具体描述
本书内容包括模拟电子技术和数字电子技术两部分，对晶闸管可控整流电路和可编程逻辑部件也作了简单介绍。本书具有很好的可读性和教学性，内容少而精，特别适合作为本科专科教材。适用于机电类、化工类、材料、动力能源类、计算机及经管类等各种非电类专类师生作为教材，亦可作为上述各专业成人教育的教材和工程技术人员的参考书。
机械设计基础 第一章 绪论 本章旨在为读者建立起对机械设计这一核心工程学科的全面认识。我们将首先界定机械的范畴及其在现代社会中的地位和作用，探讨机械在不同领域，如能源、交通、制造、信息等方面的广泛应用，从而理解其作为物质资料生产手段的根本属性。 随后，我们将深入解析机械设计的基本概念。这包括对“设计”过程的系统性理解，从需求分析、概念形成到详细设计与优化。重点阐述机械设计与其他工程学科，如材料学、制造工艺、控制理论之间的交叉与融合。机械设计不仅仅是零部件的简单堆砌，而是一个多目标、多约束的复杂优化过程。 最后，本章将介绍机械设计的基本原则和方法论。我们将探讨安全性、可靠性、经济性、可制造性、可装配性、环境友好性等关键设计准则。同时，简要介绍传统的设计流程与现代计算机辅助设计（CAD/CAE/CAM）工具在设计实践中的应用现状，为后续章节的学习打下坚实的理论基础和方法论框架。 第二章 机械设计的基本要求与可靠性分析 本章聚焦于机械产品必须满足的核心要求，并对可靠性这一至关重要的指标进行深入探讨。 首先，我们将详细阐述机械设计中的五大基本要求：强度、刚度、稳定性、耐磨性（或抗疲劳性）和使用寿命。针对每项要求，我们将分析其物理意义、工程应用中的表现形式及其量化评估方法。例如，强度设计需要考虑静载荷、交变载荷下的许用应力，并引入安全系数的概念。 可靠性是机械产品质量的集中体现。本章将系统介绍可靠性理论的基础知识，包括失效的概率特性、可靠度函数、失效率函数（浴盆曲线）等。我们将讲解如何根据工作条件和重要程度，确定合理的可靠性指标。此外，还将介绍常用的可靠性分析方法，如失效率参数的确定、寿命试验的设计与数据处理，以及如何通过冗余设计和维护策略来提高系统整体的可靠性。 本章还会涉及机械的寿命分析。重点讨论疲劳现象——交变应力的影响，以及如何运用S-N曲线、Miner准则等工具来预测零部件在周期载荷下的疲劳极限和剩余寿命。 第三章 机械传动与连接元件 本章是机械设计技术的核心内容之一，专注于实现运动和动力传递的各种机构和部件。 3.1 摩擦与润滑基础 在深入具体传动元件之前，本节将回顾摩擦的本质及其对机械设计的影响。重点介绍干摩擦、边界润滑和流体润滑的理论，以及润滑剂的选择标准。润滑在减少磨损、提高效率和散热方面的作用至关重要。 3.2 齿轮传动 齿轮是最通用和重要的动力传递机构。本节将详尽阐述标准直齿圆柱齿轮的几何结构参数（模数、齿数、压力角等）及其相互关系。详细推导齿轮的强度计算公式，包括齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度（点蚀）。本章还将介绍斜齿轮、人字齿轮和蜗轮蜗杆传动的特点和应用场合。 3.3 带传动与链传动 针对需要较大中心距和缓冲吸振的场合，我们将分析V带传动和同步带传动的特性，包括有效拉力、打滑现象及张紧力的确定。对于链传动，重点讲解其啮合特性、链条的节距、传动比的精确性及其在重载、远距离传递中的优势。 3.4 轴与轴承 轴是传递扭矩和承受载荷的主要零件。本节将区分转轴、心轴和车轴，并根据组合载荷（弯曲、扭转、轴向力）进行强度和刚度校核。轴的设计与轴承的选择紧密相关。 轴承是现代机械中应用最广泛的滚动（或滑动）支承元件。本章将重点介绍滚动轴承的类型（球轴承、滚子轴承）、代号系统、基本额定动载荷和静载荷的含义。通过Hertz接触理论，推导轴承的疲劳寿命计算公式，并指导读者如何根据工作条件（转速、载荷、可靠性要求）正确选择轴承的型号和预紧力。 3.5 联接元件 连接是将独立零件组合成机构和系统的关键。本章将系统介绍永久连接（如焊接、铆接）和可拆卸连接（如螺纹连接、键、销连接）。 对于螺纹连接，重点分析螺纹的几何参数、自锁性，并深入进行静强度（拉伸、剪切）和疲劳强度的计算，以及螺纹副的预紧力的设定与保持。 第四章 机械装置的运动与机构学 本章是理解机械工作原理的理论基础，专注于研究机器的运动规律。 4.1 机构的基本概念 首先明确机构与机器的定义、组成要素（构件、运动副、约束）和运动链的概念。本节将区分运动链和动力链，并引入机构的运动自由度分析，重点掌握Kutzbach准则及其在平面机构和空间机构中的应用。 4.2 平面连杆机构分析 连杆机构是实现复杂运动变换的基本形式。本章将详细分析四杆机构的运动特性（死点、行程）。重点讲解机构的运动分析方法，包括图解法（瞬心法）和解析法（速度瞬心法、矢量封闭法）。随后，介绍机构的动力学分析基础，如惯性力、反作用力的计算。 4.3 常用机构及其应用 本节将介绍一系列具有特定功能的常用机构，包括凸轮机构（设计和分析其从动件运动规律）、齿轮组合机构（如行星传动）以及棘轮、槽轮等间歇运动机构。讨论如何通过机构的组合与演化来满足特定的运动要求。 4.4 机构的综合与优化 机构设计不仅是分析现有机构，更重要的是综合设计。本章末尾将介绍机构综合的基本思路，例如功能导向法。最后，讨论如何根据设计要求对机构进行优化，以减小尺寸、提高传动平稳性或减小冲击。 第五章 弹性力学基础与静力强度设计 本章将深入探讨机械零件在静载荷下的变形和失效，是工程力学在机械设计中的具体应用。 5.1 应力和应变分析 回顾和深化对各种应力状态的理解，包括单向拉伸/压缩、剪切、扭转以及组合应力。重点讲解莫尔应力圆，用于分析任意截面上的应力状态。介绍应变的概念及其与应力的关系（胡克定律的推广）。 5.2 强度理论 针对材料的脆性（如铸铁）和韧性（如钢材），选择合适的强度理论至关重要。本章将详细阐述最大正应力理论（脆性材料适用）和最大剪应力理论（韧性材料适用），并讨论相关的屈服准则。 5.3 杆件的变形与稳定性 零件不仅不能断裂，还不能产生过大的变形。本节将分析轴的弯曲变形、扭转变形，并根据刚度要求确定尺寸。对于受压杆件，必须考虑失稳问题。将系统介绍欧拉公式，分析细长杆的临界屈曲载荷，并探讨廷德尔公式在考虑初始缺陷时的应用。 5.4 疲劳与断裂 虽然在第二章有所提及，但本章将从力学角度更深入地探讨疲劳的微观机理（如裂纹萌生与扩展）。重点讲解影响疲劳强度的各种因素，包括尺寸效应、表面处理（如喷丸）、平均应力修正（如Goodman、Soderberg线）。最后，简要介绍断裂力学在判断结构安全性和裂纹扩展寿命评估中的初步应用。 第六章 机械零件的材料选择与制造工艺 机械零件的性能直接取决于所选材料及其制造工艺。本章将材料科学与制造技术相结合。 6.1 机械零件常用材料 重点介绍机械设计中最常用的结构材料：钢铁材料（碳素钢、合金钢）和铸铁。详细分析它们在力学性能（屈服强度、抗拉强度、冲击韧性）上的差异，并解释热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）对材料性能的决定性影响。此外，还将简要介绍非金属材料和复合材料在特殊场合的应用。 6.2 材料的选用原则 材料的选择是一个权衡过程，需综合考虑载荷类型、工作环境（温度、腐蚀性）、可靠性要求以及成本因素。本章将提供系统的材料选择图谱和决策方法。 6.3 制造工艺基础 机械零件的最终尺寸精度和表面质量依赖于加工方法。本节将概述主要的成形工艺（铸造、锻造）和切削加工工艺（车削、铣削、磨削）。重点讨论零件的残余应力、加工硬化层对疲劳强度的影响，以及如何通过合理的工艺路线来保证设计的强度和精度要求。 6.4 表面处理技术 介绍提高零件表面耐磨性、抗腐蚀性的表面改性技术，如渗碳、氮化和表面淬火技术，并分析这些处理对零件深层力学性能的影响。
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