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《现代机械设计原理与应用》 图书简介 本书全面深入地探讨了现代机械设计的基础理论、核心方法和前沿技术，旨在为工程技术人员、机械设计专业学生以及从事相关领域研究的人员提供一本系统、实用且具有前瞻性的参考著作。全书结构严谨，内容翔实，不仅涵盖了经典机械设计学的核心知识体系，更紧密结合当前工业制造的实际需求和技术发展趋势。 第一部分：机械设计基础理论 本部分着重于夯实理论基础，为后续的复杂设计打下坚实根基。 第一章：机械设计概述与发展趋势 本章首先界定了机械设计的内涵、目标与基本原则，阐述了机械产品从概念、分析、设计到制造、运行的全生命周期过程。重点分析了当前机械设计领域面临的挑战与机遇，如数字化设计、智能化制造（工业4.0）对传统设计理念的冲击与融合。详细介绍了可靠性设计、人机工程学在早期设计阶段的重要性。 第二章：机械工程材料与工程力学基础 深入剖析了常用金属材料、非金属材料及复合材料的组织结构、性能特点及其在特定工况下的适用性。材料的选择标准，包括强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀性及热稳定性等，均进行了量化分析。工程力学部分涵盖了静力学、运动学与动力学在机械系统分析中的应用，特别是应力分析和变形计算，引入了高级的疲劳和断裂力学基础理论，强调了极限状态下的安全评估方法。 第三章：机械连接件与标准件设计 本章详述了固定连接（如焊接、铆接）和可拆卸连接（如螺纹连接、键连接、销连接）的设计计算与优化。重点讨论了螺纹连接的预紧力控制、疲劳寿命预测以及连接的可靠性验证。对于轴承、齿轮、联轴器等标准件，不仅讲解了选型规范，更深入探讨了其在实际工作环境中的性能衰减模型与优化装配技术。 第二部分：核心机械零部件设计与分析 本部分聚焦于机械系统中最关键的传动与承载部件的设计方法。 第四章：滚动轴承与滑动轴承设计 系统阐述了滚动轴承的结构类型、命名体系、额定寿命计算（基于ISO标准）及动态特性分析。对于滑动轴承，深入探讨了流体润滑理论（雷诺方程的应用）、油膜的形成与稳定性、温升控制及关键的端面密封技术。特别引入了混合润滑和干摩擦润滑工况下的设计考量。 第五章：齿轮传动系统设计 这是本书的重点章节之一。详细介绍了直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、人字齿轮和蜗轮蜗杆传动的几何参数计算、强度校核（基于接触疲劳和弯曲疲劳）。着重分析了齿廓修形技术在提高承载能力和降低噪声方面的应用，并结合有限元方法（FEA）对复杂受力情况下的齿面应力分布进行可视化分析。 第六章：联轴器、制动器与离合器设计 本章分类研究了用于补偿对中误差的弹性联轴器和刚性联轴器，以及用于能量传递和控制的离合器和制动器。设计计算侧重于扭矩传递能力、传递平稳性、散热性能和可靠的制动/接合响应时间。对比了气动、液压和电磁驱动的制动与离合系统的优缺点。 第七章：弹簧与弹性元件设计 涵盖了螺旋压缩/拉伸弹簧、板簧、碟形弹簧等各类弹性元件的设计与校核。设计重点在于确定几何尺寸以满足特定的刚度要求，并进行疲劳寿命预测，特别是针对交变载荷下的材料选择与表面处理技术。 第三部分：现代设计方法与数字化应用 本部分面向未来，引入先进的设计工具与思维模式。 第八章：机械系统动力学分析与振动控制 从多自由度系统振动理论出发，结合模态分析（Modal Analysis）技术，对复杂机械结构的固有频率和振型进行预测。重点讲解了如何通过结构优化设计（如增加阻尼、改变质量分布）来抑制共振现象，实现有效的机械振动和冲击控制。 第九章：机械设计中的有限元分析（FEA） 详细介绍了应用有限元方法进行机械部件应力、模态和热分析的流程。内容包括网格划分的原则、单元类型的选择、边界条件的施加策略以及结果的后处理与工程判断。通过实际案例展示FEA在优化结构刚度、减轻重量和验证传统解析方法方面的强大能力。 第十章：可靠性、可制造性与装配性设计（DFMA） 系统阐述了如何将可靠性理论（如威布尔分布、平均故障间隔时间MTBF）融入设计初期。可制造性设计（DFM）部分强调了标准化、简化设计以降低加工成本。装配性设计（DFA）则侧重于模块化设计、防错设计（Poka-Yoke）的应用，确保产品能高效、低错地被装配。 第十一章：机械创新设计与仿生学 本章鼓励设计者跳出传统思维框架，介绍了几种创新的设计方法，如功能分析法、形态学分析法（TRIZ）。并引入了仿生学在结构设计中的应用案例，展示如何从自然界中获取灵感，设计出具有更高效率和鲁棒性的新型机械结构与机构。 本书的特点在于理论的深度与实践的广度并重。大量的工程实例穿插于理论讲解之中，配合详细的计算步骤和图表说明，确保读者能够迅速将所学知识转化为解决实际工程问题的能力。此外，每章末均附有思考题和设计实践任务，以巩固学习效果。
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