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出版者:

作者:黄义俊 编

出品人:

页数:280

译者:

出版时间:2004-9

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787308038614

丛书系列:

图书标签:

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

《机械设计基础》是一本深入浅出、系统详尽的机械工程领域入门读物。它旨在为读者提供理解和掌握机械零部件设计、机械系统分析以及复杂机械设备制造的坚实基础。本书内容涵盖了机械设计中至关重要的理论、方法与应用，是机械类专业学生、工程师以及相关领域从业者的必备参考。 核心内容概览： 本书共分为十六章，每一章都聚焦于机械设计的一个关键方面，层层递进，环环相扣。 第一章：绪论 本章为全书奠定基调，首先阐述了机械设计在现代工业中的地位和作用，强调了机械设计是连接理论知识与实际生产的桥梁。接着，系统介绍了机械设计的定义、基本任务、设计原则与内容，以及机械设计的一般步骤和方法。读者将初步了解从概念形成到最终产品实现的全过程，并认识到创新、经济、可靠、安全等设计原则的重要性。此外，本章还简要回顾了机械设计的发展历程，为深入学习打下历史背景。 第二章：机械零件和机械工作原理 本章着重于机械系统的基本构成要素。首先，详细分析了各种常见的机械零件，包括其结构、功用、失效形式和选择原则，如轴、轴承、联轴器、齿轮、蜗杆、带传动、链传动、弹簧、紧固件等。接着，深入探讨了机械的工作原理，即零件如何协同工作以实现特定的功能。通过分析典型的机械传动装置和机构，例如齿轮传动、带传动、液压传动和气压传动等，读者能够理解能量和运动的传递过程，以及各部件之间的相互关系。 第三章：材料力学基础 材料力学是机械设计中不可或缺的理论支撑。本章从应力、应变、强度、刚度、稳定性等基本概念入手，系统介绍了各种常见的材料力学性能，如抗拉强度、屈服强度、弹性模量、泊松比等。然后，重点讲解了杆件的轴向受力、剪切与扭转、弯曲等受力情况下的应力与变形分析方法。通过对梁的弯曲变形、应力分布的深入剖析，以及轴的扭转应力与变形的计算，读者将掌握如何评估零件在承受载荷时的强度和刚度，为后续的强度校核与优化设计提供理论依据。 第四章：机械零件的强度与刚度计算 本章将材料力学理论应用于实际的机械零件设计。基于前一章的知识，本章详细阐述了各种机械零件（如轴、齿轮、联轴器、螺栓连接等）的强度计算方法，包括许用应力法、应力集中分析以及疲劳强度计算。同时，也介绍了刚度校核的必要性，以及如何根据零件的变形量来评估其刚度是否满足工作要求。本章强调了在设计过程中，不仅要保证零件的强度，还要兼顾其刚度，以防止过度的变形影响机械的正常工作。 第五章：连接 连接是机械结构中必不可少的部分。本章系统介绍了各种连接方式，包括螺纹连接、键连接、销连接、铆接、焊接等。对于每一种连接方式，都详细阐述了其结构特点、传力原理、设计计算以及选择依据。特别地，在螺纹连接部分，深入分析了螺栓连接的受力特点，包括预紧力、外力作用下的受力分析、强度和刚度计算，以及防松措施。本章旨在帮助读者理解不同连接方式的适用场合，并掌握如何根据载荷、精度和成本等因素进行合理选择和设计。 第六章：轴 轴是传递转矩和承受弯矩的关键零件。本章首先介绍了轴的分类、结构特点及功用。接着，详细分析了轴的受力情况，包括弯曲应力、扭转应力以及轴的综合应力。在此基础上，重点讲解了轴的强度计算与刚度计算，以及如何根据实际工作条件进行轴的设计与校核。本章还探讨了轴的材料选择、制造工艺以及常见的轴类零件失效形式，为轴的设计提供了全面的指导。 第七章：键和花键 键和花键是实现轴与轮毂之间周向固定和传递转矩的重要连接件。本章首先介绍了键的分类（如普通键、半圆键、斜键、 Woodruff 键等），阐述了它们的结构特点、安装方式以及传力原理。接着，详细讲解了键的强度计算，包括剪切强度和压溃强度。对于花键，本章介绍了花键的类型、结构尺寸参数以及其在传递较大转矩时的优势，并进行了基本的强度校核。 第八章：轴承 轴承是支撑旋转件并减少其摩擦的关键零部件。本章详细介绍了滚动轴承和滑动轴承两大类。对于滚动轴承，详细分类了球轴承、滚子轴承等，并阐述了其工作原理、基本结构、代号表示方法以及选用原则。重点讲解了滚动轴承的寿命计算，包括当量动载荷、基本额定寿命等。对于滑动轴承，介绍了其分类、结构特点、润滑方式以及设计计算的要点。本章为读者提供了轴承选择和设计所需的完整知识体系。 第九章：齿轮传动 齿轮传动是机械中最常用的传动方式之一。本章深入分析了齿轮传动的基本概念，包括齿廓曲线、模数、压力角、齿数等基本参数。然后，详细介绍了渐开线直齿圆柱齿轮传动的结构、传力原理、几何尺寸计算以及强度计算，包括齿根弯曲强度和齿面接触强度的校核。本章还介绍了斜齿圆柱齿轮、锥齿轮、蜗杆蜗轮等其他类型齿轮传动，以及齿轮材料选择和制造工艺。 第十章：带传动 带传动是常用的非刚性连接传动方式，具有结构简单、传动平稳、过载能力强等优点。本章首先介绍了各种带传动的类型，如平带传动、V带传动、同步带传动等，并分析了它们的结构特点和传动原理。接着，重点讲解了带传动的强度计算，包括带的拉力计算、摩擦力计算以及许用拉力。本章还探讨了带传动的效率、选择合适的带型、带长计算以及带的张紧装置设计。 第十一章：链传动 链传动与带传动类似，也是一种常用的非刚性连接传动方式，常用于传递较大功率和较长距离。本章介绍了链传动的类型，如滚子链、齿形链等，并分析了其结构特点和传力原理。重点讲解了链传动的强度计算，包括链条的拉力计算、弯曲力矩以及许用拉力。本章还讨论了链传动的效率、中心距选择、链条的长度计算以及链轮的安装与维护。 第十二章：联轴器 联轴器用于连接两根转轴，传递转矩并允许或限制轴之间的相对位移。本章详细介绍了各种联轴器的类型，如刚性联轴器（如套筒联轴器、法兰联轴器）、弹性联轴器（如齿式联轴器、梅花联轴器）和万向联轴器。对于每一种联轴器，都阐述了其结构特点、工作原理、传力能力以及适用范围，并给出了强度校核的基本方法。 第十三章：摩擦式离合器 离合器是用于连接或分离动力源与从动件的装置，常用于实现平稳起动、换挡和制动。本章重点介绍摩擦式离合器，包括其工作原理、主要类型（如单片式、多片式）以及结构组成。详细阐述了离合器的接合过程，并进行了基本的强度计算，包括摩擦片的工作参数计算和轴的受力分析。 第十四章：制动器 制动器用于减速或停止运动的机械装置。本章介绍了各种类型的制动器，如块式制动器、带式制动器、盘式制动器等。对于每一种制动器，都阐述了其工作原理、结构特点以及制动力矩的计算。本章还探讨了制动器的选择原则、失效形式以及安全设计要点。 第十五章：润滑与密封 润滑和密封是保证机械正常工作和延长使用寿命的重要环节。本章首先介绍了润滑的基本原理，包括润滑的目的、润滑剂的种类及其性能。接着，详细介绍了各种润滑方式，如油浴润滑、油浸润滑、压力润滑等，以及润滑装置的设计。在密封方面，本章介绍了密封的目的、分类以及各种常用密封元件，如油封、O形圈、填料密封等，并分析了它们的结构特点和选用原则。 第十六章：机械零件的失效分析与可靠性设计 本章将前述的知识进行升华，引入了机械零件失效分析和可靠性设计的概念。首先，系统地总结了机械零件常见的失效模式，如塑性变形、屈服、疲劳、磨损、腐蚀等，并分析了其产生的原因。接着，介绍了可靠性设计的基本概念和方法，包括可靠度的定义、可靠性指标以及如何通过设计和材料选择来提高零件的可靠性。本章强调了从失效分析中学习，不断优化设计，以制造出更可靠、更长寿命的机械产品。 本书特色： 理论与实践结合： 本书在讲解理论知识的同时，穿插了大量的实际算例和工程实例，帮助读者理解抽象的理论在实际工程中的应用。 结构清晰，逻辑性强： 内容按照机械设计的逻辑顺序进行编排，从基础概念到具体零件，再到整体系统的设计，层层深入，易于读者掌握。 图文并茂： 大量使用清晰的插图、表格和图示，直观地展示机械零件的结构、工作原理和受力状态，大大增强了学习的效率和趣味性。 注重工程应用： 强调了机械设计中的经济性、可靠性、安全性和可制造性等实际工程问题，培养读者解决实际工程问题的能力。 《机械设计基础》不仅是一本教科书，更是一本能够指导读者从零开始，逐步成为一名合格的机械工程师的实践指南。通过对本书的学习，读者将能够建立起对机械设计整体的认知框架，掌握分析和解决机械设计问题的基本能力，为未来在更广阔的机械工程领域深造或工作打下坚实的基础。

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说实话，这本书的阅读体验就像是在爬一座信息密度极高的山，每翻过一页，都感觉知识的负重又增加了一点。我特别关注了其中关于“可制造性设计”（DFM）的部分，这块内容在很多同类书籍中往往只是蜻蜓点水一带而过，但在这里却得到了详尽的展开。作者非常细致地分析了不同加工工艺——比如铸造、锻造、切削加工乃至增材制造——对最终零件几何精度、表面粗糙度和内部残余应力的影响。书中配有大量的工艺流程图和对比表格，清晰地展示了在选择特定加工方法时，设计参数必须做出怎样的妥协和调整。举个例子，关于螺纹连接的设计，书中不仅给出了标准计算公式，还加入了针对自动化装配线对扭矩控制的要求，这让我意识到，在现代工业生产中，设计已经不再是孤立的行为，而是需要和生产、装配、维护紧密耦合的系统工程。虽然其中涉及到的一些高级制造技术（如五轴联动加工的刀具路径优化原理）对我目前的知识储备来说略显吃力，但其提供的理论框架是扎实的，为我未来深入学习这些前沿技术打下了坚实的基础。

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这本教材的结构安排有一种独特的“螺旋上升”感，并非那种单调的线性知识堆砌。比如，第一次接触到“滑动轴承润滑”的概念时，它只是简单地介绍了油膜的基本形成条件；但当我读到后面关于“高速重载齿轮箱设计”时，书中又回到了这个主题，但这次是以热平衡和油液剪切温升为核心，引入了复杂的流体力学模型来预测油膜的稳定性。这种前后呼应、层层递进的处理方式，极大地增强了知识的内聚性和记忆的持久性。而且，书中对经典机构的分析角度非常新颖，例如在讨论凸轮机构时，它没有停留在解析函数的设计上，而是花费了相当篇幅探讨了如何利用数字孪生技术对凸轮的动态性能进行实时仿真和优化，这让我感受到了“机械设计”这门古老学科正在如何与数字化技术深度融合。对于像我这样偏爱深度挖掘原理的读者而言，这种处理方式提供了足够的深度去思考“为什么”和“如何做得更好”，而不是仅仅满足于“是什么”和“怎么算”。

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这本书的封面设计得相当朴素，那种传统的教科书风格，让人一眼就能认出这是本硬核的技术书籍。我本来是带着点儿“反正都是老一套”的心态翻开的，毕竟“机械设计基础”这名字听起来就充满了公式和理论的海洋，没什么新意可言。然而，这本书的开篇就给我带来了不小的惊喜。它没有直接扎入复杂的应力分析或材料力学公式的泥沼，而是花了大量的篇幅来阐述机械系统在实际工作环境中所面临的各种挑战，比如温度波动、载荷冲击以及长期运行的可靠性问题。作者似乎非常注重理论与实践的结合点，通过大量精选的工程案例，比如起重机吊臂的设计优化、精密机床主轴的振动抑制等，来引入相关的设计原则和计算方法。我印象最深的是关于“失效模式与影响分析”（FMEA）的章节，它不仅仅是罗列了各种失效类型，而是深入探讨了工程师在设计初期如何通过系统性的思维来规避这些潜在的灾难，这种前瞻性的设计理念，对于初学者来说，无疑是建立正确工程观的绝佳指引。整体阅读下来，感觉作者对机械设计的理解已经超越了单纯的“画图和计算”，更上升到了对整个系统生命周期的掌控层面，这一点让我非常欣赏。

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我个人在学习过程中，对那些能够引发独立思考的材料最感兴趣，而这本书在探讨“材料选择与性能匹配”的部分做得尤为出色。它不像许多教材那样只是列出常见的钢种和牌号，而是将材料科学中的微观结构变化与宏观力学性能的关联性进行了有力的阐述。书中关于疲劳寿命预测的章节，清晰地对比了S-N曲线法、Miner线性累积损伤理论以及更先进的断裂力学方法在不同载荷情况下的适用性和局限性。最让我眼前一亮的是，它引入了“增材制造材料的各向异性”对结构强度的影响分析。这种分析不再仅仅局限于传统的各向同性材料假设，而是详细说明了不同打印层之间的结合强度差异如何影响最终零件的受力行为，甚至提出了相应的修正系数。这种与时俱进的视角，使得这本书即便是针对基础概念的讲解，也充满了现代工程的复杂性和挑战性，让人在学习基础的同时，也对未来工程材料的趋势有所预判。

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这本书的习题设计是其价值的另一个重要组成部分，它们绝非简单的代数套公式练习。我发现，很多题目被构建成小型项目案例的形式，需要读者综合运用前几章学到的多个知识点才能得出结论。例如，一个关于“定制化输送带驱动系统的设计”的综合题，它要求你不仅要计算出所需扭矩和功率，还要考虑减速箱的选型、轴承的寿命预估，甚至要对系统的噪声和振动进行初步的量化评估。这些题目往往没有唯一的标准答案，而是鼓励读者根据不同的约束条件和优化目标（比如是追求最低成本还是最高可靠性）来论证自己的设计方案。这种开放式的、强调权衡（Trade-off）的练习方式，极大地锻炼了我的工程决策能力。它教会我，在实际工作中，最好的设计往往是找到平衡点，而不是追求理论上的完美解，这种潜移默化的影响，远比记住一堆公式来得更为宝贵。

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