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出版者:人民交通

作者:舒华

出品人:

页数:374

译者:

出版时间:2008-1

价格:45.00元

装帧:

isbn号码:9787114069437

丛书系列:

图书标签:

• 汽车电子
• 汽车工程
• 控制技术
• 传感器
• 执行器
• ECU
• 汽车电子系统
• 嵌入式系统
• 汽车智能化
• 自动驾驶

机械设计原理与应用 第一章 绪论：机械系统在现代工程中的角色 本章旨在为读者构建一个关于机械系统在当代工程技术领域中基础地位的宏观认识。我们将深入探讨机械设计的基本概念、历史演变及其在不同工业部门（如航空航天、能源、制造、生物医学等）中的核心作用。重点将放在理解机械设计不仅仅是部件的简单堆砌，而是一个涉及材料科学、运动学、动力学、热力学等多学科交叉的复杂集成过程。 我们将分析现代工程设计哲学对可靠性、效率、可持续性的要求，并介绍现代机械设计方法论，包括系统工程思维、面向对象的设计以及面向服务的架构在机械系统中的体现。此外，还将概述机械设计流程的标准步骤，从需求分析到概念生成、详细设计、原型制作与测试的全周期管理。 第二章 材料力学基础与选择 材料是构成一切机械系统的基石。本章将系统回顾并深化读者对材料力学基本原理的理解。内容涵盖应力、应变分析，特别是对复杂应力状态（如组合载荷）的处理。我们将详细讲解材料的基本力学性能——强度、刚度、韧性、疲劳极限和蠕变特性，并结合工程实例说明如何通过实验数据（如拉伸试验、冲击试验）来评估材料的适用性。 本章的核心在于“材料选择”。我们将深入探讨工程材料的分类，包括金属材料（钢铁合金、铝合金、钛合金等）、高分子材料（塑料、复合材料）以及陶瓷材料的微观结构与宏观性能之间的内在联系。设计者需要根据工作环境（温度、腐蚀性、载荷类型）和成本预算，建立一套科学的材料筛选模型，这是确保机械系统长期稳定运行的关键。 第三章 机械零部件设计 I：强度与刚度校核 本章聚焦于机械设计中最基础但至关重要的元素——零部件的强度设计。我们将遵循结构设计的一般原则，从静力学分析入手，详细讲解轴、键、销、螺纹连接件的设计与校核。 轴的设计与计算： 涉及弯矩、扭矩的叠加分析，重点讨论疲劳载荷下的许用应力确定方法（如 Goodman 准则、S-N 曲线的应用）。同时，将引入刚度控制的设计概念，确保轴在高速旋转或高精度运动中保持足够的几何精度。 连接件的设计： 螺纹连接件（螺栓、螺母）的设计将侧重于预紧力的计算、防松动的措施，以及在交变载荷下的可靠性评估。键和销的设计则需要考虑剪切和压溃的平衡。 第四章 机械零部件设计 II：运动与传动系统 本章侧重于机械系统中实现能量传递和运动转换的结构单元。 齿轮传动系统： 从渐开线几何基础出发，深入讲解直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮的设计。计算内容将覆盖承载能力（接触疲劳和弯曲疲劳）、精度等级要求以及润滑与密封设计。此外，也将介绍锥齿轮和蜗轮蜗杆传动的特性与适用场合。 带传动与链传动： 比较 V 带、同步带和各类链条在不同功率和速度要求下的优劣。重点讲解中心距的确定、张紧力的计算以及传动比的精确控制。 轴承与润滑： 滚动轴承和滑动轴承的选型是机械设备寿命的关键。本章将详细介绍轴承的寿命计算模型（L10寿命）、动态和静态负载的确定，以及润滑剂的选择、润滑方式的设计（滴油、循环油等）在减少摩擦和散热中的作用。 第五章 机构运动学与动力学分析 理解机械系统的运动规律是实现精确控制的前提。本章从理论层面剖析机构的运动特性。 运动学分析： 介绍平面连杆机构、凸轮机构的设计与速度、加速度分析。重点应用瞬心法和矢量封闭法进行速度和加速度的图解分析，并介绍如何使用数学方法（如曲率分析）优化凸轮轮廓以实现平稳运动。 动力学分析： 引入惯性力、重力和外力对机构的影响。讲解 D'Alembert 原理在机构平衡中的应用。对于高速或高精度要求的机构，本章将介绍振动分析的基础知识，包括系统自由振动、强迫振动响应，以及如何通过质量平衡和阻尼设计来抑制不必要的振动。 第六章 机械系统的可靠性、维护与制造工艺 本章将设计工作延伸至系统投入使用后的生命周期管理。 可靠性工程基础： 介绍可靠性指标（如失效率、平均寿命），并讨论如何通过冗余设计、失效模式与影响分析（FMEA）来提高系统整体的可靠性。 制造工艺对设计的影响： 设计必须可制造。本章将阐述铸造、锻造、切削加工（车、铣、刨、磨）及现代增材制造技术（3D 打印）的基本原理及其对零件几何形状、尺寸精度和表面粗糙度的限制。探讨公差配合的选择原则，如过盈配合、间隙配合的选择依据，以确保装配的有效性。 第七章 现代机械设计工具与仿真 本章介绍利用计算工具辅助传统设计过程的方法。 计算机辅助设计 (CAD)： 介绍主流 3D 建模软件的操作逻辑，重点在于如何构建参数化模型，实现设计修改的快速迭代。 有限元分析 (FEA)： 深入讲解 FEA 在结构力学、热分析和模态分析中的应用。通过实例演示如何对复杂载荷下的应力集中点进行识别和优化，以验证理论设计。 运动仿真 (MBS)： 介绍多体动力学仿真软件在预测机构运行轨迹、分析控制力矩需求以及评估零部件寿命方面的作用。 本书旨在为机械工程专业的学生和初级工程师提供一个全面、系统且注重工程实践的机械设计知识体系框架，使读者能够独立完成复杂机械系统的概念设计和详细设计工作。

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