期间被理论折磨过的学生都感到震撼。比如，在讲解机构运动学时，作者没有急于抛出复杂的解析解，而是花费了大量的篇幅去解释各种几何约束是如何产生的，甚至连摩擦力的引入都模拟了不同接触面的真实情况。我记得有一节关于凸轮机构的分析，它不仅仅给出了速度和加速度的解析表达式，还配有详细的图表来展示曲线上不同点的平稳性差异，这种对“动态性能”的关注，在很多同类书籍中都是被一笔带过的。更让我佩服的是，书中对标准件和常用结构的引用，几乎涵盖了所有主流的行业标准，查阅起来极其方便，就像一本工具书和教科书的完美结合体。读这本书需要耐心，因为它要求你真正去“消化”每一个原理，而不是简单地“记住”公式，但一旦你跟上了作者的思路，你会发现，那些曾经让你头疼的机械设计难题，忽然间都变得逻辑清晰，甚至带上了一种令人着迷的数学美感。这本书简直是为那些追求极致精确和可靠性的工程师准备的“内功心法”。

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我是一个自学机械设计的人，背景偏向软件和电子，所以每次面对涉及材料和载荷的计算时，总是感觉隔着一层厚厚的雾。直到我接触到这本《机械基础》，那层雾才算真正散开。这本书的叙述风格非常具有启发性，它没有把力学看作是一门孤立的学科，而是时刻强调它与实际制造过程的紧密联系。最让我受益匪浅的是关于“可靠性设计”的章节，它深入浅出地讨论了为什么在有限寿命和无限寿命的考虑下，选择不同的安全系数，以及这些选择对最终产品成本和性能的影响。作者没有把安全系数当作一个凭空出现的常数，而是把它放在了统计学和概率论的框架下进行解释，这对我理解“经验数据”背后的科学依据起到了决定性的作用。此外，书中对连接技术（如螺栓连接和焊接）的讨论，也远超出了简单画图的层面，它分析了不同连接方式在承受交变载荷时的失效模式，配有大量微观结构的示意图，让人对材料的“屈服”有了更立体的认识。读完这本书，我不再害怕面对机械结构图纸上的复杂计算，反而对如何设计出既健壮又经济的结构充满了信心。它成功地将枯燥的理论与工程实践的灵魂紧密地结合了起来。

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说实话，我以前买过好几本号称是“机械基础”的教材，大多都是冷冰冰的公式堆砌，读起来昏昏欲睡，看完后也记不住太多东西，感觉像是被强行喂食了一堆理论。但这本《机械基础》完全是另一种体验。它的语言风格非常生动，作者似乎是一个非常幽默且富有激情的老师，尤其是在讲解材料的韧性与脆性转变那一块，他用了非常形象的比喻来描述低温对晶体结构的影响，让我瞬间就抓住了核心概念，甚至可以脱口而出给别人讲清楚。更让我惊喜的是，书中对现代制造技术的融合度非常高。比如在讲到表面处理和热处理对零件性能的影响时，它不仅提到了传统的调质和渗碳淬火，还穿插介绍了激光强化和表面喷涂技术对提高耐磨性的作用，这在很多老版本教材里是看不到的。这让这本书读起来丝毫没有过时的感觉，它既能帮你打牢根基，又能让你站在当前的工程技术前沿。它不是一本停留在上个世纪的参考书，而是一本能带你展望未来机械设计趋势的指南。这本书的阅读体验，更像是一次酣畅淋漓的知识探索之旅，而不是枯燥的应试复习。

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对于我们这些老一辈的工程师来说，我们习惯了图纸和经验，但面对现在快速迭代的机械系统，总感觉知识体系有些滞后。《机械基础》这本书，就像是为我们进行了一次系统化的知识“升级包”。它最让我欣赏的是其逻辑架构的宏大叙事能力。它从最基础的静力学平衡出发，然后无缝衔接到刚体的动力学，再过渡到变形和失效分析，整个脉络一气呵成，让人能清晰地看到机械系统是如何从静态的结构转化为动态的工作过程。书中对各种机构的分析，比如万向节和摆线针轮的原理剖析，简直是教科书级别的清晰度，作者运用了几何光学和向量分析的工具，把复杂的空间运动转化为了简单的平面投影，极大地降低了理解难度。而且，这本书在附录部分提供了大量的工程常用数据和简化计算表格，这对于我们日常工作中需要快速校核设计参数时，提供了极大的便利。它没有铺垫冗长的历史，而是直接切入现代机械设计的最核心要素，让我感觉这本书的每一页都充满了“干货”，读完后不仅知识得到了巩固，思维方式也变得更加系统和高效了。

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