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出版者:机械工业出版社

作者:齐月静

出品人:

页数:327

译者:

出版时间:2006-5

价格:36.0

装帧:平装

isbn号码:9787111190455

丛书系列:

图书标签:

• SolidWorks
• 2006
• 中文版
• 机械设计
• CAD
• 教程
• 自学
• 入门
• 软件操作
• 完全自学

开启机械设计新篇章：深入解析机械结构设计与制造的关键技术 本书旨在为广大机械设计爱好者、工程师以及相关专业学生提供一本深度解析机械结构设计与制造核心技术的实用指南。不同于侧重软件操作的入门教程，本书将目光聚焦于机械设计背后蕴含的原理、方法与实践，带领读者穿越软件界面，直抵机械工程的本质。我们相信，真正的设计大师不仅能熟练运用工具，更能深刻理解设计逻辑，洞察制造的限制，并能够优化设计以应对复杂的工程挑战。 第一章：机械结构设计的理论基石 本章将从机械设计的基本理论出发，为读者打下坚实的知识基础。我们将深入探讨以下几个关键方面： 材料力学与强度分析： 详细阐述各种常用工程材料的力学性能，包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度、韧性、疲劳极限等。我们将介绍应力、应变的基本概念，以及应力集中、弯曲、扭转、剪切等基本受力情况的分析方法。通过丰富的案例，讲解如何根据载荷和材料选择，计算零部件的许用应力，并进行初步的强度校核，确保设计的安全性和可靠性。此外，还会涉及有限元分析（FEA）的基本原理，虽然本书不侧重软件操作，但理解FEA的适用范围和结果解读，对于现代机械设计至关重要。 机构学原理与运动分析： 深入剖析各种典型机械机构的工作原理，如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、带传动、链传动等。我们将详细介绍机构的自由度计算、运动副、瞬心等概念，并演示如何通过运动分析来确定机构的运动轨迹、速度和加速度。理解这些基本原理，能够帮助设计者选择最适合的机构类型，实现所需的运动功能，并避免干涉和碰撞。 动力学分析与振动控制： 在理解机构运动的基础上，本章将引入动力学分析的概念。我们将探讨惯性力、离心力、科氏力等动态载荷对机构性能的影响。特别地，我们将详细介绍机械振动的产生机理、传播途径以及危害，并提供多种控制振动的有效策略，例如改变质量分布、调整刚度、引入阻尼器等。通过对动力学特性的深入理解，设计者可以有效避免共振现象，提高机械设备的平稳性和使用寿命。 摩擦学与润滑： 摩擦是机械系统中普遍存在的现象，对其的深入理解是优化设计、提高效率、延长寿命的关键。本章将详细讲解摩擦的基本理论，包括库仑摩擦定律、黏着摩擦等。在此基础上，我们将重点阐述润滑在减少摩擦、降低磨损、散热和密封方面的关键作用。读者将学习到不同润滑剂的特性、选择原则以及润滑系统的设计要点，从而有效解决机械接触面的磨损和发热问题。 第二章：面向制造的机械结构设计 优秀的设计不仅要满足功能需求，更要考虑制造的可行性和经济性。本章将专注于“为制造而设计”（Design for Manufacturing, DFM）的理念，引导读者将制造过程的约束和优化纳入设计决策。 工艺方法与材料选择的关联： 本节将详细介绍各种主要的机械加工工艺，如切削加工（车削、铣削、钻削、磨削）、锻造、铸造、冲压、焊接、注塑等。对于每种工艺，我们将分析其适用的材料范围、精度限制、表面质量要求以及成本特点。在此基础上，我们将指导读者如何根据零件的形状、尺寸、精度要求、材料特性和生产批量，选择最经济有效的制造工艺。理解不同工艺的优缺点，能够避免设计出难以制造或成本过高的零件。 公差与配合设计： 公差是保证零件之间能够正确安装和工作的关键。本章将深入解析公差的定义、标注方法、以及不同精度等级的要求。我们将详细介绍基本尺寸、极限偏差、实际尺寸、公差带等概念，并重点讲解如何进行尺寸链的计算与分析，以确保装配的互换性和功能的实现。同时，我们将深入探讨各种配合的类型（过盈配合、间隙配合、过渡配合）及其选择原则，以及相关的形位公差（位置度、平面度、平行度、垂直度、角度等）的标注与控制，这对于保证机械部件的精度和性能至关重要。 表面粗糙度要求与控制： 零件的表面质量直接影响其摩擦、磨损、密封、疲劳强度等性能。本节将详细介绍表面粗糙度的评价参数（如Ra、Rz等），并阐述不同加工方法所能达到的表面粗糙度范围。我们将指导读者如何根据零件的工作要求，合理设定表面粗糙度公差，以及如何通过优化加工工艺来获得所需的表面质量。 可拆卸性与装配性设计： 现代机械设备往往需要方便的拆卸与维修。本章将介绍如何通过合理的设计，提高零件的可拆卸性，例如采用标准件、减少特殊连接件、预留拆卸空间等。同时，我们将探讨如何优化零件的形状，使其易于抓取、定位和安装，从而降低装配难度，缩短装配周期，减少装配错误。 第三章：现代机械结构设计与分析工具（原理层面） 虽然本书不直接教授具体的软件操作，但理解现代设计分析工具背后的原理，将使读者能够更有效地利用它们，并更深入地解读分析结果。 三维建模的哲学与技巧： 本节将从概念层面探讨三维建模的优势，包括可视化、易于修改、以及为后续分析提供基础。我们将介绍实体建模、曲面建模等基本建模方法，并强调参数化设计、特征驱动设计等核心理念。虽然不直接演示软件，但我们会讲解如何构建逻辑清晰、易于管理的模型，以及如何通过组合、阵列、镜像等常用建模操作来实现复杂结构的设计。 有限元分析（FEA）在结构设计中的应用： 本章将深入介绍FEA的基本原理，包括离散化、单元类型、节点、插值函数、刚度矩阵等。我们将阐述FEA如何将复杂的连续体问题转化为代数方程组，从而求解应力、应变、位移、温度分布等。读者将学习到如何进行网格划分、边界条件施加、载荷设置，以及如何准确地解读FEA结果，识别应力集中区域，评估结构的变形和稳定性。本节旨在帮助读者建立对FEA的正确认知，避免盲目依赖和误读。 多体动力学（MBD）在机构仿真中的作用： 对于复杂的运动机构，MBD分析能够提供比传统机构学更全面的信息。本章将介绍MBD的基本概念，包括刚体、柔体、关节、约束等。我们将解释MBD如何求解机构的瞬态和稳态动力学方程，从而预测机构在动态载荷下的运动响应、力传递和能量消耗。理解MBD的原理，将有助于设计者优化机构的传动效率，控制动态载荷，并预测机构的寿命。 拓扑优化与轻量化设计： 随着对材料成本和性能要求的不断提高，轻量化设计成为越来越重要的趋势。本章将介绍拓扑优化的基本原理，它是一种通过算法迭代，在给定的载荷和约束条件下，寻找最优材料分布，以达到最大刚度或最小重量的设计方法。我们将阐述拓扑优化在汽车、航空航天等领域的应用，并探讨如何将拓扑优化的结果转化为实际可制造的设计。 第四章：机械结构设计的典型案例与工程实践 理论结合实践是检验和巩固知识的唯一途径。本章将通过多个精心挑选的典型案例，展示如何将前几章的理论知识应用于实际的机械结构设计中。 案例一：高精度机床主轴的设计与分析： 分析一台高精度机床主轴的设计挑战，包括刚度要求、精度控制、热变形抑制、润滑与冷却等。我们将演示如何根据载荷和材料，进行强度和刚度校核，如何选择合适的轴承并进行配合设计，如何考虑热效应并进行相应的补偿设计。 案例二：精密减速器的传动设计与优化： 以一台精密减速器为例，深入分析齿轮传动的设计要点，包括齿形选择、模数确定、齿面强度、弯曲强度计算、以及润滑和噪音控制。我们将探讨如何通过合理的传动比分配，实现高效、平稳的动力传递。 案例三：复杂模具结构的设计与制造考量： 针对一款注塑模具或冲压模具，重点讲解模具结构的设计，包括分型面设计、顶出系统、冷却系统、排气系统等。我们将强调在模具设计中，如何充分考虑材料流动性、收缩率、以及加工工艺的限制，以确保模具的可靠性和产品的质量。 案例四：机器人关节驱动系统的设计与仿真： 以一个机器人关节的驱动系统为例，介绍如何选择合适的电机、减速器，以及如何进行动力学仿真，以预测关节的运动精度、响应速度和能耗。我们将探讨如何优化驱动系统的控制策略，以实现精确、平稳的运动。 本书的独特性与价值： 与市面上大量侧重软件操作的教程不同，本书更注重机械设计背后的“为什么”和“怎么做”。我们力求用清晰的语言、严谨的逻辑和丰富的工程实践经验，为读者构建一个完整的机械设计知识体系。本书的价值在于： 提升设计思维： 帮助读者从“点”到“面”，理解机械设计是一个系统工程，需要综合考虑多方面因素。 深化理论理解： 将抽象的力学、机构学原理与实际设计紧密结合，让读者知其然，更知其所以然。 培养工程素养： 强调面向制造的设计理念，让读者在设计之初就考虑成本、工艺和装配，避免“闭门造车”。 拓展分析视野： 介绍现代设计分析工具背后的原理，使读者能够更有效地运用它们，并更具批判性地解读分析结果。 夯实进阶基础： 为读者在更高级的机械设计领域，如有限元分析、多体动力学仿真、高级制造技术等方向的深入学习，打下坚实的基础。 无论您是刚刚踏入机械设计领域的初学者，还是希望提升自身设计能力和工程素养的从业者，本书都将是您不可多得的良师益友。我们将一同探索机械结构设计的奥秘，开启您在机械工程领域的新篇章。

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从整体结构来看，这本书的章节安排逻辑非常清晰，它遵循了零件设计——特征编辑——装配——出图的经典工作流，过渡自然且流畅，几乎没有突兀感。最让我欣赏的一点是，它在介绍完一个复杂功能（比如，扫描/混成特征）之后，紧接着就会安排一个小型综合案例来巩固练习，这使得知识的吸收率大大提高，避免了“学完就忘”的窘境。很多现代教程为了追求速度，往往会把案例分散在各个章节的末尾，显得有些松散，而这本书把案例设计得像是一个连续的项目，你完成一个零件，才能进入下一个子装配，这种循序渐进的“项目驱动”模式，极大地增强了学习的代入感和成就感。虽然软件版本已经老旧，但通过这本书建立起来的对三维建模本质的理解，是跨越时间的代码，让我对后续学习更新版本时遇到的新功能感到毫不畏惧，因为我知道这些新功能最终都会服务于我通过这本书已经建立起来的那套核心建模思路。

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这本书的配套学习资源，或者说，它给我的“自学体验”，是相当独立的。它几乎不依赖任何外部视频或者在线论坛，完全是一本“自给自足”的教材。这种强迫性的独立探索，在某种程度上反而锻炼了我的问题解决能力。每当遇到一个不理解的操作，我必须回去对照前文，结合上下文去推导作者的意图，而不是直接在网上搜索一个现成的答案。这种“凿壁偷光”式的学习过程，虽然慢，但印象极其深刻。特别是在处理复杂的装配体干涉检查和运动仿真部分，书中的步骤描述极其详尽，每一步操作后的软件界面变化都被清晰地描绘出来，哪怕没有电脑在手边，也能在脑子里模拟出整个流程。我记得有一个章节是关于如何使用“替代项”管理不同配置的零件，作者用了近十页的篇幅来阐述其好处和陷阱，这种细致入微的铺垫，避免了我未来在大型项目中走弯路。它更像是一本陪伴你成长的“老师傅”，在你犯错时，会用一种沉稳的方式指出问题所在。

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这本书的叙述风格，初读起来可能需要一点耐心适应，它不走那种轻快、口语化的路线，更像是一位资深工程师在给你做一对一的授课。用词非常严谨，每一个术语的提出都伴随着它在软件环境中的具体含义和作用，这对于想系统性学习软件底层逻辑的用户来说，简直是黄金标准。我记得我卡在特征编辑的那一章节很久，自己摸索总是改不出想要的效果，后来翻到书里专门讲“父子关系”和“设计意图”的那几页，作者用了一个非常形象的比喻——“建筑师的蓝图”——瞬间茅塞顿开。他强调的不是“如何做”，而是“为什么这么做”，这种深度挖掘软件背后的设计哲学，让我从一个单纯的“按键点击者”转变为一个有意识的“模型构建者”。这本书对我最大的启发在于，它教会了我如何规划一个复杂模型的构建步骤，避免了后期修改时牵一发而动全身的噩梦。虽然是针对06年的版本，但很多核心的设计理念至今仍然适用，这反而是老教程的宝贵之处，因为它去除了新版本中太多为了“炫技”而增加的、非核心的功能干扰。

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我在翻阅到关于“工程图出图”那一章时，感受到了强烈的时代烙印，同时也发现了它的深度所在。那个年代，规范和标准的重要性被放在了极其突出的位置，这本书对国标（GB）的引用和实际操作的结合非常紧密。不像现在很多教程只教你怎么快速生成一张图纸，它会详细解释为什么这个视图需要设置在第三角投影，为什么标注的字体大小和线型必须符合特定要求。对于需要将设计图纸交付给生产车间的初学者来说，这部分内容极其宝贵，它不仅仅是软件操作手册，更像是一本设计规范的入门导读。我当时把书里关于公差配合和形位公差的插图和文字反复比对了好几遍，受益匪浅。当然，对于习惯了2020版以后软件自动匹配最新国标的用户来说，手动设置这些参数可能会觉得繁琐，但正是这份“繁琐”，训练了我们的细致和责任感，让我们真正理解图纸的严肃性。这本书的价值，在于它培养的是严谨的工程思维，而非仅仅是软件操作技巧的熟练度。

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这本书的封面设计，说实话，挺朴实无华的，那种经典的“工具书”气质扑面而来，不像现在动辄搞得花里胡哨的软件教程。我拿到手的时候，首先注意到的是它的厚度，沉甸甸的，让人感觉内容应该挺扎实的。我当时刚开始接触三维建模这一块，对SolidWorks这个名字听得多，但实际操作起来总觉得无从下手。打开目录一看，内容覆盖面还真广，从最基础的草图绘制到复杂的装配体设计，甚至还提到了钣金和曲面这些听起来就让人头疼的高级模块。我特别关注了它对界面布局和基本操作逻辑的讲解部分，作者显然是下了功夫的，他没有直接抛出一堆命令让你死记硬背，而是试图建立一个用户操作的思维框架，这一点对于新手来说简直是救命稻草。比如，讲解如何创建基准面时，用了好几个生活中的例子来比喻，一下子就把抽象的几何概念给具象化了。不过，也得承认，有些早期版本的软件教程通病就是，图例的清晰度受限于当时的印刷技术，在一些细节的标注上，我得凑得很近才能看清楚那些细小的尺寸箭头和符号，这在需要精确参照的时候，确实稍微有点费劲，但整体上，它为我打开了三维世界的大门，这一点无可替代。

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