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,TQC 774
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CAE 785
2.1 CAM 786
2.2 CAD/CAM 788
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 CAE 804
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