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出版者:北京航空航天大學齣版社

作者:徐國華

出品人:

頁數:176

译者:

出版時間:2006-9

價格:15.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787810778749

叢書系列:

圖書標籤:

• 電子技能
• 實訓
• 教程
• 電子技術
• 電路
• 實驗
• 動手實踐
• 職業教育
• 技能提升
• 電子製作

機械設計與製造基礎：現代工業的基石 第一章 緒論：從手工到智能製造的跨越 本教材旨在為工程技術領域的新手和尋求知識更新的專業人士，提供一套紮實、係統且與時俱進的機械設計與製造基礎知識體係。在全球製造業嚮數字化、智能化轉型的浪潮中，理解機械係統的基本原理、材料特性、加工工藝以及現代製造係統的集成能力，是每一個工程師不可或缺的核心素養。本書不側重於特定的電子技能或軟件操作，而是聚焦於機械工程的物理基礎和邏輯框架。 機械工程，作為現代工業的“骨架”，其核心在於如何將抽象的設計思想轉化為可靠、高效的物理實體。本章將首先梳理機械工程的曆史沿革，從蒸汽機的誕生到精密儀器、再到如今的增材製造（3D打印）技術，清晰地勾勒齣學科發展的脈絡。我們將探討機械係統的通用組成——結構件、傳動件、執行機構和控製係統，並闡明它們之間相互作用的物理規律。內容涵蓋工程思維的建立、設計迭代的流程、以及安全性和可靠性在設計初期就必須被納入考量的必要性。此外，本章還會引入工業4.0背景下，傳統機械製造所麵臨的挑戰與機遇，強調跨學科知識融閤（如機電一體化、材料科學）的重要性。 第二章 材料科學基礎與工程應用 理解“製造什麼”的前提是深刻認識“用什麼製造”。機械部件的性能，無論是強度、剛度、耐磨性還是抗腐蝕性，都直接取決於所選材料的微觀結構和宏觀力學性能。本章將深入探討工程中最常用的幾大類材料：金屬材料（黑色金屬與有色金屬）、高分子材料、復閤材料以及先進陶瓷材料。 在金屬部分，我們將詳細解析晶體結構、相變、強化機製（如固溶強化、晶界強化、沉澱強化），並重點闡述鋼鐵材料（碳素鋼、閤金鋼）的熱處理工藝——退火、正火、淬火與迴火的目的與效果，這些工藝直接決定瞭零件的工作壽命和可靠性。對於有色金屬，如鋁閤金、鈦閤金，則關注其輕量化和特殊環境下的應用優勢。 高分子材料部分，將區分熱塑性與熱固性塑料，探討其粘彈特性和蠕變現象。復閤材料部分，則側重於縴維增強材料的各嚮異性力學行為。材料的選擇並非孤立的決策，它必須與後續的製造工藝和預期的工作載荷緊密耦閤。本章的重點在於培養讀者建立材料性能數據庫與實際應用場景匹配的判斷力，例如，在高溫高壓環境下，如何權衡材料的蠕變性能與成本效益。 第三章 機械設計基礎理論：靜力學與強度分析 本章構築瞭機械設計中最核心的理論支柱——基於應力、應變和變形的結構可靠性分析。我們將從最基本的受力分析入手，係統講解內力、應力（正應力、剪應力）的概念，並過渡到復雜載荷下的二維和三維應力狀態分析，包括莫爾圓在平麵應力分析中的應用。 強度設計方麵，本章詳盡闡述瞭破壞準則：屈服、斷裂以及疲勞失效。疲勞是機械零部件最常見的失效形式之一，因此，本節將花費大量篇幅講解S-N麯綫、疲勞極限、交變應力幅度的計算，以及如何通過錶麵處理（如噴丸）來提高零件的抗疲勞性能。對於靜強度設計，我們將應用鬍剋定律和廣義鬍剋定律，推導梁的撓度、軸的扭轉角、以及薄壁和厚壁圓筒的應力分布公式。設計裕度（安全係數）的確定將結閤概率論的思想，體現現代工程設計對不確定性的管理。 第四章 運動與機構學：機械的“骨骼”與“關節” 機構學是研究機械係統運動規律的學科。本章緻力於解析機械如何將輸入運動轉化為所需的輸齣運動。我們將從最基本的運動單元——構件、運動副（高副與低副）開始，係統地介紹平麵機構和空間機構的組成原理。 重點內容包括機構的運動簡圖繪製、自由度分析（Kutzbach準則在平麵機構和空間機構中的應用），以及如何對機構進行運動分析與綜閤。我們將詳細剖析四杆機構、凸輪機構（包括輪廓設計和壓力角控製）和齒輪機構的運動特性。運動分析將涉及瞬心法、速度投影法和解析法，確保讀者能夠精確計算齣機構各點的速度和加速度。此外，本章還將介紹機構的重對心、平穩性分析，並引入新型機構的概念，如擬運動副和柔順機構。 第五章 機械傳動係統設計與分析 動力傳輸是機械工作的核心環節。本章聚焦於機械能有效、可靠地從動力源（如電機）傳遞到執行端的設計與計算。我們將分門彆類地討論主流傳動方式。 齒輪傳動： 深入講解標準齒輪的基本幾何尺寸計算、齒輪強度校核（包括齒根彎麯疲勞強度和齒麵接觸疲勞強度——赫茲接觸應力）。內容涵蓋斜齒圓柱齒輪、人字齒輪、蝸輪蝸杆的特性與應用場景。 帶傳動與鏈傳動： 討論帶傳動的打滑現象、有效拉力計算、初拉力設定，以及皮帶材料的選擇。鏈傳動的嚙閤特性、節距與鏈輪的匹配性是本節的重點。 摩擦輪傳動與軸係布置： 摩擦輪傳動在速比要求不高的場閤下的應用，以及軸係布置的基本原則，包括中間軸的支撐、聯軸器的選型與對中要求。 聯軸器與軸承： 本章的最後部分將詳細介紹滾動軸承和滑動軸承的選型、壽命計算（基於基本額定壽命L10）以及潤滑方式的選擇。聯軸器作為連接軸係的關鍵部件，將討論剛性、彈性聯軸器在補償不對中誤差方麵的功能差異。 第六章 製造工藝基礎：從圖紙到實物 機械製造工藝是將設計圖紙轉化為實物産品的全過程。本章提供製造技術領域宏觀的認識和關鍵工藝的原理介紹。 鑄造工藝： 概述熔煉、造型（砂型、金屬型）、澆注與清砂過程，重點分析鑄件的缺陷類型及其産生原因（如縮孔、氣孔）。 切削加工基礎： 闡述車削、銑削、鑽削、刨削等基本加工方法的切削原理、刀具幾何角度的意義，以及切削用量（速度、進給量、背吃刀量）對加工質量和效率的影響。本節將引入切削力、切削熱的計算模型。 成形與連接工藝： 介紹鍛壓（模鍛與自由鍛）對提高材料性能的作用，闆金加工的基本工序。連接技術方麵，將對比焊接（熔焊、壓焊）與機械連接（鉚接、螺紋連接）的優劣勢與適用範圍。 現代製造技術概述： 簡要介紹數控加工（CNC）的基本概念、加工坐標係，以及增材製造（如SLM、FDM）在快速原型製造和復雜零件製造中的潛力，強調工藝路綫的閤理選擇是實現最優成本和性能的關鍵。 本書的編寫風格旨在嚴謹、係統，並通過大量的工程實例和經典案例來鞏固理論知識，確保讀者在掌握基礎原理後，能夠自信地應對實際工程項目中的設計與製造挑戰。

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