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出版者:

作者:苏伟 编

出品人:

页数:162

译者:

出版时间:2007-6

价格:16.40元

装帧:

isbn号码:9787040210569

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机械设计基础：从理论到实践的系统探索 本书旨在为工程技术人员、设计工程师以及相关专业学生提供一个全面、深入且极具实践指导意义的机械设计基础知识体系。 不同于侧重于某一特定应用领域或仅停留在理论推导的传统教材，《机械设计基础》 聚焦于机械系统构建的核心原理、关键元件的设计方法、材料选择的优化策略以及系统可靠性评估的科学流程。本书内容横跨机械工程学的多个基础学科，力求构建一个从微观材料行为到宏观系统运动控制的完整知识链条。 全书结构严谨，逻辑清晰，共分为十四个章节，循序渐进地引导读者掌握现代机械设计所必需的理论深度和工程实践能力。 --- 第一部分：设计理论与工程基础（第1章至第3章） 本部分为后续深入设计奠定坚实的理论基础和方法论框架。 第一章：机械设计的基本概念与流程 本章首先界定了机械设计的范畴、目的与地位，深入探讨了设计的哲学思想，如面向对象设计、面向寿命设计和绿色设计理念。重点讲解了现代设计流程——从需求分析、概念生成、方案筛选到详细设计与制造的全生命周期管理。详细阐述了设计规范、标准件选用原则以及工程图样的绘制与解读标准，强调了国家标准与国际标准在设计协同中的作用。 第二章：机械零件的强度分析与失效模式 这是理解机械可靠性的核心。本章详细介绍了材料的力学性能（包括静力学、疲劳、蠕变、冲击性能），并系统阐述了强度设计的基本理论，如静力强度、疲劳强度和断裂韧性。特别辟出篇幅讨论了各种典型的失效模式，包括屈服、塑性变形、疲劳裂纹萌生与扩展、接触应力破坏（点蚀与剥落），并引入了先进的可靠性理论（如概率设计方法）来量化风险。 第三章：机械零部件的连接技术基础 连接是构成复杂机械系统的基础。本章不局限于传统的螺纹连接，而是全面覆盖了永久连接和可拆卸连接的理论。对螺纹连接的预紧力计算、防松动措施、螺栓的疲劳寿命分析进行了深入剖析。同时，系统论述了焊接接头的强度校核、铆接的力学特性、键和销的受力分析与尺寸确定，并比较了不同连接方式在动态载荷下的适用性。 --- 第二部分：运动、传动与动力学（第4章至第7章） 本部分聚焦于如何实现精确、高效的运动和能量传递。 第四章：机械运动学与机构分析 本章从机构的运动学角度切入，详细分析了平面机构和空间机构的运动规律。通过瞬心法、速度多边形法和瞬时螺旋轴理论，系统地推导了复杂机构的速度和加速度关系。重点探讨了凸轮机构的设计原理、工作特性分析及其在自动控制中的应用。此外，还引入了机构运动仿真分析的基本流程。 第五章：机械中的摩擦、润滑与磨损 摩擦、润滑和磨损是决定机械效率和寿命的关键因素。本章深入探讨了干摩擦、边界润滑、流体润滑的理论模型，特别是雷诺方程的简化应用。详细介绍了润滑剂的选择标准（粘度、添加剂等）以及润滑方式（滴油润滑、飞溅润滑、压力润滑）的工程选择依据。磨损的机理分析与防护措施，如表面强化技术，是本章的重点内容。 第六章：齿轮传动设计与分析 齿轮传动是应用最广泛的动力传递方式。本章从几何尺寸计算、齿形优化入手，深入讲解了标准齿轮、变位齿轮的啮合原理。强度设计部分详细区分了齿面的接触疲劳（赫兹接触应力）和齿根的弯曲疲劳，并给出了详细的疲劳寿命校核步骤。此外，还涵盖了蜗轮蜗杆传动和人字齿轮的特殊设计考虑。 第七章：带、链传动及其他传动形式 本章系统对比了弹性元件传动（带传动）和刚性链式传动（链传动）的优缺点、效率计算和张紧控制。特别关注了V带、同步带的特性，以及链条的节距、导向和润滑设计。简要介绍了液压传动和气动传动在实现特定控制功能时的基本原理和元件选择。 --- 第三部分：关键基础元件设计（第8章至第11章） 本部分深入剖析了机械系统中承担核心负荷的关键元件的设计细节。 第八章：轴的设计与校核 轴的设计是承载和传递扭矩的关键。本章详细讨论了不同类型轴（转轴、心轴、曲轴）的载荷分析方法，重点在于临界转速的计算与避免。在强度校核方面，结合了静强度、疲劳强度和刚度要求，并阐述了轴的疲劳极限系数选取以及轴的优化截面设计。 第九章：滚动轴承的设计与应用 滚动轴承的选型直接影响机械的转动精度和使用寿命。本章详细介绍了滚动轴承的分类、结构特点和动态/静态载荷能力。核心内容是基于ISO标准和疲劳寿命理论的轴承额定寿命计算方法，以及轴承的预紧、游隙调整和安装拆卸工艺。 第十章：滑动轴承与弹性轴承 本章针对高速、重载或冲击场合，深入研究滑动轴承的承载机理，包括油楔效应的产生与维持。重点讲解了气体动压轴承和静压轴承的设计参数，并对比了现代工程中使用的自润滑材料（如巴氏合金、工程塑料）的应用条件。 第十一章：弹簧的设计与应用 弹簧作为重要的储能和缓冲元件，其设计要求精确。本章详细分析了螺旋弹簧（拉伸、压缩、扭转）的应力分布、刚度计算和疲劳强度校核。此外，还涵盖了板簧、碟形弹簧的特点及其在减振和预紧力控制中的应用。 --- 第四部分：系统集成与控制元件（第12章至第14章） 本部分关注如何将基础元件集成到具有特定功能的系统中，并引入现代控制元件的设计考量。 第十二章：机械系统的动态特性与振动分析 任何机械系统都会涉及振动问题。本章从单自由度系统入手，引入多自由度系统的自由振动与强迫振动分析。重点讲解了系统的固有频率、振型、以及如何通过减振降噪措施（如增加阻尼、隔离基础）来优化系统的动态性能，确保系统在工作频率范围内的稳定性。 第十三章：联轴器、制动器与离合器的设计 这些元件是实现机械连接、能量中断和速度控制的核心。本章详细分析了各类联轴器（刚性、弹性、万向节）的对中误差补偿能力。制动器部分侧重于摩擦片材料的选择、制动扭矩的计算以及热平衡分析。离合器则着重于接合平稳性、传递扭矩的精确控制。 第十四章：机械系统的可靠性、维护性与安全性设计 本章提升到系统层面，探讨如何将设计可靠性融入整个流程。介绍了故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA）在设计阶段的应用。强调了预防性维护（PM）与预测性维护（PdM）的设计接口，以及确保机械操作人员安全的机械防护、联锁装置的设计规范与标准。 --- 《机械设计基础》 不仅仅是一本知识的集合，更是一本指导如何思考、如何解决复杂工程问题的工具书。通过结合大量精心挑选的工程实例和校核练习，本书确保读者能够将抽象的理论转化为具体、可行的工程设计方案。它要求读者在阅读过程中同步掌握相关的计算机辅助工程（CAE）分析工具的使用方法，以期培养出面向未来复杂装备制造的创新型工程师。

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这本书的另一个突出优点，在于其对车辆安全架构的剖析，它彻底颠覆了我过去对“安全”的肤浅理解。我原以为安全无非就是更坚固的车身和更多的气囊。翻开这部分内容后，我才意识到，现代汽车安全是一个多维度、高度集成的系统工程。书中详细介绍了碰撞能量的管理逻辑，比如如何通过溃缩区的精确设计，将冲击力导向特定的承载结构，从而保护乘员舱的完整性。特别值得称赞的是，作者对主动安全系统的解读非常到位。例如，它不仅仅罗列了ABS、ESC等基础功能，而是深入探讨了高级驾驶辅助系统（ADAS）的传感器融合技术——雷达、激光雷达和摄像头的协同工作机制，以及它们如何共同构建起对周围环境的实时三维感知模型。我尤其对“冗余设计”的概念印象深刻，理解了为什么在关键的制动和转向系统上，必须要有备份机制，以防单一组件失效导致灾难性后果。阅读这部分内容，让我对那些在高速公路上默默守护的电子大脑肃然起敬，它们才是真正意义上的“隐形保镖”。

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如果要用一个词来形容阅读这本书的感受，那就是“跨界整合”。它最难能可贵之处，在于它成功地将工程学、电子信息技术、空气动力学乃至市场经济学这几个看似毫不相关的领域，编织进了一个统一的叙事线中。我个人对设计美学比较敏感，以往的机械书籍很少涉及这个层面。然而，这本书在讨论车身造型时，并没有止步于空气阻力系数（Cd值）的讨论，而是探讨了曲面设计如何影响光影效果，进而塑造品牌的“视觉语言”。例如，书中对比了不同时代跑车侧面线条的演变，分析了设计师如何在法规的限制下，最大化地实现视觉冲击力和空气动力效率的平衡。这种对“形与神”的探讨，极大地丰富了阅读体验，让原本偏硬核的技术内容变得富有温度和人性化的光彩。它让我意识到，一台优秀的汽车，绝不仅仅是一堆零件的机械堆砌，而是一种高度凝练的工业艺术品，是工程师、设计师和科学家集体智慧的结晶。

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这本书的装帧设计着实令人眼前一亮，那种沉稳又不失现代感的封面配色，让人在书架上搜寻时，总能一眼捕捉到它的存在。我特地选了一个阳光明媚的午后，在咖啡馆里翻开了它。起初，我对“理论”二字抱持着一丝警惕，深怕内容会像教科书一样枯燥乏味。然而，作者的叙述方式却出乎意料地流畅自然，仿佛一位经验丰富的老技师，正耐心地为你拆解一台复杂机械的内部构造。书中对基础物理原理的阐释，没有采用那种冷冰冰的公式堆砌，而是巧妙地结合了实际的工程案例，比如通过描述活塞在不同工况下的受力变化，来直观地解释热力学定律在内燃机中的应用。我特别欣赏其中关于材料科学的那一章节，它没有停留在简单的介绍金属合金的性能，而是深入探讨了轻量化趋势下，碳纤维复合材料如何在保障结构强度的前提下，为车辆带来革命性的性能提升。读完这一部分，我忽然明白了为什么同样的车型，不同厂商在细节处理上会有天壤之别，这背后凝结的，是长年累月对材料特性的深刻理解和精准控制。这不仅仅是一本知识的罗列，更像是一场对现代工业美学的深度巡礼。

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老实说，我购买这本书的初衷，主要是想了解一下当前新能源汽车领域的技术瓶颈和未来走向。我一直关注电动车的续航焦虑问题，总觉得目前的电池技术似乎卡在了某个瓶颈期，难以实现质的飞跃。这本书在探讨动力系统的部分，确实没有让我失望。它用了相当大的篇幅，系统性地梳理了从铅酸电池到锂离子电池，再到固态电池的演进脉络。作者在描述固态电池的潜力时，语气里充满了审慎的乐观，没有过度渲染“颠覆”的概念，而是非常务实地指出了离子传输速率和界面稳定性的两大核心难题。更让我感到意外的是，书中对电控系统（特别是BMS，电池管理系统）的描述细致入微。它详尽地分析了SOC（荷电状态）和SOH（健康状态）估算算法的复杂性，以及如何通过先进的算法来最大限度地榨取每一块电芯的效能，同时确保其长期安全性。这种将宏观趋势与微观技术细节相结合的写作手法，让读者得以构建一个全面且立体的技术认知框架。我感觉自己不再只是一个旁观的消费者，而是开始理解这场技术革命背后的驱动力究竟是什么。

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我发现这本书的排版和图示设计，极大地降低了理解复杂概念的门槛。很多介绍复杂机构运作的段落，如果仅仅依靠文字描述，恐怕我需要来回翻阅好几次才能勉强理解。但作者似乎预判到了读者的困惑点，总能适时地配上清晰、简洁的剖面图或爆炸图。比如，在讲解行星齿轮组传动比的计算时，书中用三维动态的示意图清晰地展示了太阳轮、行星轮和齿圈之间的相对运动关系，配图中的箭头和标注颜色区分得恰到好处，使原本令人头疼的几何关系变得一目了然。这种注重视觉化学习体验的做法，对于我这种非科班出身的爱好者来说，简直是雪中送炭。它让原本遥不可及的专业知识，以一种更加亲近和友好的姿态呈现在我们面前。阅读过程中，我常常会停下来，仔细研究那些示意图，并与自己想象中的结构进行比对，这种主动的探索过程，极大地加深了知识的记忆和理解的深度。可以说，这本书在“如何教”这个环节上，做到了教科书级别的典范。

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