机械设计（原书第6版）_[美]罗伯特·L.诺顿_9787111724872

本书是美国大学本科机械零件设计课程的一本优秀教材。全书分两篇。第1篇为基础篇，共8章，分别是：设计介绍，材料和工艺，运动与受力分析，应力、应变与挠度，静态失效理论，疲劳失效理论，表面失效和有限元分析。第2篇为机械设计篇，共9章，分别是：设计案例研究，轴、键与联轴器，轴承与润滑，直齿圆柱齿轮，斜齿轮、锥齿轮和蜗轮蜗杆，弹簧设计，螺纹与紧固件，焊接，离合器与制动器。
本书特别强调综合设计方面的内容，以培养学生将来在实际工作中解决工程问题的能力。除了传统的解析与图解分析计算方法外，本书还加入了有限元方法，并在本书网站中提供了多个计算机辅助分析的程序，从而突出现代设计方法与计算机辅助设计在机械基础课程教学中的应用。本书提供了原作者的课程讲座演讲视频、应力分析视频、常用机械零件例子视频和工作机械的视频等。通过观看视频，可以帮助学生和自学人员更加直观地理解书本上的内容。读者可通过二维码观看，也可通过链接地址下载视频。
本书可作为国内机械类和近机械类专业的相关课程的教材或教学参考书，也可作为从事机械基础教学或设计的其他专业师生和工程技术人员的参考书。本书结合原版教材也可以作为双语教材使用。

前言
简介
本书是用于机械零件设计课程的教材，通常在大多数机械工程专业大三使用。学习本课程的先修课程包括静力学和动力学，以及与材料强度相关的基础课程。本书的目的是为专业问题提供一种以设计为重点的新的讲解方法，在难度上适用于低-高年级的机械工程专业的学生。撰写本书的一个主要目的是使其易于阅读，让学生有兴趣学习这些相对枯燥的专业内容。
本书在现有教材的基础上做了改进，并且在所提供的方法和技术上充分利用了计算机辅助分析的优势。本书强调设计、综合以及分析，给出了详细且独立完整的例题、案例研究和求解技术。所有的插图采用双色绘制。在每章里提供了简短的习题，在适当的位置则给出了较长的非结构化的设计项目任务作为作业。
本书不依赖于任何特定的计算机程序，与例题和案例研究对应的所有计算机文件均用几种不同的语言（Mathcad, MATLAB, Excel和TK Solver）编写，它们可在本书网站http://wwwpearsonhighered.com/nortonHYPERLINK"http://www.pearsonhigheredcom/norton"上查到。网站上还提供了作者编写的一些其他程序的执行文件，其中包括矩阵求解器(MATRIX.exe)，在网站上给出了网站内容索引。
本书尝试对工程力学中的失效理论和分析的内容进行全面深入的介绍，还在很大程度上比本门学科的其他大多数教材更强调专业综合与设计方面的内容。书中指出了各种零件设计所需分析方法的通用性，并强调计算机辅助工程在这类问题的设计和分析中的应用方法。作者对本门课程应用的方法是基于其50年的机械工程设计实践经验，无论是在工业界工作还是作为工业顾问，其间作者也在大学教授了40年的机械工程设计。
第6版有哪些新内容？
● 网站上提供了有关大多数章节主题的21个授课视频，这些视频是作者在伍斯特理工学院现场上课时录制的。学生可以观看这些视频，以增强对本书主题的理解。
● 网站上提供了8个简短的视频，作者在其中演示了应力分析的各种原理，并展示了常见机械零件（例如弹簧、齿轮和轴承）的示例。
● 网站上还提供了6个视频，展示了实际运行中的机器。
● 添加了80多个习题，其中许多使用国际单位制（SI）。
● 提供了指向所有视频的二维码和可下载内容的链接。总计有37个视频，所有这些都在书中进行了标记，并提供了其网址，用户可以下载它们。
● 随书附带的由作者编写的程序已经过完全重写，以改善其界面和可用性，并且与最新的操作系统和计算机兼容。程序链接和Dynacam已被完全重写，得到很大改进，程序列表已更新。这些计算机程序会经常修订以添加功能和增强功能。安装后，可以从开始菜单更新程序。用户应及时检查更新。
● 任何使用印刷版本书的教师或学生都可以以学生或教师的身份，在作者的网站http://www.designofmachinery.com上注册，作者将向他们发送密码以访问一个受保护的站点，他们可以在该站点下载最新版本的计算机程序、链接、Dynacam和Matrix，所有视频以及下载索引中列出的所有文件。请注意，作者本人会亲自审核每一个访问请求，并仅批准那些根据说明进行了完全、正确填写的请求。作者要求完整的信息，并且只接受大学的电子邮件地址。在线教程和评估程序使您可以集成动态作业，对习题的计算部分和个人反馈进行自动评分。 MasteringTMEngineering可以让您轻松地基于逐项作业或单个学生的详细工作跟踪整个班级的学习表现。有关更多信息，请访问http://www.masteringengineeringcom。
理念
这通常是第一门向机械工程专业学生提出挑战性设计问题而不是简单求解问题的课程，不过，这门课程涉及的设计类型是详细设计，还仅仅是整个设计过程中的一部分。在详细设计时，待设计装置的一般构造、应用，甚至整体形状在一开始通常是知道的，我们不是要发明一个新的装置，只是确定一个待定机器零件的形状、大小和材料，使它在预期的载荷和环境条件下工作时不会失效。
传统讲授零件课程的方法强调单个机器部件或零件的设计，如齿轮、弹簧、轴等。对此方法的一种批评是：有时针对零件的课程（或教材）很容易成为一本菜谱，只是收集零散的主题，却无法帮助学生解决在现有菜谱中找不到的其他问题，这种风险确实存在。在这种情况下，教师（或作者）比较容易让课程（或教材）退化成这种模式：嗯，今天是星期二，让我们设计弹簧；星期五我们将设计齿轮。如果发生这种情况，学生可能会受到误导，因为这样就不一定需要学生了解如何实际应用基础理论来解决设计问题。
但是，本课程涉及的许多典型机器零件为基础理论提供了极好的范例。从这个角度看，它们能够成为帮助学生理解复杂和重要工程理论的一个很好的工具。例如，在讨论预紧螺栓时，可以把金属薄垫片抗疲劳载荷作为一个完美的工具引出预应力的概念。学生可能没机会在实践中被要求设计预紧螺栓，但他或她可能从这段学习经历获得对预应力的理解。设计承受随时间变化载荷的斜齿轮给学生提供了一个理解组合应力、赫兹应力和疲劳失效的极好的工具。因此，只要教材所采取的方法足够普适，针对零件的设计方法也是一种有效且可靠的方法。也就是说，课程内容不应该退化成

目录中文版序
前言
视频内容清单
第1篇基础篇
第1章设计介绍
1.1设计
1.2典型设计过程
1.3问题的提出与计算
1.4工程模型
1.5计算机辅助设计与工程
1.6工程报告
1.7安全系数和设计规范
1.8统计考虑
1.9单位
1.10小结
1.11参考文献
1.12网上资料
1.13参考书目
1.14习题
第2章材料和工艺
2.0引言
2.1材料性能定义
2.2材料性能的统计性质
2.3均匀性和各向同性
2.4硬度
2.5涂层和表面处理
2.6常用金属材料的特性
2.7常用非金属材料的特性
2.8材料的选择
2.9小结
2.10参考文献
2.11网上资料
2.12参考书目
2.13习题
第3章运动与受力分析
3.0简介
3.1自由度
3.2机构
3.3自由度（运动能力）的计算
3.4常见单自由度机构
3.5连杆机构运动分析
3.6平面四杆机构分析
3.7曲柄滑块机构分析
3.8凸轮机构设计和分析
3.9力分析的载荷分类
3.10自由体图
3.11载荷分析
3.12二维静态载荷案例研究
3.13三维静态载荷案例研究
3.14动载案例研究
3.15振动加载
3.16冲击载荷
3.17梁载荷分析
3.18小结
3.19参考文献
3.20网上资料
3.21参考书目
3.22习题
第4章应力、应变与挠度
4.0引言
4.1应力
4.2应变
4.3主应力
4.4平面应力和平面应变
4.5莫尔圆
4.6作用应力与主应力对比
4.7轴向拉伸
4.8直接剪应力、直接挤压应力
4.9梁与弯曲应力
4.10梁挠度
4.11卡氏法
4.12扭转
4.13组合应力
4.14弹簧系数
4.15应力集中
4.16轴向压缩压杆
4.17圆筒的应力
4.18静态应力和变形分析的案例研究
4.19小结
4.20参考文献
4.21参考书目
4.22习题
第5章静态失效理论
5.0引言
5.1静态载荷下韧性材料的失效
5.2脆性材料在静载下的失效
5.3断裂力学
5.4使用静态载荷失效的理论
5.5静态失效案例研究分析
5.6小结
5.7参考文献
5.8参考书目
5.9习题
第6章疲劳失效理论
6.0引言
6.1疲劳失效机理
6.2疲劳失效模型
6.3机械设计的考虑
6.4疲劳载荷
6.5衡量疲劳失效准则
6.6估算疲劳失效准则
6.7缺口与应力集中
6.8残余应力
6.9高周疲劳设计
6.10单向对称应力设计
6.11单向波动应力设计
6.12多向应力疲劳的设计
6.13高周疲劳设计的一般方法
6.14疲劳设计案例研究
6.15小结
6.16参考文献
6.17参考书目
6.18习题
第7章表面失效
7.0引言
7.1表面结构
7.2表面配副
7.3摩擦
7.4黏着磨损
7.5磨粒磨损
7.6腐蚀磨损
7.7表面疲劳
7.8球面接触
7.9圆柱面接触
7.10一般接触
7.11动态接触应力
7.12表面疲劳失效模型动态接触
7.13表面疲劳强度
7.14小结
7.15参考文献
7.16习题
第8章有限元分析
8.0引言
8.1有限元方法
8.2单元类型
8.3网格划分
8.4边界条件
8.5施加载荷
8.6测试模型（验证）
8.7模态分析
8.8案例研究
8.9小结
8.10参考文献
8.11参考书目
8.12网上资料
8.13习题
第2篇机械设计篇
第9章设计案例研究
9.0引言
9.1案例8便携式空气压缩机
9.2案例9干草捆卷扬机
9.3案例10凸轮试验机
9.4小结
9.5参考文献
9.6设计项目
第10章轴、键与联轴器
10.0引言
10.1轴上载荷
10.2轴上零件与应力集中
10.3轴的材料
10.4轴的功率
10.5轴的载荷
10.6轴的应力
10.7组合载荷作用下轴的失效
10.8轴的设计
10.9轴的变形
10.10键和键槽
10.11花键
10.12过盈配合
10.13飞轮设计
10.14轴的临界转速
10.15联轴器
10.16案例研究
10.17小结
10.18参考文献
10.19习题
第11章轴承与润滑
11.0引言
11.1润滑剂
11.2黏度
11.3润滑的类型
11.4滑动轴承材料组合
11.5流体动压润滑理论
11.6流体动压轴承的设计
11.7高副接触
11.8滚动轴承
11.9滚动轴承的失效
11.10滚动轴承选型
11.11轴承安装细节
11.12特殊轴承
11.13案例研究
11.14小结
11.15参考文献
11.16习题
第12章直齿圆柱齿轮
12.0引言
12.1齿轮啮合理论
12.2轮齿的参数命名
12.3干涉与根切
12.4重合度
12.5轮系
12.6齿轮制造
12.7直齿圆柱齿轮的载荷
12.8直齿圆柱齿轮的应力
12.9齿轮材料
12.10齿轮传动润滑
12.11直齿圆柱齿轮设计
12.12案例研究
12.13小结
12.14参考文献
12.15习题
第13章斜齿轮、锥齿轮和蜗轮蜗杆
13.0引言
13.1斜齿轮
13.2锥齿轮
13.3蜗杆机构
13.4案例研究
13.5小结
13.6参考文献
13.7习题
第14章弹簧设计
14.0引言
14.1弹簧刚度
14.2弹簧类型
14.3弹簧材料
14.4螺旋压缩弹簧
14.5静载荷作用下螺旋压缩弹簧的设计
14.6疲劳载荷作用下螺旋压缩弹簧的设计
14.7螺旋拉伸弹簧
14.8圆柱螺旋扭转弹簧
14.9碟形弹簧垫圈
14.10案例分析
14.11小结
14.12参考文献
14.13习题
第15章螺纹与紧固件
15.0引言
15.1标准螺纹形式
15.2传动螺旋
15.3螺纹上的应力
15.4螺纹紧固件的类型
15.5螺纹紧固件的制造
15.6标准螺栓和机用螺钉强度
15.7拉伸下紧固件的预紧力
15.8连接刚度系数确定
15.9预紧力控制
15.10紧固件的剪切
15.11设计案例设计空气压缩机的头螺栓
15.12小结
15.13参考文献
15.14参考书目
15.15习题
第16章焊接
16.0引言
16.1

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