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出版者:科学出版社

作者:苟文选 编

出品人:

页数:401

译者:

出版时间:2010-1

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787030263902

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• 材料力学
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• 应力分析

机械设计基础：从原理到实践 本书是一本面向工科学生和工程技术人员的教材与参考手册，旨在系统阐述机械设计领域的基础理论、核心方法和实际应用。全书内容涵盖了机械设计必需的力学分析、材料选择、零部件设计、机构运动与动力学分析以及可靠性与优化等关键方面，力求将理论深度与工程实用性紧密结合。 --- 第一部分 绪论与设计基础（奠定设计思维的基石） 第一章 机械设计概论 本章首先界定机械设计的范畴、目标与基本原则，强调设计过程的迭代性与系统性。深入探讨面向对象的设计（Object-Oriented Design, OOD）在现代机械系统中的应用，并引入工程伦理与可持续性设计理念。分析当前机械工程领域面临的技术挑战，如轻量化、智能化和极端环境适应性设计。本章内容着重培养读者从“问题定义”到“方案构思”的初期设计思维模式。 第二章 工程材料基础 机械设计中材料的选择至关重要。本章不侧重于材料的微观结构，而是聚焦于材料的宏观力学性能与工程应用特性。详细阐述金属材料（碳素钢、合金钢、铸铁及铝合金、钛合金等）的强度、刚度、韧性、疲劳极限和蠕变特性。同时，系统介绍高分子材料、复合材料（如碳纤维增强树脂基复合材料）在特定机械结构中的应用优势与局限性。讨论材料的无损检测方法及其在质量控制中的作用。 第三章 工程图样与标准件 本章是连接设计思想与制造过程的桥梁。全面涵盖国家标准（GB）和国际标准（ISO）中关于机械制图的要求，包括视图的表达方法、尺寸标注、几何尺寸与公差（GD&T）的规范应用。重点剖析标准件（如螺栓、铆钉、键、销、弹簧等）的选用原则、标准化参数及在装配图中的表示方法，强调标准化对降低制造成本和提高互换性的关键作用。 --- 第二部分 机械系统的静力学分析与强度校核（确保结构的安全承载） 第四章 机械传动中的受力分析 本章是进行强度校核的前提。系统分析各种常见载荷类型（静载、冲击载荷、交变载荷）及其作用形式（拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲）。引入应力集中现象，并讲解如何利用截面模量、惯性矩等截面几何参数进行精确的内力计算。详细推导悬臂梁、简支梁在不同载荷下的内力图和挠度公式，为后续的应力分析奠定基础。 第五章 机械零部件的强度与刚度设计 本章核心在于“校核”与“设计”。 强度设计（破坏准则）： 详细阐述静力强度失效理论，包括最大正应力理论（库仑-莫尔准则）、最大剪应力理论（冯·米塞斯准则）在二维和三维应力状态下的应用。引入安全系数的概念及其取值的工程依据。 疲劳强度设计： 深入分析交变应力下的疲劳失效机理。介绍S-N曲线、Miner准则在累积损伤评估中的应用。重点讲解如何通过应力幅、平均应力以及表面处理工艺（如喷丸强化）来提高零部件的抗疲劳性能。 刚度校核： 针对变形敏感型结构，讲解基于许用变形量的刚度校核方法，包括使用刚度系数法和有限元分析（FEA）的初步应用指导。 第六章 连接技术与可拆卸连接 本章集中讨论机械装配中的关键连接方式。 螺纹连接： 详细分析螺纹的几何参数、受力特性（轴向力与摩擦力矩）。重点讲解普通螺栓连接的预紧力计算、防松措施（如锁紧垫圈、开口销）的选择与设计。 键与销连接： 分析平键、花键和楔键的剪切与压溃强度校核，明确其在传递扭矩中的作用与局限性。 铆接与胶接： 介绍铆接的强度计算方法，并简要概述现代结构中结构胶接在轻量化设计中的应用前景。 --- 第三部分 机械传动系统的设计与分析（动力的有效传递与控制） 第七章 滚动轴承与滑动轴承 轴承是旋转机械的核心。本章系统分类阐述滚动轴承（球轴承、滚子轴承）和滑动轴承（流体动压轴承、气体润滑轴承）的结构、工作原理和适用工况。 滚动轴承设计： 重点讲解基于额定动载荷和寿命计算的轴承选型流程，考虑径向和轴向载荷的组合作用。讨论轴承的安装、润滑与密封技术。 滑动轴承设计： 侧重于油膜的形成与稳定性，介绍对油膜厚度、压力分布的基本要求，以及轴瓦材料的选择。 第八章 齿轮传动设计 齿轮传动是机械中最常用、效率最高的传动形式之一。 基本原理与几何精度： 详述标准直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮的模数、压力角、齿数与分度圆直径之间的关系。 齿根抗弯疲劳强度校核： 引入齿轮的载荷系数、区域系数和动载系数，按Lewis公式或更现代的ISO标准进行疲劳强度校核。 齿面接触疲劳强度校核： 讲解接触斑点的形成与闭合，按Hertz接触应力原理进行接触疲劳强度评估，确保齿面不发生点蚀。 蜗轮蜗杆传动： 介绍其自锁特性、传动比大的优势，以及传动效率的计算。 第九章 带传动与链传动 这部分内容关注弹性元件和柔性连接。 带传动： 区分V带、平带和同步带的特性。重点分析初拉力、有效拉力、离心力与弯曲应力对带寿命的影响，并讲解带轮的中心距和包角优化设计。 链传动： 介绍滚子链与导链链的结构。重点分析链条的啮合特性、导向机构，以及链长对中心距的调整方法，特别适用于大中心距场合。 --- 第四部分 机构运动、动态分析与系统优化（超越静态承载的考量） 第十章 机构的运动学与动力学分析 本章引入时间变量，分析机械运动的规律。 运动学： 运用速度多边形法和瞬心法分析平面连杆机构的速度与加速度，讲解凸轮机构的运动规律（等速、等加速、简谐运动）及其设计要点，避免急回现象。 动力学： 引入达朗贝尔原理，进行机构的速度分析与力分析。重点讲解如何计算驱动力矩，并初步探讨机构的平稳性问题。 第十一章 机械振动与减振降噪 机械系统的动态响应是判断其运行质量的关键指标。 单自由度系统振动： 详细推导自由振动、受迫振动（包括旋转不平衡激励）的微分方程，引入固有频率与阻尼比的概念。 振动隔离与控制： 讲解如何利用隔振器（弹簧与阻尼器组合）降低传递到基础的振动力。介绍动平衡原理在高速旋转机械（如转子、曲轴）中的应用，以消除或减少不平衡力矩。 降噪技术： 讨论机械噪声的来源（传动噪声、气动噪声）及工程降噪措施。 第十二章 机械系统的可靠性与优化设计 本章聚焦于现代工程设计的高级要求。 可靠性设计： 介绍基于概率论的可靠性指标（如寿命分布、可靠度函数）。讨论冗余设计在关键系统中的应用，以确保系统在规定条件下完成规定任务的概率。 参数优化： 介绍目标函数、约束条件的建立方法。结合实例，阐述如何利用迭代算法（如梯度法）对设计变量（如材料、尺寸、载荷分配）进行多目标优化，以求在强度、刚度、重量和成本之间达到最优平衡。 --- 附录：常用机械结构设计数据与工程计算表格 （包括常用材料的弹性模量、泊松比、疲劳强度系数表，标准轴承的基本额定寿命数据，以及齿轮模数系列表等，方便查阅和应用。）

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这本书的排版简直是一场灾难，我甚至怀疑编辑是否真的用心地校对了一遍。页边距窄得可怜，内容塞得满满当当，每行文字之间的间距也小得让人费神。阅读时间稍长，眼睛就干涩、酸痛，需要频繁地揉捏太阳穴。更令人沮丧的是，书中出现的许多变量符号，其字体样式和大小在不同的章节中存在不一致的情况，有时 'l' 和 '1' 几乎难以区分，而希腊字母 'ν' 和拉丁字母 'v' 也是如此，这在需要精确区分变量的力学计算中，简直是致命的错误。我不得不经常停下来，对照前言部分的符号说明，才能确定我正在处理的是哪个量。这种低级的排版失误，极大地影响了阅读的流畅性和对内容准确性的信心，让我不得不怀疑作者在内容质量控制上也可能存在类似的疏漏。

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坦白说，这本书的理论深度是毋庸置疑的，但它更像是为那些已经对力学有深厚基础的人准备的“进阶读物”，而非面向广泛工程学习者的普及教材。我特别留意了关于“疲劳和断裂”那一章节的阐述，理论部分引用了大量的早期文献和经典实验数据，这使得内容极为详实，几乎把这个领域的历史都梳理了一遍。但是，这种详实在实操层面带来的帮助却很有限。例如，在谈到如何根据不同的环境和载荷谱来选择合适的许用寿命时，书中的建议显得过于理论化和宏观，缺乏具体的操作步骤和软件应用层面的指导。我更希望看到的是，如何将这些理论知识转化为工程设计中的具体参数选择，比如，在某个特定的钢材在周期性拉伸载荷下，如何通过图表直接查出安全系数，而不是让我重新跑一遍复杂的数学模型。这种“知其所以然，而不知其所以用”的感觉，让这本书的实用价值大打折扣。

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这本书的装帧设计实在是太老气了，封面那种深沉的墨绿色配上米黄色的字体，让人一看就觉得是那种年代久远的教材。我原本还抱有一丝期待，希望内容能有所创新，但翻开目录后，那种浓重的学术气息就扑面而来。第一章讲的应力应变关系，虽然公式推导详略得当，但例题的选择总是那么传统，几乎都是那些教科书里翻来覆去的经典案例，比如悬臂梁的挠度和轴的扭转，缺乏一些更贴近现代工程实际的复杂情境模拟。阅读起来，感觉就像是在走一条已经被踩得板板正正的老路，每一步都能预见下一步的内容，缺乏探索的乐趣和惊喜感。特别是关于材料本构模型的介绍，虽然严谨，但对非力学专业的读者来说，门槛太高了，很多前提假设和边界条件的引入，没有做足够的直观解释，让初学者很容易迷失在复杂的数学符号中，读完一节下来，脑袋里一片浆糊，真正能记住的有效信息反而不多，更像是一本供专业人士查阅的工具书，而非引导入门的优秀读物。

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我花了很大力气去研究这本书里关于“厚壁圆筒”应力分析的那部分内容，作者试图用一种统一的坐标系来处理内压和外压的情况，这本是一个很好的尝试，希望能简化读者的理解负担。然而，作者在推导过程中，对“拉梅公式”的引入显得有些突兀和生硬。它好像是凭空冒出来的，没有清晰地铺垫其物理来源或者它相对于其他简化模型的优势所在。整个推导过程跳跃性太强，从一个假设直接跳到了最终的积分结果，中间缺失了至少两个关键的数学步骤的详细解释。这使得我这种需要每一步都弄明白才能安心继续的读者感到非常挫败，我不得不去翻阅其他辅助参考书，去寻找那个被省略掉的中间环节。这本书在呈现复杂理论时，似乎过于依赖读者已有的知识储备，而不是主动承担起引导读者的责任，对于建立完整的知识体系而言，这种“偷懒”式的讲解方式是不可取的。

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我手里拿着的这本书，给我的最大感受是它的“厚重感”——当然，我说的是物理上的重量。沉甸甸的一本，每次从书包里拿出来都觉得像是完成了一次力量训练。这本书的内容组织结构倒是挺清晰的，从最基础的静力学平衡到后期的梁的弯曲和扭转，逻辑链条算是完整。然而，深入阅读后，我发现它在“图示化解释”这一块做得非常不到位。很多关键的概念，比如剪力图和弯矩图的绘制过程，作者仅仅是给出了数学推导，却缺少了大量的、色彩分明的、能直观展示受力状态变化的剖面图。我得停下来，自己在一张草稿纸上反复勾画，才能真正理解为什么那个点上的弯矩符号会发生变化。这种对图形化辅助教学的忽视，极大地拖慢了我的学习进度，尤其是在学习复杂的组合变形时，没有清晰的示意图引导，我感觉自己像是在独自穿越一片由公式构筑的迷宫，走了很久才找到出口，体验感非常不佳。

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