机械基础

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出版者:
作者:邱永成
出品人:
页数:307
译者:
出版时间:2004-6
价格:25.80元
装帧:
isbn号码:9787109090309
丛书系列:
图书标签:
  • 机械工程
  • 机械基础
  • 机械原理
  • 机械设计
  • 工程力学
  • 材料力学
  • 制造技术
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具体描述

机械设计原理与应用 本书聚焦于现代机械工程的核心——机械设计原理及其在工程实践中的广泛应用,旨在为读者构建一个系统、深入且与时俱进的知识体系。 本书并非对“机械基础”这一通用概念的简单重复,而是深入挖掘了机械系统设计背后的力学基础、运动规律、可靠性分析以及先进制造技术对设计思维的重塑。我们力求在理论的严谨性与工程的实用性之间找到最佳平衡点,使读者不仅理解“为什么”,更能掌握“如何做”。 --- 第一部分:设计思维与力学基础的深化 本部分将读者从基础的静力学和运动学概念中提升出来,进入到工程系统思维和复杂载荷分析的层面。 第一章:现代机械设计方法论的演进 1.1 从经验驱动到数据驱动的设计: 探讨计算机辅助设计(CAD/CAE)如何彻底改变了设计流程,强调多物理场耦合分析在概念设计阶段的重要性。 1.2 基于可靠性的设计(Reliability-Based Design): 深入探讨传统的安全系数法(Factor of Safety)的局限性,详细阐述概率论在评估结构寿命和失效风险中的应用,包括疲劳损伤累积模型(如Miner准则的高级应用)。 1.3 创新性设计与逆向工程: 介绍如何通过对现有产品的深入解构(逆向工程)来激发创新,以及形态优化、拓扑优化的基本原理和应用场景。 第二章:高级应力与变形分析 2.1 弹性力学基础与本构关系: 重点讲解广义胡克定律、各向异性材料的应力-应变关系,并引入粘弹性、塑性变形的初步概念,为高载荷、高温环境下的设计打下基础。 2.2 接触力学入门: 详细分析两个物体表面接触时的应力分布,包括赫兹(Hertz)接触理论的扩展应用,这对轴承、齿轮、凸轮等摩擦副的设计至关重要。 2.3 冲击与振动载荷下的响应: 偏离静态分析,深入研究瞬态载荷(冲击、爆炸)和周期性载荷(往复运动)对结构动力学响应的影响,介绍模态分析在避免共振破坏中的作用。 --- 第二部分:核心机械元素的深度解析 本部分超越了对标准零件的简单图示,聚焦于功能实现、优化设计和失效预防。 第三章:先进传动系统的设计与优化 3.1 齿轮传动的高级优化: 详细分析齿面接触强度(点接触向线接触的演变)和弯曲疲劳的计算方法。重点介绍非标准齿轮(如变位齿轮、圆弧齿)的设计原理,以及润滑膜对齿面寿命的决定性影响。 3.2 滚动与滑动轴承的动态性能: 不仅限于静载荷下的选择,更侧重于油膜的形成(雷诺方程的简化应用)、轴承游隙对系统刚度和精度的影响,以及高速、重载下的温升控制。 3.3 带传动与链传动的张紧控制: 探讨主动轮和从动轮的包角、初拉力的精确计算,以及离心力、脉动载荷对传动效率和寿命的综合影响。 第四章:连接件的可靠性与可拆卸性设计 4.1 螺纹连接的预紧力管理: 深入剖析螺纹连接的受力机理,重点讲解如何通过控制预紧力(Preload)来确保连接在动态载荷下的自锁性和疲劳寿命,介绍扭矩系数的实际影响。 4.2 现代连接技术: 比较分析焊接、铆接的力学性能差异。重点引入胶接(Adhesive Bonding)技术在异种材料连接中的应用,及其对结构应力分布的平滑作用。 4.3 键、销与过盈配合: 详细阐述选择不同配合(间隙、过渡、过盈)的工程目的,特别是过盈配合在传递扭矩和轴-毂连接刚度中的作用机制。 --- 第三部分:机构运动学与动态控制 本部分将机构设计提升到自动化和精密控制的层面。 第五章:复杂机构的运动学分析与综合 5.1 位姿描述与变换: 引入齐次变换矩阵(Homogeneous Transformation),系统地描述多连杆机构的三维空间运动关系,这是机器人学和复杂机械臂设计的基石。 5.2 速度与加速度的瞬心法与矢量法: 比较不同分析方法的适用范围,尤其关注瞬心法在瞬态运动分析中的高效性。 5.3 机构运动的平稳性与抖振抑制: 分析曲柄摇杆机构、凸轮机构运动特性中的速度突变点,介绍如何通过设计偏置、柔顺元件或引入缓冲器来改善系统动态性能。 第六章:凸轮机构的设计与动力学特性 6.1 轮廓函数的选择与优化: 详细对比正弦加速度、修正正弦加速度、改进型三次曲线等轮廓函数的优劣,重点分析不同函数导致的冲击加速度和振动特性。 6.2 实际制造误差与柔顺机构设计: 探讨制造误差(如滚子半径偏差)如何放大到输出端的运动误差。引入柔顺机构(Compliant Mechanisms)的概念,设计能够容忍较大形变和误差的机构。 --- 第四部分:材料选择、制造约束与系统集成 本部分将设计蓝图与现实世界的制造约束紧密结合。 第七章:工程材料的选型与性能指标 7.1 疲劳和蠕变在高温/高应力下的行为: 超越屈服强度和抗拉强度,深入探讨高周疲劳(HCF)和低周疲劳(LCF)的差异,以及蠕变(Creep)对长期承载结构的影响。 7.2 智能材料与先进复合材料: 介绍形状记忆合金(SMA)、压电材料在传感器和执行器中的集成应用,以及碳纤维增强复合材料(CFRP)的各向异性力学分析。 第八章:从设计到制造的转化(Design for Manufacturing and Assembly, DFMA) 8.1 增材制造(3D打印)对设计自由度的拓展: 分析选择性激光烧结(SLS)和电子束熔化(EBM)技术如何实现复杂内部结构(如点阵结构、晶格结构)的设计,以及这对传统应力分析模型的挑战。 8.2 配合与公差的系统化管理: 重点讲解ISO/GB公差体系,并引入公差链分析和蒙特卡洛模拟,以确保装配后的功能(如间隙、同轴度)满足系统要求,而非仅仅单个零件的精度。 --- 结语 本书旨在培养读者一种系统化、多尺度、面向全生命周期的机械设计能力。通过对上述深入主题的探讨,读者将能够应对从精密仪器到重型装备设计中的复杂挑战,真正实现工程创新。本书的案例和习题均源自工业前沿项目,确保理论与实践的高度统一。

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老实说,我曾对机械工程领域抱有一定程度的畏惧,总觉得那些复杂的公式和图表是高不可攀的。然而,这本《机械基础》彻底颠覆了我的这种看法。这本书就像一个经验丰富的导师,用一种非常平易近人、循序渐进的方式,引导我一步步走进机械的世界。它并没有一上来就堆砌大量理论,而是从最贴近生活的例子开始,比如我们日常使用的各种工具、交通工具,然后慢慢地将它们背后的机械原理剖析出来。 让我特别赞赏的是,书中对于各种机械传动方式的讲解。无论是齿轮传动、带传动还是链传动,作者都通过清晰的插图和详细的文字描述,将它们的工作原理、传动比的计算、效率的分析都讲得明明白白。更重要的是,它还结合了实际的应用场景,分析了不同传动方式在不同工业领域中的优劣势。比如,为什么汽车变速箱会采用齿轮传动,而传送带会使用带传动?这本书都能给你一个令人满意的答案,而且答案是基于扎实的理论分析,而非简单的罗列。

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我一直对机械系统的工作原理充满好奇,而这本《机械基础》为我解答了许多疑问。它从最基本的“力学”概念开始,层层递进,将各种力的传递、转化以及它们对机械系统的影响进行了详细的阐述。我特别欣赏书中对“动力学”部分的讲解,它不仅仅是给出了运动学和动力学的基本方程,还深入分析了各种机械系统的动态特性,比如自由振动、受迫振动、阻尼振动等。 让我印象深刻的是,书中还探讨了“控制理论”在机械系统中的应用。它介绍了PID控制器、模糊控制器等常见的控制算法,并结合实际的机械系统,如伺服电机、机器人手臂等,详细讲解了如何通过控制系统来实现精确的位置控制、速度控制和力控制。这种将基础理论与先进技术相结合的讲解方式,让我看到了机械工程的无限可能,也激发了我对这个领域更深入的学习和探索。

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我必须承认,在此之前,我对机械领域的理解可以说是模糊一片。拿起这本书,我原本的期望仅仅是能够对一些基本的机械概念有所了解。然而,它所带来的收获远远超出了我的预期。作者在内容编排上非常用心,从最基础的运动学和动力学原理入手,逐步深入到各种机械装置的设计和分析。让我印象深刻的是,书中对于“能量守恒定律”在机械系统中的应用进行了非常深入的阐述,不仅解释了能量如何传递和转化,还强调了能量损耗的来源以及如何通过优化设计来提高效率。 书中的图示部分做得非常出色,那些精密的机械结构图,配合详尽的文字说明,让原本抽象的原理变得生动形象。我反复研读了关于“曲柄滑块机构”的章节,作者通过不同运动状态下的插图,将一个简单的往复运动转化为旋转运动的过程展示得淋漓尽致,甚至连每一个连接点的受力分析都考虑得非常周全。这种对细节的关注,让我看到了机械工程的严谨性和专业性,也激发了我对这个领域更深层次的探索欲。

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我一直对机械制造和自动化领域非常感兴趣,而这本《机械基础》为我打开了一扇通往这个世界的大门。这本书的结构安排非常合理,从最基础的物理概念,如力、功、能,开始讲解,然后逐步深入到更复杂的机械原理。让我印象深刻的是,作者在介绍“振动与波动”时,不仅仅是给出了数学模型,还结合了实际的机械共振现象,比如桥梁倒塌的案例,以及如何通过阻尼设计来减小振动的影响,这让理论知识变得更加生动和实用。 书中对“材料科学”部分的处理也让我受益匪浅。它不仅仅是罗列了各种金属材料、非金属材料的性能参数,更深入地探讨了材料的微观结构如何影响其宏观性能,以及热处理、合金化等工艺如何改变材料的性质。例如,在讲解“钢”的分类和性能时,它不仅提到了碳含量对强度的影响,还分析了合金元素如铬、镍、钼等如何提高钢的耐腐蚀性、耐磨性等。这种对材料本质的深入理解,对于机械设计至关重要。

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在我对机械工程一窍不通的阶段,偶然翻开了这本《机械基础》,原本以为会是一场枯燥的文字洗礼,没想到却开启了我对这个领域的全新认知。书中的讲解方式堪称教科书级别的典范,它并没有上来就抛出一堆复杂的公式和定理,而是从最基础的力学概念入手,层层递进,环环相扣。举例来说,作者在讲解“摩擦力”时,不仅仅是给出了公式F=μN,更通过日常生活中常见的例子,比如鞋底的纹路、刹车片的工作原理,来解释摩擦力的重要性以及如何通过设计来优化它。 最让我印象深刻的是,作者在介绍各种机械元件时,不仅详细描述了它们的结构和工作原理,还深入探讨了它们的优缺点以及在不同场景下的适用性。例如,在讲解轴承时,它对比了滚动轴承和滑动轴承在承载能力、摩擦损耗、安装精度等方面的差异,并给出了相应的选择依据。这种“知其然,更知其所以然”的讲解方式,让我能够真正理解每一个机械设计背后的考量,从而培养出批判性思维和解决实际问题的能力。

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在接触《机械基础》之前,我对于机械行业的认知还停留在“机器”、“零件”、“齿轮”等非常表面的词汇上。这本书就像一位知识渊博的向导,带领我走进了机械工程的殿堂。它从最基础的“力”的概念讲起,层层递进,将各种力的传递、转化以及它们对机械系统的影响娓娓道来。我尤其欣赏书中关于“摩擦”的讲解,它不仅仅是提供了一个简单的公式,而是从静摩擦、动摩擦、滚动摩擦等多个角度进行了深入的剖析,并结合了实际应用,比如汽车轮胎的抓地力、轴承的润滑等等,让我对这个看似简单的现象有了全新的认识。 更令我惊喜的是,书中对各种传动机构的介绍。无论是直观的齿轮传动,还是效率极高的液压传动,作者都用大量的图例和详细的文字解释了它们的工作原理、传动比的计算以及在不同应用场景下的优缺点。例如,在讲解液压系统时,它不仅介绍了液压泵、液压马达、液压缸等关键部件,还详细阐述了油液的粘度、压力、流量等参数对系统性能的影响,甚至还涉及了液压控制回路的设计。这种系统性的讲解,让我能够从宏观到微观地理解机械系统的工作机制。

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这本《机械基础》绝对是我近期读过的最令人印象深刻的技术类书籍之一。从拿到手的那一刻起,我就被它扎实的理论基础和清晰的逻辑结构所吸引。作者在讲解机械原理时,并没有仅仅停留在抽象的概念层面,而是通过大量生动形象的图示和实际案例,将那些看似枯燥的物理定律和工程概念变得触手可及。我尤其欣赏书中对每一个基本概念的拆解和剖析,比如在讨论材料力学时,它不仅仅列出了应力、应变、弹性模量等公式,更深入地阐述了这些参数是如何在实际工程中影响构件的性能,以及在设计过程中如何权衡材料选择和结构强度。 更让我惊喜的是,这本书并没有将读者局限于某个特定的机械领域,而是提供了一个宏观的视角,涵盖了从基础的运动学、动力学到更复杂的机械传动、液压传动等内容。这对于我这样希望建立全面机械工程知识体系的读者来说,简直是福音。我可以清晰地看到不同机械部件之间是如何相互作用、协同工作的,这种全局观的建立,对于理解整个机械系统的运行机制至关重要。书中的语言也十分考究,虽然是技术性的描述,但却避免了生硬和晦涩,而是用一种循序渐进、逻辑严密的方式引导读者深入思考。

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我一直认为,了解一个事物最好的方式是从它的基本原理开始。《机械基础》这本书恰恰做到了这一点,它从最基础的物理学原理出发,将它们巧妙地应用到机械工程的各个领域。我尤其喜欢它在讲解“机械加工”这一章节时的处理方式。作者并没有仅仅列出车削、铣削、钻削等基本加工工艺,而是深入地分析了每一种加工方式背后的切削原理、刀具的几何形状、切削参数对加工精度和表面质量的影响。 更让我赞叹的是,书中对“检测与测量”部分的内容。它不仅仅介绍了游标卡尺、千分表等常用的测量工具,还详细阐述了各种测量方法,如尺寸测量、形位公差测量、表面粗糙度测量等,并强调了测量过程中可能出现的误差以及如何进行误差分析和补偿。这对于确保机械零件的加工精度和最终产品的质量起着至关重要的作用,也让我对机械制造的严谨性有了更深的认识。

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坦白讲,我原本以为这本书会是一本充斥着枯燥公式和理论的书籍,但事实证明,我的担忧是多余的。《机械基础》以一种非常巧妙的方式,将复杂的机械原理融入到了清晰易懂的语言和生动的实例之中。书中在讲解“刚体动力学”时,并没有直接引入复杂的拉格朗日方程或哈密顿方程,而是先通过对牛顿第二定律的深入解析,以及对质心和转动惯量的概念进行详细的阐释,再结合实际的转子系统或摆锤运动,让读者能够直观地理解这些概念在实际中的应用。 让我印象特别深刻的是,书中对“材料力学”部分的处理。它不仅仅是给出了应力-应变曲线,而是详细地分析了不同材料在受力状态下的表现,比如塑性变形、弹性形变、屈服强度、断裂强度等等。更重要的是,它还将这些理论知识与实际的结构设计联系起来,比如如何选择合适的材料来制造桥梁、飞机或者日常使用的工具,以确保其安全性和可靠性。这种将理论知识与工程实践相结合的方式,是我在这本书中最看重的一点。

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我一直对机械设计和制造的逻辑流程感到好奇,而这本《机械基础》就像一本详细的操作手册,为我揭示了其中的奥秘。它从最基础的“产品设计”流程开始,详细讲解了市场调研、概念设计、方案优化、详细设计等各个环节。我特别欣赏书中对“机械零件设计”的讲解,它不仅仅是给出了各种零件的通用设计准则,还深入分析了不同零件在受力、连接、润滑、密封等方面的设计要点。 例如,在讲解“轴”的设计时,它不仅考虑了轴的强度计算,还分析了轴的刚度、轴的临界转速、轴的疲劳寿命,以及轴的表面处理和防腐蚀措施。更重要的是,它还结合了实际的轴承选择和轴的安装工艺,让整个设计过程变得完整且具有指导意义。这种全方位的考量,让我看到了机械工程师工作的严谨和细致,也让我对机械设计有了更深刻的理解。

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