機械設計思考題與習題解答/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材配套參考書 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張鋒 編

圖書標籤:

• 機械設計
• 機械工程
• 工程教育
• 教材
• 參考書
• 思考題
• 習題解答
• 高等教育
• 國傢級規劃教材
• 專業課程

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040284058

版次：1

商品編碼：10743226

包裝：平裝

開本：4開

齣版時間：2010-03-01

頁數：127

正文語種：中文

編輯推薦

　　 為瞭實施“質量工程”建設，認真搞好精品課程的每一個環節，編者們為由宋寶玉、王黎欽主編，由高等教育齣版社齣版的《機械設計》一書編寫瞭這本配套教材。本書不僅給齣瞭《機械設計》一書的思考題與習題的參考答案，而且為瞭開闊學生的解題思路，培養學生分析和解決實際問題的能力，在許多章節都增加瞭典型例題及參考答案，而且還在書後增加瞭兩套綜閤測試題及參考答案。該書的使用將使學生深入掌握機械設計課程內容並提高其解題能力。為瞭給學生提供更多獨立思考的機會，本書還補充瞭一些沒有答案的思考題和習題。

內容簡介

　　 《普通高等教育十一五國傢級規劃教材配套參考書：機械設計思考題與習題解答》是宋寶玉、王黎欽主編，高等教育齣版社齣版的《機械設計》的配套教材。全書沿用主教材的章節順序，給齣瞭每章“思考題及習題”的參考答案，可幫助學生加深對課程內容的理解，瞭解和掌握解題方法和技巧，培養學生分析和解決實際問題的能力。
　　 《普通高等教育十一五國傢級規劃教材配套參考書：機械設計思考題與習題解答》主要供高等學校機械類專業學生學習機械設計課程時使用，也可供其他院校師生參考。

目錄

第一章 緒論
第二章 機械設計概論
第三章 螺紋連接
第四章 其他常用連接
第五章 帶傳動
第六章 齒輪傳動
第七章 蝸杆傳動
第八章 其他常用傳動
第九章 軸
第十章 滾動軸承
第十一章 滑動軸承
第十二章 聯軸器離閤器製動器
第十三章 彈簧
第十四章 機架零件
第十五章 機械傳動係統方案設計
綜閤測試題（一）
綜閤測試題(一）答案
綜閤測試題(二）
綜閤測試題(二）答案
參考文獻

《機械設計基礎》：從原理到實踐的深度探索 本書是為機械設計領域的學習者和從業者精心打造的權威參考書，旨在係統地梳理和深化機械設計的基本原理，並通過豐富的例題和習題解答，幫助讀者將理論知識轉化為解決實際工程問題的能力。本書內容聚焦於機械設計的核心概念，涵蓋瞭從基礎的機械零件選擇、材料力學分析，到復雜的機械係統集成和可靠性設計等各個環節。我們力求以清晰的邏輯、嚴謹的論證和貼近實際的案例，引領讀者深入理解機械設計的精髓。 第一章：機械設計的基本概念與方法 本章作為全書的開篇，為讀者建立起對機械設計領域宏觀的認知。我們將首先闡述機械設計的目的、任務以及其在現代工業中的重要地位。在此基礎上，深入探討機械設計的一般過程，包括方案設計、技術設計和施工設計等階段。重點介紹方案設計中的創新思維和多方案比較原則，以及技術設計中如何進行詳細的零件設計、裝配設計和性能評估。 此外，本章還將係統地介紹機械設計常用的方法論。我們將分析基於經驗的設計方法、基於仿真的設計方法以及基於模型的協同設計方法。特彆地，將詳細講解如何運用有限元分析（FEA）、計算流體動力學（CFD）等數值模擬工具來預測和優化機械零件及係統的性能。同時，也會強調創新設計方法的重要性，例如TRIZ理論在機械設計中的應用，以及如何通過頭腦風暴、類比聯想等方式激發設計靈感。 第二章：機械零件的強度與剛度分析 強度和剛度是衡量機械零件能否承受載荷並保持其幾何形狀不變的關鍵指標。本章將深入解析機械零件在各種載荷（拉伸、壓縮、彎麯、扭轉、剪切）作用下的應力與應變狀態。我們將復習和拓展材料力學中的基本概念，如彈性模量、泊鬆比、屈服強度、抗拉強度等，並引入更高級的應力分析方法，例如應力集中理論和疲勞強度理論。 在靜強度分析方麵，我們將詳細介紹各種許用應力準則，如第一強度理論、第二強度理論、第三強度理論和第四強度理論，並指導讀者如何根據零件的工作條件和材料特性，選擇閤適的許用應力並進行強度校核。對於疲勞強度分析，本章將重點講解應力幅、應力比、疲勞極限、損傷纍積理論（如Miner法則）等概念，並闡述如何通過S-N麯綫和應力集中係數來評估零件在循環載荷下的壽命。 剛度分析方麵，我們將講解構件在外力作用下的變形規律，以及如何計算其撓度和轉角。對於梁、軸、闆等典型構件，我們將介紹常用的剛度計算方法，並強調剛度在確保機械係統正常工作和精度方麵的關鍵作用。本章還將結閤大量實際工程案例，講解如何運用數學模型和數值計算方法來分析復雜結構的應力與剛度，為零件設計和優化提供堅實的理論基礎。 第三章：機械零件的失效模式與預防 瞭解機械零件可能齣現的失效模式是保證機械可靠性的前提。本章將係統地分析機械零件在實際工作環境中可能發生的各種失效形式，包括塑性變形、脆性斷裂、疲勞斷裂、磨損失效、腐蝕失效、蠕變失效等。我們將深入剖析每種失效模式的根本原因、發生機理及其發展過程。 在塑性變形和脆性斷裂方麵，我們將結閤材料的力學性能和加載條件，解釋為何會齣現這些失效。對於疲勞斷裂，我們將詳細介紹其發生條件、裂紋萌生和擴展的過程，以及影響疲勞壽命的各種因素，如錶麵狀態、幾何形狀、載荷譜等。 磨損失效是機械零件常見的失效形式之一，本章將詳細介紹磨損的類型（如磨粒磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損等），磨損的機理，以及影響磨損速率的因素，如接觸壓力、相對速度、潤滑條件、材料硬度等。我們將介紹磨損的評估方法和常見的抗磨損措施，如硬化處理、錶麵塗層、閤理潤滑等。 腐蝕失效是另一類重要的失效模式，本章將討論金屬材料在不同腐蝕介質中的腐蝕機理，包括電化學腐蝕和化學腐蝕。我們將介紹常見的腐蝕類型，如均勻腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕開裂等，並闡述如何通過材料選擇、防腐蝕塗層、電化學保護等方法來延緩或防止腐蝕發生。 此外，本章還將涉及蠕變失效，尤其是在高溫環境下工作的機械零件。我們將講解蠕變的基本概念、蠕變麯綫，以及蠕變對零件強度的影響。 第四章：常用機械零件的設計與計算 本章將聚焦於機械設計中最常用的幾類零件，並提供詳細的設計計算方法和案例。 軸的設計： 我們將詳細介紹軸的類型（如傳動軸、心軸）、軸的強度計算（包括彎麯、扭轉和組閤應力下的計算）、軸的剛度計算（確保軸的撓度在允許範圍內）、軸的臨界轉速分析（防止共振）、以及軸的結構設計（如軸頸、鍵槽、油孔等）。 聯軸器的設計： 聯軸器用於連接軸並傳遞動力，本章將介紹聯軸器的分類（如剛性聯軸器、彈性聯軸器、移動聯軸器），各種聯軸器的結構特點、工作原理，以及如何根據傳遞的轉矩、轉速、軸的對中誤差等因素選擇和設計閤適的聯軸器。 齒輪的設計： 齒輪是傳遞運動和動力的核心部件。我們將深入講解直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、錐齒輪、蝸杆蝸輪等常見齒輪的類型。重點介紹齒輪的強度計算，包括齒根彎麯強度和齒麵接觸強度的計算，以及如何根據齒輪的材料、模數、齒數、壓力角、傳動比等參數進行設計和校核。同時，也將涉及齒輪的潤滑、精度要求和失效預防。 軸承的設計： 軸承用於支承鏇轉軸並減少摩擦。本章將詳細介紹滾動軸承（如球軸承、滾子軸承）和滑動軸承的設計原理。對於滾動軸承，我們將講解其基本類型、額定壽命的計算、當量動載荷的確定，以及如何根據工作載荷、轉速和使用壽命選擇閤適的軸承型號。對於滑動軸承，我們將討論其潤滑原理、油膜厚度計算、溫升計算以及材料選擇。 緊固件的設計： 螺紋聯接是機械中最常用的連接方式。本章將詳細介紹螺紋的類型、螺紋緊固件（如螺栓、螺母、螺釘）的結構特點、強度計算（包括拉伸、剪切、彎麯載荷下的計算）、預緊力的確定以及防鬆措施。 第五章：機械係統的可靠性設計 可靠性是衡量機械産品性能的重要指標，它關係到産品的使用壽命、安全性以及經濟性。本章將係統地介紹機械係統的可靠性設計理論與方法。 我們將首先闡述可靠性的基本概念，如失效率、平均失效時間（MTTF/MTBF）、可靠度函數、失效率函數等。在此基礎上，我們將介紹幾種常見的可靠性模型，如指數分布模型、威布爾分布模型等，並講解如何運用這些模型來預測和分析機械係統的可靠性。 本章的重點將放在如何通過設計手段提高機械係統的可靠性。我們將討論冗餘設計技術，例如串聯、並聯和混閤冗餘係統，以及如何通過冗餘配置來提高係統的整體可靠性。此外，我們將介紹失效模式與影響分析（FMEA）方法，指導讀者如何係統地識彆潛在的失效模式，評估其發生概率和影響程度，並製定相應的預防和改進措施。 我們還將討論可靠性分配和優化技術。在復雜機械係統中，如何將整體可靠性指標分解到各個子係統和零件，並根據重要性進行可靠性分配。同時，介紹如何通過設計改進、材料選擇、工藝優化等手段來提高關鍵部件的可靠性，最終達到係統整體可靠性目標。 第六章：機械係統的潤滑與密封 良好的潤滑和密封是保證機械設備正常運行、延長使用壽命的關鍵。本章將深入探討機械係統的潤滑與密封技術。 在潤滑方麵，我們將首先介紹潤滑的目的和作用，包括減少摩擦磨損、冷卻、清洗、防銹等。我們將詳細講解潤滑劑的分類（如礦物油、閤成油、脂類潤滑劑），各類潤滑劑的性能特點、適用範圍以及潤滑劑的選擇原則。 重點內容將包括潤滑方式的設計，如流體潤滑、邊界潤滑、混閤潤滑等，以及不同的潤滑裝置，如油杯、油壺、油泵、油路係統等。我們將介紹如何根據機械設備的結構、工作條件和載荷來確定閤適的潤滑方式和潤滑量，並進行相關的計算和校核。 在密封方麵，我們將介紹密封的目的和作用，即阻止工作介質的泄漏或外部汙染物的侵入。我們將詳細講解各種密封結構和密封元件，如唇形密封、O形圈、油封、填料密封、迷宮密封等。 我們將分析不同密封形式的結構特點、工作原理、適用範圍和失效模式。重點在於如何根據工作壓力、溫度、介質性質、運動速度等因素，選擇閤適的密封形式和材料，並進行密封的計算和設計。例如，對於動密封，我們將討論密封件的磨損、老化以及密封間隙對密封性能的影響。 第七章：機械係統的振動與噪聲控製 振動和噪聲是影響機械産品性能、可靠性、使用壽命以及工作環境的重要因素。本章將從理論和實踐兩個層麵，深入探討機械係統的振動與噪聲控製。 在振動方麵，我們將迴顧和拓展振動力學的基本概念，如自由振動、強迫振動、共振、阻尼等。我們將介紹單自由度和多自由度係統的振動方程，並講解如何求解這些方程，分析係統的固有頻率和振動模態。 重點將放在如何分析和預測機械係統的振動特性。我們將介紹傅裏葉分析、拉普拉斯變換等數學工具在振動分析中的應用。我們將講解如何通過模態分析來識彆係統的共振頻率，並提齣相應的減振措施，如改變結構剛度和質量分布、增加阻尼裝置、采用隔振器等。 在噪聲方麵，我們將介紹噪聲的産生機理，包括機械噪聲（如碰撞、摩擦、氣流噪聲）和電磁噪聲等。我們將講解噪聲的測量單位（如分貝dB）以及噪聲的評價指標。 我們將重點介紹噪聲的傳播途徑和控製方法。針對不同類型的噪聲源，我們將提齣相應的降噪措施，例如： 振動源控製： 通過減小振動來降低噪聲。 傳播途徑控製： 例如采用隔音罩、吸聲材料、阻尼塗層等來阻止噪聲的傳播。 接收端控製： 通過個人防護措施來降低對噪聲的感知。 本章還將介紹一些高級的振動與噪聲控製技術，如主動控製技術，以及如何通過計算機仿真軟件來模擬和評估振動與噪聲的性能。 第八章：機械係統的裝配與調試 精良的裝配和細緻的調試是確保機械産品性能穩定、可靠、高效的關鍵環節。本章將係統地講解機械係統的裝配工藝、裝配質量控製以及調試過程。 在裝配方麵，我們將從宏觀和微觀兩個層麵，深入探討裝配過程中的注意事項。我們將介紹裝配前的準備工作，包括零件的檢驗、清潔、標識，以及工裝夾具的選擇與使用。我們將詳細講解不同類型機械零件的裝配方法，如軸承的安裝、齒輪的嚙閤、螺紋聯接的緊固等，並強調裝配順序、裝配精度和配閤公差對最終産品性能的影響。 我們將介紹常見的裝配技術，例如： 熱裝配與冷裝配： 如何利用熱脹冷縮原理進行裝配。 精密裝配： 對於高精度要求的機械部件，如何進行精密的調整和測量。 自動化裝配： 簡單介紹自動化裝配在現代製造業中的應用。 在裝配質量控製方麵，我們將介紹各種檢測手段和質量評價標準。我們將講解尺寸檢測、形位公差檢測、錶麵粗糙度檢測、硬度檢測等常用的質量檢測方法。同時，也將介紹如何建立有效的質量控製體係，以確保裝配過程的每一個環節都符閤質量要求。 在調試方麵，我們將詳細闡述機械係統調試的目的、原則和步驟。我們將介紹空載調試、負載調試、性能調試以及壽命調試等不同階段的調試內容。重點講解如何通過各種測試手段，如壓力測試、溫度測試、速度測試、載荷測試等，來評估機械係統的性能參數，並根據測試結果進行調整和優化。 我們還將討論調試過程中可能齣現的問題及其解決方法，例如： 異常振動或噪聲的排除。 溫升過高的原因分析與對策。 泄漏問題的定位與修復。 傳動精度和效率的調整。 第九章：現代機械設計技術在實踐中的應用 本章將著眼於現代機械設計領域的新發展和新技術，探討它們在實際工程中的應用。 我們將重點介紹計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助工程（CAE）和計算機輔助製造（CAM）等集成化設計製造技術。我們將闡述CAD係統在零件建模、裝配設計、工程圖繪製等方麵的強大功能，以及如何利用3D建模技術進行直觀的設計和可視化。 CAE技術將是本章的重點之一。我們將深入介紹有限元分析（FEA）、計算流體動力學（CFD）、多體動力學仿真等工具在機械設計中的應用。我們將通過具體的案例，展示如何利用這些仿真工具來預測零件的應力、應變、變形、流場分布、運動軌跡等，並進行設計優化，從而在設計初期就發現潛在的問題，減少原型樣機製作的成本和時間。 此外，本章還將介紹現代機械設計中的一些前沿技術，如： 數字化孿生（Digital Twin）： 概念、原理及其在機械設備全生命周期管理中的應用。 增材製造（3D打印）： 在零件設計、原型製造和定製化生産中的潛力。 智能製造與工業物聯網（IIoT）： 機械設計如何與智能化生産流程相結閤。 我們將強調這些現代技術如何改變傳統的機械設計流程，提高設計效率和産品質量，並推動機械工程嚮更智能、更高效的方嚮發展。 附錄：機械設計常用公式、標準與案例分析 為瞭方便讀者查閱和應用，本書在附錄中提供瞭機械設計中常用的重要公式、國傢標準（如GB標準）、行業標準以及一些經典的機械設計案例分析。這些內容將是對本書前麵章節知識的補充和強化，旨在為讀者提供一個快速查找和參考的工具。 我們相信，通過對本書內容的係統學習和深入思考，並結閤提供的例題和習題解答，讀者能夠建立起紮實的機械設計理論基礎，掌握解決實際工程問題的有效方法，為未來在機械設計領域的發展奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我一開始拿到這本書時，以為它隻是一本普通的習題解答，用來應付考試的。但當我翻開它，我徹底改觀瞭。作者的思維方式真是太獨特瞭！他不僅僅是提供解題步驟，更像是在引導我們進行一場深度思考。每一道題都不僅僅是考驗我們對公式的記憶，而是考察我們對機械設計原理的理解和應用能力。書中很多思考題的設計，都非常貼近工業界的實際需求，讓我意識到，在真正的工程實踐中，很多問題並非隻有唯一的標準答案，而是需要在成本、性能、可靠性等多個維度進行權衡取捨。我特彆喜歡書中的一些“反思”環節，作者會引導我們思考設計過程中可能齣現的各種潛在問題，以及如何規避這些問題。這種“預見性”的訓練，對於提升設計質量有著極其重要的意義。這本書讓我深刻體會到，機械設計不僅僅是技術活，更是一門藝術，一門需要深厚功底和敏銳洞察力的藝術。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是太棒瞭！作為一名即將步入機械設計行業的學生，我一直對理論知識與實際應用之間的銜接感到一絲迷茫。這本書恰恰彌補瞭我的這一缺憾。它不僅僅是一本習題集，更像是一位循循善誘的導師。作者的思路非常清晰，每一道題的解答都包含瞭深入的分析過程，讓我能夠理解“為什麼”這樣做，而不僅僅是“怎麼”做。尤其是一些復雜的概念，通過題目和詳細的解析，我仿佛親身經曆瞭一次設計過程，從問題的提齣，到各種可行方案的比較，再到最終決策的形成，每一步都充滿瞭啓發。我尤其喜歡它對工程實踐中常見問題的探討，這些都是課堂上很難接觸到的，但卻是我未來工作中必須麵對的。例如，關於材料選擇的權衡，關於結構強度與輕量化的平衡，書中都給齣瞭非常貼近實際的案例和思考角度。讀完之後，我感覺自己對機械設計的理解上升瞭一個層次，不再是零散的知識點堆砌，而是形成瞭一個完整的知識體係。這本書讓我對未來的學習和工作充滿瞭信心。

評分☆☆☆☆☆

這本書真的是我大學生涯中的一個驚喜！原本以為隻是為瞭應付課程，沒想到它卻給我帶來瞭如此多的啓發。作者的齣發點非常高，不僅僅是簡單的習題解答，而是緻力於培養讀者的設計思維能力。我特彆喜歡書中那些“思考題”，它們往往沒有標準答案，但卻能引導我們從不同的角度去審視一個設計問題，去思考各種可行方案的優缺點。這種開放式的提問方式，讓我更加主動地去探索和學習。而且，書中對許多經典機械原理和零件的設計思路進行瞭深入的剖析，讓我看到瞭理論知識如何在實際工程中落地生根。例如，關於傳動裝置的設計，書中不僅僅是計算速比和效率，還會引導我們考慮噪音、磨損、潤滑等問題，讓我們的設計更加人性化和實用化。這本書讓我深刻體會到，機械設計是一個需要不斷創新和優化的過程，它不僅僅是技術，更是對工程倫理和社會責任的體現。

評分☆☆☆☆☆

這本《機械設計思考題與習題解答》對我來說，真是一場及時雨！在學習機械原理和零件課程的過程中，我常常覺得理論知識雖然紮實，但如何將它們靈活運用到解決實際工程問題上，卻顯得有些捉襟見肘。這本書的齣現，完美地解決瞭我的痛點。它的題目設計非常巧妙，緊密圍繞教材內容，但又跳脫齣課本的框架，引入瞭許多更具挑戰性和實用性的設計場景。我特彆欣賞作者在解答中的深度剖析，不僅僅給齣標準答案，更重要的是闡述瞭背後的設計邏輯和考量因素。比如，在涉及機構的運動學分析時，書中會引導讀者思考不同構件的受力情況，以及可能存在的乾涉和奇異點，這對於培養嚴謹的設計思維至關重要。而且，書中對一些經典設計案例的分析，讓我看到瞭理論如何轉化為實際産品，這種“學以緻用”的成就感是無可比擬的。我常常在做完題目後，還會反復揣摩作者的解答，仿佛與一位經驗豐富的設計工程師進行瞭一場無聲的對話。

評分☆☆☆☆☆

作為一名機械設計專業的學生，我不得不說，這本書簡直就是為我們量身定做的“通關秘籍”！在枯燥的理論學習之後，這本書就像一股清流，讓我們在實踐中鞏固和深化所學知識。我尤其欣賞它的題目設計，既有基礎性的鞏固練習，也有拔高性的拓展思考，覆蓋麵非常廣。更重要的是，它的解答部分，不僅僅是給齣答案，而是對整個解題過程進行瞭詳盡的拆解和說明。讓我能夠清晰地看到每一步的邏輯推導，以及為什麼要這樣做。這種“知其然，更知其所以然”的學習體驗，讓我受益匪淺。例如，在關於軸的強度設計部分，書中不僅僅是計算應力，還會引導我們考慮軸的材料特性、加工精度、載荷變化等多種因素，讓我們的設計更加全麵和可靠。讀完這本書，我感覺自己在解決實際工程問題時，思路更加開闊，解決問題的能力也得到瞭顯著提升。