机械原理学习指导与习题解答 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:219

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出版时间:2009-8

价格:23.00元

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isbn号码:9787030246806

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• 机械原理
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• 实践应用

机械原理的奥秘：探寻机械运动的规律与设计智慧 机械原理，作为工程技术领域的核心学科之一，是理解和设计一切机械装置的基石。它深入剖析机械的运动规律、力的传递与转化、以及机械系统的动力学行为，为工程师们提供了创造和优化的强大工具。本书旨在为广大机械工程领域的学习者、研究者以及实践者提供一个全面而深入的视角，去探索机械世界的精妙之处，掌握机械设计的核心思想与方法。 一、 机械运动的几何学：运动副、自由度与机构分析 机械的本质在于运动。本书将从最基础的“运动副”概念出发，循序渐进地揭示机械是如何通过不同形式的连接实现相对运动的。我们将详细探讨转动副、移动副、螺旋副等各类运动副的特性，以及它们在实际机械中的应用。在此基础上，我们引入“自由度”的概念，这是衡量一个机械系统能够独立运动的变量数目。通过对自由度理论的深入理解，我们能够判断一个机构是否具有足够的运动能力，并预测其潜在的运动模式。 接着，本书将聚焦于“机构分析”，这是机械原理的核心内容之一。我们将学习如何对各种常见的平面连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、曲柄滑块机构等进行运动学和动力学分析。这包括： 结构分析： 识别机构的组成部分，判断其是否为“低副”机构，以及是否存在“虚约束”或“多余约束”，从而评估机构的实用性和效率。 运动分析： 利用几何法、速度瞬心法、复数法、解析法等多种方法，精确计算机构中各构件的速度和加速度。这对于理解机械的动态性能至关重要，例如，在高速运转时，部件承受的惯性力是设计安全性和可靠性的关键考量。 力学分析： 在运动分析的基础上，进一步分析作用在机构上的力和力矩。我们将学习如何计算各构件所受的力，识别受力最大的部件，并估算传递到驱动件上的力矩。这直接关系到驱动装置的选择、零件的强度设计以及能量损耗的评估。 通过对这些分析方法的掌握，读者将能够透彻理解不同机械机构的工作原理，预测其在各种工况下的表现，并为后续的设计优化奠定坚实的基础。 二、 构件的静力学与动力学：强度、刚度与疲劳 机械的每一个构件都不是孤立存在的，它们承受着来自其他构件的力，并在运动中展现出各自的动力学特性。本书将深入探讨机械构件的强度、刚度和疲劳问题，这是保证机械可靠工作的前提。 强度设计： 我们将学习应力与应变的基本概念，了解不同材料的力学性能，并掌握各种构件（如轴、齿轮、连杆、轴承等）的强度校核方法。这包括对拉伸、压缩、弯曲、扭转和剪切等基本应力状态的分析，以及复杂应力状态下的应力集中现象。理解并计算构件在承受载荷时的最大应力，并与材料的许用应力进行比较，是防止构件断裂或永久变形的关键。 刚度设计： 构件的刚度是指其抵抗变形的能力。在许多应用中，过度的变形会影响机械的精度和工作性能。本书将介绍梁的挠度计算、轴的扭转刚度等内容，帮助读者理解如何通过优化构件的形状和尺寸来提高其刚度，满足特定精度要求。 疲劳分析： 许多机械构件在高应力循环下会发生疲劳破坏，即使应力低于材料的屈服强度。疲劳是机械设计中最常见和最危险的失效模式之一。本书将详细阐述疲劳失效的机理，介绍S-N曲线、Miner累积损伤理论等疲劳分析方法，并指导读者如何进行疲劳寿命的估算和设计，以确保机械在长期使用中的可靠性。 三、 动力学与振动：能量守恒、效率与机器的平稳运行 机械的运动不仅仅是几何学上的位移，更伴随着能量的传递和转化。本书将深入探讨机械系统的动力学行为，关注能量的损耗与效率，以及如何抑制有害的振动，确保机器的平稳运行。 能量守恒与效率： 我们将学习功、能、功率等基本概念，并分析机械系统在工作过程中能量的传递与转化。通过对摩擦力、惯性力等因素的分析，我们可以计算出机械系统的效率，并找出能量损耗的主要环节，从而为提高机械的效率提供依据。 惯性与动量： 惯性是物体维持其运动状态不变的性质。本书将分析惯性力在机械运动中的作用，以及它对构件受力、驱动力矩和机器平稳性的影响。同时，我们将探讨动量守恒在分析碰撞、冲击等现象中的应用。 振动分析： 机械振动是普遍存在的现象，不合理的振动不仅会降低工作精度，影响产品质量，还会加速构件的磨损和疲劳，甚至导致结构破坏。本书将介绍自由振动、受迫振动、共振等基本概念，分析引起振动的原因，并介绍减振和隔振的常用方法，如增加阻尼、调整固有频率、采用隔振材料等。通过对振动问题的深入理解，读者将能够设计出运行平稳、噪音低的机械设备。 四、 机械传动：实现运动的传递与变化 机械传动是将动力源的能量传递给工作机构，并实现速度、扭矩和运动形式的变换。本书将详细介绍各种常用的机械传动方式，并分析它们的优缺点及适用范围。 齿轮传动： 齿轮传动是机械中最普遍、最高效的传动方式之一。我们将深入研究各类齿轮（直齿轮、斜齿轮、蜗轮蜗杆、锥齿轮等）的几何结构、啮合原理、传动比的计算，以及齿轮强度和磨损的设计。 带传动与链传动： 带传动和链传动是柔性传动的重要形式，具有结构简单、安装方便、传动平稳等优点。本书将分析三角带、V带、同步带以及链条的传动特性，探讨其传动比、中心距、张紧力等设计参数的确定。 摩擦轮传动与蜗轮蜗杆传动： 摩擦轮传动以摩擦力传递动力，适用于传递不大的功率。蜗轮蜗杆传动能够实现大的传动比，常用于需要减速的场合。我们将研究这些传动的原理、特点和设计要点。 其他传动方式： 此外，本书还将涉及液压传动、气动传动等动力传动形式，以及其他特殊的传动机构，如行星齿轮传动、谐波传动等，为读者提供更广阔的传动解决方案视野。 五、 机械系统的集成与设计：从原理到实践 机械原理的学习最终是为了应用于实际的机械设计。本书将引导读者将所学的基本原理融会贯通，理解如何将不同的机械部件和传动系统集成起来，构成一个完整的、功能完善的机械设备。 典型机械设计实例： 通过分析各种典型机械设备的设计案例，例如起重机械、机床、内燃机、农业机械等，读者将能够学习到实际设计中的思路、方法和工程经验。我们将剖析这些案例的结构特点、传动方案、强度校核以及优化改进过程，从中提炼出普遍适用的设计原则。 现代机械设计方法： 随着技术的发展，现代机械设计已经引入了许多新的理念和工具。本书将适当地介绍计算机辅助设计（CAD）、有限元分析（FEA）、多体动力学仿真等现代设计方法，帮助读者了解如何利用先进的工具提高设计效率和精度。 创新思维与优化： 机械设计的核心在于创新和优化。本书将鼓励读者跳出固有思维模式，从功能、结构、性能、成本、环保等多个维度去审视和改进机械设计，追求更高的效率、更低的能耗、更长的寿命和更优的经济性。 结语 机械原理的殿堂深邃而迷人，它连接着抽象的物理定律与具体的工程实践。本书希望能够成为您探索这个领域的得力助手，帮助您掌握分析机械、设计机械、乃至创造新型机械的必备知识与技能。通过系统地学习本书的内容，您将不仅仅理解“是什么”，更能领悟“为什么”和“怎么样”，从而在机械工程的道路上迈出更加坚实而自信的步伐，为推动科技进步和社会发展贡献力量。

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