具体描述
机械设计基础与制造工艺实用指南 本书简介 本书全面深入地探讨了现代机械设计的基础理论、核心方法以及先进的制造工艺，旨在为工程技术人员、高校师生以及相关领域的研究人员提供一本系统、实用且与时俱进的参考手册。我们聚焦于如何将理论知识转化为实际工程问题的解决方案，强调从材料选择、结构设计到成形加工的完整链条上的优化与控制。 第一部分：机械设计基础理论与方法 本部分系统梳理了机械设计领域的核心概念，为后续的深入设计打下坚实的理论基础。 第一章 机械设计概述与工程基础 本章首先界定了机械设计的范畴、设计流程与标准。重点解析了工程力学在机械设计中的应用，包括静力学、动力学分析的基础模型。我们详细阐述了材料科学在机械设计中的关键作用，特别是常见工程材料（如钢、铸铁、铝合金、高分子材料）的机械性能、失效模式（疲劳、蠕变、腐蚀）及其应对措施。本章强调了可靠性工程的基本原理，介绍了设计裕度、失效率的计算方法，确保设计方案满足预期的使用寿命和安全要求。 第二章 机械传动系统的设计与分析 传动系统是机械的心脏。本章首先深入讲解了齿轮传动，涵盖了标准直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮的设计、强度校核（弯曲强度和接触强度），并引入了非标准齿轮和特种齿轮（如锥齿轮、蜗轮蜗杆）的设计原则。随后，对带传动和链传动进行了详细分析，包括紧度、中心距的确定，以及传动比的精确控制。轴和轴承的设计是本章的重点，详细介绍了静强度、疲劳强度校核，以及滚动轴承和滑动轴承的选型、润滑和安装技术，特别关注了轴系回转精度和刚度的设计要求。 第三章 连接技术与紧固件设计 本章系统介绍了永久连接（焊接、铆接、胶接）和可拆卸连接（螺纹连接、键连接、销连接）的设计规范。对于螺纹连接，我们深入分析了螺栓预紧力的计算、疲劳分析以及防松动的技术。在胶接和焊接连接的介绍中，侧重于如何通过结构优化来均衡不同连接件之间的载荷分布，以防止应力集中。 第四章 机构运动学与动力学分析 本章侧重于机构的运动规律和受力分析。详细讲解了平面连杆机构、凸轮机构的运动特性分析、尺寸综合和轨迹设计。在动力学方面，引入了拉格朗日方程和牛顿-欧拉方程在复杂机构（如机器人机构）中的应用，重点讨论了如何通过配重、弹簧补偿等手段实现机构的动态平衡和减振降噪。 第二部分：现代制造工艺与优化 本部分将理论设计转化为可制造的产品，涵盖了主要的成形、切削、连接及表面强化技术。 第五章 金属材料的成形工艺 本章全面介绍金属零件的毛坯制造技术。 铸造工艺： 详细阐述了砂型铸造、金属型铸造和特种铸造（如压力铸造、熔模铸造）的工艺流程、优缺点及缺陷控制。重点分析了凝固过程中的组织变化和缩孔、气孔的形成机理。 塑性加工： 深入讲解了锻造（模锻、自由锻）和轧制工艺。对于冲压成形，系统分析了拉伸、弯曲、深冲等工序的设计参数和回弹补偿技术。 第六章 切削加工与数控技术 本章聚焦于提高零件加工精度和表面质量的切削理论与实践。详细分析了车、铣、刨、磨等基本工序的切削参数优化、刀具选择与寿命预测。特别辟出专章讨论了数控（NC）加工技术，包括G代码编程基础、刀具路径规划的优化算法，以及在复杂曲面加工中的应用挑战。本章还介绍了高效、高精度加工技术，如电火花加工（EDM）和激光加工的原理与应用边界。 第七章 表面工程与强化技术 本章探讨如何通过表面处理来改善零件的耐磨性、耐腐蚀性和疲劳寿命，这是提高机械产品可靠性的关键环节。内容涵盖了热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）对材料微观结构和宏观性能的调控。此外，详细介绍了化学镀、电镀、热喷涂等涂层技术，以及离子注入、激光熔覆等先进表面强化技术在关键受力部件上的应用案例。 第八章 质量控制与测量技术 本部分强调了从设计到制造全过程的质量控制。内容包括几何尺寸和形位公差（GD&T）标准的解读与应用，确保图纸的清晰性和可制造性。详细介绍了传统测量工具（如千分尺、高度规）和现代精密测量设备（如三坐标测量机CMM、光学扫描仪）的操作原理、精度评定和测量数据处理方法。本章还介绍了统计过程控制（SPC）在监控制造稳定性中的应用。 总结与展望 全书贯穿了“设计为制造服务，制造反哺设计优化”的现代工程思想。通过大量的工程实例和图表数据，本书致力于培养读者解决复杂机械系统问题的能力，并展望了增材制造（3D打印）技术对传统机械设计和制造流程带来的深刻变革。本书的结构严谨，内容翔实，是提升工程实践能力的理想工具书。
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