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出版者:

作者:王建锋

出品人:

页数:139

译者:

出版时间:2008-12

价格:19.80元

装帧:

isbn号码:9787811148626

丛书系列:

图书标签:

• 模具
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• 机械工程

机械设计基础：理论与实践 本书导读 《机械设计基础：理论与实践》是一本旨在为工程技术人员和高等院校机械类专业学生提供全面、深入机械设计理论知识和实用工程实践指导的专著。本书内容涵盖了机械设计领域的核心概念、分析方法以及最新的技术发展趋势，力求在理论的严谨性与应用的直观性之间取得完美的平衡。我们深知，现代制造业对设计人员的要求已不再局限于简单的零部件设计，而是要求具备系统性的工程思维和解决复杂制造问题的能力。因此，本书的编排结构经过精心设计，旨在帮助读者构建坚实的理论基础，并能迅速将其转化为实际工程应用能力。 第一部分：机械设计基础理论体系的构建 本书的开篇着重于为读者打下坚实的理论基础，这部分内容是后续所有高级主题的基石。 第一章 机械系统与机构学概述 本章首先引入了“机械”的广义概念，探讨了机械在现代工业社会中的核心地位及其分类。我们详细阐述了机构学的基本概念，包括运动链、自由度计算（如Kutzbach准则的深入应用），并对平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、以及各种特殊机构进行了系统性的介绍。重点在于对各种机构运动规律的数学描述和运动特性分析，如曲柄摇杆机构的死点分析、凸轮廓面的设计与加工误差对运动的影响。此外，本章还引入了运动学和动力学分析的初步工具，为后续的强度分析做准备。我们特别强调了机构运动仿真在早期设计验证中的重要性。 第二章 材料力学：载荷、应力与变形的精确量化 材料力学是机械设计中不可或缺的核心支柱。本章从微观结构与宏观性能的关系入手，系统回顾了材料的本构关系，包括线弹性、弹塑性行为的描述。我们深入探讨了拉伸、压缩、剪切、弯曲和扭转等基本变形模式下的应力与应变分析。 应力状态与应力分析： 重点剖析了二维和三维应力状态的转换，详细讲解了莫尔圆（Mohr's Circle）在判断主应力与最大剪应力中的应用。对于复杂载荷情况，如组合应力，本书提供了精确的计算方法和工程近似处理的适用条件。 强度理论与失效分析： 全面对比了冯·米塞斯（Von Mises）屈服准则和特雷斯卡（Tresca）屈服准则，并结合实际工程案例分析了材料在不同载荷模式下的失效风险。同时，对疲劳失效理论进行了深入的剖析，包括S-N曲线的构建、疲劳极限的确定，以及累积损伤理论（如Miner法则）在复杂变载荷下的应用。 变形与稳定性分析： 详细论述了挠度与转角计算的能量法（如单位载荷法和虚功原理），并对压杆的稳定性问题进行了详尽的欧拉公式推导及其在实际工程中修正（如考虑偏心载荷和欧拉公式适用范围的限制）。 第三章 机械系统动力学与振动基础 本章聚焦于机械系统随时间变化的运动规律和能量传递效率。 动力学分析： 介绍了刚体动力学基础，重点在于利用牛顿-欧拉方程对复杂机械系统进行受力分析和运动分析。随后，引入了拉格朗日方程，以更优雅的方式处理约束系统的运动微分方程。 机械振动学： 详细分析了单自由度系统（有阻尼和无阻尼）的自由振动与强迫振动响应。重点讨论了振动传递率、共振现象及其危害，并介绍了如何通过增加阻尼、改变刚度或利用隔离技术来抑制振动。对于多自由度系统，本书介绍了特征值问题、模态分析的基本原理，为理解复杂机械的动态特性奠定了基础。 第二部分：核心零部件的设计与优化 本部分将理论知识应用于具体零部件的设计，强调设计规范、计算精度与工程可靠性。 第四章 联接件设计：静力与疲劳考量 本章细致讨论了静联接（如螺纹连接、铆接、键和销连接）和动联接（如滚动轴承和滑动轴承）的设计规范与计算。 螺纹联接： 深入分析了螺纹的自锁性、承载能力，以及螺栓预紧力对疲劳寿命的影响。讲解了不同预紧力等级下的扭矩系数和受力分配模型，并探讨了螺纹的疲劳失效模式。 滑动轴承： 重点讲解了流体动力润滑理论（如雷诺方程的简化形式），分析了轴瓦的几何参数、润滑油粘度对轴承承载能力和温升的影响。介绍了边界润滑和混合润滑状态下的设计挑战。 滚动轴承： 详细阐述了滚动轴承的静载能力（C）、动载能力（C0）的计算，以及寿命的概率性评估（L10寿命的计算）。涵盖了轴承的游隙选择、密封结构设计及其对运行可靠性的影响。 第五章 齿轮传动系统设计 齿轮传动是应用最广泛的动力传递方式之一。本章力求全面覆盖从几何设计到强度校核的全部流程。 齿轮几何设计： 详细讲解了标准直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和锥齿轮的参数化设计，包括齿形系数、重合度和干涉消除的几何条件。 齿轮强度计算： 遵循最新的国际标准（如ISO/AGMA），详细阐述了齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度（点蚀）的计算方法。重点分析了载荷集中的影响，如齿向载荷分布不均、齿廓误差引起的冲击载荷，以及对齿轮材料选择和热处理工艺的要求。 蜗轮蜗杆与人字齿轮： 简要介绍了这两种特殊齿轮的啮合特性、效率计算及其适用场合。 第六章 弹性元件与密封技术 本章关注确保机械系统柔顺性与可靠性的关键辅助元件。 弹簧设计： 覆盖了螺旋压缩弹簧、拉伸弹簧和板簧的设计与校核。特别强调了材料选择（如高应力疲劳寿命材料）和疲劳寿命设计，以及如何应对螺旋弹簧的“端部效应”。 密封技术： 详细分类和比较了静态密封（如垫片、O型圈）和动态密封（如唇形密封、迷宫密封）。讲解了密封件的选材（耐温性、耐介质性）、安装预紧力的合理确定，以及在高速、高压工况下的密封失效机制。 第三部分：现代设计方法与工程实践 本部分引导读者超越传统的手算模式，拥抱现代设计工具和优化理念。 第七章 机械零部件的有限元分析（FEA）应用 本章不再着重于有限元理论的数学推导，而是强调在工程实践中如何高效、准确地使用FEA工具。 建模与网格划分： 讨论了理想化模型（如简化几何、材料假设）的合理性，以及网格密度、类型选择对计算结果精度的影响。强调了边界条件（Constraints）和载荷施加方式的准确性是FEA成功的关键。 结果解读与验证： 重点分析了应力集中区域的特征、接触分析（Contact Analysis）中的收敛性问题，以及如何利用应力奇异点排除法和能量密度判据来解释和修正疲劳分析结果。 第八章 可靠性与优化设计导论 现代机械设计必须以可靠性为核心。本章介绍了可靠性工程的基本概念，如失效率、可靠度函数、平均故障间隔时间（MTBF）。讲解了基于概率的失效模型和系统的冗余设计策略。 设计优化： 介绍了目标函数、约束条件的建立，并对比了传统迭代法与现代梯度下降、遗传算法等优化方法在零部件尺寸优化中的应用，旨在实现性能最优与成本、重量的最佳平衡。 结论 《机械设计基础：理论与实践》是一本为追求卓越的工程师准备的工具书。它不仅提供了机械设计所需的经典理论知识，更融合了最新的工程计算标准和实践经验。通过对机构运动的精确预测、材料性能的深入理解、零部件的强度校核以及对系统动态行为的控制，本书期望培养读者一种严谨、全面、面向实际问题的工程设计能力。掌握本书内容，将使读者能够自信地应对从概念设计到制造实现全过程中的复杂技术挑战。

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