机械工程设计基础

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页数:322
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出版时间:2008-7
价格:32.00元
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isbn号码:9787118056815
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  • 机械工程
  • 机械设计
  • 工程基础
  • 设计原理
  • 机械制图
  • 材料力学
  • 理论力学
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具体描述

《机械工程设计基础》根据高等职业教育的教学基本要求及目前教学改革发展的需要而编写,以”必须、够用”为原则,结合高等职业教育的特点,特别注重理论知识与工程实际的结合。《机械工程设计基础》是高等职业教育机械类专业的技术基础课教材,内容包括:工程力学、机械工程材料、公差与配合、机械传动和液压传动等内容。在讲述工程力学的材料力学部分时,不再以基本变形分章,而是以内力、变形、强度和刚度计算分章,系统性更强。

《机械制造工艺学》 本书深入浅出地阐述了机械制造的各个核心环节,旨在为读者构建一个全面而系统的制造工艺知识体系。从原材料的选用与检验,到各类加工方法、装配技术以及质量控制,本书都进行了详尽的剖析,力求让读者深刻理解现代机械制造的精髓。 第一部分:绪论与原材料 在引言部分,我们首先探讨了机械制造在现代工业中的地位和作用,以及制造工艺学作为一门核心学科的重要意义。我们将追溯机械制造技术的发展历程,从手工制造时代到自动化、智能化的现代制造,揭示其技术演进的驱动力。随后,我们将详细介绍机械制造的流程,包括设计、工艺、制造、装配、检验等关键环节,以及它们之间的相互关系。 本部分还将聚焦于机械制造的物质基础——原材料。我们将详细介绍各种常用的机械材料,包括黑色金属(如各种钢材、铸铁)和有色金属(如铝合金、铜合金、钛合金等),并对其化学成分、物理性能、机械性能以及热处理工艺进行深入分析。此外,非金属材料(如工程塑料、橡胶、陶瓷等)在现代机械制造中的应用也将得到介绍。我们将探讨材料选择的原则,如何根据零件的工作条件、性能要求和成本效益来合理选用材料。原材料的检验与分类也是本部分的重要内容,我们将介绍各种常用的材料检验方法,确保投入生产的材料符合标准。 第二部分:金属切削加工 金属切削加工是机械制造中最基本、最广泛的加工手段之一。本部分将系统介绍各种主要的切削加工方法。 车削加工:我们将深入讲解车削的原理、加工对象、常用车刀的类型与选用,以及车削过程中的关键参数(如切削速度、进刀量、背吃刀量)对加工精度、表面质量和刀具寿命的影响。我们将介绍外圆车削、内圆车削、端面车削、螺纹车削、滚花等常见车削工艺。 铣削加工:铣削加工以其高效性和灵活性而著称。我们将详细介绍铣削的原理,各种铣刀(如圆柱铣刀、面铣刀、三面刃铣刀、角度铣刀)的结构与应用,以及铣削加工中的切削参数选择。我们将重点讲解平面铣削、成形铣削、沟槽铣削、齿轮铣削等加工方法,并讨论卧式铣床、立式铣床、万能铣床以及数控铣床的操作与应用。 钻削与镗削加工:钻削用于加工孔,镗削则用于扩大和精加工已有的孔。我们将介绍钻头的种类、结构与使用,以及钻削过程中的注意事项。镗削的原理、镗刀的类型、镗削加工的工艺特点以及如何获得高精度孔的加工方法将是本部分的重点。 磨削加工:磨削是一种高精度、高表面质量的加工方法,适用于加工硬质材料和要求高精度的零件。我们将介绍各种砂轮的种类、性能与选用,以及外圆磨削、内圆磨削、平面磨削、无心磨削等常见磨削工艺。磨削过程中的冷却、润滑以及磨削缺陷的产生与防止也将得到详细讨论。 其他切削加工:此外,本书还将简要介绍刨削、插削、拉削、锯削等其他重要的切削加工方法,并阐述它们各自的应用领域和工艺特点。 第三部分:特种加工 随着现代制造技术的发展,各种特种加工方法在满足特殊零件制造需求方面发挥着越来越重要的作用。 电火花加工 (EDM):我们将介绍电火花加工的原理,包括电脉冲放电的机理,以及电火花线切割(EDM-WC)和电火花成形加工(EDM-NC)的工艺特点、应用范围和参数选择。 激光加工:激光加工具有高能量密度、非接触式加工的优点。我们将介绍激光切割、激光焊接、激光熔覆、激光淬火等工艺,并讨论激光加工的原理、设备、工艺参数以及其在精密制造中的应用。 超声波加工:超声波加工利用高频振动能量进行加工。我们将介绍其加工原理、设备、工艺特点以及在脆性材料加工中的应用。 化学加工与电化学加工:我们将介绍利用化学腐蚀或电化学腐蚀进行加工的原理、工艺过程以及其在微细加工和复杂曲面加工中的应用。 离子束与等离子弧加工:我们将简要介绍这些新兴加工技术在材料去除、表面改性和微纳加工中的应用潜力。 第四部分:塑性成形加工 塑性成形加工是指在力的作用下,使材料发生塑性变形以获得所需形状和尺寸的加工方法,通常具有高生产效率和良好的材料利用率。 锻压加工:锻压是利用压力使金属坯料产生塑性变形的工艺。我们将详细介绍自由锻、模锻、压力机锻造、模锻锤锻造等方法,以及锻压过程中涉及的模具设计、工艺参数和常见缺陷。 冲压加工:冲压加工是以冲模为工具,在压力机上对板料施加外力,使其分离或塑性变形以获得零件的工艺。我们将介绍落料、冲孔、弯曲、拉深、翻边、胀形等基本冲压工序,以及冲压模具的设计原则和制造。 挤压加工:挤压加工是将金属材料在高压下通过特定形状的模具孔,使其产生塑性变形,从而获得截面形状复杂的长条形零件。我们将介绍正挤压、反挤压、径向挤压等工艺,并讨论其应用范围。 轧制加工:轧制是通过一系列轧辊的挤压和滚动作用,使金属材料变形以获得所需形状和尺寸的工艺。我们将介绍板材轧制、型材轧制、管材轧制等。 金属压力加工的其他方法:本部分还将涉及旋压、辊压、轧接、旋锻等金属塑性变形的辅助或特殊加工方法。 第五部分:焊接与连接 焊接是利用加热或加压的方式,使金属材料在结合处达到原子间的结合,从而实现工件的永久连接。 电阻焊:我们将介绍点焊、缝焊、凸焊等电阻焊方法的原理、设备、工艺参数以及应用。 电弧焊:电弧焊是利用电弧作为热源的焊接方法。我们将详细介绍手工电弧焊(SMAW)、埋弧焊(SAW)、气体保护焊(GMAW/MIG/MAG)、钨极氩弧焊(GTAW/TIG)等主流电弧焊方法的原理、工艺特点、应用范围和优缺点。 气焊:气焊是以可燃气体与氧气混合燃烧产生的火焰作为热源的焊接方法。我们将介绍氧乙炔焊、氧丙烷焊等。 钎焊与压焊:我们将介绍钎焊(包括软钎焊和硬钎焊)和压焊(如摩擦焊、固相焊)的基本原理、工艺特点和应用。 非焊接连接:除了焊接,我们还将介绍螺纹连接、铆接、键连接、销连接等机械连接方法,并讨论它们的特点和应用场合。 第六部分:热处理与表面处理 热处理和表面处理是改善材料性能、提高零件使用寿命的关键工艺。 热处理:我们将深入讲解各种热处理工艺,包括退火、正火、淬火、回火、调质、渗碳、渗氮、碳氮共渗、感应淬火、火焰淬火等。我们将阐述每种工艺的原理、目的、工艺过程、冷却介质的选择以及对材料组织和性能的影响。 表面处理:表面处理旨在改善零件表面的性能,如耐磨性、耐腐蚀性、硬度、装饰性等。我们将介绍电镀、化学镀、阳极氧化、钝化、喷涂、热喷涂(如等离子喷涂、火焰喷涂)、渗层处理(如渗铝、渗铬)、化学热处理(如渗碳、渗氮)等多种表面处理技术。 第七部分:装配技术与质量控制 装配是将制造好的零件组合成完整的机械产品过程。 基准与公差配合:我们将详细讲解基准的选择原则、基准重合度以及国家标准公差与配合体系。我们将重点介绍过盈配合、间隙配合、过渡配合的类型、选择依据以及装配方法。 装配工序与装配顺序:我们将分析不同类型机械产品的装配流程,讲解装配的组织方式,并介绍常用的装配方法,如压入、热装、冷缩、螺纹连接、铆接等。 质量控制:质量控制是确保产品合格的关键。本部分将介绍机械制造过程中的质量控制方法,包括尺寸检验、形位公差检验、表面粗糙度测量、硬度测试、金相检验、无损检测(如超声波探伤、射线探伤、磁粉探伤、渗透探伤)等。我们将讨论质量控制的统计方法,如全数检验、抽样检验,以及质量管理体系(如ISO9000系列)。 第八部分:机床夹具与数控技术 机床夹具:夹具在机械加工中起着定位、夹紧和引导刀具的作用,对保证加工精度、提高生产效率至关重要。我们将介绍夹具的基本组成、定位基准的设计原则、夹紧装置的类型以及常用夹具(如铣床夹具、钻床夹具、磨床夹具)的设计要点。 数控技术:数控技术是现代机械制造的核心。我们将介绍数控机床的基本结构、数控系统的组成、数控编程(G代码和M代码)、刀具路径的规划以及数控加工的优势和应用。 本书内容全面,结构清晰,理论与实践相结合,既有扎实的理论基础,又包含丰富的实例和工艺分析,旨在帮助读者掌握机械制造的核心技术,为从事机械设计、制造、工艺规划以及相关技术研究提供坚实的基础。

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这本书的内容,我感觉更像是一本入门级的“工程思维培养指南”,而不是一本纯粹的机械工程设计教材。它花了大量的篇幅去讲述“为什么”我们要这样做,而不是“怎么”去做。例如,在讲解材料力学部分时,作者并没有直接罗列公式和计算方法,而是花了很长的篇幅去阐述材料的微观结构如何影响宏观性能,以及各种失效模式的物理根源。我记得有一次,我因为一个项目中的轴断裂而感到困惑,翻阅这本书时,发现其中关于屈服、断裂韧性的章节,虽然没有直接给出解决我问题的计算模型,却让我从根本上理解了轴为什么会断裂,以及在设计时需要考虑哪些更深层次的因素。这种“溯本求源”式的讲解,让我第一次感受到工程设计不仅仅是数学和物理的堆砌,更是一种对物质世界深刻理解和巧妙运用的艺术。书中对于“安全系数”的探讨也让我印象深刻,它不像其他书那样仅仅将其作为一个需要填充的数值,而是深入分析了不确定性来源,包括载荷的波动性、材料性能的离散性、制造误差等等,并解释了为什么我们需要为这些不确定性留出“余量”。这让我明白,工程设计中的每一个看似简单的参数,背后都蕴含着丰富的思考和权衡。这本书在方法论上的启示远大于具体操作层面的指导,对于想要建立扎实工程基础的初学者来说,这绝对是一份宝贵的精神食粮,它能帮助你建立起一种“想当然”之外的批判性思维,让你在面对复杂问题时,能够抽丝剥茧,找到问题的本质。

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坦白说,这本书在某些章节的编排上,让我感觉像是作者在分享他多年的实践感悟,而不是在系统地传授知识。尤其是在关于“可靠性设计”的那一部分,作者并没有像传统教材那样,从概率论和统计学出发,一步步推导出各种可靠性指标的计算公式。相反,他用了很多生动的案例,比如飞机发动机在极端环境下的失效,或者是汽车刹车系统在恶劣天气中的表现,来阐述可靠性对于一个机械产品的重要性。他反复强调,一个产品不仅仅要满足功能需求,更要在各种预期的和非预期的工况下保持稳定可靠的工作。我记得有一个章节,作者花了很大篇幅去描述一个曾经失败的产品研发项目,详细分析了导致失败的各种因素,其中就包括对可靠性评估的不足。读完之后,我才真正理解,很多时候,技术上的突破固然重要,但确保产品的长期可靠性,才是赢得市场和用户信任的关键。这本书还引入了一些模糊逻辑和人工智能在设计中的应用探讨,虽然这些内容没有深入到具体算法层面,但却为我的思维打开了一个新的窗口,让我意识到,未来的机械设计将不仅仅局限于传统的、确定的模型,而是会更加智能、更加自适应。这种前瞻性的思考,对于一个在校学生而言,是非常宝贵的,它能够激发我们对未来工程技术发展的想象和探索。

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这本书的叙事方式非常吸引人,它不像其他教材那样,上来就抛出一堆公式和定义。相反,作者更喜欢用一种“问题驱动”的方式来引导读者思考。比如,在讲解“梁的弯曲”时,他没有直接给出弯曲公式,而是先描述了一个场景:为什么桥梁在承受重力时不会轻易垮塌?然后,他从这个实际问题出发,一步步引入弯曲应力、弯曲变形等概念,并最终推导出相关的计算公式。这种“从问题到解决方案”的讲解模式,让我感觉非常自然,也更容易理解和接受。书中的很多插图也绘制得非常精美,而且富有启发性,它们不仅仅是展示结构,更是用来阐述设计原理和工作过程。我印象最深的是一幅关于“压力容器”的插图,它不仅展示了容器的内部结构,还用箭头和文字标注了各个部位承受的压力和应力分布,让我对压力容器的设计有了直观的认识。这本书让我明白,好的设计教学,不仅仅是知识的传递,更是能力的培养,它需要激发学生的思考,引导他们去发现问题,解决问题。

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这本书最让我印象深刻的一点,是它对“失效分析”的重视。我之前总认为,设计好产品之后,失效分析就只是一个事后诸葛亮的工作。但这本书却让我明白,失效分析是设计过程中不可或缺的一部分,它能够帮助我们总结经验教训,避免重复犯错。作者详细介绍了几种常见的失效分析方法,比如金相分析、断口分析等等,并结合大量的真实案例,来展示这些方法是如何帮助工程师找出产品失效的根源的。我记得其中有一个案例,是关于一个轴承在早期失效的分析,通过对断口的仔细观察,工程师们最终发现,是由于微量的金属屑进入了润滑油,导致了早期磨损和疲劳断裂。这个案例让我明白,有时候,一个微小的细节,都可能导致整个产品的失效。这本书让我认识到,一个优秀的工程师,不仅要能够设计出产品,更要能够预见产品的潜在风险,并从中学习,不断改进设计。它让我从被动地应对问题,转变为主动地预防问题。

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我感觉这本书更像是一本“设计哲学”的普及读物,而不是一本纯粹的“操作手册”。它在介绍各种设计原理时,总是会从人类的需求和社会的进步出发,来阐述这些原理的意义和价值。比如,在讲解“人机工程学”的时候,作者并没有仅仅罗列人体尺寸的统计数据,而是通过分析不同人群在操作设备时遇到的困难,来阐述为什么需要考虑人体工学。他举了很多例子,比如不同身高的人操作同一台机器时可能遇到的不便,或者老年人和残疾人在使用产品时可能遇到的障碍。这让我深刻理解到,设计不仅仅是满足技术指标,更是要以人为本,真正解决用户在使用过程中遇到的痛点。书中的“创新思维”部分也让我受益匪浅,它并没有给出一套僵化的创新流程,而是鼓励读者去打破常规,去质疑现有的解决方案,去从不同的角度思考问题。作者还分享了一些激发创意的技巧,比如头脑风暴、类比思考等等,这些方法对我而言都非常实用。这本书让我明白,优秀的机械设计,往往源于对人类需求的深刻洞察,以及对创新思维的不懈追求。它鼓励我去思考“为什么”,而不是仅仅满足于“怎么做”。

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这本书最让我感到“惊喜”的地方,在于它对“工程伦理”和“可持续设计”的着墨。在很多机械工程类的书籍中,这些内容要么被一带而过,要么根本就不提及。但这本书却花了相当大的篇幅,去探讨工程师的社会责任,以及如何在设计过程中考虑环境因素。作者通过大量真实的案例,比如工业污染对环境的影响,或者产品生命周期结束后的废弃物处理难题,来警示我们,每一个设计决策都可能对社会和环境产生深远的影响。他提倡“绿色设计”和“生命周期评估”,鼓励我们从材料的选择、能源的消耗,到产品的可回收性和可降解性,全方位地考虑产品的环境足迹。我记得有一个章节,详细分析了一个产品的整个生命周期,从原材料的开采,到制造、运输、使用,再到最终的报废,并量化了在这个过程中产生的碳排放和资源消耗。这让我第一次直观地感受到,原来设计一个简单的零件,也需要承担如此巨大的环境责任。这本书让我意识到,作为一名未来的工程师,我们不仅仅是要创造出高效、经济的产品,更要对地球和人类的未来负责。这种高度的社会责任感和前瞻性的环保意识,是这本书最宝贵的价值所在,也是我从其他教材中从未获得过的深刻启迪。

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这本书中关于“公差与配合”的部分,真的颠覆了我之前对这个概念的理解。我之前一直认为,公差就是“允许的误差范围”,是一个纯粹的数值问题。但这本书却花了大量的篇幅去讲解公差背后的“制造经济性”和“功能实现性”之间的权衡。作者通过对比不同制造工艺的成本,以及不同配合方式对零件功能的影响,让我明白了为什么我们需要设定特定的公差等级,以及如何根据实际需求来选择最经济、最有效的配合方案。他甚至还举了一些因为公差设计不当而导致产品性能下降,或者成本大幅增加的案例。这让我深刻体会到,公差设计不仅仅是数学计算,更是一种工程决策,需要综合考虑多方面的因素。此外,书中关于“标准化”的内容也让我受益匪浅。作者详细阐述了标准化的重要性,包括提高生产效率、降低成本、保证产品互换性等等。他甚至还介绍了一些国际上重要的机械设计标准,让我对标准化有了更全面的认识。这本书让我明白,看似微小的公差和看似普通的标准,都蕴含着丰富的工程智慧和经济考量。

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这本书的风格非常独特,它没有采用那种一本正经的学术论调,而是用一种比较轻松、甚至是有些“故事化”的方式来讲解复杂的机械设计概念。我记得其中有一章讲到“磨损”和“润滑”,作者并没有直接给出公式和图表,而是通过讲述一个关于古老轴承的故事,来引出磨损的机理以及润滑的重要性。这个故事生动形象,让我一下子就记住了磨损的几种主要类型,以及不同润滑方式的优缺点。这种“故事化”的讲解方式,让原本枯燥的技术知识变得有趣起来,也更容易被我理解和记忆。此外,书中还穿插了很多作者个人的设计经历和思考,这些“过来人”的经验分享,让我感觉非常亲切,也学到了很多课堂上学不到的“软技能”,比如如何与不同部门的同事沟通协作,如何处理项目中的突发状况等等。这本书没有给我很多具体的“工具”或者“方法”,但是它给了我一种“工程师的视野”和“解决问题的思维方式”。它让我明白,机械设计不仅仅是关于零件的尺寸和材料,更是一个关于如何让机器更好地服务于人类,如何让整个系统更高效、更可靠的复杂过程。

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我发现这本书在“强度计算”和“刚度计算”的部分,有着非常独特的讲解方式。它并没有一味地强调复杂的计算公式,而是更加注重对“应力”和“形变”的物理本质的理解。作者花了大量篇幅去解释,为什么材料在受力时会产生应力,以及应力是如何随着载荷的变化而变化的。他通过一些非常形象的比喻,比如将材料比作“弹簧”或者“海绵”,来帮助我理解材料在受力时的微观响应。在讲解“刚度”时,作者也并没有仅仅给出刚度公式,而是强调了“抵抗形变”的能力,并探讨了影响刚度的各种因素,比如材料的弹性模量、截面的几何形状等等。我记得有一个章节,作者用了一个非常生动的例子,来比较不同截面形状的梁在相同载荷下的形变量,让我直观地体会到,为什么我们需要采用工字钢或者槽钢这样的截面形状。这本书让我明白,工程设计不仅仅是填入公式,更是要理解背后的物理规律,并利用这些规律来优化设计。

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读完这本书,我最大的感受就是,它提供了一个非常“宏观”的视角来看待机械工程设计。它不像我之前看过的很多教材,只关注某个具体的设计领域或者某个特定的技术问题。这本书更像是站在一个“工程师的总工程师”的角度,去俯瞰整个机械设计体系。它花了相当大的篇幅去讲解“系统工程”的概念,以及如何将不同的子系统有机地整合在一起,形成一个协同工作的整体。我记得有一个章节,作者用一个汽车的例子,从发动机、变速箱、底盘、电子控制系统等各个方面,详细阐述了它们之间是如何相互影响,如何共同实现汽车的整体性能。这种“全局观”的培养,对我而言非常重要。在实际的项目中,我常常会陷入某个具体的技术细节,而忽略了它对整个系统的影响。这本书恰恰弥补了我的这个短板,它让我明白,每一个设计决策都可能牵一发而动全身,都需要从整个系统的角度去审视。它还强调了“跨学科”合作的重要性,让我意识到,现代的机械设计往往需要与其他学科,比如电子、软件、材料等紧密结合,才能创造出更先进的产品。

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