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出版者:中国建筑工业出版社

作者:马景善 编

出品人:

页数:282

译者:

出版时间:2005-7

价格:25.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787112069668

丛书系列:

图书标签:

• 工程力学
• 水工结构
• 土木工程
• 水利工程
• 结构力学
• 混凝土结构
• 水闸
• 水坝
• 堤防
• 桥梁

机械设计基础：理论与实践的深度融合 书籍定位与核心价值： 《机械设计基础：理论与实践的深度融合》是一本面向工程技术人员、高等院校机械类专业学生及相关领域研究人员的专业参考书。本书旨在系统、深入地阐述现代机械设计所需的核心理论知识、分析方法以及工程实践中的关键技术。它不仅仅是理论的罗列，更是将严谨的力学分析、材料科学的最新进展与实际工程应用需求紧密结合的桥梁。本书强调从基础原理出发，逐步深入到复杂机械系统的设计与优化，力求为读者提供一套完整、实用的设计工具箱。 内容结构与章节概览（约1500字）： 本书共分为十二章，结构上遵循“基础理论—关键元件—系统集成—前沿技术”的逻辑主线。 第一部分：设计基础与力学分析（第1-3章） 第1章：机械设计概论与工程实践 本章首先界定了现代机械设计的范畴、原则与流程，重点探讨了面向对象的设计（OOD）思想在机械系统中的应用。随后，详细阐述了可靠性工程在设计初期的重要性，包括故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA）等基础可靠性评估工具的应用。本章还引入了人机工程学（Ergonomics）的基本要求，确保机械产品在操作、维护和安全性方面满足人体生理与心理特征。设计环境的描述，如标准、法规（如ISO、GB标准体系）对设计过程的约束与指导，也得到了充分阐述。 第2章：材料力学基础回顾与扩展 虽然是基础书籍，但本章对材料力学进行了有针对性的复习与拓展，重点关注材料在复杂应力状态下的行为。除了经典的拉伸、压缩、弯曲和扭转，本章深入分析了组合应力分析，包括莫尔圆在三维应力状态下的应用。对疲劳强度理论进行了详尽的讲解，涵盖了S-N曲线的建立、应力集中系数的确定、以及Miner线性累积损伤准则的实际应用。此外，断裂力学的基本概念，如应力强度因子（KIC）和裂纹扩展速率，作为评估结构完整性的重要工具被引入。 第3章：静力学与动力学基础分析 本章侧重于机械系统的受力分析和运动学分析。在静力学部分，强调了自由体图的准确绘制和反力求解的系统性方法。动力学部分，则涵盖了单自由度和多自由度系统的振动分析。重点介绍了固有频率、模态振型的计算方法（如瑞利法和矩阵迭代法），以及如何通过隔振设计来控制系统的动态响应。对于旋转机械，动态平衡的原理与校正技术被作为关键内容进行介绍。 第二部分：核心机械传动元件设计（第4-8章） 第4章：联接件设计：静力与可拆卸联接 本章详细讨论了螺纹联接、键联接、销联接和过盈配合联接的设计规范。对于螺纹联接，不仅包括普通螺纹的强度计算，还深入分析了螺栓预紧力对联接稳定性的影响，以及扭矩系数（Kt）的确定。对于过盈配合，结合了材料的弹性变形理论，计算配合的紧度和残余应力分布。 第5章：摩擦、润滑与轴承设计 本章是关于运动副摩擦和磨损控制的核心章节。润滑理论部分，深入探讨了雷诺方程，并应用其分析流体动压润滑的基本特性。轴承设计部分，重点讲解了滚动轴承和滑动轴承的设计寿命评估（L10寿命计算）。滚动轴承的额定动/静载荷的选择、安装精度对轴承性能的影响，以及滑动轴承的油膜厚度控制，都是本章的精髓。 第6章：齿轮传动设计 齿轮设计被视为机械设计中的经典难题。本章全面覆盖了标准直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和锥齿轮的设计。设计步骤遵循强度校核（齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度）与几何参数优化的过程。特别强调了齿形系数、重合度对传动平稳性的影响，以及齿向载荷分布系数在实际制造公差下的修正方法。 第7章：带传动与链传动 本章对比了弹性元件传动（带传动）和刚性元件传动（链传动）的适用范围与优缺点。带传动部分，重点分析了初拉力的确定、有效功率的计算以及带的弯曲疲劳寿命评估。链传动部分，则着重于节距、链轮齿数的选择对传动平稳性和寿命的影响，以及链的涨紧与润滑系统的设计。 第8章：轴系设计与校核 轴是承受载荷传递扭矩的关键元件。本章采用强度校核与刚度校核并重的方法进行轴的设计。详细分析了组合载荷作用下的等效应力计算（如根据 Soderberg 或 Goodman 准则）。关键内容包括轴的临界转速估算（一阶弯曲临界转速的计算）以及轴的挠度限制。轴承与联接件在轴上的布置对轴系动态性能的影响也进行了深入探讨。 第三部分：机构运动与系统集成（第9-12章） 第9章：机械原理与机构运动分析 本章回顾并深化了平面机构的运动分析。除了速度和加速度的瞬心法，重点引入了位置、速度、加速度的解析法（利用曲率中心或矢量封闭法），并使用运动规划的概念来描述复杂轨迹。对于凸轮机构，重点分析了轮廓设计中如何避免压力角突变和急回运动，确保工作平稳性。 第10章：机构的动力学分析与效率 本章将机构的运动学与受力分析结合，探讨机构的运动效率。引入虚功原理和达朗贝尔原理来分析机构运动过程中的驱动力矩需求。重点计算了由于摩擦力（包括运动副摩擦和传动效率损失）导致的能量耗散，从而评估机构的整体传动效率。 第11章：机械系统的可靠性与故障诊断 本章将设计理论延伸至实际运行阶段。除了第一章提到的预测性可靠性，本章着重讲解了故障诊断技术。例如，通过分析振动信号的频谱特征来判断轴承损伤、齿轮啮合不良或不对中问题。介绍了基于状态监测（Condition Monitoring）的设计理念，指导读者如何设计易于监测和维护的机械系统。 第12章：现代设计工具与优化方法 作为总结与展望，本章介绍了现代机械设计中不可或缺的计算工具。详细说明了有限元分析（FEA）在结构强度和模态分析中的应用流程，包括网格划分、边界条件施加和结果后处理的关键注意事项。同时，引入了拓扑优化和参数化优化的概念，展示如何利用这些工具在满足功能要求的前提下，实现轻量化和成本优化。 本书特点： 强调实践导向： 每个理论分析后都附带有工程实例的详细推导与计算过程。 融合前沿技术： 将材料科学、可靠性工程、有限元分析等现代工程方法融入传统设计理论。 体系完整性： 覆盖了从基础力学到核心元件设计，再到系统集成与优化验证的完整流程。 深度与广度兼备： 理论推导严谨，同时兼顾了实际工程设计规范与标准的应用。

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拿到这本《工程力学与水工结构》时，我最大的期待是能看到清晰的、图文并茂的流体力学与固体力学结合的案例解析，比如大型水坝的稳定分析或者复杂水轮机叶片的应力分布图。结果呢？这本书的内容给我一种强烈的“脱节感”。它花了两百多页去介绍复杂的概率论在结构可靠性评估中的应用，那些关于随机过程和马尔可夫链的推导，完全是高级数学专业的课程内容，与实际工程中的弯矩图、剪力图的绘制毫无关系。更别提它对结构阻尼特性的描述，几乎完全依赖于抽象的微分方程组，几乎没有给出一个可以用于实际计算的简化模型或经验公式。我试着去寻找一个关于“水面下结构”的章节，结果发现那里讲述的是关于沉积物输移对河床冲刷的理论模型，用的是复杂的非线性偏微分方程，对于现场工程师而言，这些公式几乎无法落地应用，更像是纯理论物理学家的智力游戏。这本书的取向明显偏向于理论物理和高级数学，对于解决实际工程问题，它的帮助微乎其微，更像是将力学学科的各个分支强行缝合在一起，却未能达到“融会贯通”的效果。

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这本书的排版和语言风格极其古典，仿佛是从上个世纪八十年代的工程教材中直接复印出来的，充满了冗长的叙述和密集的文字，鲜有清晰的图示来辅助理解。我本想从中学习一些关于深水基础施工的最新技术，比如钻孔灌注桩的抗拔力计算规范，但书中介绍的桩基理论停留在非常基础的承载力极限状态阶段，对现代的动力反馈和土体相互作用的考虑非常薄弱。令人费解的是，它用了大量的篇幅讨论了“结构的美学与比例”，引用了大量哲学论述来论证为什么一个矩形截面比圆形截面在视觉上更“和谐”，这种主观判断占据了本该是计算公式和规范参数的位置。这种对工程严谨性的忽视，使得整本书读起来像是一篇跨学科的论文集，缺乏核心的、可操作的工程指导意义。如果你想了解如何在高寒地区进行混凝土冬季施工的温度控制，这本书里只有一句笼统的“需注意保温”，然后便跳到了对结构形变理论的深入探讨。

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我购买《工程力学与水工结构》的初衷是想了解如何设计一个能够抵御极端天气事件的滨海防洪堤坝。我期待看到关于风暴潮模拟、波浪破碎机理以及结构抗倾覆验算等方面的详细内容。然而，这本书的内容更像是将一本关于材料科学和一本关于基础结构静力学的教材强行拼凑在了一起，中间还夹杂了一些关于合同管理和项目招投标流程的描述，这显然超出了“力学”的范畴。关于“水工”部分，它只是非常概念化地提及了水流对物体的作用力，但没有提供任何工程实践中常用的流体计算模型，比如谢才公式或者曼宁系数的具体取值范围。反而是对材料蠕变和应力松弛现象，进行了极为详尽的、基于时间函数的指数衰减分析，这部分内容对于设计一个短期内需要稳定运行的防洪设施来说，显得有些牛刀小试。总体感觉是，作者试图囊括所有相关领域，结果导致每个领域都只是蜻蜓点水，缺乏深度和针对性。

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这本书的整体结构给我一种强烈的“学术化过度”的印象，其论证方式更接近于理论物理的推导而非工程应用。例如，在讨论钢筋混凝土梁的抗剪强度时，作者花费了巨大的篇幅去推导拉伸对角线的受力平衡，引入了复杂的张力场理论，而不是直接给出设计规范中常用的45度角斜截面抗剪公式。这种推导固然严谨，但对于一名急需快速计算和校核的结构工程师来说，无疑增加了阅读负担。更让我感到意外的是，书中对于基础知识的假设性很强，它似乎默认读者已经掌握了高等数学和微分方程的全部知识。对于像我这样，希望通过一本综合性教材来回顾和加深对“力学”与“水工”交叉领域理解的读者来说，这本书的门槛过高，而且其提供的解决方案往往是理论上的最优解，却难以在实际施工和经济成本的制约下实现。它更像是为研究生阶段的理论研讨准备的参考书，而非一线工程师的工具书。

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这本名为《工程力学与水工结构》的书，我本以为它会深入探讨那些将陆地与水域连接起来的宏伟工程背后的物理原理。然而，当我翻开书页，却发现里面更多的是对古罗马建筑材料的细致分析，尤其是那种他们用来建造引水渠的特殊混凝土配方，简直像一本考古学的入门指南。书中花了大量的篇幅描述了不同历史时期，不同地理环境下，石材、砖块甚至木材的抗压和抗拉强度是如何被经验主义地摸索出来的。对于现代结构设计中的有限元分析方法只是一笔带过，好像这些复杂的计算工具根本不值一提。我尤其感到困惑的是，作者似乎对如何计算水流冲击力或波浪荷载毫无兴趣，反而对拱券在不同温度下的微小形变进行了近乎偏执的量化研究。这本书与其说是工程手册，不如说更像是一本侧重于材料历史演变和传统建造工艺的艺术史著作，对于指望从中找到清晰的梁、板或壳体结构受力分析模型的工程师来说，恐怕要大失所望了。它的深度完全偏离了我对“力学”与“水工”这两个关键词的传统认知，更像是一次对古代建筑智慧的考古式回顾。

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