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出版者:中国劳动

作者:孙大俊

出品人:

页数:215

译者:

出版时间:2007-7

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787504562975

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• 机械工程
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机械设计基础：构建现代工程的基石 一、本书概述与定位 《机械设计基础》是一本旨在系统、深入地介绍现代机械设计领域基本理论、原理和工程实践方法的教材与参考用书。本书的撰写严格遵循工程教育的核心要求，立足于扎实的理论支撑与前沿的工程应用相结合的原则，力求为读者构建一个全面、清晰的机械设计知识框架。 本书的定位是作为工科院校机械类、材料类、能源动力类等相关专业本科生核心课程的教材，同时也是工程技术人员在实际工作中进行机械零部件设计、校核、选型以及故障分析的重要参考工具。我们深知，机械设计是连接基础科学与工程实践的桥梁，其深度和广度直接决定了工程产品的性能、可靠性与经济性。因此，全书内容组织力求逻辑严密，由浅入深，确保读者在掌握基础原理的同时，能够迅速过渡到复杂工程问题的解决。 二、核心内容模块详解 本书的内容体系围绕机械设计学的五大支柱——机构学、机械原理、材料力学基础、机械零件设计、以及可靠性与润滑——进行精心布局和深度挖掘。 模块一：机构的运动分析与设计（机构学基础） 本模块是机械设计的基础之基础。我们首先从最基本的运动链概念入手，详细阐述了平面机构和空间机构的组成、运动和动力学分析方法。 1. 自由度分析与约束理论： 深入探讨了基纳-库兹涅佐夫（Kutzbach-Grübler）准则在判断机构复杂度和自由度确定中的应用，强调了运动副的分类及其对机构功能实现的决定性作用。 2. 运动与速度分析： 除了传统的图解法（瞬心法）外，本书重点介绍了矢量法和复数法在高速、复杂机构速度和加速度分析中的精确性，为后续的动态分析打下坚实基础。 3. 机构的综合与创新设计： 本部分不再局限于对已知机构的分析，而是引入了新型连杆机构（如龙门式、凸轮机构变种）的设计思路，并探讨了功能导向的设计流程，激发读者的创造性思维。 模块二：机械原理与动态分析 此模块侧重于将运动转化为有效的力和扭矩传递，并分析机械系统在实际工作中的动态特性。 1. 力的分析与平衡： 详细讲解了各种载荷（静载、冲击载荷、交变载荷）的分类、测量与等效力的计算，这是进行后续强度校核的前提。 2. 机械的动力学与平稳性： 深入研究了旋转机械的振动问题。从单自由度和多自由度系统的自由振动、强迫振动，到系统的固有频率计算，再到减振和隔振措施的设计应用，特别是针对往复式机械（如内燃机、压缩机）的动态平衡技术，给予了专门的章节进行详述。 3. 传动系统的效率与能耗： 除了传统的齿轮、带、链传动效率计算，本书还引入了现代传动系统（如谐波齿轮传动、液压与气动传动元件的功率损失模型）的分析方法，关注整个传动链的能量损耗优化。 模块三：机械强度与可靠性设计 强度理论是确保机械部件在预期寿命内不发生失效的核心。 1. 材料的力学性能与本构关系： 摒弃了过于简化的线弹性假设，引入了屈服准则（如冯·米塞斯、特雷斯卡准则）和疲劳极限的确定方法，特别是针对塑性变形和蠕变现象的分析。 2. 疲劳强度设计： 这是现代机械设计中最关键的一环。本书详尽介绍了S-N曲线的获取、修正系数（表面状态、尺寸效应、应力集中系数 $K_f$）的应用，并侧重讲解了累积损伤理论（如Miner准则）在复杂载荷谱分析中的应用。 3. 失效分析与安全系数的确定： 讨论了各种失效模式（疲劳断裂、接触疲劳、磨损、腐蚀）的特征，并阐述了基于概率的可靠性设计方法（如载荷和强度分布法）来合理确定设计安全裕度，而非仅仅依赖经验系数。 模块四：典型机械零件的设计与优化 本模块是工程实践的集中体现，详细解析了最常用、最核心的机械零件的设计、计算与标准化。 1. 联接件设计： 螺纹联接： 重点在于螺栓预紧力的计算、疲劳寿命的控制，以及特殊工况下（高温、高频振动）的防松技术（如结构防松与使用防松）。 键、销与铆接： 针对承受冲击和变载荷的场合，详细对比了各种键（如平键、楔键、风扇键）的剪切和压溃计算，并引入了自锁机构的设计原理。 2. 轴系设计： 轴的设计不再是简单的直径计算，而是综合考虑扭转强度、弯曲强度（基于等效应力）、刚度要求（临界转速校核），以及配合的过盈量与选择的必要性。 3. 滚动轴承与滑动轴承： 深入讲解了滚动轴承的寿命额定载荷计算（$L_{10}$寿命），并针对滑动轴承，详细分析了流体动压润滑的油膜厚度、承载能力，以及油封、润滑方式的选择。 4. 齿轮传动设计： 这是本书的重点之一。内容涵盖直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、锥齿轮和蜗轮蜗杆的强度计算（考虑齿面接触疲劳和齿根弯曲疲劳），强调了齿形系数、应力集中系数的精确取值，以及齿轮箱的结构集成设计。 模块五：润滑、摩擦与密封技术 现代机械的高效运行离不开对摩擦和磨损的有效控制。 1. 摩擦学基础： 探讨了宏观摩擦理论与微观粘着理论的结合，分析了不同材料对之间的摩擦特性。 2. 润滑理论： 详细阐述了边界润滑、混合润滑和流体润滑的机理。特别对流体润滑中粘度、速度和载荷对油膜形成的影响进行了定量分析。 3. 密封技术： 介绍了接触式密封（如唇形密封圈、填料密封）和非接触式密封（如迷宫式、干气密封）的工作原理和适用场景，强调了密封失效对系统可靠性的连锁反应。 三、教学特色与工程导向 本书最大的特色在于其强烈的工程应用导向性，旨在培养学生“设计思维”而非仅仅“计算能力”。 1. 案例驱动学习： 每章末尾都附有典型的工程应用案例，例如：起重机卷筒的结构设计、精密机床主轴的刚度优化、或高速搅拌器的轴承选型等，这些案例均要求综合运用多章节知识。 2. 软件辅助设计理念： 介绍并探讨了如何利用有限元分析（FEA）软件对复杂应力集中区域（如阶梯轴、带孔零件）进行精确模拟和优化，以及如何使用专业软件（如KISSES/SolidWorks）进行标准件库调用和装配校验。 3. 标准化与规范化： 全书设计参数引用了国际标准（ISO）和国家标准（GB）的最新数据和要求，确保所学知识直接对接工业实践的规范要求。 通过对以上五大模块的深入学习，读者将能够系统掌握现代机械设计所必需的理论基础和工程技能，具备独立完成中小型机械系统设计与优化的能力。

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我必须强调这本书在图文排版和资料的详尽程度上所下的功夫。在技术学习中，视觉信息的传达效率往往决定了学习的成败，而这本《机械基础》的排版简直堪称典范。它的图示不是那种简单粗糙的示意图，而是经过专业绘制、标注清晰的三视图、剖视图，甚至还有一些关键细节的局部放大图，确保了读者能精确把握几何形状和装配关系。举个例子，讲解轴承游隙调整时，书中提供的不同调整工具的结构图，以及游隙过大或过小时对系统性能的影响曲线，层次分明，一目了然。更令人惊喜的是，它在各个章节末尾提供的“进阶阅读推荐”清单，非常专业且具有指导性，指明了哪些是经典的参考书目，哪些是最新的研究论文方向，这为渴望深入研究的读者指明了道路。这本书的细节处理体现了一种对知识的敬畏心和对读者的尊重。它不仅仅是一本工具书，更像是一份精心装帧的工程艺术品，每一次翻阅都能发现新的用心之处，让我对机械工程这门学科充满了敬意和学习的热情。

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这本书的语言风格非常严谨、专业，但又不失清晰度。我过去阅读一些技术手册时，常常需要反复查阅名词解释，因为作者往往假设读者已经具备一定的背景知识。然而，《机械基础》在这一点上做得非常出色，它对每一个核心概念都进行了详尽的界定，并且使用了大量的对比分析来巩固理解。比如，在区分“静力平衡”和“动力平衡”时，它不仅给出了数学上的区别，还生动地描述了高速旋转机械中，不平衡质量可能导致的灾难性后果，配图中的振动曲线对比直观有力。此外，本书在案例选择上体现了极强的时代感和前瞻性。除了传统的机床、内燃机案例，书中还引入了如3D打印中的运动控制、无人机云台的稳定算法等现代工程应用背景，这使得即便是相对“基础”的内容，读起来也让人感到与时俱进，而不是陈旧过时。对于我这种需要跟上技术发展的人来说，这种对新旧知识的有机融合至关重要。这本书成功地在“打牢基础”和“展望未来”之间找到了一个完美的平衡点。

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我对这本书的编排结构印象非常深刻，它展现出一种高度的系统性和递进性，仿佛是精心构建的一个知识迷宫，但每一步都有清晰的指引，最终导向对整个机械系统的宏观理解。它巧妙地避开了传统教材中那种先理论后应用的僵硬模式，而是采取了一种“问题驱动”的学习路径。比如，在讲解“流体力学基础”时，它不是从纳维-斯托克斯方程开始，而是从一个常见的工程问题——如何设计一个高效的冷却系统——切入，然后自然而然地引出伯努利原理、雷诺数等概念。这种倒推的讲解方式，让读者在解决实际问题的过程中去主动学习理论，从而大大增强了知识的粘合度。而且，这本书对“标准件”的介绍也极为细致，它没有简单地罗列国标和ISO标准，而是通过大量的表格和图示，清晰地展示了标准件的标准化历史和其对提高制造效率的深远意义。我尤其欣赏它在附录中加入的“常见机械故障快速诊断指南”，虽然篇幅不长，但其针对性极强，对于现场维护人员来说，简直是一本救急手册。总的来说，这本书的结构设计极具匠心，它不仅仅是知识的堆砌，更是一套完整的、从宏观到微观的工程思维训练体系。

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说实话，我原本以为这种基础类的书籍难免会有些枯燥乏味，但《机械基础》这本书成功地打破了我的固有印象。它的叙事风格非常活泼，甚至带有一丝幽默感，这在技术书籍中是极为罕见的。例如，在描述材料力学中的“应力集中”现象时，作者没有直接上复杂的有限元分析图，而是讲了一个关于桥梁设计失误导致结构破坏的小故事，用拟人化的方式解释了材料在特定几何形状下的“脆弱性”。这种叙事手法极大地降低了阅读门槛，让那些原本让人望而生畏的力学概念变得平易近人。更值得称赞的是，本书对“设计思维”的培养起到了关键作用。它不只是告诉你“怎么算”，更重要的是引导你去思考“为什么要这么算”。在“连接技术”那一章，作者花了大量篇幅对比了焊接、铆接和螺栓连接的优缺点，分析了在不同载荷、不同环境下的最优选择，这种权衡利弊的分析过程，是教科书里很少深入探讨的。我感觉这本书更像是一位经验丰富的老技师在分享他的“独门秘籍”，他不仅告诉你公式，更告诉你公式背后的哲学和取舍。对于想从事机械设计或相关工程领域的新人来说，这种思维训练比单纯的知识点积累要宝贵得多。

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这本《机械基础》的书简直是为我这种对机械原理一窍不通的新手量身定制的。从翻开第一页开始，我就被它清晰的逻辑和生动的图解所吸引。它不像我之前看过的那些教科书，堆砌着密密麻麻的公式和晦涩难懂的理论，这本书更像是请了一位经验丰富的工程师在身边手把手地教你。作者似乎深谙读者的困惑点，总是能在最关键的地方给出深入浅出的解释。比如，在讲解齿轮传动时，不仅仅是给出啮合角和模数的定义，而是通过剖析几个实际的工业案例，让你直观地理解为什么不同规格的齿轮会产生不同的扭矩和速度变化。我特别喜欢它在“运动和机构”那一章的处理方式，那些复杂的机械手、凸轮机构，通过三维动画的描述方式（虽然是纸质书，但文字描述营造出了这种动态感），让人仿佛能亲手操作一样。书中的术语解释也非常到位，不是那种干巴巴的字典式定义，而是结合实际应用场景来阐述，比如“摩擦力”这个概念，它不是孤立地讲，而是通过汽车的刹车系统和轴承的润滑失效来对比，让你瞬间明白其重要性。读完这部分，我对自己家里的电动工具的工作原理都有了新的认识。这本书的优点在于它的实践导向性极强，理论和应用结合得恰到好处，让人觉得学到的知识是“有用”的，而不是仅仅为了考试而死记硬背的知识点。

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