机械设计学习指导与典型题解 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育

作者:侯玉英

出品人:

页数:283

译者:

出版时间:2006-4

价格:22.70元

装帧:简裝本

isbn号码:9787040184648

丛书系列:

图书标签:

• 机械设计
• 机械工程
• 学习指导
• 典型题解
• 教材
• 工程教育
• 机械原理
• 设计基础
• 考研
• 习题集

《机械设计精粹：理论与实践探索》 本书旨在为机械设计领域的初学者和进阶者提供一个系统、深入的学习平台，通过理论知识的梳理、实际工程案例的剖析以及前沿技术的发展趋势探讨，帮助读者构建扎实的机械设计理论基础，并掌握解决实际工程问题的能力。本书内容涵盖了机械设计的核心要素，从基础的机械零件设计、材料选择，到复杂的机构设计、系统集成，再到先进的制造工艺和数值仿真分析，力求做到全面而深入。 第一部分：机械设计基础理论与核心要素 本部分将从机械设计的本质出发，深入浅出地讲解机械设计中最为关键的基础理论。 机械设计概述与方法论： 本章节首先会阐述机械设计的定义、目标以及在现代工业体系中的地位。我们将探讨机械设计的流程，包括需求分析、概念设计、方案优化、详细设计、制造与测试等阶段。同时，也会介绍多种设计方法论，如面向对象的设计、模块化设计、参数化设计等，并分析它们在不同场景下的适用性。此外，还会涉及设计中的人机工程学、可靠性设计、绿色设计等重要理念，强调在满足功能性要求的同时，兼顾用户的舒适性、产品的长寿命以及对环境的友好性。 机械零件设计与强度分析： 这是机械设计中最基础也是最核心的部分。本章节将详细讲解各种常用机械零件的设计原则和计算方法，包括： 轴的设计： 涉及轴的材料选择、结构形式、受力分析（弯曲、扭转、轴向力）、强度校核（刚度、强度、稳定性）、疲劳校核以及轴的变形控制。 联轴器的设计： 介绍不同类型联轴器的结构特点、传动原理、适用范围（刚性联轴器、弹性联轴器、可控联轴器等），并提供根据扭矩、轴径、转速等参数进行选择和设计的指导。 齿轮的设计： 深入讲解渐开线直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆等各种齿轮的几何参数、强度计算（齿根弯曲强度、齿面接触强度）、磨损计算、失效分析及失效预防措施。 轴承的设计： 涵盖滚动轴承（球轴承、滚子轴承）和滑动轴承的结构、工作原理、选择方法、寿命计算、润滑与密封设计，以及轴承安装与维护注意事项。 弹簧的设计： 详细讲解螺旋压缩弹簧、螺旋拉伸弹簧、扭转弹簧、板弹簧等各种弹簧的类型、受力分析、材料选择、尺寸设计、强度校核及疲劳寿命计算。 紧固件的设计： 介绍螺纹连接（螺栓、螺母、螺钉）、键连接、销连接等不同类型的连接方式，重点讲解连接的强度计算、预紧力控制、防松措施以及在动态载荷下的可靠性设计。 密封件的设计： 探讨各种静密封和动密封元件（O型圈、油封、垫片等）的类型、选择原则、安装要求以及在不同压力、温度和介质下的密封性能分析。 其他重要零件： 还会涉及凸轮、连杆、齿轮齿条等其他常用机构零件的设计要点。 材料选择与性能评估： 针对上述零件，本章节将系统介绍常用金属材料（碳素钢、合金钢、铸铁、铝合金、铜合金等）和非金属材料（工程塑料、橡胶等）的性能特点、牌号与选用依据，以及热处理、表面处理等对材料性能的影响。 机械传动设计与优化： 本部分聚焦于如何有效地传递动力和实现运动的转化。 带传动： 详细介绍平带、V带、同步带传动的结构、工作原理、材料选择、受力分析、寿命计算、张紧力调整以及效率分析。 链传动： 讲解滚子链、齿形链等链条的类型、优点、缺点、选择原则、受力分析、寿命计算和润滑要求。 齿轮传动： （已在零件设计部分详细阐述，此处侧重于传动系统的整体布局和效率分析） 蜗轮蜗杆传动： （已在零件设计部分详细阐述，此处侧重于传动比、效率和自锁性分析） 摩擦轮传动： 介绍其结构、传动原理、优点、缺点以及在特定应用中的选择。 液压传动基础： 介绍液压系统的基本组成（泵、阀、执行器、管路）、工作原理、液压油的选择与维护、基本回路设计（如调速回路、增压回路）以及液压系统的效率分析。 气压传动基础： 介绍气压系统的基本组成（气源、阀、执行器）、工作原理、气动元件的选择、基本回路设计以及气压系统的特点与应用。 机械润滑与维护： 探讨润滑在减少摩擦磨损、降低能耗、提高可靠性方面的重要作用，介绍不同润滑方式（油润滑、脂润滑、固体润滑）、润滑剂的选择与性能评估，以及设备的定期检查与维护策略。 机械机构设计与分析： 本章节将深入研究实现特定运动功能的机构。 平面连杆机构： 详细讲解四杆机构（曲柄滑块、铰接四杆、曲柄摇杆等）的结构类型、运动分析（位置、速度、加速度）、力分析（静力、动力）、以及机构优化设计（如连杆长度、转动副位置的调整）。 齿轮机构： （与齿轮传动部分相呼应，侧重于机构的组合应用，如行星齿轮机构、差动机构等） 凸轮机构： 介绍凸轮轮廓设计（如盘形凸轮、圆柱凸轮）、从动件运动规律（如匀速、匀加速、余弦加速等）的选择、以及实际设计中的注意事项（如压力角、曲率半径的限制）。 转子机构： 讲解偏心轮、曲轴等转子机构的设计原理和应用。 其他机构： 涉及棘轮棘爪机构、螺旋机构、齿轮齿条机构等。 机构的自由度与约束： 讲解格拉夫方程在判断机构自由度中的应用，以及如何通过引入约束来限制机构的运动。 机构综合： 介绍如何根据给定的运动要求，设计出满足条件的机构。 第二部分：现代机械设计技术与工程应用 在打下坚实的基础理论后，本部分将聚焦于现代机械设计领域的前沿技术和实际应用。 计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助工程（CAE）： CAD技术： 详细介绍现代CAD软件（如SolidWorks, CATIA, Pro/ENGINEER等）在三维建模、装配、工程图生成等方面的强大功能，强调参数化设计、特征建模、曲面建模等高级技巧。 CAE技术： 深入讲解有限元分析（FEA）在结构力学、热力学、流体力学等方面的应用，如何利用FEA进行应力应变分析、模态分析、热应力分析、疲劳分析、拓扑优化等，从而预测产品性能、优化设计方案，减少物理样机测试。 计算流体动力学（CFD）： 介绍CFD在分析流体流动、传热、气体扩散等方面的应用，对于风机、泵、换热器等部件的设计至关重要。 多体动力学（MBD）： 探讨MBD技术在仿真分析复杂机构的动态行为、碰撞检测、冲击响应等方面的应用。 协同设计与产品生命周期管理（PLM）： 介绍如何通过网络化平台实现多部门、多用户的协同设计，以及PLM系统在产品设计、制造、维护全生命周期内的信息管理与协同。 先进制造技术与设计相结合： 增材制造（3D打印）： 详细介绍金属3D打印、高分子3D打印等技术，分析其在复杂结构制造、轻量化设计、个性化定制等方面的优势，以及设计上的新思路和挑战。 数控加工（CNC）： 讲解数控机床的工作原理、编程语言（G代码、M代码），以及如何在设计时考虑数控加工的可行性、效率和精度。 精密加工与特种加工： 介绍超精密加工、激光加工、电火花加工等技术，以及它们在特殊材料和复杂零件制造中的应用。 模具设计与制造： 重点讲解注塑模、压铸模、冲压模等常用模具的设计流程、结构要素、材料选择以及成型工艺分析。 产品可靠性设计与故障分析： 可靠性理论基础： 介绍失效率、平均无故障时间（MTTF/MTBF）、寿命分布（指数分布、威布尔分布等）等基本概念。 可靠性设计方法： 探讨冗余设计、强化设计、容错设计等提高产品可靠性的手段。 故障模式与影响分析（FMEA）： 详细讲解FMEA的实施步骤、风险评估方法，以及如何通过FMEA识别潜在失效模式并制定预防措施。 故障树分析（FTA）： 介绍FTA用于分析系统故障的根本原因，识别关键故障节点。 试验设计（DOE）与统计质量控制（SQC）： 讲解如何通过科学的试验设计来优化产品参数，以及运用统计方法监控生产过程，保证产品质量。 现代机械设计前沿趋势： 智能制造与工业4.0： 探讨数字化、网络化、智能化技术如何赋能机械设计与制造，如工业物联网（IIoT）、人工智能（AI）在设计优化、预测性维护中的应用。 仿生学与生物启发设计： 介绍从自然界汲取灵感，设计出更高效、更可持续的机械系统。 新材料应用： 关注智能材料、复合材料、纳米材料等在机械设计中的潜在应用。 可持续设计与绿色制造： 强调在产品全生命周期中减少资源消耗、降低环境污染的设计理念。 虚拟现实（VR）/增强现实（AR）在设计中的应用： 探讨VR/AR技术在产品可视化、装配指导、远程协作等方面的应用潜力。 本书结构清晰，逻辑严谨，图文并茂，力求通过理论与实践相结合的方式，帮助读者从“知其然”到“知其所以然”，最终具备独立进行复杂机械系统设计的能力。内容深度和广度兼顾，既适合机械类专业学生的入门学习，也为在职工程师的知识更新和技能提升提供宝贵参考。

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我以前在自学机械设计原理时，遇到的最大障碍就是那些厚厚的标准教材，动辄几百页的篇幅，很多内容对初学者来说显得过于理论化和晦涩难懂。拿到这本读物后，这种焦虑感立刻消散了。它更像是一个经验丰富、极富耐心的导师，它不是一股脑地把所有知识点都堆给你，而是有选择、有侧重地梳理了核心内容。尤其欣赏它在案例分析部分的处理方式，它没有停留在简单的公式套用上，而是深入探讨了设计过程中可能遇到的实际约束条件，比如材料选择的经济性、制造工艺的限制等等，这些都是课堂上很少强调但工作中至关重要的“软技能”。阅读过程中，我发现自己开始养成一种批判性思考的习惯，不再满足于知道“是什么”，更想知道“为什么”要这样做，这种思维上的转变，对我来说比单纯掌握了几个公式要有价值得多。

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从学习曲线的角度来看，这本书的梯度设计简直是教科书级别的典范。它没有急于展示那些高深的、需要深厚数学功底才能理解的复杂计算，而是先用非常直观的力学基础和几何关系帮你建立起对机械系统的“直觉”。我个人感受最深的是它对“安全系数”这一概念的阐述，它没有停留在计算公式上，而是深入探讨了安全系数背后的哲学含义——即我们对未知世界的不确定性所做的工程妥协。这种从技术到哲学的升华，让学习过程变得更有深度和趣味性。它不只是教你“如何计算”，更重要的是教你“如何思考”一个合格的机械工程师应该具备的系统性思维和责任感，这种潜移默化的影响是无价的。

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这本书的整体行文风格透露出一种沉稳老练的气质，几乎没有冗余的形容词或华丽的辞藻，所有的文字都紧紧围绕着“效率”和“准确性”服务。我尤其喜欢它在章节末尾设置的“易混淆概念辨析”栏目。机械设计中，很多概念的边界是模糊的，比如疲劳极限与屈服强度的区别在不同载荷条件下的细微变化，以前我总是记混。这本书用对比鲜明的短句，将这些容易混淆的点提炼出来，用表格或对比图的形式呈现，直观而犀利，极大地减少了我记忆和复习时的认知负荷。这表明作者对学习者的困惑点有着深刻的洞察力，绝非一般性的知识搬运工，更像是经过多年一线磨砺后沉淀下来的智慧结晶。

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对于我这种偏好实践操作的人来说，这本书最大的亮点在于它那种“拿来即用”的实用主义精神。很多同类书籍在讲完理论后，往往就戛然而止，留给读者自己去摸索如何将理论转化为实际图纸和模型。然而，这本书的叙事方式明显倾向于工程实践的视角。它不仅解释了为什么某个受力分析方法是正确的，还会告诉你，在实际工程项目中，工程师们通常会采用哪些简化模型来加速设计迭代，以及这些简化可能带来的潜在风险点。这种“高手间的交流”感非常强烈，作者似乎在悄悄地透露一些行业内的“潜规则”和经验之谈，而不是冷冰冰的教科书语言。读完一个章节，我总有一种迫不及待想打开CAD软件，按照书中的思路去绘制和验证一下新学的知识点的冲动。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面那种带着磨砂质感的深蓝色，配上简洁有力的白色字体，一下子就抓住了我的眼球。我喜欢这种低调又不失专业感的设计风格，拿在手里沉甸甸的，感觉内容一定很扎实。内页的纸张质量也出乎意料的好，不是那种廉价的亮白纸，而是略带米色的护眼纸，长时间阅读下来眼睛也不会太累。排版上，作者的用心体现在每一个细节里，图文的配合恰到好处，复杂的机械结构图清晰明了，即便是初学者也能快速定位到关键信息。章节之间的逻辑过渡非常流畅，从基础概念的引入到复杂计算的深入讲解，层层递进，让人感觉每一步都是在稳扎稳打地构建知识体系。特别是那些关键概念的解释，常常会配上生动的比喻或者实际工程中的案例，一下子就把抽象的理论拉到了具体的应用层面，极大地增强了学习的代入感。

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