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出版者:高等教育

作者:吕宗枢

出品人:

页数:295

译者:

出版时间:2008-1

价格:24.20元

装帧:

isbn号码:9787040225693

丛书系列:

图书标签:

• 电机学
• 电机
• 电力系统
• 电气工程
• 电磁场
• 变电站
• 电力拖动
• 电机控制
• 电力电子
• 电气设备

机械设计基础：工程实践的基石 本书概述 《机械设计基础》是一本面向工科学生的经典教材，它系统地介绍了机械设计领域的核心理论、基本原理和工程实践方法。本书内容涵盖了机械系统设计中不可或缺的关键要素，从最基础的材料力学性能分析到复杂的机构运动学与动力学分析，再到具体的零部件设计与计算，为读者构建了一个全面而扎实的机械设计知识体系。 本书的编写宗旨在于培养学生将理论知识应用于解决实际工程问题的能力。我们深知，现代机械设计不仅仅是数学模型的建立与求解，更是对工程约束、材料选择、制造工艺和可靠性要求的综合考量。因此，本书在理论阐述的同时，大量引入了工程实例和案例分析，帮助读者理解设计背后的物理意义和工程权衡。 第一部分：材料力学与静力学基础 机械设计的第一步是对作用于机械系统的载荷进行分析，并理解材料如何响应这些载荷。本部分将深入探讨以下内容： 1. 材料力学基础： 我们首先回顾了材料的本构关系，包括应力与应变的定义、胡克定律、泊松比等基本概念。重点分析了材料在单向拉伸、压缩、剪切以及扭转载荷下的响应。对于复杂载荷情况，本书详细讲解了组合应力状态下的等效应力概念，如最大剪应力理论（Tresca准则）和最大畸变能理论（Von Mises准则），并结合工程实践中常用的安全系数确定方法，指导学生进行初步的强度校核。 2. 结构静力学分析： 构件的静力平衡是设计稳定结构的前提。本章系统介绍了平面力系和空间力系的平衡方程，并着重讲解了如何对复杂机械结构进行受力分析。这包括刚体假设的应用、内力（轴力、剪力、弯矩、扭矩）的计算与图形绘制。我们通过大量的例题演示了如何简化结构，建立精确的力学模型，特别是针对梁、桁架和框架结构的处理技巧。 3. 材料的疲劳与断裂： 实际运行中的机械零件大多承受交变载荷，疲劳失效是机械设计中必须面对的挑战。本书详细阐述了疲劳的概念、S-N曲线（Wöhler曲线）的绘制与应用，以及不同载荷形式下的疲劳寿命预测方法。对于影响疲劳强度的各种因素，如应力集中、表面处理、尺寸效应和平均应力修正（Goodman、Soderberg准则），均进行了深入探讨。此外，脆性断裂的基础知识，如断裂韧度（KIC）的概念，也被引入，为理解材料在缺陷存在下的行为提供理论基础。 第二部分：机构运动学与动力学 机构是实现机械特定运动和功能的骨架。本部分聚焦于如何设计和分析机构的运动特性。 1. 机构的运动分析： 从最基本的运动副（点、线、面接触）开始，本书系统地介绍了平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和曲线导向机构的结构组成与运动特性。我们详细讲解了瞬心法、速度投影法和相对运动法在确定机构瞬时速度和加速度中的应用。对于复杂的运动轨迹，本书引入了瞬时加速度的分析方法，这对于设计高速、高精度的运动系统至关重要。 2. 机构的动力学分析： 运动往往伴随着力。本章将运动学分析与动力学相结合，研究机构运动过程中所受的惯性力。我们讲解了达朗贝尔原理在机构动力学中的应用，并介绍了如何计算驱动力矩，以克服惯性力和摩擦力。对振动问题的初步分析，包括自由振动和受迫振动的基本模式，也在此部分进行了介绍，为后续的减振降噪设计打下基础。 3. 机构设计与综合： 理论分析的目的是指导设计。本章侧重于机构方案的初步选择与设计。针对特定功能需求（如等速运转、间歇运动、往复运动），本书提供了常用机构的结构形式和参数选择指南。特别是对连杆机构的设计，详细介绍了位置、速度、加速度的综合设计方法，帮助读者掌握从性能指标反推机构几何尺寸的关键技能。 第三部分：机械零部件设计与计算 此部分是机械设计理论与工程实践相结合的核心体现，涉及对关键承载零件的详细设计。 1. 联接件设计： 联接是机械系统的基本组成单元。本书详细讨论了静连接（如键、销、铆接）和动连接（如螺纹连接、滑动与滚动轴承）的设计。 螺纹连接： 重点分析了螺纹的自锁条件、传动效率以及螺栓预紧力的确定，并对比了普通螺栓、高强度螺栓在不同工况下的应用。 轴与轴承： 轴的设计包括强度计算（静强度、疲劳强度）和刚度校核。滚动轴承的设计部分，深入讲解了轴承的寿命计算、选择标准以及预载力的施加，确保轴承在实际工作条件下的可靠运行。 2. 齿轮传动设计： 齿轮是应用最广泛的动力传递元件。本书系统讲解了直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和锥齿轮的几何参数计算、啮合原理。设计部分侧重于齿的强度计算（弯曲强度和接触疲劳强度），并介绍了齿形系数、应力修正系数的查表和应用，强调了制造精度等级对齿轮性能的影响。 3. 摩擦、润滑与密封： 零件间的相对运动不可避免地产生摩擦和磨损。本章分析了摩擦的性质，并详细介绍了润滑理论的基础知识，包括润滑剂的选择、润滑方式（边界润滑、流体润滑）以及润滑状态的判断。此外，针对机械系统中的泄漏问题，本书也介绍了各种常用密封件（如填料密封、唇形密封、迷宫密封）的工作原理和选择原则。 第四部分：机械的可靠性与现代设计方法 本部分将视角从单个零件扩展到整个机械系统的可靠性和先进设计方法。 1. 机械可靠性基础： 现代工程设计必须量化系统的可靠性。本书引入了可靠度函数的概念，讲解了失效率、平均寿命等指标。设计环节的可靠性分析，包括如何根据使用环境和载荷谱，进行寿命预测和系统冗余设计，是本章的重点。 2. 机械系统的动态特性： 对机械系统进行振动分析，是避免共振、确保设备长期稳定运行的关键。本书介绍了单自由度和多自由度系统的振动特性，包括固有频率和振型。针对工程实践中常见的机械振动问题，我们探讨了隔振器的选择与设计原理。 3. 现代设计方法简介： 为了适应快速迭代的产品开发需求，本书简要介绍了现代机械设计中采用的先进工具，如有限元分析（FEA）在应力、变形和模态分析中的应用，以及计算机辅助设计（CAD）在三维建模和装配检查中的作用。 结语 《机械设计基础》旨在为学生提供一个坚实的理论平台和丰富的工程视野。掌握这些基础知识，是未来成为一名优秀机械工程师的必经之路。本书强调理论与实践的紧密结合，鼓励读者在学习过程中多思考“为什么”和“怎么办”，从而真正领悟机械设计的精髓。

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吕老师的书还是挺基础的，深入浅出，适合基础教学，活学活用。

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