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第1篇　机械设计步骤3

第1章　设计过程3

1.1　策划与规划4

1.2　机构和构造的研究9

1.3　设计与制作的过程12

小常识 新干线的面貌15

第2章　设计基本事项16

2.1　设计方面的基础知识17

2.2　机械材料与设计之间的关系20

小常识 人力飞机与材料22

2.3　产品的标准化和规格24

第3章　知识产权29

3.1　知识产权30

3.2　工业产品与专利34

小常识 人类的共同财富与发明37

3.3　专利的实际例子39

第4章　设计步骤实例44

4.1　机械设计的实际例子45

小常识 失败学49

4.2　设计实例之一——铁道车辆51

4.3　设计实例之二——汽车63

小常识 并行工程和系统工程67

第2篇　机械学基础77

第1章　力学基础77

1.1　单位与量78

1.2　力的表示88

1.3　作用在刚体上的力92

1.4　重心97

第2章　运动的描述102

2.1　速度和加速度103

2.2　运动定律108

第3章　伴有旋转的运动118

3.1 刚体的平面运动119

3.2　惯性矩123

第3篇　机械机构及其动作135

第1章 力的传送与放大135

1.1　操纵机构的变迁136

1.2　运动传递装置138

小常识　辊式链条的名称代号143

小常识 刀具自动更换装置（ATC）153

1.3　变速装置155

小常识 由连杆和单方向离合器构成的变速机157

1.4　减速装置158

1.5　离合装置161

小常识 单向离合器163

1.6　制动装置164

第2章　机构的解析167

2.1　机构和自由度168

小常识 天平运动的自由度170

2.2　刚体的速度解析171

2.3　连杆机构的运动173

第3章　旋转机械的运动177

3.1　旋转机械的平衡178

小常识 平衡的优良度与等级181

3.2　轴的振摆回转与危险速度184

3.3　扭转危险速度188

第4章　往复式机械运动190

4.1　活塞曲柄机构的运动191

4.2　活塞曲柄机构惯性力的平衡197

第5章　机械振动201

5.1　简谐振动与旋转运动202

小常识　运动方程式的矢量描述与平衡204

5.2 1自由度系统的自由振动206

小常识 考虑梁重时的固有角频率的计算（雷伊雷法）210

5.3　衰减自由振动211

小常识 对数衰减率和衰减比的测定213

5.4　强迫振动和谐振曲线215

小常识 地震仪（位移计）和加速度仪的原理及精度218

5.5　振动的隔离220

第1章 电工电子技术基础225

第4篇　机械控制与电工电子技术225

1.1 电流和电压226

1.2　电路基础229

小常识 合成电阻的计算公式231

1.3　电路的计算233

小常识 电桥电路234

1.4　电子电路的基础知识235

第2章　自动控制240

2.1 控制241

2.2　系统的描述244

小常识　PID控制248

第3章　顺序控制250

3.1　顺序控制概述251

小常识 有触点顺序控制和无触点顺序控制256

3.2　顺序控制系统的描述方法257

3.3 由PLC构成的顺序控制262

第4章　反馈控制265

4.1　传递函数266

小常识 对于纯滞后因素要加以注意269

4.2　反馈控制的特性270

4.3　极点和零点274

4.4　反馈控制系统的稳态特性275

小常识　练习题275

第5章　控制系统应用举例277

5.1　驱动器的控制278

5.2　机器人——利用微型计算机进行的控制282

5.3　利用软件进行控制系统设计290

第5篇　能量的变换和应用297

第1章　能量变换297

1.1　热力学基础298

小常识 宇宙的温度303

1.2　流体力学基础305

小常识　伯努利公式及伯努利家族311

小常识　相似性与模型实验318

1.3　能量变换与损失320

第2章 热机323

2.1　汽油发动机324

2.2　柴油发动机332

小常识 内燃机与外燃机336

2.3　蒸汽机338

2.4　斯特林发动机342

2.5　燃气涡轮机与喷气式涡轮发动机348

小常识 燃气涡轮机、喷气式涡轮发动机与火箭发动机351

第3章　流体机械353

3.1　流体机械的分类354

小常识 涡轮（Turbo）355

3.2　涡旋泵356

小常识 平板翼的气蚀366

3.3　相似律与比速度368

小常识 比速度ns与泵效率369

3.4　鼓风机和压缩机370

小常识 利用CFD来进行流体机械设计372

第4章　能量的利用374

4.1　风力发电375

4.2　太阳光发电380

4.3　生物质发电386

4.4　水力发电389

小常识 可变速扬水发电系统393

4.5　火力发电394

4.6　燃料电池398

小常识 电力系统连接上应注意的问题402

4.7　地热发电404

4.8　波浪发电和潮汐发电408

小常识　新能源412

第6篇　作用于机械上的力与机械零件设计417

第1章　作用于材料上的力与材料的强度417

1.1　承受拉伸与压缩载荷的材料的强度418

小常识　材料所具有的性能与设计421

1.2　承受剪切载荷的材料的强度422

小常识　钢板的剪切423

1.3　材料的破坏与强度、弯曲、扭转、屈曲424

1.4　热应力435

小常识　发动机活塞的形状436

第2章　机械零件设计438

2.1　联结439

小常识　衬垫的利用443

小常识 螺纹使用上的注意事项447

小常识　螺纹和车床的历史450

2.2　轴系零件451

小常识 管子（空心圆棒）的强度454

小常识 轴承的发明461

2.3　卷绕传动462

2.4　齿轮传动装置472

2.5　速度调节装置479

2.6　缓冲装置483

2.7　管道零件486

第7篇　材料的性质与加工501

第1章　材料制造501

1.1　金属材料的制造502

小常识　纯铁505

1.2　无机材料和有机材料的制造506

小常识　光导纤维509

1.3　单晶硅的制作510

1.4　钢材的制造511

第2章　机械材料的性质及其应用513

2.1　机械材料的工艺性能514

2.2　金属材料516

小常识 金属间化合物522

2.3　非金属材料523

小常识 可切削的陶瓷525

2.4　功能性材料526

小常识　燃烧合成法528

2.5　复合材料529

第3章　材料的加工530

3.1　材料的造型加工531

3.2　材料的成形加工541

小常识 关键是“模型”553

3.3　去除材料的加工554

小常识　机械加工陶瓷的可靠性的提高561

3.4　连接法与切割法562

小常识 工作中自行修复龟裂的陶瓷569

3.5　连接法及黏结570

小常识 水是高张力螺栓类的大敌577

3.6　材料性质的改善578

小常识 喷丸复合技术585

3.7　塑料加工586

小常识 惊人的“延伸薄膜”591

第8篇　加工与管理中的计量技术599

第1章　机械中的计量599

1.1　计量的目的600

小常识 不能测量的东西无法制作601

1.2　溯源602

小常识　溯源603

1.3　精度与不确定度604

小常识 阿贝原则605

1.4　测量的进行方法606

1.5　产品几何特性技术规范608

1.6　依靠评定值的功能保证612

第2章　测量技术615

2.1 长度616

小常识　表示长度的单位619

2.2　力620

2.3　加速度623

小常识　加速度计的未来625

2.4　表面粗糙度627

小常识 真实的接触面积630

2.5　硬度631

2.6　直线度635

2.7　平面度639

小常识 为什么会出现光的干涉条纹642

2.8　流体测量643

第3章　数据处理方法649

3.1　最小二乘法的概要650

小常识　最小二乘的意义653

3.2　谱分析654

小常识　谱分析的新发展656

3.3　计算实例657

第9篇　各种机械的原理与应用663

第1章　工业机械663

1.1　工业机械概述664

小常识 支撑工业的纺织机械667

1.2　工业机械的分类与概念668

小常识 马氏间歇机构675

小常识 三边封口、四边封口方法684

小常识 烤肉包子的制造工艺及所用机械参考示例690

1.3　工业机械及自动化691

小常识 灵活运用于工业机械的伺服机构691

第2章　铁道车辆（火车）694

2.1　铁路的历史变迁695

小常识　轮缘696

2.2　车厢构造697

小常识　信息显示装置698

2.3　转向架699

小常识 车轮的平衡704

2.4　开关门机构705

小常识 闭门力的控制708

2.5　连接装置709

2.6　制动装置710

2.7　动力与控制技术713

2.8　铁路的安全对策716

小常识 与其他公司间的直通运行717

第3章 汽车718

3.1　汽车的变迁719

3.2　汽车的构造721

小常识 主销偏置723

3.3 以连杆机构学掌握悬架装置的基础知识725

3.4　悬架的典型构造728

3.5　车后看到的悬架功能730

小常识 连杆机构学知识的必要性733

3.6　从车侧面看到的悬架的功能734

第4章　施工机械738

4.1　施工机械的变迁739

4.2　施工机械的种类740

4.3　油压挖掘机的构造与功能743

第10篇　生产与加工中的管理技术765

第1章 生产中的管理765

1.1　生产管理766

小常识 生产管理的广义与狭义解释766

小常识 流水作业的效果769

1.2　生产过程管理770

小常识　扰乱生产计划的事项772

1.3　质量管理773

小常识 何谓QC,SQC,SPC,TQC774

1.4　成本管理775

小常识　利润确保在开发阶段进行776

1.5　安全管理777

1.6　检验管理779

小常识 测量器具的管理780

1.7　生产与信息系统781

小常识 近年的CS经营782

1.8　ISO 9000与生产管理783

第2章 CAD、CAM及CAE785

2.1 CAM786

2.2 CAD/CAM788

小常识 CAD所具有的信息与显示器显示的图像792

小常识 中间文件的内容793

2.3　NC数据的生成794

小常识 刀具切削加工的局限798

2.4　快速成形800

小常识 光成形技术是谁研究出来的？803

2.5 CAE804

小常识 数值分析时的一句提醒807

2.6　仿真809

第11篇　工程分析基础819

第1章　代数基础819

1.1　线性联立方程组820

1.2　高次代数方程式825

第2章 三角函数828

2.1　三角函数829

2.2　三角公式832

2.3　反三角函数835

第3章 方程式与曲线836

3.1 直线与二次曲线（椭圆、双曲线）837

3.2　抛物线与二次曲线的判别方法839

3.3　平面图形的变形841

第4章　分析学844

4.1　指数与对数845

4.2　微分公式847

4.3　不定积分与定积分849

4.4　特殊函数的定积分854

小常识　C语言的Г函数855

4.5　数值积分856

4.6　切线的斜率、曲率半径858

4.7　微分方程859

4.8　积分变换——拉普拉斯变换与傅里叶变换861

小常识　拉普拉斯变换表863

第5章　统计分析基础864

5.1　均值、方差与相关系数865

5.2　均值及方差的研究867

5.3　函数插值公式870

第6章　有限元方法分析基础874

6.1　什么是有限元方法875

小常识　应力分析的开始877

6.2　像“黑匣子”一样的有限元方法878

小常识　分析设计（design by analysis）的开始883

6.3　有限元法的基础理论884

小常识 有限元法的局限性888

6.4　有限元法的应用——从线性问题到非线性问题889

附录892

附录A　机械制图基础892

附录B　力学单位910

附录C　主要工业材料强度有关的数据919