机械设计手册 第1卷PDF电子书下载

第1篇 机械设计总论 3

第1章 机械设计 3

1 机械设计的地位和遵循原则 3

1·1 机械设计是机械产品生产的第一道工序 3

1·2 机械设计需遵循的原则 3

1·3 机械设计要走自行设计为主的道路 3

2 机械设计的任务和分类 3

2·1 失效分析 3

2·2 产品质量和水平 4

2·3 机械设计的分类 4

3 机械设计的发展 5

3·1 新形势 5

3·2 从传统设计到现代设计 5

3·3 计算机在现代设计中的地位 6

3·3·1 CAD系统 6

3·3·2 机电仪一体化 6

第2章 机械设计的内容 8

1 机械设计的基本要素 8

2 强度计算 8

2·1 机械零件的失效 8

2·2 载荷 8

2·3 零件的强度计算 9

2·3·1 机械零件的静强度 9

2·3·2 机械零件的疲劳强度 9

2·3·3 机械零件的接触强度 10

2·3·4 机械零件在高温下的强度 10

3 摩擦学计算 10

3·1 机械零件的摩擦 10

3·2 机械零件的磨损 11

3·3 机械零件的润滑 11

4 材料的选用 11

4·1 机械工业的材料消耗 11

4·1·1 各种材料消耗比重 11

4·1·2 材料消耗预测 11

4·1·3 产品对材料性能的要求 12

4·1·4 钢材利用率 13

4·2 材料的选用原则 13

4·2·1 使用要求 13

4·2·2 经济要求 14

5 工艺性 14

6 标准化 15

7 经济性 15

8 造型设计和人机工程 16

8·1 造型设计 16

8·2 人机工程 16

9 环境保护和安全制度 17

9·1 环境保护 17

9·2 安全制度 17

9·3 安全设计 17

9·3·1 控制系统和操纵器 18

9·3·2 工作环境 18

9·3·3 事故预防 18

9·3·4 信号及指示器 19

第3章 机械设计的方法 20

1 机械设计步骤 20

1·1 动向预测 20

1·2 方案设计 20

1·3 技术设计 21

1·4 施工设计 22

1·5 试生产 22

2 设计方法学 22

2·1 机械设计流程 24

2·1·1 抽象 24

2·1·2 系统化 24

2·1·3 黑箱法 25

2·1·4 功能分析 25

2·1·5 物理效应和解法 25

2·1·6 功能综合 26

2·1·7 设计原理方案 26

2·1·8 构形 26

2·2 评价和决策 27

3 计算机程序 28

参考文献 30

第2篇 常用资料和数学公式 3

第1章 符号及常用资料 3

表2·1-1 拉丁字母 3

表2·1-2 希腊字母 3

表2·1-3 汉语拼音字母 3

表2·1-4 部分国际科技组织的名称 4

表2·1-5 国外机械工程部分学会（协会）名称 5

表2·1-6 国外机械工程部分期刊名称 8

表2·1-7 国内机械工程部分期刊、杂志名称 16

表2·1-8 国内外主要检索刊物及检索工具书 19

表2·1-9 数学符号 20

第2章 常用数据表 32

表2·2-1 钢铁硬度与强度换算值（GB1172—74） 32

表2·2-2 钢铁洛氏与肖氏硬度对照 36

表2·2-3 铜合金硬度与强度换算值（摘自GB3771—83） 38

表2·2-4 铝合金硬度与强度换算值之一（摘自GBn166—82） 44

表2·2-5 铝合金硬度与强度换算值之二（摘自GBn166—82） 46

表2·2-6 常用材料极限强度的近似关系 47

表2·2-7 常用材料弹性模量及泊松比 47

表2·2-8 金属材料的比热容和导热系数 48

表2·2-9 材料线膨〔胀〕系数αl×10-6（1／℃） 49

表2·2-10 常用材料的密度 49

表2·2-11 松散物料的堆密度和安息角 50

表2·2-12 机械传动效率的概略数值 50

表2·2-13 常用物理量常数 51

第3章 单位及单位换算 52

1 几种常见的单位制和我国的法定计量单位 52

1·1 厘米·克·秒（CGS）制 52

1·2 米·千克·秒（MKS）制 52

1·3 米·千克力·秒（MKgfS）制 52

1·4 米·千克·秒·安（MKSA）制 52

1·5 国际单位制（SI） 52

1·6 我国的法定计量单位 52

表2·3-1 国际单位制的基本单位 52

表2·3-2 国际单位制的辅助单位 52

表2·3-3 国际单位制中具有专门名称的导出单位 53

表2·3-4 国家选定的非国际单位制单位 53

表2·3-5 用于构成十进倍数和分数单位的词头 54

2 量纲 54

3 单位及单位换算 54

表2·3-6 常用物理量符号及其法定单位 55

表2·3-7 常用计量单位换算表 58

第4章 代数 60

1 排列与组合 60

1·1 排列 60

1·2 组合 60

2 二项式公式、多项式公式与因式分解 60

2·1 二项式公式 60

2·2 多项式公式 60

2·3 因式分解 60

3 指数与根式 61

4 对数 61

5 矩阵与行列式 61

5·1 矩阵的定义 61

5·2 矩阵的运算 62

5·3 矩阵的转置与逆矩阵 62

5·4 行列式 62

5·5 矩阵的三角分解 63

5·6 矩阵的分块 63

5·7 矩阵的导数与积分 64

5·8 一次方程组 64

6 代数方程 64

6·1 一次方程 64

6·2 二次方程 65

6·3 高次方程 65

7 级数 65

7·1 有限级数 65

7·1·1 等差级数 65

7·1·2 等比级数 65

7·1·3 特殊级数之和 65

7·1·4 特殊无穷级数 66

7·2 幂级数 66

7·2·1 二项级数 66

7·2·2 指数函数及对数函数的幂级数展开 66

7·2·3 三角函数及反三角函数的幂级数展开 67

7·2·4 双曲函数及反双曲函数的幂级数展开 67

7·3 傅里叶级数 67

8 不等式 68

第5章 三角函数与双曲函数 69

1 三角函数 69

1·1 三角函数间的关系 69

1·2 和差角公式 69

1·3 和差化积公式 69

1·4 积化和差公式 69

1·5 倍角公式 69

1·6 半角公式 70

1·7 正弦与余弦的幂 70

2 三角形 70

2·1 平面三角形 70

2·2 球面三角形 70

3 反三角函数间的关系 71

4 双曲函数 72

4·1 双曲函数间的关系 72

4·2 双曲函数与三角函数的关系 72

第6章 微分 73

1 极限与连续 73

1·1 数列的极限 73

1·2 函数的极限 73

1·3 函数的连续性 73

1·4 特殊极限值 73

2 导数与微分 73

2·1 导数、导函数与微分 73

2·2 高阶导数 74

2·3 偏导数 74

2·4 求导公式 74

3 中值定理与泰勒展开 76

3·1 中值定理 76

3·2 泰勒与马克劳林展开 76

3·3 不定式的求值法 77

3·4 极值 77

第7章 积分 78

1 不定积分 78

1·1 一般公式 78

1·2 基本积分公式 78

1·3 有理函数的积分 78

1·4 无理函数的积分 80

1·5 超越函数的积分 82

2 定积分 84

2·1 一般公式 84

2·2 重要定积分 85

3 由定积分定义的几个函数 87

3·1 Г函数 87

3·2 B函数 89

3·3 积分指数函数、积分正弦函数、积分余弦函数、菲涅尔函数 89

3·4 误差函数，余误差函数 90

3·5 ζ函数 91

3·6 椭圆积分、椭圆函数 91

第8章 微分方程 94

1 常微分方程 94

1·1 一阶常微分方程 94

1·1·1 分离变量型方程 94

1·1·2 齐次型方程 94

1·1·3 线性方程 94

1·1·4 伯努利方程 94

1·1·5 全微分方程 94

1·1·6 积分因子 94

1·1·7 克莱罗方程 94

1·1·8 Riccati微分方程 94

1·2 二阶常微分方程 95

1·2·1 方程中不含Y的情况 95

1·2·2 方程中不含x的情况 95

1·2·3 线性微分方程 95

1·2·4 超几何微分方程 96

1·2·5 贝塞尔微分方程 96

1·2·6 开尔文微分方程 98

1·2·7 勒让德微分方程 99

1·2·8 关联勒让德微分方程 99

1·3 线性常微分方程 100

1·3·1 n阶常系数线性微分方程 100

1·3·2 二阶常系数线性微分方程 101

1·3·3 欧拉方程 101

1·4 常微分方程组 102

1·4·1 线性方程组 102

1·4·2 关于常系数线性方程组 102

1·4·3 非线性常微分方程组 103

2 偏微分方程 103

2·1 一阶偏微分方程 103

2·2 二阶线性偏微分方程 104

2·2·1 二阶线性偏微分方程的分类 104

2·2·2 分离变量法 104

2·2·3 拉普拉斯微分方程 105

2·2·4 热传导方程 105

2·2·5 波动方程 105

2·2·6 三类方程的定解条件 105

2·2·7 举例 106

2·3 雷诺方程，纳维-斯托克斯方程 107

2·3·1 雷诺方程 107

2·3·2 纳维-斯托克斯方程 107

第9章 矢量与张量 108

1 矢量代数 108

1·1 矢量的表示 108

1·2 矢量的和与差 108

1·3 矢量的分量 108

1·4 单位矢量、矢量的分量表达式 108

1·5 数与矢量的积 108

1·6 矢量的标量积 108

1·7 矢量的矢量积 109

1·8 三个矢量的积 109

2 矢量分析 109

2·1 导矢 109

2·2 标量函数的梯度 109

2·3 矢函数的散度 109

2·4 矢函数的旋度 109

2·5 ？abla算子 109

2·6 微分运算间的关系 110

3 正交曲线坐标下的梯度、散度与旋度 110

3·1 正交曲线坐标 110

3·2 正交曲线坐标下的梯度、散度与旋度 110

4 矢函数的积分 111

4·1 斯托克斯定理 111

4·2 高斯定理 111

4·3 格林定理 111

5 张量 111

5·1 矢量与坐标变换、标量 111

5·2 张量 112

5·3 对称张量的主方向、张量二次曲面 112

第10章 几何 113

1 面积与体积 113

1·1 平面图形的面积及有关线段的计算 113

1·1·1 三角形 113

1·1·2 四边形 113

1·1·3 多边形 114

1·1·4 圆 114

1·2 立体的体积、表面积、侧面积与几何重心的计算 115

1·2·1 棱柱 115

1·2·2 旋转体 116

1·2·3 椭球体 117

1·2·4 正多面体 117

1·3 圆锥曲线 118

1·3·1 椭圆 118

1·3·2 抛物弓形 118

2 解析几何 118

2·1 平面解析几何 118

2·1·1 基本公式 118

2·1·2 直线方程及位置关系 119

2·1·3 圆 119

2·1·4 二次曲线 119

2·1·5 其他平面曲线 122

2·2 空间解析几何 123

2·2·1 基本概念及公式 123

2·2·2 平面方程及平面间的位置关系 124

2·2·3 直线方程及直线与平面的位置关系 125

2·2·4 曲面及曲线 125

2·2·5 二次曲面的分类 126

2·2·6 二次曲面的性质 127

3 微分几何 127

3·1 平面曲线 127

3·2 空间曲线 128

3·3 曲面 129

3·3·1 切平面与法线的方程 129

3·3·2 曲面的基本量 130

3·3·3 高斯公式、温加顿公式 130

3·3·4 Meusnier定理 130

3·3·5 主曲率、高斯曲率、平均曲率、法曲率 131

3·3·6 曲率线 131

3·4 常见曲面的基本量及曲率计算 131

第11章 复变函数及积分变换 133

1 复变函数 133

1·1 复数 133

1·2 解析函数 133

1·2·1 指数函数 133

1·2·2 正弦函数及余弦函数 133

1·2·3 正切函数，余切函数，正割函数及余割函数 133

1·2·4 双曲函数 134

1·2·5 对数函数 134

1·2·6 反三角函数 134

1·2·7 幂函数 134

1·3 保角变换 134

1·3·1 线性变换 134

1·3·2 某些初等函数所构成的保角变换 134

1·4 泰勒级数及罗朗级数 135

1·4·1 泰勒级数 135

1·4·2 罗朗级数 135

1·5 积分定理 136

1·5·1 一些重要的积分公式 136

2 积分变换 136

2·1 傅里叶变换 136

2·1·1 傅里叶变换 136

2·1·2 傅里叶变换的收敛定理 137

2·1·3 傅里叶余弦变换 137

2·1·4 傅里叶正弦变换 137

2·2 拉普拉斯变换 137

2·2·1 定义 137

2·2·2 常系数线性常微分方程 140

2·2·3 渐近展开式 141

2·2·4 传递函数 141

2·3 梅林变换 141

2·4 汉开尔变换 142

2·4·1 定义 142

2·4·2 导函数的汉开尔变换 142

第12章 概率与统计 143

1 概率 143

1·1 集 143

1·2 样本空间与事件 143

1·3 概率的定义与性质 143

1·3·1 概率的定义 143

1·3·2 概率的一些性质 143

1·3·3 条件概率 144

2 概率分布 144

2·1 随机变量与概率分布 144

2·2 离散分布 144

2·3 连续分布 145

2·3·1 概率密度 145

2·3·2 数字特性 145

2·3·3 连续分布的例子 145

2·3·4 数表 147

2·3·5 百分位点间的关系 148

2·4 二维分布 150

2·4·1 二维随机变量的分布函数 150

2·4·2 边缘分布 150

2·4·3 协方差与相关系数 151

2·4·4 独立性 151

2·4·5 正态分布 151

2·5 n个随机变量的情况 151

3 母函数 151

4 大数定律与中心极限定理 152

4·1 大数定律 152

4·2 中心极限定理 152

5 随机过程 153

5·1 马尔可夫过程 153

5·2 普阿松过程 154

5·3 随机过程的数字特征 154

5·4 平稳随机过程 155

5·5 各态历经性 155

6 最小二乘法 156

7 统计 156

7·1 统计推断 156

7·2 点估计 157

7·2·1 估计法 157

7·2·2 估计法的选择 157

7·3 假设检验 158

7·4 区间估计 158

7·5 各种情况的估计与检验公式 158

7·5·1 一个正态分布的情况 158

7·5·2 二个正态分布的情况 159

7·6 回归分析 159

7·6·1 线性回归 159

7·6·2 回归直线的求法 159

7·6·3 回归直线的检验 159

7·6·4 非线性回归 160

7·7 正交试验设计 161

第13章 数值计算 165

1 计算方法 165

1·1 误差 165

1·2 插值法 165

1·3 差分与等步节点插值公式 165

1·4 三次样条插值 166

1·5 多元函数的插值公式 167

2 数值微分与积分 167

2·1 数值微分 167

2·2 数值积分 168

2·2·1 牛顿-柯特斯公式 168

2·2·2 高斯求积公式 169

3 重积分 170

4 函数逼近 170

4·1 范数 170

4·2 系数的确定 170

4·2·1 带权的正交函数列 170

4·2·2 最佳逼近 171

5 线性代数方程组的数值解法 172

5·1 直接解法 172

5·1·1 高斯消元法 172

5·1·2 平方根法 173

5·1·3 解三对角线性方程组的追赶法 173

5·2 迭代法 174

5·2·1 雅可比法 174

5·2·2 高斯-塞德尔法 174

5·2·3 超松弛法（SOR法） 174

5·2·4 最速下降法 174

5·2·5 共轭梯度法 175

5·3 矩阵特征值问题的数值解法 175

5·3·1 雅可比法 176

5·3·2 QR法 176

6 高次代数方程的数值解法 176

6·1 代数方程的一般性质 176

6·2 求根的近似值 177

7 非线性方程组的数值解法 178

7·1 迭代法 178

7·2 牛顿迭代法 178

8 常微分方程的数值解法 178

8·1 一阶常微分方程的初值问题 178

8·2 微分方程组与高阶微分方程的数值解法 179

8·2·1 一阶常微分方程组 179

8·2·2 n阶常微分方程的初值问题 179

9 偏微分方程的数值解法 179

9·1 拉普拉斯方程的差分法 179

9·2 热传导方程的差分法 180

9·3 波动方程的差分法 181

参考文献 181

第3篇 机械工程材料 3

第1章 概论 3

1 机械工程材料的种类 3

2 机械工程材料的主要机械、物理性能的符号和单位 3

3 国内外常用金属材料牌号对照 3

第2章 铸铁和铸钢 26

1 铸铁和铸钢牌号表示方法 26

1·1 铸铁牌号表示方法 26

1·2 铸钢牌号表示方法 26

2 铸铁 27

2·1 灰铸铁 27

2·2 可锻铸铁 30

2·3 球墨铸铁 31

2·4 冷硬铸铁 12

2·5 耐磨铸铁 33

2·6 机床零件用耐磨铸铁 34

2·7 汽缸套用耐磨铸铁 35

2·8 活塞环用耐磨铸铁 36

2·9 耐热铸铁 37

3 铸钢 38

3·1 一般工程用铸造碳钢 38

3·2 合金铸钢 39

3·3 耐磨铸钢 41

3·4 耐热铸钢 41

3·5 不锈耐酸铸钢 42

3·5·1 不锈耐酸钢铸件 42

3·5·2 工程结构用中、高强度不锈钢铸件 45

3·5·3 不锈铸钢 45

第3章 钢 47

1 钢产品牌号的表示方法 47

2 普通碳素结构钢 50

3 普通低合金结构钢 52

4 优质碳素结构钢 55

5 合金结构钢 90

5·1 合金调质钢 90

5·2 合金渗碳钢 90

6 弹簧钢 103

7 滚动轴承钢 105

8 碳素工具钢 108

9 合金工具钢 109

10 保证淬透性结构钢 113

11 低淬透性含钛优质碳素结构钢 115

12 高耐候性结构钢 115

13 焊接结构用耐侯钢 116

14 冷镦钢 117

15 矿用钢 119

16 造船用结构钢 119

17 桥梁用结构钢 121

18 易切削钢 122

19 耐热钢 123

第4章 钢铁型材、板材、管材和线材 135

1 型材 135

1·1 热轧圆钢和方钢 135

1·2 热轧六角钢和八角钢 137

1·3 热轧扁钢 138

1·4 热轧等边角钢 140

1·5 热轧不等边角钢 144

1·6 热轧普通工字钢 147

1·7 热轧普通槽钢 149

1·8 等边弯曲角钢 151

1·9 等边弯曲槽钢 152

1·10 焊接H型钢 153

1·11 轻型焊接H型钢 156

1·12 冷拉圆钢 157

1·13 冷拉方钢 158

1·14 冷拉六角钢 160

1·15 不锈钢冷加工钢棒 161

1·16 银亮钢圆钢 163

2 钢板和钢带 165

2·1 热轧钢板 165

2·2 优质碳素结构钢、普通碳素结构钢和普通低合金结构钢热轧厚钢板 167

2·3 压力容器用碳素钢及普通低合金钢热轧厚钢板 167

2·4 低温压力容器用低合金钢厚钢板 168

2·5 不锈耐酸及耐热钢厚钢板 169

2·6 桥梁用碳素钢及普通低合金钢钢板 171

2·7 汽车制造用优质碳素结构钢热轧厚钢板 172

2·8 冷轧钢板和钢带 173

2·9 优质碳素结构钢薄钢板 174

2·10 普通碳素结构钢和低合金结构钢薄钢板 176

2·11 弹簧钢热轧薄钢板 176

2·12 合金结构钢薄钢板 176

2·13 热镀铅合金冷轧碳素薄钢板 177

2·14 单张热镀锌薄钢板 178

2·15 不锈耐酸及耐热钢薄钢板 179

2·16 花纹钢板 180

2·17 弹簧钢热轧平面扁钢 181

2·18 热连轧钢板和钢带品种 183

2·19 一般结构用热连轧钢板和钢带 184

2·20 连续热镀锌薄钢板和钢带 184

2·21 压力容器用热轧钢带 187

2·22 普通碳素结构钢热轧钢带 187

2·23 普通碳素结构钢冷轧钢带 187

2·24 优质碳素结构钢冷轧钢带 188

2·25 低碳钢冷轧钢带 189

2·26 弹簧钢、工具钢冷轧钢带 191

2·27 热处理弹簧钢带 192

2·28 冷轧不锈耐热钢带 195

3 钢管 196

3·1 无缝钢管 196

3·2 不锈钢无缝钢管 198

3·3 不锈钢小直径钢管 200

3·4 不锈耐酸钢板薄壁无缝钢管 201

3·5 冷拔或冷轧精密无缝钢管 202

3·6 低中压锅炉用无缝钢管 204

3·7 冷拔无缝异型钢管 205

3·8 直径5～152mm电焊钢管 218

3·9 低压流体输送用焊接钢管 220

4 钢丝 221

4·1 冷拉圆钢丝 221

4·2 一般用途低碳钢丝 222

4·3 一般用途热镀锌低碳钢丝 223

4·4 重要用途低碳钢丝 223

4·5 优质碳素结构圆钢丝 224

4·6 冷顶锻用碳素结构钢丝 224

4·7 冷顶锻用合金结构钢丝 225

4·8 碳素弹簧钢丝 226

4·9 油淬火-回火碳素弹簧钢丝 227

4·10 油淬火-回火硅锰合金弹簧钢丝 227

4·11 合金结构钢丝 228

4·12 不锈钢丝 230

4·13 弹簧用不锈钢丝 231

4·14 冷顶锻用不锈钢丝 231

4·15 硅锰弹簧钢丝 233

4·16 铬钒弹簧钢丝 233

4·17 铬硅弹簧钢丝 233

第5章 粉末冶金材料和高温合金材料 235

1 粉末冶金材料 235

1·1 粉末冶金材料的分类 235

1·2 粉末冶金材料牌号的表示方法 235

1·2·1 牌号的表示方法 235

1·2·2 材料牌号表示方法的举例 236

1·3 热处理状态粉末冶金铁基结构材料 238

1·4 粉末冶金铁基结构材料 239

1·5 粉末冶金过滤用材料 240

2 高温合金材料 241

2·1 高温合金的分类及牌号表示方法 241

2·1·1 分类 241

2·1·2 牌号表示方法 241

2·2 高温合金牌号及化学成分 242

2·3 普通承力件用高温合金热轧和锻制棒材 248

2·4 高温合金冷拉棒材 250

2·5 高温合金热轧钢板 250

2·6 一般用途高温合金管 251

2·7 铸造高温合金母合金 252

第6章 有色金属材料 254

1 有色金属及其合金产品牌号的表示方法 254

2 铝吸铝合金 256

2·1 铝及铝合金加工产品 257

2·2 铸造铝合金 266

3 铜及铜合金 271

3·1 加工铜的化学成分和产品形状 271

3·2 加工黄铜的化学成分和产品形状 272

3·3 加工青铜的化学成分和产品形状 276

3·4 加工白铜的化学成分和产品形状 280

3·5 加工铜及铜合金的机械性能及应用举例 281

3·6 铸造铜合金 288

4 铸造轴承合金 298

5 棒材 299

5·1 铜棒材 299

5·2 铝及铝合金挤压棒材 306

5·3 高强度铝合金挤压棒材 310

6 管材 311

6·1 铜管 311

6·2 黄铜管 313

6·3 挤制铝青铜管 316

6·4 锌白铜管 317

6·5 铝及铝合金管外形尺寸 318

6·6 铝及铝合金热挤压管 321

6·7 工业用铝及铝合金拉（轧）制管 322

7 板材 325

7·1 纯铜板 325

7·2 黄铜板 327

7·3 青铜板 330

7·3·1 铝青铜板 330

7·3·2 锰青铜板 331

7·3·3 硅青铜板 332

7·3·4 锡青铜板 333

7·4 白铜板 336

7·4·1 普通白铜板 336

7·4·2 铝白铜板 337

7·5 铝及铝合金板 338

7·5·1 铝及铝合金板材的尺寸 338

7·5·2 铝及铝合金热轧板 340

7·5·3 铝及铝合金冷轧板 342

7·5·4 铝及铝合金花纹板 345

8 箔材 349

8·1 工业用纯铝箔 349

8·2 铝合金箔 349

8·3 纯铜箔 350

8·4 黄铜箔 351

8·5 青铜箔 352

9 线材 352

9·1 纯铜线 352

9·2 加工黄铜线 353

9·2·1 普通黄铜线 353

9·2·2 锡黄铜线 353

9·2·3 铅黄铜线 354

9·2·4 黄铜扁线 355

9·3 镍铜合金线材 355

9·4 加工青铜线 356

9·4·1 镉青铜线 356

9·4·2 硅青铜线 356

9·4·3 锡青铜线 357

9·5 白铜线 357

第7章 非金属材料 359

1 橡胶及橡胶制品 359

1·1 常用橡胶的种类及用途 359

1·2 普通全胶管 360

1·3 空气胶管、输水胶管和吸水胶管 361

1·4 氧气胶管 362

1·5 乙炔胶管 362

1·6 输稀酸碱胶管 363

1·7 蒸气胶管 364

1·8 夹布输油胶管 365

1·9 夹布输稀酸（碱）胶管 365

1·10 吸油胶管 366

1·11 水箱胶管 367

1·12 钢丝编织液压胶管 368

1·13 钢丝编织胶管 369

1·14 工业用硫化橡胶板 371

1·15 石棉橡胶板 373

1·16 耐油石棉橡胶板 374

2 工程塑料及其制品 375

2·1 常用工程塑料的性能及应用 375

2·2 化工用硬聚氯乙烯管材 382

2·3 软聚氯乙烯管 385

2·4 聚四氟乙烯管材 385

2·5 聚四氟乙烯填料板和棒材 386

2·6 聚四氟乙烯棒材 387

2·7 热固性树脂层压棒 387

2·8 聚四氟乙烯板 388

2·9 硬聚氯乙烯板材 388

2·10 酚醛层压布板 389

3 胶粘剂 390

3·1 胶粘剂的种类及性能 390

3·2 常用胶粘剂的牌号，性能指标及应用 394

4 铸石 414

4·1 铸石的种类及其性能 414

4·2 通用普型铸石制品 414

4·3 通用异型铸石制品 419

5 其他非金属材料 424

5·1 有机玻璃制品 424

5·2 普通硅酸铝耐火纤维毡 425

5·3 工业用毛毡 426

5·4 软钢纸板 426

5·5 植鞣黄牛轮带革 426

5·6 木材 426

5·7 水泥 429

参考文献 430

第4篇 机械设计力学基础 3

第1章 静力学 3

1 力的合成与分解 3

2 力矩、力偶与力偶矩 4

2·1 力矩 4

2·2 力偶与力偶矩 4

2·3 力的平移与力系的简化 6

3 平衡条件 6

3·1 空间一般力系的平衡条件 6

3·2 其他特殊力系的平衡条件 6

4 静定与超静定问题 7

4·1 约束反力 7

4·2 静定与超静定结构 8

5 静力学图解方法 8

5·1 索多边形 8

5·2 用索多边形确定支座反力 9

5·3 索曲线 9

6 重心 10

6·1 平行力系中心 10

6·2 重心 10

6·3 图形与均质物体的重心 11

7 虚功原理 17

7·1 功 17

7·2 虚位移与虚功 17

7·3 虚功原理 18

7·4 势能 18

7·5 广义坐标下的虚功原理，平衡的稳定性 19

8 桁架内力与节点位移 20

8·1 桁架的静定性 20

8·2 静定平面桁架的内力分析 21

8·3 节点位移 22

第2章 运动学 23

1 质点运动学 23

1·1 质点运动的矢量表示 23

1·2 质点运动的坐标表示 23

1·3 相对运动 25

1·4 质点运动的简单情形 26

2 刚体运动学 27

2·1 刚体的自由度 27

2·2 刚体的平动与转动 27

2·3 定轴转动 27

2·4 平面运动 27

2·5 定点转动 29

2·6 自由运动 29

第3章 动力学 30

1 质点动力学 30

1·1 牛顿第二定律与运动方程 30

1·2 动力学单位制 30

1·3 动量矩定理 31

1·4 动量定理 31

1·5 动能定理 31

1·6 对心碰撞 32

1·7 几种简单情形下运动方程的解 32

2 质点系动力学 34

2·1 质点系动量定理 34

2·2 质点系动量矩定理 34

2·3 质点系动能定理 34

3 转动惯量 35

3·1 定义与关系式 35

3·2 平行轴公式与转轴公式 35

3·3 均质物体的转动惯量 36

4 刚体动力学 39

4·1 刚体的动量矩 39

4·2 刚体运动的基本方程与刚体动能 39

4·3 刚体的碰撞 40

4·4 刚体运动的简单情形 41

5 运动方程的其他形式 42

5·1 动力学普遍方程 42

5·2 哈密顿原理 42

5·3 拉格朗日方程 44

第4章 应力和应变 45

1 应力的概念 45

1·1 应力矢量 45

1·2 一点的应力状态，应力张量 45

2 平面应力 46

2·1 应力分量的坐标变换 46

2·2 主应力 46

2·3 主切应力 46

2·4 应力圆（莫尔圆） 46

3 三向应力 47

3·1 应力分量的坐标变换 47

3·2 主应力与应力张量不变量 47

3·3 主切应力 48

3·4 应力球张量与应力偏张量 48

3·5 三向应力圆 48

4 平衡方程 49

5 应变 50

5·1 应变的概念 50

5·2 位移与应变的关系（变形几何方程） 50

5·3 应变分量的坐标变换 51

6 变形协调条件 52

第5章 弹性力学和塑性力学基本方程 54

1 应力应交关系 54

1·1 弹性模量 54

1·2 广义虎克定律 55

2 弹性力学基本方程及其解法 56

2·1 弹性力学基本方程 56

2·2 边界条件 56

2·3 按位移求解的弹性力学基本方程 56

2·4 按应力求解的弹性力学基本方程 56

2·5 平面问题的基本方程 57

2·6 基本方程的解法 58

2·7 二维和三维问题常用的应力、位移公式 58

3 能量原理 61

3·1 应变能、应变余能与应变能定理 61

3·2 虚位移原理 61

3·3 最小势能原理 62

3·4 虚力原理 62

3·5 最小余能原理 62

3·6 卡氏定理 62

3·7 互等定理 62

3·8 李兹法 63

4 热应力 65

4·1 热弹性方程 65

4·2 热传导方程与温度场 65

4·3 热应力问题的应用 66

5 塑性力学基本方程 67

5·1 屈服条件 67

5·2 塑性应力应变关系 68

5·3 滑移线场理论 69

5·4 极限分析定理 71

6 粘弹性 72

6·1 粘弹性模型与本构关系 72

6·2 三维线性粘弹性理论的基本方程与对应原理 74

第6章 强度条件 75

1 构件的失效方式 75

2 拉伸或压缩时材料的静强度 75

3 强度理论 76

4 许用应力与安全系数 77

5 冲击强度 77

6 疲劳强度 77

7 蠕变强度 77

8 含裂纹材料的断裂条件 77

第7章 杆的扭转 78

1 圆截面杆的扭转 78

1·1 外力与内力 78

1·2 圆杆扭转切应力与强度条件 78

1·3 圆杆扭转变形与刚度条件 78

1·4 圆杆的非弹性扭转 79

2 非圆截面杆的扭转与薄膜比拟 80

2·1 等直杆扭转时的应力与变形 80

2·2 薄膜比拟 85

2·3 非弹性扭转 85

3 薄壁截面杆的自由扭转 87

3·1 开口截面 87

3·2 闭口截面 88

3·3 多闭室闭口截面 88

第8章 梁 90

1 直梁的内力、应力与强度计算 90

1·1 切力与弯矩 90

1·2 梁的弯曲正应力及其强度条件 91

1·3 斜弯曲 92

1·4 梁的弯曲切应力及其强度条件 92

1·5 弯曲中心 97

1·6 梁的合理设计 98

2 直梁的位移与刚度计算 99

2·1 求梁位移的积分法 99

2·2 求梁位移的叠加法 101

2·3 求梁位移的能量法 101

2·4 梁由切力引起的位移 104

2·5 梁的刚度条件 104

3 梁截面图形的几何性质 105

3·1 静矩、惯性矩、惯性积，极惯性矩 105

3·2 惯性矩和惯性积的平行移轴公式与转轴公式 105

3·3 惯性矩的近似计算法与图解法 106

3·4 常用截面几何性质的计算公式 106

4 直梁的切力、弯矩、挠度与转角的计算公式 131

5 求梁弯矩与挠度的图解法 131

5·1 面矩法 131

5·2 图解法 131

6 超静定梁 132

6·1 力法解超静定问题 132

6·2 连续梁与三弯矩方程 134

6·3 超静定梁与刚架的计算图表 137

7 组合梁 145

8 梁的极限承载能力 145

8·1 极限弯矩 145

8·2 极限载荷 146

9 冲击弯曲 148

10 曲梁 150

10·1 曲梁的应力 150

10·2 曲梁的位移 153

11 薄壁杆件的约束扭转 157

11·1 开口薄壁杆件的约束扭转 157

11·2 闭口薄壁杆件的约束扭转 163

12 弹性基础梁 164

12·1 无限长梁 165

12·2 半无限长梁 168

12·3 有限长梁 168

第9章 薄板 173

1 概述 173

2 线弹性范围内薄板的小挠度弯曲 173

2·1 基本假定 173

2·2 等厚度薄板的小挠度弯曲 173

2·3 轴对称变厚度薄板的小挠度弯曲 190

3 线弹性范围内等厚度薄板的大挠度弯曲 193

4 薄板的塑性弯曲，极限载荷 195

第10章 薄壳 198

1 概述 198

1·1 薄壳的几何特征与主曲率坐标系 198

1·2 薄壳线性理论的基本假设 198

1·3 壳体的内力、无矩理论与有矩理论 198

2 旋转面壳的无矩理论 199

2·1 几何特性 199

2·2 基本方程及其求解 199

2·3 旋转面壳的轴对称问题 200

3 旋转面壳轴对称问题的有矩理论 204

3·1 基本方程及其求解 204

3·2 旋转面壳轴对称问题的工程计算方法 212

第11章 结构的稳定性 216

1 概述 216

1·1 结构的屈曲与平衡稳定性、临界载荷 216

1·2 构件的曲后特性 216

1·3 构件稳定性设计准则 218

1·4 临界载荷的求解原理 218

2 中心压杆 219

2·1 中心压杆的临界载荷 219

2·2 多根柱子曲线 225

2·3 中心压杆稳定性的计算 225

3 压弯杆 228

3·1 线弹性范围内压弯杆面内屈曲的最大弯矩 228

3·2 压弯杆面内屈曲的稳定性计算 230

4 梁 230

4·1 梁的弯扭失稳 230

4·2 线弹性范围内梁的临界载荷 231

4·3 梁弯扭稳定性的许用应力计算法 235

5 板 235

5·1 线弹性范围内板的临界载荷 235

5·2 超过线弹性范围矩形板的临界载荷 243

6 壳 243

6·1 线弹性范围内壳的临界载荷 243

6·2 壳的稳定性计算 243

第12章 厚壁圆筒、圆盘、厚壁球壳 246

1 概述 246

2 厚壁圆筒 246

2·1 线弹性范围内厚壁圆筒的应力与位移 246

2·2 弹塑性范围内受内压作用的厚壁圆筒 253

2·3 厚壁圆筒的设计 258

3 圆盘 258

3·1 线弹性范围内等厚圆盘的应力与位移 258

3·2 线弹性范围内变厚度旋转圆盘的应力与位移 262

3·3 等厚旋转圆盘弹塑性变形时的应力与自增强 267

3·4 旋转圆盘的静强度校核 267

4 厚壁球壳 268

4·1 线弹性范围内厚壁球壳的应力与位移 268

4·2 弹塑性范围受内压作用的厚壁球壳 271

4·3 厚壁球壳的设计 274

第13章 接触应力 275

1 概述 275

2 弹性接触应力与变形 275

2·1 符号说明 275

2·2 接触表面上的应力与位移 275

2·3 接触表面下的应力 284

2·4 切向力作用下的接触应力 285

2·5 刚性压头与均布载荷的接触问题 287

3 接触问题的强度计算 288

4 应用举例 290

第14章 应力集中 292

1 概述 292

2 圆孔的应力集中系数 292

2·1 有一圆孔的无限板受拉伸 292

2·2 有一圆孔的无限板受面外弯曲 292

2·3 有一中心圆孔的板条受轴向拉伸 293

2·4 有一中心圆孔的板条受面内弯曲 293

2·5 有一中心圆孔的板条受面外弯曲 293

2·6 有一偏心圆孔的板条受轴向拉伸 294

2·7 有一偏心圆孔的板条受面内弯曲 294

2·8 有一排圆孔的无限板受面内正应力 294

2·9 有一径向圆孔的空心圆轴受轴向拉伸 295

2·10 有一径向圆孔的空心圆轴受弯曲 295

2·11 有一径向圆孔的空心圆轴受扭转 295

3 椭圆孔的应力集中系数 295

3·1 有一椭圆孔的无限板受拉伸 295

3·2 有一中心椭圆孔的板条受拉伸 296

3·3 有一中心椭圆孔的板条受弯曲 296

3·4 有一偏心椭圆孔的板条受拉伸 297

4 有横槽、纵槽与矩形孔的平板的应力集中系数 297

4·1 有横槽的板条受拉伸 297

4·2 有横槽的板条受弯曲 297

4·3 有纵槽的板条受拉伸 297

4·4 有纵槽的板条受弯曲 298

4·5 有矩形孔的无限板受拉伸 298

4·6 有矩形孔的板条受拉伸 298

4·7 有矩形孔的板条受弯曲 299

5 缺口的应力集中系数 299

5·1 有一U形缺口的板条受拉伸 299

5·2 有一U形缺口的板条受弯曲 299

5·3 两边有U形缺口的板条受拉伸 299

5·4 两边有U形缺口的板条受面内弯曲 300

5·5 两边有U形缺口的板条受面外弯曲 300

5·6 有环状U形缺口的圆轴受拉伸 300

5·7 有环状U形缺口的圆轴受弯曲 300

5·8 有环状U形缺口的圆轴受扭转 300

5·9 有矩形边缺口的半无限板受拉伸 301

6 有圆角台肩的板条与阶梯轴的应力集中系数 301

6·1 有圆角台肩的板条受拉伸 301

6·2 有圆角台肩的板条受弯曲 302

6·3 阶梯状圆轴受拉伸 302

6·4 阶梯状圆轴受弯曲 302

6·5 阶梯状圆轴受扭转 302

6·6 椭圆角阶梯状圆轴受弯曲 303

7 键槽的应力集中系数 303

7·1 有键槽的实心圆轴受扭转 303

7·2 有键槽的空心圆轴受扭转 303

7·3 有两个半圆形槽的圆轴受扭转 303

7·4 花键轴受扭转 304

8 其他零件的应力集中系数 304

8·1 曲轴受弯曲 304

8·2 压配合圆轴受弯曲 304

8·3 承受拉力的T型连接 305

8·4 销钉连接的拉板 306

9 应交集中 307

10 应用举例 308

第15章 断裂力学 310

1 概述 310

2 线弹性断裂力学 310

2·1 裂纹尖端附近的应力场与位移场 310

2·2 应力强度因子的确定 311

2·3 小范围屈服修正 313

2·4 小范围屈服下裂纹的起裂 314

2·5 应变能释放率 314

2·6 复合型断裂准则 315

2·7 应用举例 316

3 弹塑性断裂力学 327

3·1 裂纹张开位移（COD） 327

3·2 J积分 330

第16章 有限元法 338

1 有限元法的位移法基本原理与步骤 338

1·1 单元位移模式与形函数 338

1·2 单元应变与应力 340

1·3 单元刚度方程与单元刚度矩阵 340

1·4 单元等效结点载荷 340

1·5 总刚度矩阵与总结点载荷列阵 341

1·6 列入约束条件、求解位移与应力 341

2 平面应力问题计算实例 342

2·1 平面三结点三角形单元的形函数 342

2·2 单元应变与应力 342

2·3 单元刚度矩阵 343

2·4 总刚度矩阵 343

2·5 总等效结点载荷列阵 346

2·6 引入约束条件、修改总刚度方程与求解 346

2·7 平面三结点三角形单元分析的公式 347

2·8 平面三结点三角形单元计算程序 348

2·9 平面问题工程算例 354

3 轴对称结构有限元分析 356

3·1 轴对称结构有限元中的半解析法原理 356

3·2 三角形截面环元的基本公式 361

3·3 轴对称结构计算实例 361

4 刚架结构的有限元法 364

4·1 平面梁元分析 364

4·2 平面梁元中间载荷的移置 366

4·3 平面梁元坐标变换 367

4·4 空间梁元分析 368

4·5 空间梁元坐标变换 370

4·6 刚架算例 371

5 等参元 372

5·1 平面与空间等参元计算公式 373

5·2 空间等参元计算实例 379

6 薄板和薄壳结构有限元分析 380

6·1 薄板有限元分析 380

6·2 薄壳结构有限元分析 387

7 整体结构分析中的若干问题 390

7·1 子结构法 390

7·2 结构和外载荷的对称性与重复性利用 391

7·3 逐步求解法与边界元 393

7·4 不同类型单元的结合 394

7·5 结构中的约束不足与附加约束 396

第17章 材料的力学性能和试验 398

1 材料的静态强度与试验 398

1·1 应力-应变图 398

1·2 真应力-应变图 399

2 试验机 400

2·1 试验机的类型 400

2·2 万能试验机 400

2·3 其他类型的材料试验机 401

3 材料的力学性能测定 401

3·1 拉伸试验 401

3·2 压缩试验 402

3·3 扭转试验 402

4 结构材料的硬度与硬度试验 402

4·1 布氏硬度试验 402

4·2 维氏硬度试验与显微硬度试验 403

4·3 洛氏硬度试验与表面洛氏硬度试验 403

5 金属的断裂韧性与断裂韧性试验 404

5·1 金属材料的断裂韧性 404

5·2 KIc试验 404

5·3 COD试验 407

5·4 JIc试验 408

6 材料的冲击强度与冲击试验 409

6·1 冲击弯曲试验 409

6·2 转变温度与金属低温冲击试验 411

6·3 大型冲击试验 411

7 金属的疲劳性能与疲劳试验 411

8 蠕变试验 411

参考文献 411

第5篇 实验应力分析 6

第1章 概论 6

第2章 电阻应变计测量技术 6

1 电阻应变计 6

1·1 电阻应变计的工作原理 6

1·1·1 金属材料的电阻应变效应 6

1·1·2 半导体应变计的工作原理 6

1·2 电阻应变计的基本构造及分类 7

1·2·1 电阻应变计的基本构造 7

1·2·2 电阻应变计的分类 7

1·3 电阻应变计的工作特性 7

1·4 各种应变计的特点和适用范围 11

1·4·1 金属应变计 17

1·4·2 半导体应变计 17

1·4·3 其他应变计 19

1·4·4 应变计安装的几个问题 21

2 电阻应变仪及多点应变数据自动测量系统 27

2·1 应变仪 27

2·1·1 交流电桥应变仪 27

2·1·2 直流电桥应变仪 28

2·2 多点静态应变数据测量系统 29

2·2·1 多点静态数据测量系统的基本构成 32

2·2·2 静态应变数据测量系统——4000系统 33

2·3 动态应变数据采集、分析及处理系统 33

3 静态应变测量 34

3·1 测量电桥特性的应用 34

3·2 应变-应力换算关系 36

3·3 几种因素对测量结果的影响 36

3·3·1 长导线的影响 36

3·3·2 应变计阻值的影响 38

3·3·3 灵敏系效的影响 39

3·3·4 横向效应的影响 39

3·4 高低温静态应变测量 40

3·4·1 高低温应变测量的特点及问题 40

3·4·2 温度效应及其补偿 40

3·4·3 高低温应变测量的其他技术问题 41

4 动态应变测量 43

5 旋转件的应变测量 45

5·1 引电器的分类及主要技术指标 45

5·2 几种典型引电器的结构简介 45

5·3 刷环引电器设计中的几个问题 49

6 应变遥测 50

6·1 单通道应变遥测系统 51

6·2 多路传输应变遥测系统 51

6·2·1 频分多路传输遥测系统 51

6·2·2 时分制遥测系统 53

6·2·3 一种脉冲编码遥测系统 54

7 高压液下的应变测量 55

7·1 应变计安装后的特殊防护 55

7·2 温度与压力效应的补偿 56

8 核辐射及磁场条件下的应交测量 58

8·1 核辐射条件下的应变测量 58

8·2 磁场条件下的应变测量 59

9 残余应力测量 60

9·1 切割法 60

9·2 逐次去层法 61

9·3 钻孔法 61

9·3·1 一次钻孔法 61

9·3·2 逐层钻孔法 62

9·3·3 钻孔法测残余应力的技术问题 63

10 电阻应变计式传感器 63

10·1 典型应变计式传感器 63

10·2 应变计式传感器设计中的问题 66

10·2·1 弹性元件材料的选取 66

10·2·2 应变计选择 67

10·2·3 传感器电路补偿 67

第3章 光弹性法 70

1 光弹性基本原理 70

1·1 偏振光和双折射 70

1·2 应力-光学定律 70

1·3 等差线及等倾线 71

1·4 纯等差线的获取 72

1·5 等色线 72

2 基本数据测定 73

2·1 整数级等差线 73

2·2 分数级等差线 73

2·3 等倾线 74

2·4 主应力迹线 74

3 材料、模型及仪器 74

3·1 材料 74

3·1·1 对材料性能的要求 74

3·1·2 几种常用的光弹性材料 74

3·1·3 材料性能及其测定 75

3·2 环氧树脂光弹性模型的设计与制造 76

3·2·1 光弹性模型设计 76

3·2·2 模型原材料及其配比 76

3·2·3 模具 77

3·2·4 模型的浇铸和固化工艺 77

3·2·5 模型的机械加工及粘接 78

3·2·6 模型加载 78

3·3 光弹性仪 79

4 二维光弹性 79

4·1 切应力 79

4·2 自由边界应力 79

4·3 应力集中系数 80

4·4 内部应力 80

4·5 应用举例 81

5 三维光弹性 82

5·1 冻结切片法 82

5·1·1 冻结应力 82

5·1·2 三维应力-光学定律 82

5·2 三维模型表面应力的测量 83

5·3 三维模型内部应力的测量 83

5·4 模型与原型的应力换算 85

5·5 冻结法试验技术 85

5·6 应用举例 86

6 其他光弹性实验方法 89

6·1 散光法 89

6·2 贴片法 90

6·3 全息光弹性法 91

6·4 动态光弹性 91

第4章 其他光学方法 94

1 全息干涉法 94

1·1 全息照相 94

1·2 全息干涉位移测量 95

1·2·1 两次曝光法 95

1·2·2 即时法（实时法） 96

1·2·3 位移场定量分析 96

1·3 全息干涉测量振动 98

1·3·1 均时法 98

1·3·2 频闪法 99

2 散斑干涉法 99

2·1 双光束散斑干涉法 100

2·1·1 离面位移测量 100

2·1·2 面内位移测量 100

2·2 错位散斑干涉法 101

2·3 单光束散斑干涉法 103

2·3·1 散斑的记录 103

2·3·2 散斑图的分析 104

2·4 白光散斑法 106

3 云纹法 107

3·1 面内云纹法 107

3·1·1 云纹条纹的几何分析 107

3·1·2 应变分析 109

3·2 面外云纹法 110

3·2·1 影子云纹法 110

3·2·2 反射云纹法 111

4 云纹干涉法 112

4·1 衍射光栅 112

4·1·1 光栅方程 112

4·1·2 全息光栅 112

4·1·3 闪耀光栅 113

4·1·4 试件栅复制 113

4·2 面内位移场 114

4·2·1 面内位移场实时观测 114

4·2·2 差载面内位移场 117

4·3 应变场 118

4·3·1 全场应变花 118

4·3·2 应变场实时观测 119

4·4 单光束错位云纹干涉法 119

4·4·1 三维位移导数场 119

4·4·2 曲率场的测定 120

5 焦散线法 122

5·1 焦散线法的基本原理 122

5·2 应力强度因子的测定 123

5·3 焦散线法解接触问题 125

第5章 脆性涂层法 126

1 涂层应力 126

2 破坏理论 127

3 脆性涂层裂纹图 128

4 裂纹的检查 129

5 脆性涂料 129

6 标定 131

第6章 声学检测 132

1 超声波检测 132

1·1 超声波的发生及其特性 132

1·1·1 超声波的发生及接收 132

1·1·2 超声波的波型 132

1·1·3 超声波的传播 133

1·2 超声波衰减的测量及应用 134

1·2·1 测量方法 134

1·2·2 应用 135

1·3 声速测量原理及应用 136

1·3·1 测量原理及方法 136

1·3·2 应用 136

1·4 缺陷显示 137

1·4·1 一般显示方法 137

1·4·2 超声全息 138

2 声振检测 139

2·1 声振检测原理 139

2·2 声阻检测法 139

2·3 谐振检测法 140

3 声发射检测 140

3·1 声发射检测的基本原理 140

3·1·1 声发射检测的基本原理及特点 140

3·1·2 声发射信号 141

3·1·3 声发射信号的表征 141

3·1·4 声发射源定位 142

3·2 声发射检测仪器 143

3·2·1 单通道声发射仪 143

3·2·2 双通道声发射仪 143

3·2·3 多通道声发射仪 143

3·3 声发射检测的应用 144

3·3·1 研究材料的塑性变形 144

3·3·2 评价表面化学热处理渗层的脆性 144

3·3·3 用声发射分析断裂 144

3·3·4 控制焊接质量 144

3·3·5 评价压力容器的安全性 144

第7章 模型试验 145

1 数学模型及相似模型 145

2 相似原理 145

2·1 相似的概念 145

2·2 相似第一定理 146

2·3 相似第二定理 147

2·4 相似第三定理 147

3 基本量纲和导出量纲 148

4 模型及原型的相似条件 149

4·1 相似比 149

4·2 基本相似比及导出相似比 150

4·3 π数 151

5、相似模型的设计 151

5·1 相似准则 151

5·2 π定理的应用 152

参考文献 154

第6篇 机械振动与噪声 3

第1章 机械振动的基础资料 3

1 机械振动的分类 3

2 机械振动的表示方法 3

3 机械振动系统的动力学模型 4

4 构件刚度的计算与折算 6

5 机械振动系统的阻尼系数 10

6 机械振动系统的固有频率 12

7 构件的振动能量及边界条件 25

第2章 线性系统的振动 28

1 机械系统的自由振动 28

2 特征值和特征向量的数值解法 31

3 机械系统的受迫响应 40

3·1 简谐激振所引起的响应 40

3·2 非简谐的周期性激振所引起的响应 44

3·3 随时间任意变化的非周期性干扰力所引起的响应 47

3·4 简谐激振对二自由度系统所引起的响应 50

3·5 简谐激振对多自由度系统所引起的响应 53

第3章 非线性振动和随机振动 56

1 非线性振动 56

1·1 应用椭圆积分求单摆诸元的精确值 59

1·2 绘底法线法 61

1·3 小参数法 62

1·4 自激振动 64

2 随机振动 67

第4章 机械系统的动态特性 71

1 机械系统对冲击的响应 71

1·1 冲击的应力与应变 71

1·2 无阻尼单自由度系统的响应 71

1·3 有阻尼单自由度系统的响应 77

1·4 多自由度系统及弹性体的响应 78

1·5 冲击谱的作用及计算 80

1·5·1 冲击谱的绘制 80

1·5·2 典型冲击谱及其分析 82

2 轴系的临界转速 84

2·1 计算模型的建立 84

2·1·1 集中参数模型 84

2·1·2 分布质量梁模型 84

2·1·3 支座形式 84

2·1·4 滚动轴承及其支承的刚度 85

2·1·5 支承的阻尼 87

2·2 临界转速的常用计算公式 87

2·2·1 两支承等直径轴的临界转速 87

2·2·2 阶梯轴的临界转速 88

2·2·3 两支承单盘轴的临界转速 88

2·3 临界转速的计算方法 89

2·3·1 分解代换法 89

2·3·2 解析法 90

2·3·3 矩阵迭代法 92

2·3·4 传递矩阵法 94

2·4 影响临界转速的因素 98

2·4·1 支承刚度对临界转速的影响 98

2·4·2 回转力矩的影响 99

2·4·3 联轴器对临界转速的影响 99

2·4·4 其他影响因素 100

2·5 改变临界转速的措施 100

3 机械结构的动刚度 101

3·1 动刚度的基本概念 101

3·2 影响动刚度的主要参数 102

3·3 动刚度的理论计算方法 103

3·3·1 集中参数模型 103

3·3·2 分布质量梁模型 105

3·3·3 有限单元模型 107

3·3·4 结构动力特性的综合 108

3·3·5 结构的总动刚度 109

3·4 动刚度的测试方法 109

3·5 提高机械结构动刚度的措施 110

3·5·1 调整结构的频率比 110

3·5·2 提高结构的静刚度 110

3·5·3 改善结构的阻尼特性 119

4 结构动态优化设计原理 119

4·1 基本概念 119

4·2 建立目标函数及约束条件 119

4·3 模态柔度的计算及分析——查出需要改进的模态 119

4·4 计算系统中的能量分布——查出结构中的薄弱环节及浪费环节 120

4·5 改变设计变量——优化结构中质量、刚度及阻尼的配置 121

第5章 机械振动的控制 122

1 机器及其零部件的平衡 122

1·1 回转体平衡中的共同问题 122

1·1·1 回转体平衡时的力学条件 122

1·1·2 不平衡的分类 122

1·1·3 静平衡与动平衡的选择原则 122

1·1·4 调整回转体质量分布的方法 123

1·1·5 平衡精度 123

1·2 静平衡 126

1·3 刚性回转体的动平衡 126

1·3·1 刚性回转体动平衡的校正方法 126

1·3·2 动平衡中一些工艺问题 126

1·3·3 动平衡机的工作原理 128

1·3·4 现场动平衡 130

1·4 柔性回转体的动平衡 131

1·4·1 回转体动柔度与不平衡量的关系 132

1·4·2 支承动反力与不平衡量的关系 132

1·4·3 柔性回转体的分类及其平衡方法 133

1·5 往复机械惯性力的平衡 135

1·5·1 曲柄滑块机构的惯性力 135

1·5·2 多缸发动机的惯性力 136

1·5·3 曲柄滑块机构惯性力的平衡方法 136

2 阻尼减振 137

2·1 材料阻尼 138

2·2 扩散阻尼 138

2·3 相对运动阻尼 138

2·4 结构阻尼 138

2·5 附加阻尼 139

3 常用减振装置 140

3·1 阻振器 140

3·2 固体摩擦减振器 141

3·3 动力减振器 142

3·3·1 动力减振器的工作原理 142

3·3·2 无阻尼动力减振器 143

3·3·3 有阻尼动力减振器 145

3·3·4 主振系统的阻尼对动力减振效果的影响 146

3·3·5 动力减振器（各种激振形式及优化目标参数）的最佳参数 147

3·3·6 随机振动的动力减振器 147

3·4 液体摩擦减振器 147

3·5 摆式减振器 149

3·6 冲击减振器 151

4 隔振原理及隔振设计 152

4·1 隔振的分类 152

4·2 隔振系统的特性 152

4·3 单自由度隔振系统 152

4·3·1 刚性联接的粘性阻尼隔振系统 154

4·3·2 刚性联接的库仑摩擦（干摩擦）隔振系统 154

4·3·3 弹性联接的粘性阻尼隔振系统 155

4·3·4 弹性联接的库仑阻尼隔振系统 155

4·4 双层隔振系统 155

4·5 多自由度隔振系统 156

4·5·1 固有频率 156

4·5·2 主动隔振 157

4·5·3 被动隔振 157

4·6 隔振设计步骤 157

4·7 隔振器 158

4·8 隔振系数的参考标准 160

5 减振及隔振的伺服控制 160

5·1 典型的伺服控制系统 160

5·2 伺服气垫隔振系统 161

5·3 电液伺服隔振系统 162

6 精密仪器及设备的允许振动量 163

第6章 机械振动的测试 165

1 振动的测量 165

1·1 振动测量方法的分类 165

1·2 周期振动的测量 165

1·2·1 典型的电测系统 165

1·2·2 振幅的测量 166

1·2·3 频率的测量 167

1·2·4 相位差的测量 167

1·2·5 激振力的测量 167

1·3 冲击（包括单次冲击及瞬态振动）的测量 167

1·3·1 测试量 167

1·3·2 测量系统及对仪器的要求 167

1·4 随机振动的测量 168

1·4·1 测试量 168

1·4·2 测量系统及对仪器的要求 168

2 振动系统的振动特性测试 168

2·1 固有频率的测定 169

2·2 振型的测定 169

2·3 阻尼比的测定 169

2·4 动力响应特性的测试 170

2·5 模型试验 170

3 动力强度试验 171

3·1 周期性振动试验 172

3·2 随机振动试验 172

3·3 冲击试验 172

4 测试装置 172

4·1 传感器 172

4·1·1 电测法的常用传感器 172

4·1·2 传感器的选用原则 174

4·2 中间转换装置 174

4·3 记录及显示仪器 174

4·4 激振设备及简便的激振方法 175

4·5 测试装置的校准及标定 176

5 信号分析及数据处理 177

5·1 幅值分析 177

5·2 频谱分析 178

5·2·1 模拟量频谱分析法 178

5·2·2 数字量频谱分析法 179

5·3 相关分析 180

5·3·1 自相关分析 150

5·3·2 互相关分析 180

5·3·3 相干函数 180

5·4 数据处理的计算机技术 181

第7章 机械噪声 182

1 声学基础知识 182

2 法规及标准 190

2·1 保护听力的噪声标准 190

2·2 环境噪声标准 191

2·3 语言干扰标准 191

2·4 机器噪声标准 192

第8章 降低机械设备的噪声 193

1 机械声源的几个理论问题 193

1·1 机械噪声的形成 193

1·2 振动表面的发声 193

1·3 振动及噪声的一般关系 194

1·4 冲击及噪声 194

1·4·1 冲击噪声性质 194

1·4·2 在冲击噪声中允许暴露的时间及声压级 195

1·4·3 冲击产生的自鸣噪声 195

1·5 结构发声及传播衰减 195

1·5·1 固体中波的传播 196

1·5·2 固体对声波的衰减 197

1·6 摩擦噪声 198

1·6·1 摩擦噪声的发生机理 198

1·6·2 摩擦噪声的控制 198

1·7 板面辐射特性 198

1·7·1 声辐射效率 198

1·7·2 振动变形时板面的声辐射 199

1·7·3 振动时杆状零件的声辐射 199

2 从声源控制噪声 200

2·1 从降低噪声的观点改进设计 200

2·2 改进制造工艺以降低噪声 201

2·2·1 降低生产过程中的噪声 201

2·2·2 提高产品质量，降低使用时的噪声 201

3 消声器设计 201

3·1 消声器种类及结构 201

3·1·1 阻性消声器 201

3·1·2 抗性消声器 201

3·1·3 阻抗复合式消声器 202

3·2 消声量的估算 203

3·2·1 阻性消声器消声值的估算 203

3·2·2 抗性消声器的计算公式 203

3·2·3 气流对消声值的影响 204

3·3 消声器的有效频率范围 204

4 隔声屏障及封闭罩 205

4·1 自由声场的屏障效果 205

4·2 隔声屏障设计基本理论 205

4·2·1 阻抗错配原则 205

4·2·2 质量效应 205

4·2·3 固有频率及谐振 206

4·3 屏障设计 206

4·3·1 单层屏障的特性 206

4·3·2 多层组合屏障 206

4·4 封闭法控制噪声 207

4·4·1 全封闭及部分封闭 207

4·4·2 封闭罩内声压级的升高 208

4·4·3 封闭罩的通风 209

4·4·4 设计封闭罩应注意事项 209

第9章 噪声控制材料 210

1 声能分配 210

2 吸声材料 210

2·1 降噪系数 210

2·2 常用吸声材料 210

2·3 理想吸声材料具备的特性 212

2·4 声波阻力 212

2·5 表面处理 212

2·6 多孔覆面板对吸声效果的影响 213

3 隔声材料 213

3·1 隔声性能 213

3·2 矩形隔声板的共振频率 213

3·3 板面弯曲波 214

3·4 吻合效应 214

3·5 气体中声波对板面的吻合效应及频率 214

3·6 常用隔声材料的特性 214

3·7 平均传播损耗 215

3·8 单层板面隔声量的经验公式 215

3·9 复合结构的隔声量 215

3·10 隔声指数 216

4 大阻尼材料 217

4·1 阻尼材料的作用 217

4·2 阻尼及振动 217

4·3 阻尼参数 217

4·4 阻尼材料种类 218

4·5 阻尼材料的使用 219

4·5·1 内阻尼 219

4·5·2 自由弹性层阻尼 219

4·5·3 约束粘弹性层 219

4·5·4 摩擦阻尼 219

4·6 薄板的阻尼处理 219

第10章 机械噪声测试 222

1 测量仪器及记录仪器 222

1·1 声级计 222

1·1·1 传声器的选择及应用 222

1·1·2 前置放大器 223

1·1·3 传声器标定 223

1·1·4 声级计频率响应 224

1·2 倍频程，1／3倍频程，频带宽度 224

1·2·1 倍频程，1／3倍频程，中心频率，频谱图 224

1·2·2 窄频带，等宽频带，等百分比频带 224

1·3 磁带记录仪 225

2 噪声测量方法及测量环境 225

2·1 测量位置的布置 225

2·1·1 球面测量 225

2·1·2 半