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出版者:

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出品人:

页数:238

译者:

出版时间:2010-7

价格:27.00元

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isbn号码:9787512400993

丛书系列:

图书标签:

• 电工技术
• 电子技术
• 电路分析
• 电力系统
• 电子元件
• 传感器
• PLC
• 自动化
• 高压电
• 低压电

《机械设计基础：现代制造的基石》 书籍简介 这是一部全面、深入、面向现代工程实践的《机械设计基础》教材。本书旨在为机械、材料、自动化、航空航天等工科专业的学生以及希望提升设计能力的工程师，构建坚实的理论框架与前沿的设计视野。我们深知，机械设计是连接理论科学与实际工业生产的桥梁，因此，本书摒弃了传统教材中过于陈旧的案例和繁复的推导，聚焦于当代制造业对可靠性、轻量化、智能化提出的核心要求。 全书结构紧凑，逻辑清晰，力求在有限的篇幅内，覆盖机械设计领域最关键的知识体系。内容涵盖了从最基础的材料力学行为分析，到复杂机械系统的可靠性评估与优化，确保读者能够掌握从概念设计到详细设计的全过程能力。 --- 第一部分：理论基础与材料行为（奠定设计之根） 本部分着重夯实读者理解机械零部件在各种载荷下如何响应的基础。我们摒弃了单纯的应力应变计算堆砌，而是将理论与实际失效模式紧密结合。 第一章：工程材料的微观结构与宏观力学性能 本章深入探讨了金属、高分子、复合材料在微观层面（晶粒结构、分子链排布）如何决定其宏观力学特性。重点分析了材料的弹性、塑性、粘弹性行为，并引入了疲劳、蠕变和断裂韧性的概念。特别关注了现代增材制造（3D打印）材料所特有的各向异性力学性能，为新兴制造技术下的设计打下基础。 第二章：静力学分析与应力状态的转换 本章细致梳理了平面与空间应力状态的转换，引入了莫尔圆（应力、应变）在二维与三维情况下的应用。不同于传统的仅关注屈服准则，本章详述了最大剪应力理论、形状因子理论以及能量准则（如冯·米塞斯准则）在预测复杂受力下的失效临界点。同时，通过有限元分析（FEA）的思维导图，引导读者理解数值模拟如何辅助工程判断。 第三章：连接件的静力与交变载荷分析 本章涵盖了螺纹连接、铆接、焊接等永久性与可拆卸连接件的设计与校核。针对螺纹连接，我们不仅计算预紧力与抗滑移能力，更侧重于分析在振动和温度变化下的自锁性能与松动倾向。焊接设计部分，重点剖析了焊缝的疲劳寿命预测模型，而非简单的截面强度对等。 --- 第二部分：机构运动学与动力学基础（实现功能转换） 本部分聚焦于如何将驱动输入转化为所需的有效输出运动，并分析运动过程中的能量消耗与动态效应。 第四章：平面机构的运动学分析与综合 本章采用更直观的矢量法和瞬心法，分析凸轮、齿轮系、曲柄滑块等常见机构。关键在于“机构综合”——如何根据预设的输入输出轨迹要求，反向设计出合理的机构型式，而不是仅仅对已知机构进行分析。引入了运动规划（Motion Planning）的基本概念。 第五章：机械传动系统设计——齿轮与带轮 齿轮设计不再局限于标准齿轮的几何计算。本章深入探讨了变位齿轮、齿形修正对承载能力和噪声的影响。针对高速重载场合，详细阐述了齿面的接触疲劳（点蚀）预测模型。带传动部分，重点分析了张紧力对皮带寿命和传动效率的综合影响，并对比了同步带与V型带的应用场景。 第六章：机构的动力学与振动基础 机械系统的动态行为至关重要。本章通过拉格朗日方程（简化形式），分析多自由度系统的运动方程。重点内容包括机械系统的固有频率计算、共振现象的识别与规避。引入了基础的减振降噪技术，如使用动平衡技术和粘滞阻尼器的设计原则。 --- 第三部分：典型零部件与系统设计（工程实践核心） 本部分是连接理论与实际应用的关键，详细介绍了轴系、轴承、弹性元件等核心部件的设计规范与优化策略。 第七章：轴与轴系的设计与校核 轴的设计是机械设计中的核心挑战。本章结合应力集中系数、疲劳强度和刚度要求，讲解了轴的优化设计。着重分析了轴在复合载荷（弯曲、扭转、轴向力）下的疲劳寿命预测。特别讨论了如何通过合理的轴的结构布置（如圆角半径、阶梯结构设计）来有效提高其抗疲劳能力。 第八章：滚动轴承与滑动轴承的选型与寿命预测 轴承是旋转机械的心脏。本章详细介绍了滚动轴承的动态和静载荷能力计算，并基于ISO标准对疲劳寿命（L10寿命）进行精确预测。滑动轴承部分，深入探讨了流体动力润滑理论（雷诺方程的工程应用），分析了在不同粘度润滑油和转速下的油膜厚度与温升控制。 第九章：弹性元件与密封技术 弹性元件： 弹簧的设计不仅要满足刚度要求，更要考虑疲劳寿命和临界屈曲载荷。本章提供了螺旋弹簧、板簧的优化设计指南。 密封技术： 密封是保证机械可靠性的关键。本章对比了迷宫式、接触式、非接触式密封的优缺点，重点阐述了旋转轴唇形密封圈在不同工况下的泄漏率控制与磨损特性分析。 --- 第四部分：可靠性、耐用性与现代设计方法 本部分将设计提升到系统工程的层面，关注产品在整个生命周期内的表现。 第十章：机械零部件的可靠性设计与寿命评估 可靠性不再是事后检验，而是贯穿设计全程的指标。本章介绍概率论在可靠性工程中的应用，讲解了威布尔分布（Weibull Distribution）在描述随机失效时间中的强大作用。引导读者建立系统的故障树分析（FTA）和失效模式与影响分析（FMEA）流程，从而在设计阶段消除潜在的弱点。 第十一章：摩擦、磨损与润滑的优化 摩擦与磨损是能量损耗和部件退化的主要因素。本章超越传统的摩擦系数表格，探讨了Tribology（摩擦学）在指导材料选择和表面工程处理中的作用。详细介绍了表面粗糙度、涂层技术（如DLC涂层）对降低摩擦系数和提高耐磨性的实际效果。 第十二章：计算机辅助工程与集成设计 本章面向未来，介绍了现代机械设计流程中不可或缺的工具：参数化建模、集成化设计。重点介绍如何利用FEA进行应力优化、热耦合分析，以及如何将设计结果无缝集成到制造（CAM）和质量控制流程中，实现从“设计”到“制造”的快速迭代。 --- 本书特色 1. 强调“为什么”而非仅“怎么做”： 深度解析各类设计准则背后的物理机制和数学原理。 2. 贴近工业前沿： 大量引入增材制造、智能维护、高分子复合材料等当代工程热点。 3. 注重失效分析： 以“如何避免失效”为核心驱动力，使设计更具鲁棒性。 4. 计算模型实用化： 提供的计算方法和图表直接来源于最新的国际工程标准和实践数据。 本书是致力于成为优秀机械工程师的必备工具书，它不仅教会你如何设计一个零件，更重要的是教会你如何思考一个机械系统，如何在其约束条件下实现最优性能。

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