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出版者:清华大学

作者:刘春梅

出品人:

页数:278

译者:

出版时间:2007-1

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787302143260

丛书系列:

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《机械设计与制造工艺基础》 内容简介 本书深入浅出地涵盖了现代机械设计与先进制造工艺的核心知识体系，旨在培养读者扎实的理论基础、敏锐的工程实践能力以及面向未来的创新思维。本书内容结构严谨，逻辑清晰，从最基本的机械原理出发，逐步深入到复杂的系统集成与智能制造前沿，全面覆盖了从概念设计到最终产品实现的完整链条。 --- 第一部分：机械设计基础理论与方法 本部分是全书的基石，重点构建读者在机械系统分析与设计中的理论框架。 第一章：机械设计基本概念与发展趋势 本章首先界定了机械系统在现代工业中的地位与作用，阐述了机械设计的全过程，强调了人机工程学、可靠性设计以及绿色制造理念在当代设计中的核心地位。详细分析了数字化设计（如参数化建模、知识工程）对传统设计方法的颠覆与革新。特别关注了工业4.0背景下，机械设计如何与信息物理系统（CPS）深度融合的趋势。 第二章：机械传动基础 详细讲解了各类机械能传递元件的理论分析与应用。 齿轮传动： 深入探讨了标准齿轮、非标准齿轮的几何尺寸计算、强度校核（齿根弯曲强度、接触疲劳强度）。重点分析了变位齿轮的设计原理，及其在提高承载能力和减小噪声方面的优势。介绍了直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮以及人字齿轮的工作特性与适用范围。 蜗轮蜗杆传动： 阐述了蜗轮蜗杆传动的自锁条件、传动效率的精确计算，以及蜗杆的螺纹加工与精度要求。 带传动与链传动： 比较了带传动（V带、同步带）与链传动的优缺点。详细分析了带传动中的张紧力计算、包角与有效长度的确定，以及链传动的节圆、节距与传动比的校核。 第三章：联接与紧固件设计 本章聚焦于机械零部件之间的可靠连接。 静连接与动连接： 系统介绍了静连接（如铆接、焊接）的强度计算与工艺要求。对动连接（如键、花键、销连接）的受力分析和尺寸确定进行了详尽的阐述，强调了防止相对运动和保证配合精度的设计原则。 螺纹连接： 深入讲解了普通螺纹、传动螺纹的几何参数、强度计算以及防松技术。对比分析了螺栓连接中的预紧力对疲劳寿命的影响，并介绍了螺纹连接的可靠性优化方法。 第四章：轴、轴承与滑动摩擦 本章是确定机械主机精度和寿命的关键部分。 轴的设计： 详细讲解了轴的材料选择、静力强度、疲劳强度校核，以及临界转速的计算。区分了实心轴、空心轴、曲轴和凸轮轴的设计特点。 滚动轴承与滑动轴承： 深入剖析了滚动轴承的基本结构、命名规则及工作原理。重点讲解了根据工况（载荷性质、转速、环境温度）选择轴承类型、计算疲劳寿命（$L_{10}$寿命）的方法。滑动轴承部分则侧重于润滑理论（雷诺方程初步介绍）及其在重载、低速场合的应用。 第五章：弹性力学与疲劳强度分析 本章引入了更先进的强度理论。 失效理论： 详细介绍了静力强度理论（最大正应力理论、最大剪应力理论、形状因子理论）和疲劳失效理论（S-N曲线、Miner准则）。 应力集中与断裂力学基础： 分析了孔、槽、突变截面处的应力集中现象，并介绍了疲劳极限系数的确定。引入了裂纹扩展的断裂韧度概念，为材料的损伤容限设计提供理论依据。 --- 第二部分：先进制造工艺与技术 本部分将理论知识转化为可行的制造方案，聚焦于精度、效率和成本的平衡。 第六章：材料的成形与加工基础 本章概述了金属材料的组织结构、性能与热处理工艺，为后续的切削加工奠定基础。 铸造工艺： 介绍了砂型铸造、压力铸造等主要方法的原理、优缺点及铸件的凝固过程控制。 塑性加工： 详述了锻造（模锻与自由锻）、轧制和冲压成形过程中的材料流变规律及残余应力控制。 热处理： 重点解析了退火、正火、淬火与回火对钢材性能的本质影响，并简要介绍了渗碳、氮化等表面强化技术。 第七章：切削加工原理与刀具技术 本章是精密加工的核心内容。 切削理论： 深入分析了切削几何角度、切削力、切削热及其对刀具磨损的影响。重点讲解了马尔可夫粘连理论和摩擦学在切削过程中的作用。 常用加工方法： 详细阐述了车削、铣削、钻削和镗削的工艺参数选择、夹具设计原则以及表面完整性（表面粗糙度与残余应力）的控制。 数控加工基础（CNC）： 介绍了数控机床的坐标系、运动控制方式，以及 G 代码和 M 代码的基本编程结构，为后续的自动化制造打下基础。 第八章：特种加工技术 针对传统切削难以加工的材料或复杂形状，本章介绍了现代非接触或微小接触的加工方法。 电加工（EDM/ECM）： 讲解了电火花加工的放电机理、脉冲参数控制，及其在硬质合金和高强度钢加工中的应用。 激光加工： 阐述了激光熔化、气化切割的物理过程，以及脉冲模式对热影响区（HAZ）的影响。 超声波加工与水刀切割： 分析了这些柔性加工技术在复合材料和脆性材料加工中的独特优势。 第九章：连接制造工艺——焊接技术 焊接作为最主要的结构连接方式，本章进行了详细的分析。 焊接冶金与热循环： 探讨了焊接过程中的熔池流动、冶金反应以及冷却速率对焊缝组织和性能的影响。 主要焊接方法： 详细对比了熔化极气体保护焊（GMAW/MIG）、钨极氩弧焊（GTAW/TIG）的工艺特点。特别关注了激光焊接和搅拌摩擦焊等先进连接技术。 焊后处理与无损检测（NDT）： 介绍了消除焊接残余应力的方法，以及超声波、射线、渗透等无损检测手段在保证焊接质量中的应用。 第十章：公差、配合与测量技术 保证产品互换性和装配质量的最终环节。 几何量公差（GD&T）： 深入学习了 ISO 标准下的各种形位公差（如平面度、同轴度、垂直度）的符号、注法和检测原则。重点讲解了最大实体原则、最小实体原则在图纸解读中的应用。 尺寸公差与配合： 系统讲解了孔系与轴系配合的选择，过盈、间隙配合的计算，以及尺寸链的误差分配方法。 精密测量： 介绍了接触式测量（如三坐标测量机 CMM）和非接触式测量（如光学扫描、激光跟踪仪）的工作原理和精度评定。 --- 第三部分：系统集成与未来展望 本部分将设计与制造相结合，引入现代工程管理与智能制造的前沿概念。 第十一章：计算机辅助工程（CAE）与仿真 本章指导读者利用现代软件工具进行设计验证与优化。 有限元分析（FEA）基础： 介绍了结构分析的基本假设，网格划分对计算结果的影响。重点讲解了线性静力分析、模态分析（确定固有频率，避免共振）和接触分析的设置与结果判读。 多物理场耦合分析： 简要介绍了热-结构耦合、流体-结构相互作用（FSI）在复杂机械系统（如热交换器、精密机床主轴）设计中的应用。 第十二章：现代制造系统与智能装配 着眼于未来工厂的构建。 柔性制造系统（FMS）与自动化生产线： 分析了自动化设备、机器人技术在装配与搬运中的集成方案。 质量管理与过程控制： 介绍了统计过程控制（SPC）的基本图表与应用，以及六西格玛方法在提高制造过程稳定性中的作用。 增材制造（3D 打印）的应用： 探讨了选择性激光烧结（SLS）、熔融沉积成型（FDM）等技术在快速原型制作、复杂零件制造以及工装夹具开发中的潜力与局限性。 总结 本书的编写遵循“理论为指导，实践为目标”的原则，内容广度与深度兼顾，不仅为学习机械设计原理的初学者提供了坚实的理论基础，也为从事先进制造工艺研究和系统集成的工程师提供了深入的技术参考。通过对传统学科的系统梳理和对新兴技术的积极引入，本书旨在培养能够应对未来复杂工程挑战的高素质工程技术人才。

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这本书的理论基础部分处理得非常到位，它没有一股脑地把所有国家标准和行业规范堆砌在一起，而是选择了最核心、最不易过时的那部分进行精炼的阐述。作者似乎深谙“少即是多”的道理，他用最精炼的语言勾勒出了几何公差、视图投影等基本法则的底层逻辑。我过去总是死记硬背那些规范条文，效果很差。但在这本书里，通过作者对这些法则的起源和应用场景的剖析，我终于理解了它们存在的根本原因，从而达到了“知其然，更知其所以然”的境界。这使得我在后续学习其他专业软件时，面对新的符号和标注要求，都能迅速地将其与已建立的底层认知框架联系起来，大大提高了我的知识迁移能力。这本书为我打下了一个极其扎实和灵活的理论地基。

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这本书的实操案例设计简直是教科书级别的典范。我发现，它提供的练习项目并不是那种脱离实际的“玩具模型”，而是紧密围绕当前制造业和建筑设计领域最常见、最实用的结构件和装配体。从基础的机械零件拆解，到复杂的管路布局模拟，每一个案例都精心设计了递进关系。更让我印象深刻的是，每个案例的最后，都会附带一个“优化建议”或“性能评估”的小节。这个部分往往会讨论如果采用不同的绘制标准或材料参数，最终的结果会有哪些差异。这教会了我一个至关重要的理念：绘图不仅仅是画出图形，更是在为未来的生产和维护提供精确的信息指导。我甚至将书中一些案例的最终图纸打印出来，贴在我的工作台旁，作为日常参照的“黄金标准”。

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我得说，这本书的语言风格非常有个人特色，读起来一点也不枯燥，反而有一种邻家大哥在跟你聊天的亲切感。作者似乎很懂得如何用最接地气的方式来解释那些原本听起来高深莫测的技术术语。举个例子，他对“图层管理”的讲解，居然用到了“整理你的工具箱”的比喻，一下子就把抽象的概念具体化了。更妙的是，书中穿插了大量作者自己早年犯过的“低级错误”案例，这些“惨痛教训”不仅让人会心一笑，更重要的是，它们提供了一种真实的参照系，让我们知道在学习过程中哪些陷阱是必须避开的。这种坦诚和幽默的笔调，使得学习曲线不再那么陡峭，让初学者在感到技术压力的同时，也能收获一份学习的乐趣和自信。

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这本书的内容深度和广度都出乎我的意料，它不像市面上很多同类书籍那样，仅仅停留在基础操作的罗列上，而是深入挖掘了设计背后的逻辑和思维过程。我特别欣赏作者在讲解某个复杂工具或功能时所采用的“情景代入”法。比如，在讨论到某个二维视图转换的三维建模技巧时，作者没有直接抛出步骤，而是先描述了一个实际工程中可能遇到的难题，然后引导我们思考“如果我是工程师，我会如何解决这个问题”，接着才展示如何运用书中的技术来高效达成目标。这种教学方式极大地激发了我的主动学习欲望，让我不再是被动地接受指令，而是主动地去探究“为什么”要这么做。读完几个核心章节后，我感觉自己看待工程图纸的视角都变得更加系统和全面了，那种豁然开朗的感觉，是很多纯粹的软件教程无法给予的。

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这本书的装帧设计真的非常用心，封面色彩搭配沉稳又不失活力，那种略带磨砂质感的纸张拿在手里，就能感受到制作者对细节的把控。我尤其喜欢它扉页上的那句引言，虽然内容我记不太清了，但那种激励人心的力量感是实实在在的。内页的排版也极为考究，字号和行距拿捏得恰到好处，即便是长时间阅读也不会感到视觉疲劳。而且，它在章节之间的过渡部分，常常会穿插一些简短的行业小故事或者设计理念的阐述，这些“花边”内容非但没有显得多余，反而极大地丰富了阅读体验，让这本书不再是一本冰冷的技术手册，更像是一位经验丰富的前辈在与你娓娓道来。每次翻开它，都能从那些细微的版式设计中感受到一种对专业知识的敬畏和对读者体验的尊重。它不仅仅是知识的载体，更是一件设计品本身，体现了极高的出版水准。

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