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页数:227

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出版时间:2009-2

价格:24.00元

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isbn号码:9787562143048

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• 机械设计
• 机械工程
• 工程基础
• 机械原理
• 设计基础
• 机械制图
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• 制造业

《机械设计基础》 引言 在现代工业文明的基石中，机械设计扮演着至关重要的角色。从精密钟表的内部构造到庞大建筑的承重结构，再到驱动我们日常生活的无数设备，无一不凝聚着机械设计的智慧与巧思。而《机械设计基础》一书，正是为渴望理解、掌握并创造这些神奇机械的读者量身打造的入门指南。它不仅仅是一本技术手册，更是一扇通往工程世界的大门，引领你从宏观的机械原理出发，深入到微观的零部件设计，最终触及到系统整体的优化与创新。 本书旨在为初学者构建一个扎实而系统的机械设计知识体系。我们不追求包罗万象的枝节，而是聚焦于那些构成了机械设计核心的 fundamental principles。通过清晰的逻辑脉络，严谨的理论推导，以及丰富贴切的实例，本书将带领你逐步熟悉机械设计的语言、工具和方法。无论你是工程专业的学生，还是对机械工程充满好奇的爱好者，亦或是希望提升自身技术能力的从业人员，都能从本书中获得宝贵的知识和启迪。 第一部分：机械设计概论与基本概念 在正式进入机械零部件的设计之前，理解机械设计的整体框架和基本概念是必不可少的。本部分将为你奠定坚实的理论基础。 1. 机械设计概述：我们将首先探讨什么是机械设计，它的发展历程，以及在现代社会中的重要地位。你会了解到，机械设计并非仅仅是绘制图纸，而是一个集创新、分析、优化、制造和维护于一体的复杂过程。我们将介绍机械设计的分类，例如通用机械设计、专用机械设计、精密机械设计等，帮助你建立对机械工程领域更宏观的认识。 2. 机械系统及其组成：机械系统是机械设计研究的对象。我们会深入剖析一个典型的机械系统是如何由各个零部件协同工作来完成特定功能的。从最基础的传动件（如齿轮、带、链）、连接件（如螺栓、铆钉、键）到运动件（如连杆、曲柄），以及支撑件（如轴、架）等，我们将逐一介绍它们的作用和基本工作原理。 3. 机械设计的流程与方法：理解一个设计的诞生过程至关重要。本书将详细介绍机械设计的典型流程，从需求分析、方案设计、详细设计、计算校核，到图纸绘制、制造工艺选择、样机试制和最终的鉴定。我们还会介绍一些常用的设计方法，如优化设计、可靠性设计、标准化设计等，为你提供解决实际设计问题的思路。 4. 机械零件的通用要求：无论设计何种机械，其零件都需满足一系列通用要求，包括强度、刚度、耐磨性、抗疲劳性、经济性以及一定的外观要求。我们将深入探讨这些要求之间的相互关系，以及如何在设计中进行权衡和取舍。例如，提高零件的强度往往会增加材料消耗和制造成本，因此如何在满足功能的前提下实现经济性，是机械设计中的一个重要挑战。 第二部分：机械零件的强度与刚度计算 机械零件的可靠性是其正常工作的基础。本部分将聚焦于如何通过科学的计算来确保零件在工作载荷下不会发生过度的变形或断裂。 1. 材料力学基础回顾：为了进行准确的强度和刚度计算，扎实的材料力学基础是前提。我们将简要回顾应力、应变、弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度、疲劳极限等关键概念。并通过简单算例，帮助读者复习如何应用这些概念来分析受力情况。 2. 静强度计算：静强度是指零件在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。我们将重点介绍不同受力形式下（如拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切）零件的应力分析和强度校核方法。例如，针对受弯曲的轴，我们将推导其弯曲应力公式，并与许用应力进行比较，以确定轴的安全性。 3. 刚度计算：刚度是指零件抵抗变形的能力。过大的变形可能导致机械失效，例如配合不当、摩擦增大、接触不良等。本部分将讲解如何计算零件在载荷作用下的变形量，并与允许变形值进行比较，以确保机械系统的精度和稳定性。 4. 疲劳强度计算：在实际工作中，大多数机械零件承受的是交变载荷。即使载荷远低于材料的屈服强度，长期反复作用下也可能导致零件发生疲劳断裂。我们将深入探讨疲劳现象的机理，介绍疲劳极限、应力幅、应力比等概念，并讲解常用的疲劳强度校核方法，如 Goodman 图、S-N 曲线法等。 5. 接触应力与压溃：在齿轮、轴承等零件的接触面上，会产生集中的应力，称为接触应力。当接触应力超过材料的许用应力时，可能导致表面发生塑性变形甚至压溃。我们将介绍赫兹接触应力理论，并讲解如何进行接触应力的校核。 第三部分：常用机械零件的设计与计算 在掌握了基础的理论知识后，本部分将带领读者深入到具体机械零件的设计实践中。我们将选取一些最基本、最常用且具有代表性的机械零件进行详细讲解。 1. 螺纹连接件的设计：螺纹连接是机械中最广泛的连接方式之一。我们将详细介绍螺纹的类型、螺纹参数、螺纹强度计算、螺纹紧固件的选择和预紧力的确定。包括普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹等的应用，以及螺栓的拉伸、剪切、弯曲等多种失效形式的校核。 2. 键和销的连接设计：键和销是用于轴与轮毂之间传递转矩的连接元件。我们将介绍各种键（如平键、半圆键、锥面键、花键）和销（如圆柱销、锥销、开口销）的结构、特点、受力分析和设计计算。重点讲解它们在传递载荷时的强度、压强和连接可靠性。 3. 滚动轴承的设计与选用：滚动轴承是支撑旋转轴并减少摩擦的关键部件。本书将介绍滚动轴承的分类（如深沟球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承等）、结构特点、基本工作原理。重点讲解轴承的寿命计算、当量动载荷的确定，以及如何根据工作条件选择合适的轴承。 4. 滑动轴承的设计与选用：滑动轴承结构简单，能承受较大的冲击载荷，适用于低速重载场合。我们将介绍滑动轴承的类型、润滑原理、设计要素，以及求解油膜压力和摩擦力的方法。 5. 齿轮传动的设计基础：齿轮传动是实现速度和转矩变化的重要机构。我们将介绍渐开线直齿圆柱齿轮的基本理论，包括齿廓曲线、模数、压力角、齿顶高、齿根高、齿厚等基本参数。讲解齿轮的受力分析、弯曲强度和齿面接触强度的计算方法，以及齿轮失效形式的校核。 6. 带传动的设计基础：带传动具有结构简单、传动平稳、成本较低等优点。我们将介绍三角带、v型带、平带等常见带型的特点，以及带传动的传动功率计算、张紧力计算、带的根数选择和带轮设计。 7. 轴的设计基础：轴是传递转矩并支撑旋转件的主要零件。我们将介绍轴的类型、材料选择、结构设计，以及轴的应力分析（弯曲、扭转、轴向力、径向力）和强度、刚度校核。包括临界转速的估算。 第四部分：机械系统的可靠性与维护 即使零件设计得再好，系统的可靠性和长期的维护也同样重要。本部分将从更高的层面探讨这些问题。 1. 机械系统可靠性概述：我们将介绍可靠性设计的概念，包括失效的定义、失效模式、可靠性指标（如平均无故障时间MTTF、失效率）以及如何通过设计来提高系统的可靠性。 2. 机械零件的磨损与失效分析：除了强度和刚度问题，磨损也是导致机械零件失效的重要原因。我们将分析常见的磨损类型（如磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损），以及如何在设计中采取措施来延长零件的使用寿命。 3. 润滑与密封：润滑和密封是保证机械零件正常工作、延长使用寿命的关键技术。我们将介绍润滑的基本原理、润滑剂的选择、润滑方式，以及常见密封件（如油封、填料密封）的设计与选用。 4. 机械系统的振动与噪声：不合理的结构或工作状态可能导致机械系统产生不必要的振动和噪声，影响工作精度和使用舒适性。我们将介绍振动和噪声的产生机理，以及在设计中如何采取措施进行减振和降噪。 结论 《机械设计基础》是一场严谨而充满魅力的探索之旅。它为你提供了理解和创造机械世界的基石。本书的内容并非一成不变的理论教条，而是工程智慧的结晶，是无数工程师在实践中不断打磨出的经验总结。通过学习本书，你将能够： 理解机械的“语言”：掌握机械零件的名称、功能、受力状态和设计计算方法。 培养“工程思维”：学会从整体和细节相结合的角度分析问题，进行合理的权衡和决策。 掌握“设计工具”：熟悉进行机械零件强度、刚度、可靠性计算的基本工具和方法。 激发“创新潜能”：为进一步深入学习更复杂的机械设计领域打下坚实的基础，为未来的创新设计奠定根基。 本书的出版，旨在为广大读者提供一本内容充实、条理清晰、易于理解的学习材料。我们希望它能成为你在机械设计道路上的良师益友，陪伴你一起探索工程世界的无限可能。

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说实话，我之前对机械制图和公差配合的部分一直很头疼，总觉得那些线条和符号像天书一样难以捉摸。但是，这本《机械设计基础》在讲解这块内容时，简直是教科书级别的范本。它没有采用那种冷冰冰的规范罗列，而是构建了一个情境：想象你是一名工程师，需要把你的设计完美地传递给车间的工人，你如何用最精确的语言描述每一个零件的形状、尺寸和相互关系？通过这种代入感，我对**标准件和配合**的理解豁然开朗。作者对**形位公差**的阐述尤其独到，它没有停留在理论定义上，而是详细分析了不同公差带对零件装配精度和功能可靠性的实际影响。比如，一个轴和孔的配合，公差稍有偏差，可能导致设备在高转速下产生剧烈振动，影响使用寿命。书里专门辟出了一章来讲解如何根据工作条件选择合适的配合等级，这种面向应用的讲解方式，极大地提升了学习的实用价值。读完这一部分，我感觉自己仿佛握有了一把开启精密制造大门的钥匙，不再畏惧那些复杂的标注，而是能从中读出设计者的意图和对产品质量的严格要求。

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我必须称赞这套书在**人机工程学和可靠性**方面的引入，这在很多传统的基础教材中是比较欠缺的。这本书显然是与时俱进的，它没有将机械设计局限在纯粹的力学范畴内。在讨论设备的整体布局时，它引入了操作的便利性和维护的可达性。比如，在设计一个泵站时，它不仅关注了流体力学性能，还考虑了检修人员是否能方便地拆卸和更换易损件。这种“以人为本”的设计理念，让机械设计不再是冰冷的铁皮堆砌，而成为了服务于人类的艺术。此外，关于可靠性设计的部分，它用非常清晰的概率模型讲解了冗余设计和备件选择的经济性权衡。这部分内容对于理解现代复杂系统设计至关重要。它告诉我们，在预算有限的情况下，如何科学地评估和分配资源以最大化系统的平均无故障时间。这种跨学科的整合能力，使得这本书的视野远超一般的“机械原理”范畴，更像是一本现代工程设计方法论的入门指南。

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这本教材的行文风格非常严谨，但绝不晦涩，反而带着一种老派工程师的沉稳和智慧。特别是在介绍**联接件设计**，比如螺纹联接、键槽联接时，它非常注重对失效模式的分析。很多其他教材只是告诉你公式，但这本书会让你思考：如果螺栓的预紧力不足会怎样？如果过度拧紧会导致螺纹滑牙，那么最优的扭矩范围在哪里？这种对“失效边界”的探讨，培养了一种工程上的批判性思维。它不仅教授了如何设计，更重要的是教会了如何“预防问题”。例如，在讲解**齿轮强度计算**时，作者引入了动载系数和冲击系数的概念，并结合实际的传动机构案例，清晰地展示了工作环境对设计参数的决定性影响。我发现，书中很多例题的设置都非常贴近工业生产的真实场景，而不是那种脱离实际的理想化模型。这使得学习过程更像是一场技术探索，而不是机械的知识灌输。对于想在未来从事设备维护或结构优化的学生来说，这种对潜在风险的预判能力是无价之宝。

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这本《机械设计基础》的教材，拿到手上就感觉分量十足，那种扎实的纸张和封面设计，让人觉得内容肯定非同一般。我原本以为这只是又一本枯燥的理论堆砌，没想到翻开目录，里面的章节安排得很有逻辑性。比如，关于**材料力学**的部分，它没有直接抛出一堆复杂的公式，而是先从实际工程问题入手，比如桥梁的受力分析，慢慢引导我们去理解应力、应变这些概念。作者似乎深谙初学者的思维定势，总能找到一个非常接地气的例子来解释那些抽象的物理现象。我记得有一段讲到疲劳强度时，用了老旧的曲别针反复弯折最终断裂的比喻，瞬间就抓住了我的注意力。而且，书中对一些经典机构的介绍，比如凸轮机构、棘轮机构，配图极其精细，各种剖视图和动态示意图清晰明了，这对于我们这些需要通过视觉理解机械运作的人来说，简直是救星。它不仅仅是告诉我们“是什么”，更重要的是深入探讨了“为什么会这样设计”，这才是真正体现了设计思想的深度。我尤其欣赏它在内容深度上的把握，既能满足本科生对基础知识的系统掌握，又为后续深入学习高级课程打下了坚实的基础，不会让人觉得学得云里雾里，反而有一种“原来如此”的顿悟感。

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如果用一个词来概括我对这本《机械设计基础》的整体感受，那就是“系统性”。它成功地将**运动学、动力学与强度理论**编织成了一个有机整体。最让我印象深刻的是它对**动态特性分析**的处理。书中对振动基础的讲解，虽然篇幅不是最长的，但却是最精炼的。它通过对简谐振动的分析，为后续理解更复杂的机械共振问题铺平了道路。作者没有回避理论的深度，但总能巧妙地将复杂的傅里叶分析或拉普拉斯变换以一种直观的工程语言进行转译。比如，在讲解瞬时速度和加速度时，配上的矢量图动态感极强，让人立刻就能理解瞬时力的变化趋势。更重要的是，它在最后部分对现代设计工具（如有限元分析的初步概念）的提及，展示了未来工程师的发展方向。这本书提供的知识体系非常完整，它不仅让你掌握了传统机械设计的十八般武艺，还让你对未来技术的发展方向有了清晰的预判，绝对是机械工程专业学生案头必备的“定海神针”，非常值得细细品味和反复研读。

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