机械设计禁忌1000例

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出版者:机械工业
作者:吴宗泽 编
出品人:
页数:489
译者:
出版时间:2011-9
价格:48.00元
装帧:
isbn号码:9787111351597
丛书系列:
图书标签:
  • 机械设计
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具体描述

《机械设计禁忌1000例(第3版)》是作者多年从事机械设计工作的经验和收集资料的总结。在上一版的基础上,新增了200例。书中的螺旋传动和机械制图的内容为本次修订新增内容。《机械设计禁忌1000例(第3版)》从机械结构设计遇到的主要问题入手,从42个方面介绍了1000个机械设计应注意的问题。用正误对比、图文并茂的方法,深入分析机械结构设计的多样性和复杂性,给出正确的设计例子,对广大机械设计人员有很高的参考价值。

《结构力学疑难解析与工程应用》 本书聚焦于复杂结构体系的受力分析、失效模式探究及现代工程中的优化设计策略,旨在为读者提供一套系统、深入且具备高度实践指导意义的结构力学知识体系。 --- 第一部分:复杂载荷与非线性响应的深度剖析 本卷深入探讨传统线性力学模型难以准确描述的工程现实。我们从基本假设的局限性出发,逐步过渡到更贴近实际的分析方法。 第一章:变分原理与能量法在多场耦合中的应用 本章详述了最小势能原理、虚功原理在高维空间中的推广与应用。重点分析了涉及热应力、电磁场对结构刚度的影响,尤其关注蠕变和松弛现象对长期服役结构的影响机理。引入了 Hamilton 原理在动力学问题中的应用,并结合有限元框架,解析了非光滑载荷过程中的能量耗散路径。 1.1 广义变分原理的构造与离散化: 探讨了泛函最小化在梁、板、壳单元上的具体实现,并对比了不同离散化策略对解的稳定性和收敛性的影响。 1.2 几何非线性:大变形与曲率变化: 详细阐述了 Von Kármán 理论和更精确的 Green-Lagrange 应变张量在分析膜结构和薄壁结构屈曲问题时的适用性。内容覆盖了后屈曲分析(Post-buckling Analysis)中的弧长跟踪法和平衡路径的奇点处理。 1.3 材料非线性:弹塑性本构关系的演化: 不仅涵盖了 J2 流动理论,还深入讨论了先进材料,如形状记忆合金(SMA)和纤维增强复合材料(FRP)在应力状态下的本构响应。重点分析了损伤演化理论,包括内聚力模型(Cohesive Zone Model, CZM)在模拟裂纹萌生与扩展中的作用。 第二章:动力学响应与随机振动控制 本部分聚焦于结构对时变载荷和环境激励的动态反应。 2.1 模态分析与参数识别: 详细介绍了基于实验数据的模态参数识别方法,如频响函数法(FRF)和随机子空间识别(SSI)。重点分析了阻尼对模态解的影响,并引入了非比例阻尼理论。 2.2 冲击载荷与爆炸响应: 讨论了脉冲载荷下的瞬态响应计算,特别是接触非线性和接触刚度的动态耦合问题。内容涉及粘滞缓冲区的建模与时间积分方案(如 Newmark-$eta$ 法和中心差分法)在保持稳定性和精度的平衡。 2.3 随机振动与可靠性评估: 针对风荷载、地震激励等不确定性载荷,应用平稳随机过程理论和功率谱密度函数(PSD)分析结构的均方根响应。引入了 Monte Carlo 模拟和一阶可靠性指标(FORM)方法在评估结构长期可靠性中的应用。 --- 第二部分:先进结构体系的建模与优化设计 本部分将理论分析与现代工程设计实践紧密结合,探讨复杂和新型结构的设计挑战。 第三章:薄壳、折板与空间网架结构的分析 本章侧重于轻质、大跨度结构的设计难点。 3.1 薄壳理论的修正与应用: 深入探讨了 Láme-Kirchhoff 理论在曲面结构中的局限性,并详细解析了 Mindlin-Reissner 剪切变形理论在厚度方向应力分布准确性上的优势。重点分析了曲率突变处的应力集中。 3.2 折板结构的正交各向异性分析: 针对具有复杂几何形状和材料铺层的折板结构,采用板壳单元的等效刚度矩阵进行建模。分析了折板节点处的应力流线和局部区域的内力重分配机制。 3.3 空间网架与索结构稳定性: 分析了网架结构在温度变化和活荷载下的几何稳定性问题。重点讨论了预应力对索结构自振频率和刚度的调控作用,以及拉索-节点连接处的疲劳寿命评估。 第四章:复合材料与功能梯度结构的设计原理 本卷对新材料在结构力学中的行为进行了深入探讨。 4.1 复合材料的层合板理论: 详细介绍了经典的 Classical Lamination Theory (CLT) 及考虑剪切效应的 First-order Shear Deformation Theory (FSDT)。重点分析了交界面(Ply Interface)的层间剪切应力分布及 Mode I/II 裂纹扩展的判定标准(如 Paris’s Law 的应用)。 4.2 功能梯度材料(FGM)的力学行为: 阐述了 FGM 的材料属性沿空间连续变化的特点,并建立了其在热力耦合下的本构方程。讨论了 FGM 结构在极端温度梯度下的应力梯度效应及抗热震性能优化。 4.3 增材制造(AM)结构中的残余应力和变形控制: 鉴于增材制造过程中的快速加热和冷却,本章专门分析了 AM 过程中产生的显著残余应力场。介绍了激光扫描路径对最终结构变形的影响模型,并提出了补偿性设计策略。 --- 第三部分:失效模式诊断与寿命预测 本部分旨在提升工程人员对结构安全性和耐久性的预测能力,超越简单的强度校核。 第五章:疲劳、断裂力学与损伤容限设计 本章聚焦于材料和构件在循环载荷下的寿命预测与安全冗余设计。 5.1 疲劳寿命的统计学评估: 对比了 S-N 曲线法(应力控制)和 $epsilon$-N 曲线法(应变控制)在不同载荷谱下的适用性。引入了 Miner 累积损伤准则及其改进模型(如 Corten-Dover 模型)在变幅载荷下的精度验证。 5.2 线性断裂力学与应力强度因子: 详细计算了不同几何约束下裂纹尖端的应力强度因子 $K_I, K_{II}, K_{III}$。重点分析了复合材料层合板中的界面裂纹扩展(如 Iosipescu 试样分析)。 5.3 弹塑性断裂与 J 积分: 在大尺寸结构和高韧性材料中,应用 J 积分来表征裂纹尖端的能量释放率,讨论了其在评估结构韧性和避免脆性断裂风险中的核心地位。 第六章:接触力学与摩擦磨损的耦合分析 本章处理结构部件间相互作用带来的复杂力学问题。 6.1 刚体与柔体接触的判定算法: 介绍了 Hertz 接触理论在弹性接触问题中的应用,并扩展到涉及粘附力、摩擦和粘滑现象的非线性接触问题。重点解析了接触区域的压力奇异性处理。 6.2 摩擦学与磨损的耦合模型: 将 Archard 磨损定律与结构有限元模型相结合,模拟长期服役中因摩擦导致的几何尺寸变化及由此引发的载荷再分配,特别关注于齿轮副、轴承等关键连接点的寿命预测。 --- 《结构力学疑难解析与工程应用》 是一本面向高阶工程技术人员、研究人员的参考书,它要求读者具备扎实的材料力学和基础结构力学知识。本书提供的不仅仅是公式推导,更是对工程“为什么失效”和“如何避免失效”的深刻洞察。书中包含大量真实工程案例的简化分析模型,用以验证复杂理论的实际工程价值。

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目录信息

前言第1章 机器总体结构设计 概述 1.1 精心确定设计任务书 1.2 慎重确定机器的主要参数 1.3 简化机器的动作要求 1.4 避免原理性错误 1.5 正确选择原动机 1.6 注意使用条件、生产条件的限制和国家的有关规定 1.7 在设计任务要求中寻找解决问题的途径第2章提高强度和刚度的结构设计 概述 2.1 减小机械零件受力 2.2 减小机械零件的应力 2.3 提高变应力下的强度 2.4 提高受振动、冲击载荷零件的强度 2.5 减小变形 2.6 正确选择材料第3章 提高耐磨性的结构设计 概述 3.1 保证润滑剂布满摩擦面 3.2 选用耐磨性高的材料组合 3.3 避免研磨颗粒或有害物质进入摩擦表面之间 3.4 加大摩擦面尺寸 3.5 设置容易更换的易损件 3.6 减少零件间的相对运动或减小各接触点之间的速度差、压力差 3.7 减小磨损的不利影响 3.8 正确选用润滑剂第4章 提高精度的结构设计 概述 4.1 注意各零部件误差的合理配置 4.2 消除产生误差的原因,减小或消除原理误差 4.3 利用误差均化原理 4.4 避免变形、受力不均匀引起的误差第5章 提高人机学的结构设计 概述 5.1 操作者工作场所的合理设计 5.2 仪表面板和布置的合理设计 5.3 操作手柄和旋钮的合理设计 5.4 避免对人身的伤害第6章 绿色结构设计 概述 6.1 减少废物的排出 6.2 减少能源和材料的消耗,避免污染环境 6.3 加强材料回收利用,产品容易拆卸、分离 6.4 减小加工裕量,缩短加工时间第7章 考虑发热、腐蚀等的结构设计 概述 7.1 减少发热,控制机器的温度 7.2 减小热变形的影响 7.3 避免产生腐蚀的结构 7.4 设置容易更换的易腐蚀件第8章 降低噪声的结构设计 概述 8.1 减少振动、冲击或碰撞 8.2 减少受冲击零件的振幅 8.3 隔离振动和噪声 8.4 减少选用机械结构不合理引起的振动第9章 铸造件结构设计 概述 9.1 制造木模方便 9.2 便于造型的铸件结构设计 9.3 考虑砂芯问题的铸件结构设计 9.4 便于合模的铸件结构设计 9.5 便于浇注的铸件结构设计 9.6 铸件材料选择 9.7 有利于铸件强度和刚度的结构设计 9.8 熔模铸件结构设计的注意事项 9.9 压铸件结构设计注意事项第10章 锻造件结构设计 概述 10.1 自由锻件结构设计注意事项 10.2 模锻件结构设计注意事项第11章 冲压件结构设计 概述 11.1 冲裁件结构设计 11.2 弯曲件结构设计 11.3 拉深件结构设计 11.4 成型件结构设计第12章 焊接件结构设计 概述 12.1 焊接件不可简单模仿铸件或锻件 12.2 尽量简化焊接件结构 12.3 减小焊接件应力集中 12.4 减小焊缝受力 12.5 避免焊缝汇集 12.6 减小焊接件的变形 12.7 减少焊缝 12.8 节约材料第13章 粉末冶金件结构设计 概述 13.1 避免脆弱的结构 13.2 避免截面尺寸沿轴向变化太快 13.3 避免深孔 13.4 避免斜齿 13.5 避免简单模仿机械加工件第14章 粘接件结构设计 概述 14.1 减少粘接接头受力 14.2 对粘接接头采用增强或应力均匀化等措施 14.3 设法扩大粘接接头第15章 工程塑料件结构设计 概述 15.1 工程塑料件的材料选择 15.2 避免翘曲变形 15.3 避免制造困难的复杂结构 15.4 避免局部变形、裂纹和接缝 15.5 保证强度和避免失稳 15.6 采用组合件和嵌件 15.7 利用塑料特性设计特殊的结构,避免简单地模仿 金属件的结构第16章 陶瓷件和橡胶件结构设计 概述 16.1 考虑模具形状设计陶瓷件结构 16.2 考虑制造工艺设计陶瓷件结构 16.3 避免陶瓷件有薄弱部分 16.4 避免温度应力 16.5 橡胶零件和陶瓷零件应尽量选择标准件 16.6 避免橡胶件的损伤 16.7 考虑橡胶件制造方便 16.8 保证橡胶件与有关零件的可靠嵌合第17章 热处理和表面处理件结构设计 概述 17.1 合理选择热处理方法 17.2 考虑材料的淬透性 17.3 避免和减少热处理引起的变形和裂纹 17.4 表面处理零件结构设计第18章 机械加工件结构设计 概述 18.1 节约材料的零件结构设计 18.2 减少机械加工工作量的结构设计 18.3 减少手工加工或补充加工的结构设计 18.4 简化被加工面的形状和要求 18.5 便于夹持、测量的零件结构设计 18.6 避免刀具切削工作处于不利条件 18.7 正确处理轴与孔(内外表面)的结构第19章 考虑装配的结构设计 概述 19.1 零件便于装入预定位置 19.2 避免错误安装 19.3 安装不影响正常工作 19.4 减少安装时的手工操作 19.5 自动安装时零件容易夹持和输送 19.6 避免试车时出现事故第20章考虑维修的结构设计 概述 20.1 尽量用标准件 20.2 合理划分部件 20.3 易损件容易拆卸 20.4 避免零件在使用中碰坏 20.5 注意用户的维修水平 20.6 设计零件时应考虑到维修时修复该零件的可能第21章 螺纹连接结构设计 概述 21.1 合理选择螺纹连接的型式 21.2 螺纹连接件合理设计 21.3 被连接件合理设计 21.4 螺栓或螺栓组合理布置 21.5 考虑装拆的设计 21.6 螺纹连接防松结构设计第22章 键连接和花键连接结构设计 概述 22.1 正确选择键的型式和尺寸 22.2 合理设计被连接轴和轮毂的结构 22.3 合理布置键的位置和数目 22.4 考虑装拆的设计第23章 定位销和销连接结构设计 概述 23.1 避免销钉布置在不利的位置 23.2 避免不易加工的销孔 23.3 避免不易装拆的销钉 23.4 注意使销钉受力合理第24章 过盈连接结构设计 概述 24.1 避免装拆困难的过盈配合结构 24.2 注意影响过盈配合性能的因素 24.3 锥面过盈配合设计应注意的问题第25章 传动系统结构设计 概述 25.1 机构必须有确定运动 25.2 注意机构死点问题及其利用 25.3 改善机构的运动性能 25.4 传动件的选择和布置第26章 带传动结构设计 概述 26.1 合理选择带传动型式 26.2 正确确定带传动主要参数 26.3 带传动布置设计 26.4 带传动张紧装置设计 26.5 带轮结构设计第27章 链、绳传动结构设计 概述 27.1 链传动合理布置 27.2 保持链传动正常运转的措施 27.3 绳传动的布置 27.4 保证绳传动正常运转的措施 27.5 绳传动装置结构设计第28章 齿轮传动结构设计 概述 28.1 齿轮传动的合理布置和参数选择 28.2 齿轮的合理结构设计 28.3 齿轮在轴上的安装 28.4 保持齿轮传动正常运转的措施第29章 蜗杆传动结构设计 概述 29.1 正确选择蜗杆传动的主要参数 29.2 注意发挥蜗杆传动的优点,避免缺点 29.3 合理设计蜗杆、蜗轮的结构和选择材料第30章 螺旋传动结构设计 概述 30.1 正确选择螺纹类型 30.2 合理选择螺旋机构的型式 30.3 提高螺旋强度、刚度和耐磨性的设计 30.4 提高螺旋精度的设计 30.5 滚珠螺旋设计应注意的问题第31章 减速器结构设计 概述 31.1 减速器总体设计和选型 31.2 非标准减速器合理设计 31.3 减速器箱体设计 31.4 减速器润滑和散热第32章 变速器结构设计 概述 32.1 参数选择和总体布置 32.2 变速器传动件结构设计 32.3 摩擦轮和摩擦无级变速器结构设计第33章 轴系结构设计 概述 33.1 提高轴的疲劳强度 33.2 加工方便的轴系设计 33.3 安装方便的轴系设计 33.4 轴上零件应可靠固定 33.5 保证轴的运动稳定可靠第34章 联轴器、离合器、制动器结构设计 概述 34.1 联轴器类型选择 34.2 联轴器结构设计 34.3 离合器类型选择 34.4 离合器结构设计 34.5 制动器类型选择第35章 滑动轴承结构设计 概述 35.1 必须保证良好的润滑 35.2 避免严重磨损和局部磨损 35.3 保证较大的接触面积 35.4 拆装、调整方便 35.5 轴瓦、轴承衬结构合理设计 35.6 合理选用轴承材料 35.7 特殊要求的轴承设计第36章 滚动轴承结构设计 概述 36.1 滚动轴承的类型选择 36.2 轴承组合的布置和轴系结构 36.3 轴承座结构设计 36.4 保证轴承装折方便 36.5 滚动轴承润滑设计 36.6 钢丝滚道轴承设计第37章 密封结构设计 概述 37.1 密封垫片选择和接触面设计 37.2 密封圈的选择和设计 37.3 填料密封的设计 37.4 活塞环的设计第38章 油压和管道结构设计 概述 38.1 管道系统设计 38.2 管道结构设计 38.3 管道运转中的问题及避免的措施第39章 机架结构设计 概述 39.1 机架必须有足够的强度和刚度 39.2 机架应该有良好的工艺性 39.3 节约材料第40章 导轨结构设计 概述 40.1 导轨合理选型 40.2 保证导轨的强度、刚度和耐磨性 40.3 保证导轨的精度 40.4 保证导轨的运动灵活性 40.5 提高导轨的工艺性第41章 弹簧结构设计 概述 41.1 弹簧类型选择 41.2 正确确定弹簧参数 41.3 螺旋弹簧结构设计应注意的问题 41.4 其他弹簧结构设计第42章 避免机械制图方面的错误 概述 42.1 机械装置的全部图样要有总体规划 42.2 机械制图要符合国家标准 42.3 保证图样的正确性 42.4 注意图样的审查和修改 42.5 标注尺寸、公差、表面粗糙度应注意的问题参考文献
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读后感

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用户评价

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翻开这本书,我立刻被它那种“老专家手把手教你避坑”的语气所吸引。它不是那种高高在上的学术论著,更像是你身边一位经验丰富、脾气直爽的老师傅,一边喝着茶,一边给你掰开揉碎了讲那些行业内的“潜规则”和“禁忌”。我记得有一次我在设计一个高精度转轴时,对轴承的预紧力计算一直拿不准分寸,生怕过紧导致发热,过松又影响精度。市面上的手册总给出个范围,但这本书里通过对几种常见失效模式的深入剖析,清晰地揭示了预紧力超出特定范围后,对轴承套圈和滚动体的微观影响,甚至配上了清晰的失效图片对比。这种基于实践反馈的分析,远比单纯的公式推导更能让人信服。它教会我们的,与其说是设计规范,不如说是一种“敬畏心”——对材料的、对载荷的、对装配工艺的敬畏。阅读过程中,我常常会停下来,拿起笔在旁边空白处画草图,试图将书中的“禁忌”情景在自己的脑海中重现一次,加深理解。这本书的排版也很人性化,重点突出,阅读起来毫不费力。

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我从这本书里学到的最宝贵一课,是关于“冗余设计”的哲学。我们通常被教导要追求设计的紧凑和效率,但本书用了大量的篇幅来论证在关键受力部位,过度“优化”往往是通往失败的捷径。书中列举了几个因为追求极致轻量化而导致结构性故障的案例,分析了材料在应力集中点的微裂纹扩展机制,令人不寒而栗。特别是针对焊接结构和螺栓连接的疲劳分析,作者不仅仅停留在计算静态强度,而是引入了环境因素,如温度变化和冲击载荷的复合影响。我感觉自己过去的设计思维太偏向于“理想状态”,而这本书则强迫我进入“最坏情况”进行思考。它的语言风格非常直接,带着一种不容置疑的权威感,让你不得不正视那些在你设计初期可能根本没有考虑到的第二、第三层失效路径。读完后,我重新审视了我手头一个正在进行的项目,立刻发现了一个原本被我忽略的应力热点,及时进行了补强,避免了未来可能出现的隐患。

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这本书的阅读体验,与市面上其他机械设计参考书有着本质的区别。它更像是一本“反设计指南”,它不直接告诉你“应该怎么做”,而是通过描绘一幅幅失败的场景图景,让你领悟“不应该怎么做”。这种负向引导的学习方式,在机械设计这种对可靠性要求极高的领域,显得尤为深刻和有效。我特别欣赏作者对“细节决定成败”的深度解读,比如轴承安装时,加热套筒的均匀性和温度控制,或者在铸件设计中,如何避免夹砂和冷隔的产生,这些看似琐碎的操作,在书中都被提升到了影响结构完整性的高度来讨论。每读完一个案例,我都会产生一种强烈的自我反思:“我有没有在我的设计中犯过类似的错误?”这种持续的、有针对性的自我审视,是这本书带给我的最大收获。它不是一本用来快速翻阅以获取知识点的书,而是需要你沉下心来,结合自己的工程经验去咀嚼和消化的“内功心法”。

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这本书的封面设计得相当朴实,但内容却着实让人眼前一亮。我一直对机械设计领域抱有浓厚的兴趣,尤其是在那些看似不起眼的小细节上,往往隐藏着影响整个系统稳定性的关键因素。拿到这本厚厚的册子时,我原本以为会是一本枯燥的理论大全,没想到它更像是一部实战经验的宝典。作者似乎深谙一线工程师的痛点,将那些在实际工作中屡次碰壁后总结出的“血泪教训”系统地梳理了出来。例如,书中对不同材料在特定载荷下的疲劳极限分析,远比教科书上的描述来得更为直观和实用。它没有过多纠缠于复杂的数学推导,而是直击核心,告诉我们“为什么不能这样做”,以及“做成了会怎样”。我尤其欣赏其中关于公差配合的部分,那些在设计初期容易被忽略的尺寸链累积误差,在这里被用生动的案例剖析得淋漓尽致,让人读后不禁感叹,原来一个小小的偏差能引发如此连锁反应。这本书的价值不在于传授全新的设计理念,而在于帮助我们规避那些已经被无数次证明是死胡同的错误路径,这对于任何想在机械设计领域走得更稳、更远的从业者来说,都是无价之宝。

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坦率地说,我一开始是被书名吸引的,毕竟“禁忌1000例”听起来就充满了戏剧性和冲突感。然而,真正读进去后,我发现这里的“禁忌”并非指那些违反基本物理定律的荒谬做法,而更多的是指那些“理论上可行,实践中灾难性”的设计陷阱。这本书的结构组织得非常巧妙,它没有采用传统的章节划分,而是将案例按照功能模块或失效类型进行了归类,这使得检索和参考变得异常方便。比如,在涉及密封结构的设计时,书中详细阐述了不同工况下,静密封与动密封选择上的微妙差别,以及密封件材质老化带来的体积变化如何影响预紧力。我发现,很多年轻工程师热衷于采用最新的有限元分析软件,但如果对这些基础的“禁忌”认识不足,再精密的计算结果也可能基于错误的初始假设而得出误导性的结论。这本书就像一把精准的标尺,帮助我们将目光从炫酷的软件界面拉回到最本质的工程常识上来,确保我们的设计拥有坚实的底层逻辑支撑。

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不错的工具书,从机械结构遇到的主要问题入手,介绍了设计中应该避免的问题。

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不错的工具书,从机械结构遇到的主要问题入手,介绍了设计中应该避免的问题。

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不错的工具书,从机械结构遇到的主要问题入手,介绍了设计中应该避免的问题。

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