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出版者:湖南中南大学

作者:云忠 徐绍军

出品人:

页数:167

译者:

出版时间:2008-1

价格:24.00元

装帧:

isbn号码:9787811055917

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机械设计基础习题解析与应用 本书旨在为学习机械设计基础课程的学生提供一套全面、深入的习题解析与应用指导。 第一部分：静力学基础与结构分析 本部分聚焦于工程力学中最基础也最重要的分支——静力学。内容涵盖了力和力矩的基本概念，刚体平衡条件的建立与应用，以及平面图形的几何性质（如形心、惯性矩）的计算。 1. 力的合成与分解： 系统阐述了矢量运算在工程问题中的应用，详细讲解了平面力系和空间力系的平衡条件。重点解析了如何通过建立坐标系和投影法来求解复杂的力学问题，例如在桁架结构中确定支座反力。我们提供了大量的例题，展示了从抽象的力学原理到实际工程问题求解的转化过程。 2. 刚体平衡分析： 深入探讨了刚体平衡的概念，特别是自由体图（Free-Body Diagram, FBD）的绘制技巧。我们强调，准确绘制FBD是解决所有静力学问题的基石。针对不同的约束条件（如铰链约束、滑动约束、固定端约束），我们详细分析了其反力特性，并通过结构平衡方程（ΣFx=0, ΣFy=0, ΣM=0）的求解，指导读者掌握求解复杂机构中未知力的步骤。 3. 摩擦力学： 摩擦力的引入极大地丰富了静力学问题的复杂性。本章详细讲解了静摩擦、动摩擦的概念，以及最大静摩擦力的计算。重点解析了斜面上的平衡问题（如楔块、螺旋机构），并提供了求解临界平衡状态（如启动或保持不动）的数学模型。 4. 结构分析： 结构（如桁架、刚架）的分析是静力学的核心应用。本章采用两种主要方法进行讲解： 结点法 (Method of Joints)： 适用于桁架结构，通过分析每个结点处的平衡来逐步求解杆件内力。强调了结点法的适用条件和操作流程，并特别指出如何识别零力杆件。 截面法 (Method of Sections)： 适用于需要求解内部特定杆件内力的场合。详细演示了如何选取合适的截面，并根据平衡方程直接计算被截杆件的内力，显著提高了求解效率。 5. 面积几何性质： 惯性矩和形心的计算是后续强度和刚度分析的先决条件。本节详细介绍了平行轴定理和转轴定理的应用，指导读者如何快速计算复杂截面（如T形截面、工字钢截面）的几何特性。 第二部分：材料力学与应力分析 本部分进入材料力学的范畴，侧重于构件在荷载作用下的内力、应力、应变分析，以及稳定性和变形问题。 1. 拉伸、压缩与扭转： 构件最基本的工作状态。 轴向受力： 详细分析了应力（σ = F/A）和应变（ε = ΔL/L）的定义，引入了胡克定律（Hooke's Law）作为线弹性阶段的本构关系。提供了应力-应变曲线的详细解读，包括弹性极限、屈服强度和抗拉强度。 扭转问题： 重点讲解了圆轴受扭时的剪切应力分布（τ = Tr/Ip），以及刚度条件（扭转角计算）。对比了实心轴和空心轴的抗扭性能差异。 2. 弯曲内力与应力： 梁的弯曲是结构设计中最常见的问题。 内力图绘制： 强调了剪力图（V）和弯矩图（M）的绘制方法，包括荷载、剪力和弯矩之间的微积分关系（dV/dx = q(x)，dM/dx = V(x)），以及集中荷载和分布荷载下的突变处理。 正应力分析： 基于弯曲正应力公式（σ = My/I），指导读者如何确定梁中的最大正应力，并引入了中性轴的概念。 剪切应力分析： 使用截面法（Q）推导了梁内剪切应力的分布规律（τ = VQ/Ib），尤其关注矩形截面和工字梁中最大剪切应力的位置。 3. 应力状态分析与失效理论： 实际工程中的构件往往处于复杂的多向应力状态下。 二维应力变换： 使用摩尔圆（Mohr's Circle）直观地展示了应力在不同截面上的转换规律，精确求解主应力（σ1, σ2）和最大剪应力。 失效准则： 结合材料的力学特性，系统介绍了常用的失效理论，如最大剪应力理论（Tresca 准则）和最大畸变能理论（Von Mises 准则），指导读者如何根据材料的单向拉伸试验数据来预测复杂应力下的失效风险。 4. 组合变形与连接件设计基础： 结构中往往同时存在拉伸、弯曲和扭转等多种应力。 组合应力分析： 演示了如何将各种应力分量叠加，并利用应力转换方法确定危险点的等效应力，从而评估构件的安全性。 连接强度： 涉及螺栓连接和铆接的强度校核。重点分析了螺栓的剪切强度和支撑面的挤压强度，以及如何通过适当的排列和预紧力来优化连接的整体性能。 第三部分：结构稳定性与变形分析 本部分关注结构在受力后保持原有形状的能力（稳定性）以及实际变形的计算。 1. 梁的变形： 变形是结构设计中必须考虑的刚度要求。 挠度计算： 详细讲解了积分法、叠加法求解梁的挠度。对于常见的简支梁和悬臂梁在不同荷载下的挠度公式，提供了推导过程和应用示例。 转角计算： 介绍了弯矩图面积法（Double Integration Method）在求解转角方面的应用。 2. 压杆的稳定性： 细长压杆在受压时可能因失稳而突然破坏，这是区别于材料强度问题的关键。 欧拉公式（Euler's Formula）： 深入探讨了细长杆件的临界屈曲载荷，强调了有效长度系数（K值）在不同约束条件下的选取至关重要。 非理想压杆： 介绍了对中等长度压杆适用的经验公式（如容克-谢朗公式），以及如何根据实际的材料和几何参数确定安全系数。 附录 本书附带了常用的材料力学性能表、各种截面的惯性矩速查表，以及大量的习题参考答案和详细解题步骤，确保读者能够独立检验学习效果，并掌握解决实际工程问题的系统性方法。 本书特点： 强调原理与应用的结合： 每一章节都紧密联系实际工程案例，如桥梁结构、机械零部件的受力分析等。 注重解题思维训练： 不仅仅提供公式，更侧重于引导学生建立正确的物理模型、绘制清晰的受力图，并选择最合适的分析方法。 步骤详尽的习题解析： 大量习题提供从假设、建模到最终数值计算的完整流程，便于自学和复习。

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当我真正开始钻研这本书的内容时，我才明白它为什么在业内口碑这么好。这本书的叙事逻辑简直是教科书级别的严谨，它不是简单地罗列公式和图例，而是建立起一个由浅入深的知识体系。开篇对于基础投影原理的阐述，简直可以用“庖丁解牛”来形容，作者用极其精炼的语言，将三视图、轴测图这些看似抽象的概念，通过一系列递进式的空间想象练习，变得触手可及。我过去在学习一些复杂相贯线切割时总是抓不住重点，但这本书中对剖视图的处理，引入了一种“动态想象”的方法论，它引导你像操作一个虚拟的三维模型那样去思考，而不是被动地去记忆规则。更令人赞叹的是，它对国家标准和行业规范的引用，做到了既全面又灵活，不会让人感到教条主义。每完成一个单元的学习，作者都会设置一个“疑难点剖析”的小栏目，专门针对初学者最容易混淆的地方进行深入辨析，这种前瞻性的教学设计，极大地减少了自学过程中的挫败感。

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这本书的实用性超出了我所有预期，它更像是一位经验丰富的老工程师在旁边手把手地指导。我手上有很多理论性很强的参考书，但真正需要动手画图时，却常常卡壳。而这本书提供的习题集，其典型性和代表性非常强，覆盖了从基础零件到复杂机构装配体的全方位训练。我特别喜欢它对“实际工程问题”的模拟，比如要求你根据一个简述的功能描述来绘制出完整的工程图纸，这迫使你必须从实际需求出发去考虑制图的合理性，而不是仅仅停留在机械地套用规则。很多习题的解答部分，并没有直接给出最终答案，而是给出了详细的步骤分解和关键的判断点，这鼓励读者去独立思考和推理。当我对照这些步骤进行自我检查时，我能清晰地看到自己是在哪一步的逻辑推理上出现了偏差，这种诊断式的反馈机制，比单纯的“对或错”要有效率得多。对于准备专业考试的人来说，这本书的难度梯度设置简直是量身定做，能让你稳步提升，直到能够应对高强度的实战要求。

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这本书的装帧设计简直是视觉上的享受，封面那种沉稳的深蓝色调，配上烫金的字体，拿在手里就有一种专业和厚重的质感，让人立刻联想到严谨的工程精神。内页的纸张选择了那种略带米白的，非常适合长时间阅读，而且油墨的印刷质量极高，线条清晰锐利，即便是最精密的几何图形和复杂的视图投影，看起来也毫不费力。装订方面非常牢固，翻阅了无数次，书脊依然平整如初，这对于一本需要反复查阅和练习的工具书来说至关重要。细节之处可见用心，比如在重要的图例说明旁边，设计者还巧妙地加入了小小的、与内容相关的工程小插画，比如一个微缩的齿轮或者一个天线剖面，这些点缀虽然不影响核心内容，却极大地提升了阅读的愉悦感和亲切度，让冰冷的技术内容似乎也带上了一丝匠心。我尤其欣赏它在目录设计上的布局，逻辑层次分明，主副标题的字号和粗细对比处理得恰到好处，初次接触这本书的人也能迅速定位到自己需要的章节，体现了对读者使用习惯的深度洞察。整体来说，这本书在物理形态上就已经达到了教科书级别的典范，让人愿意长时间拥有和使用。

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这本书的价值远不止于一本练习册，它更像是一部浓缩了行业智慧的“制图心法”。在我看来，衡量一本好的工具书，关键在于它能否帮助读者建立起一套稳定的、可迁移的思维框架。这本书在这方面做得极为出色，它反复强调的是“空间认知能力”的培养，而不是死记硬背图形符号。很多习题的背后，都隐藏着一个重要的设计原则或公差配合的考量，而这本书会不厌其烦地引导你去思考“为什么需要这样画”，而不是“应该这样画”。这种对“为什么”的深究，是区分普通绘图员和优秀工程师的关键。当我合上这本书，再次拿起任何一张复杂的机械图纸时，我发现自己看待事物的方式已经发生了根本性的变化——我不再是单纯地看线条和符号，而是能立刻在脑海中“重建”出那个物体的三维结构和功能关系。这份清晰度和自信心，是任何速成技巧都无法替代的，它代表着一种扎实、内化的专业素养的养成。

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从语言风格和学术气场的角度来看，这本书展现出一种罕见的平衡感——既有学术的深度，又不失沟通的温度。它的文字表达极其精确，每一个术语的使用都无可指摘，符合最严格的行业规范，这在需要精确传达信息的制图领域是至关重要的。然而，在讲解一些较为晦涩的几何关系时，作者又会不自觉地流露出一种对学科的热爱和一种“乐于分享”的态度。比如，在解释斜面的投影规律时，作者会插入一些关于古代建筑师如何利用简单的工具解决类似问题的历史小故事，虽然只是侧面的补充，却极大地激活了枯燥的理论学习。这种张弛有度的叙事方式，使得长时间的钻研不会让人感到思维疲劳。此外，书中对不同绘图软件（虽然不直接教软件操作，但其原理的描述）的通用性考虑也很周到，说明作者的视野超越了单一的工具，聚焦于制图的本质规律，这才是真正的高级教学。

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