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机械设计与制造工艺基础 本书导读： 随着现代工业的飞速发展，对机械设计与制造的理解和掌握已成为工程技术人员必备的核心技能。本书旨在为工程技术人员，特别是初入行业的工程师、技术人员以及相关专业学生，提供一个全面、系统且深入的机械设计与制造工艺基础知识框架。我们深知，理论与实践的结合是培养卓越工程师的关键，因此本书在阐述经典理论的同时，紧密结合当前工业生产中的实际应用和最新技术发展趋势。 第一部分：机械设计基础理论 本部分聚焦于机械系统设计所需遵循的基本原理和方法。 第一章 机械制图与工程表达： 详细介绍了国家标准（如GB/T 14689-2008）规定的机械图样绘制规范，包括平面视图、剖视图、断面图、局部放大图的绘制规则。重点阐述了三维模型的创建、工程注释（如尺寸、公差、表面粗糙度）的正确标注方法，以及视图间的投影关系。学习本章内容，读者将能够准确理解和绘制复杂机械零件及装配图纸。 第二章 材料力学基础： 这是机械结构设计的基础。本章系统回顾了材料在外力作用下的基本响应，包括静力学分析（拉伸、压缩、剪切、扭转）。深入探讨了应力与应变的概念，引入了胡克定律、泊松比等本构关系。此外，对梁的弯曲应力、组合变形的计算方法进行了详尽的公式推导和算例演示。特别强调了失效理论，如最大正应力理论和最大剪应力理论，为安全设计提供理论依据。 第三章 机械零件设计原理： 针对机械中最常见的通用零件进行深入剖析。 连接件设计： 螺纹连接（普通螺纹、细牙螺纹）的预紧力计算、疲劳寿命评估；键、销、铆接的强度校核与选择。 轴与轴承： 轴的强度设计标准，包括静强度、疲劳强度（考虑集中应力）和刚度校核。详细介绍了滚动轴承（球轴承、滚子轴承）的命名、结构特点、载荷能力计算（基本额定动载荷与静载荷）及寿命选择方法。 齿轮传动设计： 阐述了直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮的几何参数计算、弯曲疲劳强度和接触疲劳强度（点蚀）的校核。着重分析了齿轮的制造精度对传动性能的影响。 弹簧设计： 螺旋弹簧的应力分析、刚度计算及疲劳寿命预测。 第四章 机构运动与动力学分析： 介绍平面连杆机构、凸轮机构的设计与速度、加速度分析。引入了瞬心法和速度多边形法在机构分析中的应用。对于复杂的机构，将介绍多体动力学软件（如Adams）的基础操作和建模思路，实现对机构运动轨迹和载荷的仿真分析。 第二部分：先进制造工艺与技术 本部分将理论设计转化为可制造的实体，关注材料的成形、加工和表面处理技术。 第五章 金属材料及其热处理工艺： 系统介绍钢铁材料（碳素钢、合金钢）的微观组织、力学性能指标（屈服强度、抗拉强度、冲击韧性）。重点讲解了热处理在改善材料性能中的核心作用，包括退火、正火、淬火、回火（低温、中温、高温回火）的工艺流程、冷却介质选择以及对最终零件性能的影响。此外，对铝合金、钛合金等有色金属的常用状态和适用范围进行了概述。 第六章 铸造工艺基础： 阐述铸造过程的物理化学原理。重点介绍砂型铸造（包括型砂性能、制模工艺）、金属型铸造和精密铸造（熔模铸造）的优缺点及适用性。讨论了铸件的常见缺陷（如气孔、缩松、夹渣）及其产生原因和预防措施。 第七章 焊接技术与结构连接： 聚焦于现代工程中广泛应用的连接方法。详细分析了电弧焊（如MIG/MAG, TIG）的工艺参数控制、焊缝的力学性能评估。讲解了焊后的残余应力与变形控制技术。对于特殊连接，如钎焊和粘接，也提供了应用场景和工艺要点。 第八章 切削加工基础与机床原理： 这是传统制造的核心。 切削原理： 阐述车削、铣削、钻削、镗削等基本工序的切削参数（切削速度、进给量、背吃刀量）的优化选择，以及刀具的几何角度设计对切削力的影响。 机床精度与误差： 分析机床的结构误差、运动误差、安装误差，以及这些误差如何传递至加工零件的尺寸和形位公差。 第九章 现代增材制造（3D打印）技术： 介绍增材制造作为颠覆性技术在快速原型和复杂零件制造中的应用。分类讲解了基于粉末床熔融（SLM, EBM）和基于材料挤出的技术路线。重点探讨了增材制造的材料特性（各向异性、残余应力）与后处理工艺（热等静压、表面精加工）。 第十章 表面工程与强化技术： 零件的服役性能往往取决于表面状态。本章详细介绍了提高零件耐磨性、抗腐蚀性的方法。包括：化学镀、电镀层（硬铬、镀镍）、热喷涂（HVOF）、离子注入等。对渗碳、渗氮等热化学处理的深度、硬度梯度进行了理论计算和实例分析。 附录： 常用机械设计计算公式汇总；标准紧固件、轴承系列型号查询表。 本书的编写力求严谨、实用，旨在帮助读者构建扎实的理论基础，并熟练掌握将设计转化为可靠产品的工程技能。
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