机械设计基础

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页数:344
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出版时间:2010-7
价格:39.00元
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isbn号码:9787564031909
丛书系列:
图书标签:
  • 机械设计
  • 机械工程
  • 工程基础
  • 机械原理
  • 设计基础
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具体描述

荣辉、付铁、杨梦辰主编的《机械设计基础》是根据审定的“高等学校工科本科机械设计基础课程教学基本要求”,结合多年教学实践编写的教材。本书主要介绍机械设计中所必需的基础知识、机器的组成、常见机构、常见机械零部件的设计及机械系统设计,同时也简要介绍了现代设计方法。书中引用的资料均为新标准。

《机械设计基础》可作为高等工科院校近机类、非机类专业学生的教材,也可供其他有关专业的师生和工程技术人员参考。

现代流体力学在航空航天工程中的应用 图书简介 本书深入探讨了现代流体力学理论及其在航空航天工程领域中前沿应用。全书结构严谨,内容涵盖了从基础理论到复杂工程问题的系统性分析,旨在为航空航天工程师、研究人员以及高年级本科生和研究生提供一个全面、深入的学习和参考平台。 第一部分:流体力学基础与数值方法 本书首先回顾了经典流体力学的基本原理,包括流体的连续性方程、动量方程(纳维-斯托克斯方程)和能量方程的推导与物理解释。重点阐述了层流与湍流的本质区别,并详细介绍了湍流模型在工程实践中的选择与应用,特别是雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)模型及其局限性。 在理论基础上,本书将大量的篇幅聚焦于计算流体力学(CFD)。详细介绍了有限体积法、有限差分法和有限元法在求解流体力学方程中的应用。特别关注了高精度格式(如WENO、DG方法)的构建及其在捕捉复杂流动结构(如激波、分离流)时的优势。书中详细阐述了网格生成技术的重要性,包括结构网格、非结构网格以及自适应网格细化(AMR)技术,并给出了在复杂几何体上进行有效网格划分的实际案例和策略。此外,还讨论了边界条件的选择(如零梯度、周期性、反向特征边界)对计算稳定性和精度的影响。 第二部分:高速气体动力学与激波现象 高速流动是航空航天领域的核心挑战之一。本部分深入剖析了可压缩流动的特性,从等熵流动、斜激波、正激波的理论分析入手,详细讲解了普朗特-迈耶尔(Prandtl-Meyer)函数在描述膨胀过程中的应用。 针对超音速和高超音速飞行器设计,本书重点分析了激波/边界层干扰问题。通过数值模拟和实验数据的对比,探讨了钝体绕流产生的头部激波的结构、分离点预测及热环境评估。对于跨音速流动,本书详细介绍了激波的产生、传播机制,以及如何利用面积率理论(如冯·卡门方法)和激波设计技术(如N-波设计)来最小化激波阻力。在高超音速领域,本书讨论了化学反应流动的耦合效应,包括高温气体的影响、分子松弛现象以及化学动力学在再入飞行器热防护系统(TPS)设计中的作用。 第三部分:空气动力学外形优化与升阻力控制 本部分将理论分析与工程设计紧密结合,侧重于如何利用流体力学原理来优化飞行器性能。 对于亚音速和跨音速翼型设计,书中不仅包含了经典的薄翼型理论(如卡门-高斯托夫斯基理论),还详细介绍了边界层分离控制技术,例如吹吸气(Blowing and Suction)的有效性分析、以及使用微小扰动(如等离子体激励器)来延迟失速和降低阻力的方法。 在先进气动布局方面,本书对涡流空气动力学进行了深入研究。通过对高迎角下翼尖涡和前缘涡的形成、演化和相互作用的详细三维CFD模拟,揭示了这些涡系如何产生非线性升力。书中分析了鸭翼、边条翼等增升装置对主翼涡系的影响机理。 此外,还探讨了气动弹性力学(Aeroelasticity)的基础,包括颤振的判据和抑制方法,这是高速飞行器结构安全的关键。 第四部分:推进系统中的流体工程 流体力学在火箭和喷气发动机的性能实现中起决定性作用。本书详细分析了不同类型发动机的内部流场。 对于喷气发动机,重点分析了压气机和涡轮叶片的三维粘性流动。通过研究叶片上的二次流、泄流和气动载荷,评估了其对效率和喘振裕度的影响。书中阐述了叶栅理论的现代发展,以及如何通过气动造型减小损失。 对于火箭发动机,详细讨论了喷管流的设计。从理想的轴对称收敛-扩张喷管性能分析,到非平衡流动的模拟,书中重点介绍了推力矢量控制(TVC)的流体机制,包括使用喷流导流片和二次喷气对主流的偏转效率评估。书中还探讨了液体火箭发动机燃烧室内的多相流混合与燃烧过程的CFD建模。 第五部分:空间环境与再入动力学 本部分聚焦于航天器在真空和稀薄大气环境中的流动问题。 详细分析了稀薄气体动力学(Rarefied Gas Dynamics),包括Knudsen数(Kn)在不同轨道高度和再入阶段的意义。重点讲解了玻尔兹曼方程的求解方法,以及如何应用DSMC(直接模拟分子法)来精确模拟高超音速再入过程中与稀薄大气分子的碰撞效应,这些效应在传统连续介质模型下无法捕捉。 此外,书中还覆盖了热质传递问题,特别是针对再入飞行器的烧蚀材料的热物理过程模拟,以及在微重力环境下液体燃料的表面张力主导的流动与相变问题。 全书配有大量的工程实例、前沿研究案例和高质量的流场图解,确保读者能够将理论知识转化为解决实际航空航天工程挑战的能力。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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从一个纯粹的工程实践者的角度来看,《机械设计基础》这本书最大的亮点在于其对“可靠性”的强调,这贯穿了全书的始终,甚至超越了单纯的强度和刚度计算。作者似乎有一种强烈的使命感,要让读者明白,设计不仅仅是让东西“能动起来”,更重要的是让它“持久可靠地运行”。书中有一部分内容专门讨论了可靠性设计方法,用到了概率论和数理统计的工具,这在许多入门书籍中是常常被略去或一带而过的部分。通过这些分析,我开始用一种更审慎的态度去对待每一个设计裕度。比如,以前我可能只是简单地将安全系数取为2.0,但读完这本书后,我明白了安全系数的选择,需要基于对载荷波动性、材料批次差异以及环境因素不确定性的量化评估。这种将不确定性纳入设计框架的思维转变,对我现在的工作方法产生了立竿见影的影响。它不再是一本教你如何“设计”的工具书,而是一本教你如何“负责任地设计”的指南针,它为后续学习更复杂的机构动力学和系统优化打下了极其坚实和负责任的基础。

评分☆☆☆☆☆

说实话,我对这种经典教材总是有种敬畏感,但《机械设计基础》这本书的阅读体验却出乎意料的流畅,仿佛有一位经验丰富的导师在身边进行一对一的辅导。它的行文风格非常严谨,但绝不晦涩难懂,最大的特点是逻辑链条极其清晰,几乎没有跳跃性的思维过程。我读其他一些设计教材时,经常会遇到前面讲A,后面突然跳到Z,中间的B到Y全靠自己脑补,非常令人抓狂。但这本书不同,它会用一整节的篇幅来详细推导一个公式的每一个步骤,并且在推导过程中,会穿插一些“历史背景”或者“局限性分析”,让你知道这个公式是在什么样的前提下被创造出来的,这对于我们这些需要将理论应用于复杂现代工程问题的人来说至关重要。比如在讲到静力平衡分析时,它甚至花了篇幅来讨论在非理想情况下(如存在冲击载荷或温度梯度)如何修正平衡方程,这种考虑全面性的态度,让我对机械设计的严谨性有了全新的认识。它不是一本速成手册,而是一部需要反复研读、时常查阅的工具书,每一次重读,都会因为自身经验的增长而获得新的感悟。

评分☆☆☆☆☆

这本《机械设计基础》读起来,感觉就像是翻开了一本厚重的历史卷轴,它不像我预想中那种枯燥的公式堆砌,反倒像一位经验丰富的老工程师,坐在我面前,娓娓道来那些机械世界里的“前世今生”。我特别欣赏作者在讲解每一个基本概念时,那种深入骨髓的剖析。比如,当我们谈到“应力集中”时,书里不仅给出了严谨的数学模型,更配上了大量实际工程案例的图示——那些因为一个微小的圆角处理不当,导致整个结构在巨大载荷下瞬间崩溃的场景,读来让人心有戚as。这不仅仅是理论的学习,更像是一次次对工程失败教训的深刻反思。更让我惊喜的是,它对材料特性的描述,那种对不同金属、高分子材料在特定温度、应力状态下的微观变化,简直是入木三分。我记得有一章专门讲了疲劳极限的判定,作者没有简单地给出许诺公式,而是详细阐述了试错法、统计学在其中的作用,让我明白了为什么工程设计总是在“安全系数”和“经济成本”之间进行一场永恒的博弈。这本书的深度,绝对超出了“基础”二字的范畴,它更像是通往高级机械美学的敲门砖,每一个章节都透露出一种对结构力学、热力学之间微妙平衡的深刻理解。它迫使我不再将机械部件视为孤立的零件,而是视为一个相互作用、充满内在张力的有机整体。

评分☆☆☆☆☆

我最近在忙活一个小型自动化项目的原型设计,手头上的资料翻了一圈,还是觉得这本《机械设计基础》里的内容最是“接地气”。它不像那些前沿的仿真软件手册,上来就要求你掌握复杂的有限元分析,而是从最朴素的摩擦、润滑、传动效率这些最基本的问题入手,让你把“根”给扎稳了。我尤其喜欢它在讲解齿轮传动效率那部分的处理方式,作者用了一种非常直观的比喻,把齿轮的啮合比作两个不同大小的圆盘在地面上滚动,然后才逐步引入变位系数和压力角的影响。这种由浅入深的叙述方式,极大地降低了初学者的理解门槛。而且,书中的插图极其精良,那些爆炸视图和剖视图,清晰得仿佛我正拿着放大镜在观察实际的机械结构。我记得有一次调试一个蜗轮蜗杆机构,总觉得效率偏低,后来翻到这本书里关于“反向自锁”现象的讨论,才猛然醒悟过来,原来是我对啮合角和摩擦角的关系理解得还不够透彻。这本书的价值就在于此,它不是教你怎么去“计算”一个结果,而是教你怎么去“理解”为什么会有这个结果,从而在实际操作中,能够迅速地进行合理的工程判断和取舍。读完它,你会发现,那些看似简单的螺栓连接、轴承选型背后,蕴含着多么丰富的物理学和几何学智慧。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧设计,也体现了对读者体验的尊重,这一点在许多理工科教材中是很难得的。纸张的质感很好,长时间阅读下来眼睛不太容易疲劳。更重要的是,它在章节的组织结构上,体现了一种高度的工程化思维。它不是简单地按学科分支划分,而是更贴近实际的设计流程。例如,它会将“连接件设计”这一章,与“材料选择”和“强度校核”紧密地结合在一起,让你在学习如何设计一个法兰连接时,就能同时考虑到螺栓的预紧力、垫片的压缩特性以及环境腐蚀的可能性。我注意到,作者在介绍各种标准件(如键、销、螺纹)时,不仅仅是罗列了国标代号,还附带了它们在不同工况下的失效模式分析。这使得学习过程不再是机械记忆那些枯燥的标准尺寸,而是理解了每一个标准件存在的“工程意义”——它为什么是这个样子,以及在什么情况下它会失效。这种系统化的讲解方式,极大地提升了我对整个机械系统集成性的认知。

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