《机械设计手册 第1卷》求取 ⇩

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

3.3.1CAD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31

第1章符号及常用资料33

表2.1-1拉丁字母33

表2.1-2希腊字母33

表2.1-3汉语拼音字母33

表2.1-4部分国际科技组织的名称34

表2.1-5国外机械工程部分学会（协会）名称35

表2.1-6国外机械工程部分期刊名称38

表2.1-7国内机械工程部分期刊、杂志名称46

表2.1-8国内外主要检索刊物及检索工具书49

表2.1-9数学符号50

第2章常用数据表52

表2.2-1钢铁硬度与强度换算值（GB1172—74）52

表2.2-2钢铁洛氏与肖氏硬度对照56

表2.2-3铜合金硬度与强度换算值（摘自GB3771—83）58

表2.2-4铝合金硬度与强度换算值之一（摘自GBn166—82）74

表2.2-5铝合金硬度与强度换算值之二（摘自GBn166—82）76

表2.2-6常用材料极限强度的近似关系77

表2.2-7常用材料弹性模量及泊松比77

表2.2-8金属材料的比热容和导热系数78

表2.2-9材料线膨胀系数α1×10-6（1/℃）79

表2.2-10常用材料的密度79

表2.2-11松散物料的堆密度和安息角80

表2.2-12机械传动效率的概略数值80

表2.2-13常用物理量常数81

第3章单位及单位换算82

1几种常见的单位制和我国的法定计量单位82

1.1厘米.克.秒（CGS）制82

1.2米.千克.秒（MKS）制82

1.3米.千克力.秒（MKgfS）制82

1.4米.千克.秒.安（MKSA）制82

1.5国际单位制（SI）82

1.6我国的法定计量单位82

表2.3-1国际单位制的基本单位82

表2.3-2国际单位制的辅助单位82

表2.3-3国际单位制中具有专门名称的导出单位83

表2.3-4国家选定的非国际单位制单位83

表2.3-5用于构成十进倍数和分数单位的词头84

2量纲84

3单位及单位换算84

表2.3-6常用物理量符号及其法定单位85

表2.3-7常用计量单位换算表88

第4章代数90

1排列与组合90

1.1排列90

1.2组合90

2二项式公式、多项式公式与因式分解90

2.1二项式公式90

2.2多项式公式90

2.3因式分解90

3指数与根式91

4对数91

5矩阵与行列式91

5.1矩阵的定义91

5.2矩阵的运算92

5.3矩阵的转置与逆矩阵92

5.4行列式92

5.5矩阵的三角分解93

5.6矩阵的分块93

5.7矩阵的导数与积分94

5.8一次方程组94

6代数方程94

6.1一次方程94

6.2二次方程95

6.3高次方程95

7级数95

7.1有限级数95

7.1.1等差级数95

7.1.2等比级数95

7.1.3特殊级数之和95

7.1.4特殊无穷级数96

7.2幂级数96

7.2.1二项级数96

7.2.2指数函数及对数函数的幂级数展开96

7.2.3三角函数及反三角函数的幂级数展开97

7.2.4双曲函数及反双曲函数的幂级数展开97

7.3傅里叶级数97

8不等式98

第5章三角函数与双曲函数99

1三角函数99

1.1三角函数间的关系99

1.2和差角公式99

1.3和差化积公式99

1.4积化和差公式99

1.5倍角公式99

1.6半角公式100

1.7正弦与余弦的冪100

2三角形100

2.1平面三角形100

2.2球面三角形100

3反三角函数间的关系101

4双曲函数102

4.1双曲函数间的关系102

4.2双曲函数与三角函数的关系102

第6章微分103

1极限与连续103

1.1数列的极限103

1.2函数的极限103

1.3函数的连续性103

1.4特殊极限值103

2导数与微分103

2.1导数、导函数与微分103

2.2高阶导数104

2.3偏导数104

2.4求导公式104

3中值定理与泰勒展开106

3.1中值定理106

3.2泰勒与马克劳林展开106

3.3不定式的求值法107

3.4极值107

第7章积分108

1不定积分108

1.1一般公式108

1.2基本积分公式108

1.3有理函数的积分108

1.4无理函数的积分110

1.5超越函数的积分112

2定积分114

2.1一般公式114

2.2重要定积分115

3由定积分定义的几个函数117

3.1Γ函数117

3.2β函数119

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119

3.4误差函数.余误差函数120

3.5ζ函数121

3.6椭隋圆积分、椭圆函数121

第8章微分方程124

1常微分方程124

1.1一阶常微分方程124

1.1.1分离变量型方程124

1.1.2齐次型方程124

1.1.3线性方程124

1.1.4伯努利方程124

1.1.5全微分方程124

1.1.6积分因子124

1.1.7克莱罗方程124

1.1.8Riccati微分方程124

1.2二阶常微分方程125

1.2.1方程中不含y的情况125

1.2.2方程中不含x的情况125

1.2.3线性微分方程125

1.2.4超几何微分方程126

1.2.5贝塞尔微分方程126

1.2.6开尔文微分方程128

1.2.7勒让德微分方程129

1.2.8关联勒让德微分方程129

1.3线性常微分方程130

1.3.1n阶常系数线性微分方程130

1.3.2二阶常系数线性微分方程131

1.3.3欧拉方程131

1.4常微分方程组132

1.4.1线性方程组132

1.4.2关于常系数线性方程组132

1.4.3非线性常微分方程组133

2偏微分方程133

2.1一阶偏微分方程133

2.2二阶线性偏微分方程134

2.2.1二阶线性偏微分方程的分类134

2.2.2分离变量法134

2.2.3拉普拉斯微分方程135

2.2.4热传导方程135

2.2.5波动方程135

2.2.6三类方程的定解条件135

2.2.7举例136

2.3雷诺方程，纳维-斯托克斯方程137

2.3.1雷诺方程137

2.3.2纳维-斯托克斯方程137

第9章矢量与张量138

1矢量代数138

1.1矢量的表示138

1.2矢量的和与差138

1.3矢量的分量138

1.4单位矢量、矢量的分量表达式138

1.5数与矢量的积138

1.6矢量的标量积138

1.7矢量的矢量积139

1.8三个矢量的积139

2矢量分析139

2.1导矢139

2.2标量函数的梯度139

2.3矢函数的散度139

2.4矢函数的旋度139

2.5nabla算子139

2.6微分运算间的关系140

3正交曲线坐标下的梯度、散度与旋度140

3.1正交曲线坐标140

3.2正交曲线坐标下的梯度、散度与旋度140

4矢函数的积分141

4.1斯托克斯定理141

4.2高斯定理141

4.3格林定理141

5张量141

5.1矢量与坐标变换、标量141

5.2张量142

5.3对称张量的主方向、张量二次曲面142

第10章几何143

1面积与体积143

1.1平面图形的面积及有关线段的计算143

1.1.1三角形143

1.1.2四边形143

1.1.3多边形144

1.1.4圆144

1.2立体的体积、表面积、侧面积与几何重心的计算145

1.2.1棱柱145

1.2.2旋转体146

1.2.3椭球体147

1.2.4正多面体147

1.3圆锥曲线148

1.3.1椭圆148

1.3.2抛物弓形148

2解析几何148

2.1平面解析几何148

2.1.1基本公式148

2.1.2直线方程及位置关系149

2.1.3圆149

2.1.4二次曲线149

2.1.5其他平面曲线152

2.2空间解析几何153

2.2.1基本概念及公式153

2.2.2平面方程及平面间的位置关系154

2.2.3直线方程及直线与平面的位置关系155

2.2.4曲面及曲线155

2.2.5二次曲面的分类156

2.2.6二次曲面的性质157

3微分几何157

3.1平面曲线157

3.2空间曲线158

3.3曲面159

3.3.1切平面与法线的方程159

3.3.2曲面的基本量160

3.3.3高斯公式、温加顿公式160

3.3.4Meusnier定理160

3.3.5主曲率、高斯曲率、平均曲率、法曲率161

3.3.6曲率线161

3.4常见曲面的基本量及曲率计算161

第11章复变函数及积分变换163

1复变函数163

1.1复数163

1.2解析函数163

1.2.1指数函数163

1.2.2正弦函数及余弦函数163

1.2.3正切函数，余切函数，正割函数及余割函数163

1.2.4双曲函数164

1.2.5对数函数164

1.2.6反三角函数164

1.2.7幂函数164

1.3保角变换164

1.3.1线性变换164

1.3.2某些初等函数所构成的保角变换164

1.4泰勒级数及罗朗级数165

1.4.1泰勒级数165

1.4.2罗朗级数165

1.5积分定理166

1.5.1一些重要的积分公式166

2积分变换166

2.1傅里叶变换166

2.1.1傅里叶变换166

2.1.2傅里叶变换的收敛定理167

2.1.3傅里叶余弦变换167

2.1.4傅里叶正弦变换167

2.2拉普拉斯变换167

2.2.1定义167

2.2.2常系数线性常微分方程170

2.2.3渐近展开式171

2.2.4传递函数171

2.3梅林变换171

2.4汉开尔变换172

2.4.1定义172

2.4.2导函数的汉开尔变换172

第12章概率与统计173

1概率173

1.1集173

1.2样本空间与事件173

1.3概率的定义与性质173

1.3.1概率的定义173

1.3.2概率的一些性质173

1.3.3条件概率174

2概率分布174

2.1随机变量与概率分布174

2.2离散分布174

2.3连续分布175

2.3.1概率密度175

2.3.2数字特性175

2.3.3连续分布的例子175

2.3.4数表177

2.3.5百分位点间的关系178

2.4二维分布180

2.4.1二维随机变量的分布函数180

2.4.2边缘分布180

2.4.3协方差与相关系数181

2.4.4独立性181

2.4.5正态分布181

2.5n个随机变量的情况181

3母函数181

4大数定律与中心极限定理182

4.1大数定律182

4.2中心极限定理182

5随机过程183

5.1马尔可夫过程183

5.2普阿松过程184

5.3随机过程的数字特征184

5.4平稳随机过程185

5.5各态历经性185

6最小二乘法186

7统计186

7.1统计推断186

7.2点估计187

7.2.1估计法187

7.2.2估计法的选择187

7.3假设检验188

7.4区间估计188

7.5各种情况的估计与检验公式188

7.5.1一个正态分布的情况188

7.5.2二个正态分布的情况189

7.6回归分析189

7.6.1线性回归189

7.6.2回归直线的求法189

7.6.3回归直线的检验189

7.6.4非线性回归190

7.7正交试验设计191

第13章数值计算195

1计算方法195

1.1误差195

1.2插值法195

1.3差分与等步节点插值公式195

1.4三次样条插值196

1.5多元函数的插值公式197

2数值微分与积分197

2.1数值微分197

2.2数值积分198

2.2.1牛顿-柯特斯公式198

2.2.2高斯求积公式199

3重积分200

4函数逼近200

4.1范数200

4.2系数的确定200

4.2.1带权的正交函数列200

4.2.2最佳逼近201

5线性代数方程组的数值解法202

5.1直接解法202

5.1.1高斯消元法202

5.1.2平方根法203

5.1.3解三对角线性方程组的追赶法203

5.2迭代法204

5.2.1雅可比法204

5.2.2高斯-塞德尔法204

5.2.3超松弛法（SOR法）204

5.2.4最速下降法204

5.2.5共轭梯度法205

5.3矩阵特征值问题的数值解法205

5.3.1雅可比法206

5.3.2QR法206

6高次代数方程的数值解法206

6.1代数方程的一般性质206

6.2求根的近似值207

7非线性方程组的数值解法208

7.1迭代法208

7.2牛顿迭代法208

8常微分方程的数值解法208

8.1一阶常微分方程的初值问题208

8.2微分方程组与高阶微分方程的数值解法209

8.2.1一阶常微分方程组209

8.2.2n阶常微分方程的初值问题209

9偏微分方程的数值解法209

9.1拉普拉斯方程的差方法209

9.2热传导方程的差分法210

9.3波动方程的差分法211

参考文献211

第3篇机械工程材料213

第1章概论215

1机械工程材料的种类215

2机械工程材料的主要机械、物理性能的符号和单位215

3国内外常用金属材料牌号对照215

第2章铸铁和铸钢238

1铸铁和铸钢牌号表示方法238

1.1铸铁牌号表示方法238

1.2铸钢牌号表示方法238

2铸铁239

2.1灰铸铁239

2.2可锻铸铁242

2.3球墨铸铁243

2.4冷硬铸铁244

2.5耐磨铸铁245

2.6机床零件用耐磨铸铁246

2.7汽缸套用耐磨铸铁247

2.8活塞环用耐磨铸铁248

2.9耐热铸铁249

3铸钢250

3.1一般工程用铸造碳钢250

3.2合金铸钢251

3.3耐磨铸钢253

3.4耐热铸钢253

3.5不锈耐酸铸钢254

3.5.1不锈耐酸钢铸件254

3.5.2工程结构用中、高强度不锈钢铸件257

3.5.3不锈铸钢257

第3章钢259

1钢产品牌号的表示方法259

2普通碳素结构钢262

3普通低合金结构钢264

4优质碳素结构钢267

5合金结构钢302

5.1合金调质钢302

5.2合金渗碳钢302

6弹簧钢315

7滚动轴承钢317

8碳素工具钢320

9合金工具钢321

10保证淬透性结构钢325

11低淬透性含钛优质碳素结构钢327

12高耐候性结构钢327

13焊接结构用耐候钢328

14冷镦钢329

15矿用钢331

16造船用结构钢331

17桥梁用结构钢333

18易切削钢334

19耐热钢335

第4章钢铁型材、板材、管材和线材347

1型材347

1.1热轧圆钢和方钢347

1.2热轧六角钢和八角钢349

1.3热轧扁钢350

1.4热轧等边角钢352

1.5热轧不等边角钢356

1.6热轧普通工字钢359

1.7热轧普通槽钢361

1.8等边弯曲角钢363

1.9等边弯曲槽钢364

1.10焊接H型钢365

1.11轻型焊接H型钢368

1.12冷拉圆钢369

1.13冷拉方钢370

1.14冷拉六角钢372

1.15不镑钢冷加工钢棒373

1.16银亮钢圆钢375

2钢板和钢带377

2.1热轧钢板377

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379

2.3压力容器用碳素钢及普通低合金钢热轧厚钢板379

2.4低温压力容器用低合金钢厚钢板380

2.5不锈耐酸及耐热钢厚钢板381

2.6桥梁用碳素钢及普通低合金钢钢板383

2.7汽车制造用优质碳素结构钢热轧厚钢板384

2.8冷轧钢板和钢带385

2.9优质碳素结构钢薄钢板386

2.10普通碳素结构钢和低合金结构钢薄钢板388

2.11弹簧钢热轧薄钢板388

2.12合金结构钢薄钢板388

2.13热镀铅合金冷轧碳素薄钢板389

2.14单张热镀锌薄钢板390

2.15不锈耐酸及耐热钢薄钢板391

2.16花纹钢板392

2.17弹簧钢热轧平面扁钢393

2.18热连轧钢板和钢带品种395

2.19一般结构用热连轧钢板和钢带396

2.20连续热镀锌薄钢板和钢带396

2.21压力容器用热轧钢带399

2.22普通碳素结构钢热轧钢带399

2.23普通碳素结构钢冷轧钢带399

2.24优质碳素结构钢冷轧钢带400

2.25低碳钢冷轧钢带401

2.26弹簧钢、工具钢冷轧钢带403

2.27热处理弹簧钢带404

2.28冷轧不锈耐热钢带407

3钢管408

3.1无缝钢管408

3.2不锈钢无缝钢管410

3.3不锈钢小直径钢管412

3.4不锈耐酸钢板薄壁无缝钢管413

3.5冷拔或冷轧精密无缝钢管414

3.6低中压锅炉用无缝钢管416

3.7冷拔无缝异型钢管417

3.8直径5～152mm电焊钢管430

3.9低压流体输送用焊接钢管432

4钢丝433

4.1冷拉圆钢丝433

4.2一般用途低碳钢丝434

4.3一般用途热镀锌低碳钢丝435

4.4重要用途低碳钢丝435

4.5优质碳素结构圆钢丝436

4.6冷顶锻用碳素结构钢丝436

4.7冷顶锻用合金结构钢丝437

4.8碳素弹簧钢丝438

4.9油淬火-回火碳素弹簧钢丝439

4.10油淬火-回火硅锰合金弹簧钢丝439

4.11合金结构钢丝440

4.12不锈钢丝442

4.13弹簧用不锈钢丝443

4.14冷顶锻用不锈钢丝443

4.15硅锰弹簧钢丝445

4.16铬钒弹簧钢丝445

4.17铬硅弹簧钢丝445

第5章粉末冶金材料和高温合金材料447

1粉末冶金材料447

1.1粉末冶金材料的分类447

1.2粉末冶金材料牌号的表示方法447

1.2.1牌号的表示方法447

1.2.2材料牌号表示方法的举例448

1.3热处理状态粉末冶金铁基结构材料450

1.4粉末冶金铁基结构材料451

1.5粉末冶金过滤用材料452

2高温合金材料453

2.1高温合金的分类及牌号表示方法453

2.1.1分类453

2.1.2牌号表示方法453

2.2高温合金牌号及化学成分454

2.3普通承力件用高温合金热轧和锻制棒材460

2.4高温合金冷拉棒材462

2.5高温合金热轧钢板462

2.6一般用途高温合金管463

2.7铸造高温合金母合金464

第6章有色金属材料466

1有色金属及其合金产品牌号的表示方法466

2铝及铝合金468

2.1铝及铝合金加工产品469

2.2铸造铝合金478

3铜及铜合金483

3.1加工铜的化学成分和产品形状483

3.2加工黄铜的化学成分和产品形状484

3.3加工青铜的化学成分和产品形状488

3.4加工白铜的化学成分和产品形状492

3.5加工铜及铜合金的机械性能及应用举例493

3.6铸造铜合金500

4铸造轴承合金510

5棒材511

5.1铜棒材511

5.2铝及铝合金挤压棒材518

5.3高强度铝合金挤压棒材522

6管材523

6.1铜管523

6.2黄铜管525

6.3挤制铝青铜管528

6.4锌白铜管529

6.5铝及铝合金管外形尺寸530

6.6铝及铝合金热挤压管533

6.7工业用铝及铝合金拉（轧）制管534

7板材537

7.1纯铜板537

7.2黄铜板539

7.3青铜板542

7.3.1铝青铜板542

7.3.2锰青铜板543

7.3.3硅青铜板544

7.3.4锡青铜板545

7.4白铜板548

7.4.1普通白铜板548

7.4.2铝白铜板549

7.5铝及铝合金板550

7.5.1铝及铝合金板材的尺寸550

7.5.2铝及铝合金热轧板552

7.5.3铝及铝合金冷轧板554

7.5.4铝及铝合金花纹板557

8箔材561

8.1工业用纯铝箔561

8.2铝合金箔561

8.3纯铜箔562

8.4黄铜箔563

8.5青铜箔564

9线材564

9.1纯铜线564

9.2加工黄铜线565

9.2.1普通黄铜线565

9.2.2锡黄铜线565

9.2.3铅黄铜线566

9.2.4黄铜扁线567

9.3镍铜合金线材567

9.4加工青铜线568

9.4.1镉青铜线568

9.4.2硅青铜线568

9.4.3锡青铜线569

9.5白铜线569

第7章非金属材料571

1橡胶及橡胶制品571

1.1常用橡胶的种类及用途571

1.2普通全胶管572

1.3空气胶管、输水胶管和吸水胶管573

1.4氧气胶管574

1.5乙炔胶管574

1.6输稀酸鹼胶管575

1.7蒸气胶管576

1.8夹布输油胶管577

1.9夹布输稀酸（鹼）胶管577

1.10吸油胶管578

1.11水箱胶管579

1.12钢丝编织液压胶管580

1.13钢丝编织胶管581

1.14工业用硫化橡胶板583

1.15石棉橡胶板585

1.16耐油石棉橡胶板586

2工程塑料及其制品587

2.1常用工程塑料的性能及应用587

2.2化工用硬聚氯乙烯管材594

2.3软聚氯乙烯管597

2.4聚四氟乙烯管材597

2.5聚四氟乙烯填料板和棒材598

2.6聚四氟乙烯棒材599

2.7热固性树脂层压棒599

2.8聚四氟乙烯板600

2.9硬聚氯乙烯板材600

2.10酚醛层压布板601

3胶黏剂602

3.1胶黏剂的种类及性能602

3.2常用胶黏剂的牌号、性能指标及应用606

4铸石626

4.1铸石的种类及其性能626

4.2通用普型铸石制品626

4.3通用异型铸石制品631

5其他非金属材料636

5.1有机玻璃制品636

5.2普通硅酸铝耐火纤维毡637

5.3工业用毛毡638

5.4软钢纸板638

5.5植鞣黄牛轮带革638

5.6木材638

5.7水泥641

参考文献642

第4篇机械设计力学基础643

第1章静力学645

1力的合成与分解645

2力矩、力偶与力偶矩646

2.1力矩646

2.2力偶与力偶矩646

2.3力的平移与力系的简化648

3平衡条件648

3.1空间一般力系的平衡条件648

3.2其他特殊力系的平衡条件648

4静定与超静定问题649

4.1约束反力649

4.2静定与超静定结构650

5静力学图解方法650

5.1索多边形650

5.2用索多边形确定支座反力651

5.3索曲线651

6重心652

6.1平行力系中心652

6.2重心652

6.3图形与均质物体的重心653

7虚功原理659

7.1功659

7.2虚位移与虚功659

7.3虚功原理660

7.4势能660

7.5广义坐标下的虚功原理，平衡的稳定性661

8桁架内力与节点位移662

8.1桁架的静定性662

8.2静定平面桁架的内力分析663

8.3节点位移664

第2章运动学665

1质点运动学665

1.1质点运动的矢量表示665

1.2质点运动的坐标表示665

1.3相对运动667

1.4质点运动的简单情形668

2刚体运动学669

2.1刚体的自由度669

2.2刚体的平动与转动669

2.3定轴转动669

2.4平面运动669

2.5定点转动671

2.6自由运动671

第3章动力学672

1质点动力学672

1.1牛顿第二定律与运动方程672

1.2动力学单位制672

1.3动量矩定理673

1.4动量定理673

1.5动能定理673

1.6对心碰撞674

1.7几种简单情形下运动方程的解674

2质点系动力学676

2.1质点系动量定理676

2.2质点系动量矩定理676

2.3质点系动能定理676

3转动惯量677

3.1定义与关系式677

3.2平行轴公式与转轴公式677

3.3均质物体的转动惯量678

4刚体动力学681

4.1刚体的动量矩681

4.2刚体运动的基本方程与刚体动能681

4.3刚体的碰撞682

4.4刚体运动的简单情形683

5运动方程的其他形式684

5.1动力学普遍方程684

5.2哈密顿原理684

5.3拉格朗日方程686

第4章应力和应变687

1应力的概念687

1.1应力矢量687

1.2一点的应力状态，应力张量687

2平面应力688

2.1应力分量的坐标变换688

2.2主应力688

2.3主切应力688

2.4应力圆（莫尔圆）688

3三向应力689

3.1应力分量的坐标变换689

3.2主应力与应力张量不变量689

3.3主切应力690

3.4应力球张量与应力偏张量690

3.5三向应力圆690

4平衡方程691

5应变692

5.1应变的概念692

5.2位移与应变的关系（变形几何方程）692

5.3应变分量的坐标变换693

6变形协调条件694

第5章弹性力学和塑性力学基本方程696

1应力应变关系696

1.1弹性模量696

1.2广义虎克定律697

2弹性力学基本方程及其解法698

2.1弹性力学基本方程698

2.2边界条件698

2.3按位移求解的弹性力学基本方程698

2.4按应力求解的弹性力学基本方程698

2.5平面问题的基本方程699

2.6基本方程的解法700

2.7二维和三维问题常用的应力、位移公式700

3能量原理703

3.1应变能、应变余能与应变能定理703

3.2虚位移原理703

3.3最小势能原理704

3.4虚力原理704

3.5最小余能原理704

3.6卡氏定理704

3.7互等定理704

3.8李兹法705

4热应力707

4.1热弹性方程707

4.2热传导方程与温度场707

4.3热应力问题的应用708

5塑性力学基本方程709

5.1屈服条件709

5.2塑性应力应变关系710

5.3滑移线场理论711

5.4极限分析定理713

6黏弹性714

6.1黏弹性模型与本构关系714

6.2三维线性黏弹性理论的基本方程与对应原理716

第6章强度条件717

1构件的失效方式717

2拉伸或压缩时材料的静强度717

3强度理论718

4许用应力与安全系数719

5冲击强度719

6疲劳强度719

7蠕变强度719

8含裂纹材料的断裂条件719

第7章杆的扭转720

1圆截面杆的扭转720

1.1外力与内力720

1.2圆杆扭转切应力与强度条件720

1.3圆杆扭转变形与刚度条件720

1.4圆杆的非弹性扭转721

2非圆截面杆的扭转与薄膜比拟722

2.1等直杆扭转时的应力与变形722

2.2薄膜比拟727

2.3非弹性扭转727

3薄壁截面杆的自由扭转729

3.1开口截面729

3.2闭口截面730

3.3多闭室闭口截面730

第8章梁732

1直梁的内力、应力与强度计算732

1.1切力与弯矩732

1.2梁的弯曲正应力及其强度条件733

1.3斜弯曲734

1.4梁的弯曲切应力及其强度条件734

1.5弯曲中心739

1.6梁的合理设计740

2直梁的位移与刚度计算741

2.1求梁位移的积分法741

2.2求梁位移的叠加法743

2.3求梁位移的能量法743

2.4梁由切力引起的位移746

2.5梁的刚度条件746

3梁截面图形的几何性质747

3.1静矩、惯性矩、惯性积、极惯性矩747

3.2惯性矩和惯性积的平行移轴公式与转轴公式747

3.3惯性矩的近似计算法与图解法748

3.4常用截面几何性质的计算公式748

4直梁的切力、弯矩、挠度与转角的计算公式773

5求梁弯矩与挠度的图解法773

5.1面矩法773

5.2图解法773

6超静定梁774

6.1力法解超静定问题774

6.2连续梁与三弯矩方程776

6.3超静定梁与刚架的计算图表779

7组合梁787

8梁的极限承载能力787

8.1极限弯矩787

8.2极限载荷788

9冲击弯曲790

10曲梁792

10.1曲梁的应力792

10.2曲梁的位移795

11薄壁杆件的约束扭转799

11.1开口薄壁杆件的约束扭转799

11.2闭口薄壁杆件的约束扭转805

12弹性基础梁806

12.1无限长梁807

12.2半无限长梁810

12.3有限长梁810

第9章薄板815

1概述815

2线弹性范围内薄板的小挠度弯曲815

2.1基本假定815

2.2等厚度薄板的小挠度弯曲815

2.3轴对称变厚度薄板的小挠度弯曲832

3线弹性范围内等厚度薄板的大挠度弯曲835

4薄板的塑性弯曲，极限载荷837

第10章薄壳840

1概述840

1.1薄壳的几何特征与主曲率坐标系840

1.2薄壳线性理论的基本假设840

1.3壳体的内力、无矩理论与有矩理论840

2旋转面壳的无矩理论841

2.1几何特性841

2.2基本方程及其求解841

2.3旋转面壳的轴对称问题842

3旋转面壳轴对称问题的有矩理论846

3.1基本方程及其求解846

3.2旋转面壳轴对称问题的工程计算方法854

第11章结构的稳定性860

1概述860

1.1结构的屈曲与平衡稳定性、临界载荷860

1.2构件的曲后特性860

1.3构件稳定性设计准则862

1.4临界载荷的求解原理862

2中心压杆863

2.1中心压杆的临界载荷863

2.2多根柱子曲线867

2.3中心压杆稳定性的计算867

3压弯杆870

3.1线弹性范围内压弯杆面内屈曲的最大弯矩870

3.2压弯杆面内屈曲的稳定性计算872

4梁872

4.1梁的弯扭失稳872

4.2线弹性范围内梁的临界载荷873

4.3梁弯扭稳定性的许用应力计算法877

5板877

5.1线弹性范围内板的临界载荷877

5.2超过线弹性范围矩形板的临界载荷885

6壳885

6.1线弹性范围内壳的临界载荷885

6.2壳的稳定性计算885

第12章厚壁圆筒、圆盘、厚壁球壳888

1概述888

2厚壁圆筒888

2.1线弹性范围内厚壁圆筒的应力与位移888

2.2弹塑性范围内受内压作用的厚壁圆筒895

2.3厚壁圆筒的设计900

3圆盘900

3.1线弹性范围内等厚圆盘的应力与位移900

3.2线弹性范围内变厚度旋转圆盘的应力与位移904

3.3等厚旋转圆盘弹塑性变形时的应力与自增强909

3.4旋转圆盘的静强度校核909

4厚壁球壳910

4.1线弹性范围内厚壁球壳的应力与位移910

4.2弹塑性范围受内压作用的厚壁球壳913

4.3厚壁球壳的设计916

第13章接触应力917

1概述917

2弹性接触应力与变形917

2.1符号说明917

2.2接触表面上的应力与位移917

2.3接触表面下的应力926

2.4切向力作用下的接触应力927

2.5刚性压头与均布载荷的接触问题929

3接触问题的强度计算930

4应用举例932

第14章应力集中934

1概述934

2圆孔的应力集中系数934

2.1有一圆孔的无限板受拉伸934

2.2有一圆孔的无限板受面外弯曲934

2.3有一中心圆孔的板条受轴向拉伸935

2.4有一中心圆孔的板条受面内弯曲935

2.5有一中心圆孔的板条受面外弯曲935

2.6有一偏心圆孔的板条受轴向拉伸936

2.7有一偏心圆孔的板条受面内弯曲936

2.8有一排圆孔的无限板受面内正应力936

2.9有一径向圆孔的空心圆轴受轴向拉伸937

2.10有一径向圆孔的空心圆轴受弯曲937

2.11有一径向圆孔的空心圆轴受扭转937

3椭圆孔的应力集中系数937

3.1有一椭圆孔的无限板受拉伸937

3.2有一中心椭圆孔的板条受拉伸938

3.3有一中心椭圆孔的板条受弯曲938

3.4有一偏心椭圆孔的板条受拉伸939

4有横槽、纵槽与矩形孔的平板的应力集中系数939

4.1有横槽的板条受拉伸939

4.2有横槽的板条受弯曲939

4.3有纵槽的板条受拉伸939

4.4有纵槽的板条受弯曲940

4.5有矩形孔的无限板受拉伸940

4.6有矩形孔的板条受拉伸940

4.7有矩形孔的板条受弯曲941

5缺口的应力集中系数941

5.1有一U形缺口的板条受拉伸941

5.2有一U形缺口的板条受弯曲941

5.3两边有U形缺口的板条受拉伸941

5.4两边有U形缺口的板条受面内弯曲942

5.5两边有U形缺口的板条受面外弯曲942

5.6有环状U形缺口的圆轴受拉伸942

5.7有环状U形缺口的圆轴受弯曲942

5.8有环状U形缺口的圆轴受扭转942

5.9有矩形边缺口的半无限板受拉伸943

6有圆角台肩的板条与阶梯轴的应力集中系数943

6.1有圆角台肩的板条受拉伸943

6.2有圆角台肩的板条受弯曲944

6.3阶梯状圆轴受拉伸944

6.4阶梯状圆轴受弯曲944

6.5阶梯状圆轴受扭转944

6.6椭圆角阶梯状圆轴受弯曲945

7键槽的应力集中系数945

7.1有键槽的实心圆轴受扭转945

7.2有键槽的空心圆轴受扭转945

7.3有两个半圆形槽的圆轴受扭转945

7.4花键轴受扭转946

8其他零件的应力集中系数946

8.1曲轴受弯曲946

8.2压配合圆轴受弯曲946

8.3承受拉力的T型连接947

8.4销钉连接的拉板948

9应变集中949

10应用举例950

第15章断裂力学952

1概述952

2线弹性断裂力学952

2.1裂纹尖端附近的应力场与位移场952

2.2应力强度因子的确定953

2.3小范围屈服修正955

2.4小范围屈服下裂纹的起裂956

2.5应变能释放率956

2.6复合型断裂准则957

2.7应用举例958

3弹塑性断裂力学969

3.1裂纹张开位移（COD）969

3.2J积分972

第16章有限元法980

1有限元法的位移法基本原理与步骤980

1.1单元位移模式与形函数980

1.2单元应变与应力982

1.3单元刚度方程与单元刚度矩阵982

1.4单元等效结点载荷982

1.5总刚度矩阵与总结点载荷列阵983

1.6列入约束条件、求解位移与应力983

2平面应力问题计算实例984

2.1平面三结点三角形单元的形函数984

2.2单元应变与应力984

2.3单元刚度矩阵985

2.4总刚度矩阵985

2.5总等效结点载荷列阵988

2.6引入约束条件、修改总刚度方程与求解988

2.7平面三结点三角形单元分析的公式989

2.8平面三结点三角形单元计算程序990

2.9平面问题工程算例996

3轴对称结构有限元分析998

3.1轴对称结构有限元中的半解析法原理998

3.2三角形截面环元的基本公式1003

3.3轴对称结构计算实例1003

4刚架结构的有限元法1006

4.1平面梁元分析1006

4.2平面梁元中间载荷的移置1008

4.3平面梁元坐标变换1009

4.4空间梁元分析1010

4.5空间梁元坐标变换1012

4.6刚架算例1013

5等参元1014

5.1平面与空间等参元计算公式1015

5.2空间等参元计算实例1021

6薄板和薄壳结构有限元分析1022

6.1薄板有限元分析1022

6.2薄壳结构有限元分析1029

7整体结构分析中的若干问题1032

7.1子结构法1032

7.2结构和外载荷的对称性与重复性利用1033

7.3逐步求解法与边界元1035

7.4不同类型单元的结合1036

7.5结构中的约束不足与附加约束1038

第17章材料的力学性能和试验1040

1材料的静态强度与试验1040

1.1应力-应变图1040

1.2真应力-应变图1041

2试验机1042

2.1试验机的类型1042

2.2万能试验机1042

2.3其他类型的材料试验机1043

3材料的力学性能测定1043

3.1拉伸试验1043

3.2压缩试验1044

3.3扭转试验1044

4结构材料的硬度与硬度试验1044

4.1布氏硬度试验1044

4.2维氏硬度试验与显微硬度试验1045

4.3洛氏硬度试验与表面洛氏硬度试验1045

5金属的断裂韧性与断裂韧性试验1046

5.1金属材料的断裂韧性1046

5.2KIc试验1046

5.3COD试验1049

5.4JIc试验1050

6材料的冲击强度与冲击试验1051

6.1冲击弯曲试验1051

6.2转变温度与金属低温冲击试验1053

6.3大型冲击试验1053

7金属的疲劳性能与疲劳试验1053

8蠕变试验1053

参考文献1053

第5篇实验应力分析1055

第1章 概论1057

第2章电阻应变计测量技术1060

1电阻应变计1060

1.1电阻应变计的工作原理1060

1.1.1金属材料的电阻应变效应1060

1.1.2半导体应变计的工作原理1060

1.2电阻应变计的基本构造及分类1061

1.2.1电阻应变计的基本构造1061

1.2.2电阻应变计的分类1061

1.3电阻应变计的工作特性1061

1.4各种应变计的特点和适用范围1065

1.4.1金属应变计1065

1.4.2半导体应变计1071

1.4.3其他应变计1074

1.4.4应变计安装的几个问题1075

2电阻应变仪及多点应变数据自动测量系统1081

2.1应燮仪1081

2.1.1交流电桥应变仪1081

2.1.2直流电桥应变仪1082

2.2多点静态应变数据测量系统1083

2.2.1多点静态数据测量系统的基本构成1086

2.2.2静态应变数据测量系统——4000系统1087

2.3动态应变数据采集、分析及处理系统1087

3静态应变测量1088

3.1测量电桥特性的应用1088

3.2应变-应力换算关系1090

3.3几种因素对测量结果的影响1090

3.3.1长导线的影响1090

3.3.2应变计阻值的影响1092

3.3.3灵敏系数的影响1093

3.3.4横向效应的影响1093

3.4高低温静态应变测量1094

3.4.1高低温应变测量的特点及问题1094

3.4.2温度效应及其补偿1094

3.4.3高低温应变测量的其他技术问题1095

4动态应变测量1097

5旋转件的应变测量1099

5.1引电器的分类及主要技术指标1099

5.2几种典型引电器的结构简介1099

5.3刷环引电器设计中的几个问题1103

6应变遥测1104

6.1单通道应变遥测系统1105

6.2多路传输应变遥测系统1105

6.2.1频分多路传输遥测系统1105

6.2.2时分制遥测系统1107

6.2.3一种脉冲编码遥测系统1108

7高压液下的应变测量1109

7.1应变计安装后的特殊防护1109

7.2温度与压力效应的补偿1110

8核辐射及磁场条件下的应变测量1112

8.1核辐射条件下的应变测量1112

8.2磁场条件下的应变测量1113

9残余应力测量1114

9.1切割法1114

9.2逐次去层法1115

9.3钻孔法1115

9.3.1一次钻孔法1115

9.3.2逐层钻孔法1116

9.3.3钻孔法测残余应力的技术问题1117

10电阻应变计式传感器1117

10.1典型应变计式传感器1117

10.2应变计式传感器设计中的问题1120

10.2.1弹性元件材料的选取1120

10.2.2应变计选择1121

10.2.3传感器电路补偿1121

第3章光弹性法1124

1光弹性基本原理1124

1.1偏振光和双折射1124

1.2应力-光学定律1124

1.3等差线及等倾线1125

1.4纯等差线的获取1126

1.5等色线1126

2基本数据测定1127

2.1整数级等差线1127

2.2分数级等差线1127

2.3等倾线1128

2.4主应力迹线1128

3材料、模型及仪器1128

3.1材料1128

3.1.1对材料性能的要求1128

3.1.2几种常用的光弹性材料1128

3.1.3材料性能及其测定1129

3.2环氧树脂光弹性模型的设计与制造1130

3.2.1光弹性模型设计1130

3.2.2模型原材料及其配比1130

3.2.3模具1131

3.2.4模型的浇铸和固化工艺1131

3.2.5模型的机械加工及黏接1132

3.2.6模型加载1132

3.3光弹性仪1133

4二维光弹性1133

4.1切应力1133

4.2自由边界应力1133

4.3应力集中系数1134

4.4内部应力1134

4.5应用举例1135

5三维光弹性1136

5.1冻结切片法1136

5.1.1冻结应力1136

5.1.2三维应力-光学定律1136

5.2三维模型表面应力的测量1137

5.3三维模型内部应力的测量1137

5.4模型与原型的应力换算1139

5.5冻结法试验技术1139

5.6应用举例1140

6其他光弹性实验方法1143

6.1散光法1143

6.2贴片法1144

6.3全息光弹性法1145

6.4动态光弹性1145

第4章其他光学方法1148

1全息干涉法1148

1.1全息照相1148

1.2全息干涉位移测量1149

1.2.1两次曝光法1149

1.2.2即时法（实时法）1150

1.2.3位移场定量分析1150

1.3全息干涉测量振动1152

1.3.1均时法1152

1.3.2频闪法1153

2散斑干涉法1153

2.1双光束散斑干涉法1154

2.1.1离面位移测量1154

2.1.2面内位移测量1154

2.2错位散斑干涉法1155

2.3单光束散斑干涉法1157

2.3.1散斑的记录1157

2.3.2散斑图的分析1158

2.4白光散斑法1160

3云纹法1161

3.1面内云纹法1161

3.1.1云纹条纹的几何分析1161

3.1.2应变分析1163

3.2面外云纹法1164

3.2.1影子云纹法1164

3.2.2反射云纹法1165

4云纹干涉法1166

4.1衍射光栅1166

4.1.1光栅方程1166

4.1.2全息光栅1166

4.1.3闪耀光栅1167

4.1.4试件栅复制1167

4.2面内位移场1168

4.2.1面内位移场实时观测1168

4.2.2差载面内位移场1171

4.3应变场1172

4.3.1全场应变花1172

4.3.2应变场实时观测1173

4.4单光束错位云纹干涉法1173

4.4.1三维位移导数场1173

4.4.2曲率场的测定1174

5焦散线法1176

5.1焦散线法的基本原理1176

5.2应力强度因子的测定1177

5.3焦散线法解接触问题1179

第5章脆性涂层法1180

1涂层应力1180

2破坏理论1181

3脆性涂层裂纹图1182

4裂纹的检查1183

5脆性涂料1183

6标定1185

第6章声学检测1186

1超声波检测1186

1.1超声波的发生及其特性1186

1.1.1超声波的发生及接收1186

1.1.2超声波的波型1186

1.1.3超声波的传播1187

1.2超声波衰减的测量及应用1188

1.2.1测量方法1188

1.2.2应用1189

1.3声速测量原理及应用1190

1.3.1测量原理及方法1190

1.3.2应用1190

1.4缺陷显示1191

1.4.1一般显示方法1191

1.4.2超声全息1192

2声振检测1193

2.1声振检测原理1193

2.2声阻检测法1193

2.3谐振检测法1194

3声发射检测1194

3.1声发射检测的基本原理1194

3.1.1声发射检测的基本原理及特点1194

3.1.2声发射信号1195

3.1.3声发射信号的表征1195

3.1.4声发射源定位1196

3.2声发射检测仪器1197

3.2.1单通道声发射仪1197

3.2.2双通道声发射仪1197

3.2.3多通道声发射仪1197

3.3声发射检测的应用1198

3.3.1研究材料的塑性变形1198

3.3.2评价表面化学热处理渗层的脆性1198

3.3.3用声发射分析断裂1198

3.3.4控制焊接质量1198

3.3.5评价压力容器的安全性1198

第7章模型试验1199

1数学模型及相似模型1199

2相似原理1199

2.1相似的概念1199

2.2相似第一定理1200

2.3相似第二定理1201

2.4相似第三定理1201

3基本量纲和导出量纲1202

4模型及原型的相似条件1203

4.1相似比1203

4.2基本相似比及导出相似比1204

4.3π数1205

5相似模型的设计1205

5.1相似准则1205

5.2π定理的应用1206

参考文献1208

第6篇机械振动与噪声1209

第1章机械振动的基础资料1211

1机械振动的分类1211

2机械振动的表示方法1211

3机械振动系统的动力学模型1212

4构件刚度的计算与折算1214

5机械振动系统的阻尼系数1218

6机械振动系统的固有频率1220

7构件的振动能量及边界条件1233

第2章线性系统的振动1236

1机械系统的自由振动1236

2特征值和特征向量的数值解法1239

3机械系统的受迫响应1248

3.1简谐激振所引起的响应1248

3.2非简谐的周期性激振所引起的响应1252

3.3随时间任意变化的非周期性干扰力所引起的响应1255

3.4简谐激振对二自由度系统所引起的响应1258

3.5简谐激振对多自由度系统所引起的响应1261

第3章非线性振动和随机振动1264

1非线性振动1264

1.1应用椭圆积分求单摆诸元的精确值1267

1.2绘底法线法1269

1.3小参数法1270

1.4自激振动1272

2随机振动1275

第4章机械系统的动态特性1279

1机械系统对冲击的响应1279

1.1冲击的应力与应变1279

1.2无阻尼单自由度系统的响应1279

1.3有阻尼单自由度系统的响应1285

1.4多自由度系统及弹性体的响应1286

1.5冲击谱的作用及计算1288

1.5.1冲击谱的绘制1288

1.5.2典型冲击谱及其分析1290

2轴系的临界转速1292

2.1计算模型的建立1292

2.1.1集中参数模型1292

2.1.2分布质量梁模型1292

2.1.3支座形式1292

2.1.4滚动轴承及其支承的刚度1293

2.1.5支承的阻尼1295

2.2临界转速的常用计算公式1295

2.2.1两支承等直径轴的临界转速1295

2.2.2阶梯轴的临界转速1296

2.2.3两支承单盘轴的临界转速1296

2.3临界转速的计算方法1297

2.3.1分解代换法1297

2.3.2解析法1298

2.3.3矩阵迭代法1300

2.3.4传递矩阵法1302

2.4影响临界转速的因素1306

2.4.1支承刚度对临界转速的影响1306

2.4.2回转力矩的影响1307

2.4.3联轴器对临界转速的影响1307

2.4.4其他影响因素1308

2.5改变临界转速的措施1308

3机械结构的动刚度1309

3.1动刚度的基本概念1309

3.2影响动刚度的主要参数1310

3.3动刚度的理论计算方法1311

3.3.1集中参数模型1311

3.3.2分布质量梁模型1313

3.3.3有限单元模型1315

3.3.4结构动力特性的综合1316

3.3.5结构的总动刚度1317

3.4动刚度的测试方法1317

3.5提高机械结构动刚度的措施1318

3.5.1调整结构的频率比1318

3.5.2提高结构的静刚度1318

3.5.3改善结构的阻尼特性1327

4结构动态优化设计原理1327

4.1基本概念1327

4.2建立目标函数及约束条件1327

4.3模态柔度的计算及分析——查出需要改进的模态1327

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1328

4.5改变设计变量——优化结构中质量、刚度及阻尼的配置1329

第5章机械振动的控制1330

1机器及其零部件的平衡1330

1.1回转体平衡中的共同问题1330

1.1.1回转体平衡时的力学条件1330

1.1.2不平衡的分类1330

1.1.3静平衡与动平衡的选择原则1330

1.1.4调整回转体质量分布的方法1331

1.1.5平衡精度1331

1.2静平衡1334

1.3刚性回转体的动平衡1334

1.3.1刚性回转体动平衡的校正方法1334

1.3.2动平衡中一些工艺问题1334

1.3.3动平衡机的工作原理1336

1.3.4现场动平衡1338

1.4柔性回转体的动平衡1339

1.4.1回转体动柔度与不平衡量的关系1340

1.4.2支承动反力与不平衡量的关系1340

1.4.3柔性回转体的分类及其平衡方法1341

1.5往复机械惯性力的平衡1343

1.5.1曲柄滑块机构的惯性力1343

1.5.2多缸发动机的惯性力1344

1.5.3曲柄滑块机构惯性力的平衡方法1344

2阻尼减振1345

2.1材料阻尼1346

2.2扩散阻尼1346

2.3相对运动阻尼1346

2.4结构阻尼1346

2.5附加阻尼1347

3常用减振装置1348

3.1阻振器1348

3.2固体摩擦减振器1349

3.3动力减振器1350

3.3.1动力减振器的工作原理1350

3.3.2无阻尼动力减振器1351

3.3.3有阻尼动力减振器1353

3.3.4主振系统的阻尼对动力减振效果的影响1354

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1355

3.3.6随机振动的动力减振器1355

3.4液体摩擦减振器1355

3.5摆式减振器1357

3.6冲击减振器1359

4隔振原理及隔振设计1360

4.1隔振的分类1360

4.2隔振系统的特性1360

4.3单自由度隔振系统1360

4.3.1刚性联接的黏性阻尼隔振系统1362

4.3.2刚性联接的库仑摩擦（干摩擦）隔振系统1362

4.3.3弹性联接的黏性阻尼隔振系统1363

4.3.4弹性联接的库仑阻尼隔振系统1363

4.4双层隔振系统1363

4.5多自由度隔振系统1364

4.5.1固有频率1364

4.5.2主动隔振1365

4.5.3被动隔振1365

4.6隔振设计步骤1365

4.7隔振器1366

4.8隔振系数的参考标准1368

5减振及隔振的伺服控制1368

5.1典型的伺服控制系统1368

5.2伺服气垫隔振系统1369

5.3电液伺服隔振系统1370

6精密仪器及设备的允许振动量1371

第6章机械振动的测试1373

1振动的测量1373

1.1振动测量方法的分类1373

1.2周期振动的测量1373

1.2.1典型的电测系统1373

1.2.2振幅的测量1374

1.2.3频率的测量1375

1.2.4相位差的测量1375

1.2.5激振力的测量1375

1.3冲击（包括单次冲击及瞬态振动）的测量1375

1.3.1测试量1375

1.3.2测量系统及对仪器的要求1375

1.4随机振动的测量1376

1.4.1测试量1376

1.4.2测量系统及对仪器的要求1376

2振动系统的振动特性测试1376

2.1固有频率的测定1377

2.2振型的测定1377

2.3阻尼比的测定1377

2.4动力响应特性的测试1378

2.5模型试验1378

3动力强度试验1379

3.1周期性振动试验1380

3.2随机振动试验1380

3.3冲击试验1380

4测试装置1380

4.1传感器1380

4.1.1电测法的常用传感器1380

4.1.2传感器的选用原则1382

4.2中间转换装置1382

4.3记录及显示仪器1382

4.4激振设备及简便的激振方法1383

4.5测试装置的校准及标定1384

5信号分析及数据处理1385

5.1幅值分析1385

5.2频谱分析1386

5.2.1模拟量频谱分析法1386

5.2.2数字量频谱分析法1387

5.3相关分析1388

5.3.1自相关分析1388

5.3.2互相关分析1388

5.3.3相干函数1388

5.4数据处理的计算机技术1389

第7章机械噪声1390

1声学基础知识1390

2法规及标准1398

2.1保护听力的噪声标准1398

2.2环境噪声标准1399

2.3语言干扰标准1399

2.4机器噪声标准1400

第8章降低机械设备的噪声1401

1机械声源的几个理论问题1401

1.1机械噪声的形成1401

1.2振动表面的发声1401

1.3振动及噪声的一般关系1402

1.4冲击及噪声1402

1.4.1冲击噪声性质1402

1.4.2在冲击噪声中允许暴露的时间及声压级1403

1.4.3冲击产生的自鸣噪声1403

1.5结构发声及传播衰减1403

1.5.1固体中波的传播1404

1.5.2固体对声波的衰减1405

1.6摩擦噪声1406

1.6.1摩擦噪声的发生机理1406

1.6.2摩擦噪声的控制1406

1.7板面辐射特性1406

1.7.1声辐射效率1406

1.7.2振动变形时板面的声辐射1407

1.7.3振动时杆状零件的声辐射1407

2从声源控制噪声1408

2.1从降低噪声的观点改进设计1408

2.2改进制造工艺以降低噪声1409

2.2.1降低生产过程中的噪声1409

2.2.2提高产品质量，降低使用时的噪声1409

3消声器设计1409

3.1消声器种类及结构1409

3.1.1阻性消声器1409

3.1.2抗性消声器1409

3.1.3阻抗复合式消声器1410

3.2消声量的估算1411

3.2.1阻性消声器消声值的估算1411

3.2.2抗性消声器的计算公式1411

3.2.3气流对消声值的影响1412

3.3消声器的有效频率范围1412

4隔声屏障及封闭罩1413

4.1自由声场的屏障效果1413

4.2隔声屏障设计基本理论1413

4.2.1阻抗错配原则1413

4.2.2质量效应1413

4.2.3固有频率及谐振1414

4.3屏障设计1414

4.3.1单层屏障的特性1414

4.3.2多层组合屏障1414

4.4封闭法控制噪声1415

4.4.1全封闭及部分封闭1415

4.4.2封闭罩内声压级的升高1416

4.4.3封闭罩的通风1417

4.4.4设计封闭罩应注意事项1417

第9章噪声控制材料1418

1声能分配1418

2吸声材料1418

2.1降噪系数1418

2.2常用吸声材料1418

2.3理想吸声材料具备的特性1420

2.4声波阻力1420

2.5表面处理1420

2.6多孔覆面板对吸声效果的影响1421

3隔声材料1421

3.1隔声性能1421

3.2矩形隔声板的共振频率1421

3.3板面弯曲波1422

3.4吻合效应1422

3.5气体中声波对板面的吻合效应及频率1422

3.6常用隔声材料的特性1422

3.7平均传播损耗1423

3.8单层板面隔声量的经验公式1423

3.9复合结构的隔声量1423

3.10隔声指数1424

4大阻尼材料1425

4.1阻尼材料的作用1425

4.2阻尼及振动1425

4.3阻尼参数1425

4.4阻尼材料种类1426

4.5阻尼材料的使用1427

4.5.1内阻尼1427

4.5.2自由弹性层阻尼1427

4.5.3约束黏弹性层1427

4.5.4摩擦阻尼1427

4.6薄板的阻尼处理1427

第10章机械噪声测试1430

1测量仪器及记录仪器1430

1.1声级计1430

1.1.1传声器的选择及应用1430

1.1.2前置放大器1431

1.1.3传声器标定1431

1.1.4声级计频率响应1432

1.2倍频程，1/3倍频程，频带宽度1432

1.2.1倍频程，1/3倍频程，中心频率，频谱图1432

1.2.2窄频带，等宽频带，等百分比频带1432

1.3磁带记录仪1433

2噪声测量方法及测量环境1433

2.1测量位置的布置1433

2.1.1球面测量1433

2.1.2半球面测量1434

2.2测量环境1435

2.2.1背景噪声（本底噪声）1435

2.2.2风声1435

2.2.3温度对测量噪声的影响1435

2.2.4湿度对噪声测量的影响1436

2.2.5反射面1436

2.3声功率测量1436

2.3.1无方向性声源的声功率的测量1436

2.3.2具有方向性声源的声功率测量1436

3噪声谱分析1436

3.1谱分析仪1436

3.1.1实时分析仪1437

3.1.2时间压缩技术1437

3.1.3快速傅里叶变换（FFT）分析仪1437

3.2分析技术1437

3.2.1频谱分析1437

3.2.2噪声源识别1437

参考文献1438

第7篇摩擦、磨损和润滑1439

第1章固体表面性质和表面接触1441

1金属表面1441

2表面形貌1441

2.1表面形貌图形表示法1441

2.2表面形貌参数表示法1442

2.2.1高度参数1442

2.2.2间距参数1442

2.2.3形状参数1442

2.2.4高度参数间的关系1442

2.2.5加工表面粗糙度参数近似值1442

2.2.6加工表面波度参数近似值1445

3固体表面接触1445

3.1弹性接触1445

3.2塑性接触1445

3.3粗糙表面接触1445

3.3.1真实接触面积1445

3.3.2塑性指数1445

4接触物理与接触化学1445

4.1表层性能的变化1445

4.1.1结构缺陷的扩展1445

4.1.2结构的变化1446

4.2表面膜1446

第2章摩擦1448

1摩擦机理1448

1.1表面相互作用1448

1.2摩擦力与摩擦系数1448

1.3摩擦定律1449

1.3.1古典摩擦定律1449

1.3.2摩擦力的黏附分量1449

1.3.3摩擦力的变形分量1449

2滑动摩擦1450

2.1静摩擦1450

2.2动摩擦1450

2.3摩擦系数1450

2.3.1室温及大气中的摩擦系数1450

2.3.2高温下的摩擦系数1455

2.3.3真空下的摩擦系数1455

2.3.4低温下的摩擦系数1457

3滚动摩擦1457

3.1滚动摩擦损失1462

3.2滚动摩擦系数1462

4机械零件的摩擦1462

4.1斜面的摩擦1462

4.2楔的摩擦1462

4.3螺纹的摩擦1462

4.4滑动轴承的摩擦1462

4.4.1径向轴承的摩擦1462

4.4.2止推轴承的摩擦1462

4.5齿轮的摩擦1462

4.6连杆机构铰销的摩擦1462

4.7带与轮的摩擦1463

4.8滑动导轨的摩擦1463

4.8.1边界摩擦滑动导轨1463

4.8.2混合摩擦滑动导轨1463

4.8.3流体摩擦滑动导轨1464

5摩擦装置1464

5.1基本特性1464

5.1.1接触种类1464

5.1.2接触刚性1465

5.1.3成膜介质对摩擦的影响1466

5.1.4滑动持续时间1466

5.1.5工作状态1466

5.2摩擦副的主要参数1466

5.2.1滑动速度1466

5.2.2载荷1466

5.2.3摩擦系数1466

5.2.4摩擦力的稳定度1466

5.2.5温度1469

5.2.6摩擦功1469

5.3摩擦材料的选择1469

5.4摩擦热力学计算1471

第3章磨损1472

1磨损机理1472

1.1黏附磨损机理1472

1.2磨粒磨损机理1473

1.3疲劳磨损机理1473

2磨损分析1473

2.1磨损过程1473

2.1.1磨合1474

2.1.2磨损类型1474

2.2磨损率（度）的计算1477

2.2.1磨损的度量1477

2.2.2线磨损度的计算1477

2.2.3各种机械零件的典型磨损率（度）1480

2.3磨损度曲线图的特性1480

3机械零件的磨损计算1482

3.1轴瓦（套）的磨损计算1482

3.2滚动轴承的磨损计算1483

3.2.1黏附磨损计算1483

3.2.2磨粒磨损计算1486

3.3导轨的磨损计算1486

3.3.1滑动导轨1486

3.3.2滚动导轨1487

3.4气缸套与活塞环的磨损计算1488

3.4.1黏附磨损计算1488

3.4.2磨粒磨损计算1489

3.5齿轮的磨损计算1489

3.5.1润滑状态1489

3.5.2轮齿刮伤1490

3.5.3轮齿磨粒磨损1492

3.6机械密封的磨损计算1493

3.6.1磨损类型1493

3.6.2pv值与磨损度系数1493

3.7传动链的磨损计算1493

3.7.1每节链允许的磨损量（链节允许伸长量）〔hp〕1493

3.7.2磨损率1493

3.7.3磨损寿命1496

3.8机动车辆轮胎胎面的磨损计算1496

3.8.1胎面橡胶磨损机理1496

3.8.2磨损度计算1497

4磨损零件的修复1497

4.1修复工艺的选择1500

4.2电镀1500

4.2.1镀铬1500

4.2.2镀镍1500

4.2.3刷镀1500

4.3金属喷涂1500

4.4焊接1500

4.4.1铸铁导轨的焊接修复1500

4.4.2钢制零件的焊接修复1502

4.5黏接1502

第4章润滑1503

1流体动力润滑1503

1.1雷诺方程及其应用1503

1.1.1雷诺方程1503

1.1.2压力的产生1506

1.1.3补充方程1506

1.1.4方程的应用1506

1.2流体动力润滑的稳态性能参数1506

1.2.1承载能力1506

1.2.2流量1506

1.2.3摩擦力1507

1.3无量纲参数和相似条件1507

1.3.1无量纲参数1507

1.3.2相似条件1507

1.4紊流动力润滑方程1508

1.5流体动力润滑径向轴承的稳定性1508

1.5.1油膜振荡特性1508

1.5.2消除油膜振荡的措施1509

2弹性流体动力润滑1509

2.1基本参数1510

2.2基本公式1510

2.3应用范围1510

2.4弹性流体动力润滑在齿轮传动和滚动轴承上的应用1511

2.4.1齿轮传动的弹性流体动力润滑计算1511

2.4.2滚动轴承的弹性流体动力润滑计算1512

3流体静力润滑1512

3.1基本方程1513

3.2补偿元件1513

3.2.1分类1513

3.2.2补偿性能1513

3.2.3各种补偿元件的性能比较1513

3.2.4不等厚油膜的修正1513

3.3油垫1516

3.3.1油垫类型1516

3.3.2油腔形式1516

3.4功耗1516

4混合润滑1516

5边界润滑1516

5.1边界润滑膜1518

5.1.1润滑剂分子1518

5.1.2吸附力1518

5.1.3边界膜1518

5.2有边界膜的金属表面的接触1519

5.3边界润滑的摩擦阻力1519

5.4影响边界膜润滑性能的因素1519

5.4.1温度1519

5.4.2膜厚1520

5.4.3极性分子浓度1520

5.5提高边界膜强度的方法1520

6固体润滑1521

第5章润滑材料1523

1润滑剂的基本类型1523

2润滑油和脂的流变学性能1523

2.1黏度1523

2.1.1动力黏度1525

2.1.2运动黏度1525

2.1.3条件黏度1525

2.2黏温性能1525

2.2.1黏度比1526

2.2.2黏温系数1526

2.2.3黏度指数1526

2.3黏度与压力的关系1526

2.4黏度与压力和温度的关系1526

2.5非牛顿特性1527

2.5.1塑性1527

2.5.2触变性1532

2.5.3伪塑性1532

2.5.4膨胀性1532

2.5.5弹性1532

3润滑油1532

3.1矿物润滑油1532

3.1.1分类1532

3.1.2质量指标1533

3.1.3常用矿物润滑油的性质及用途1533

3.1.4润滑油的掺配1538

3.2合成润滑油1539

4润滑脂1539

4.1润滑脂的组成1539

4.1.1稠化剂1539

4.1.2基础油1539

4.2润滑脂的质量指标1544

4.2.1针入度1544

4.2.2滴点1544

4.2.3极压性能1544

4.2.4机械稳定性1544

4.3常用润滑脂的性质和用途1544

5添加剂1544

5.1添加剂的作用与性能要求1545

5.1.1作用1545

5.1.2性能要求1545

5.2类型与功能1546

5.3油性添加剂1546

5.4极压添加剂1546

5.4.1硫系极压剂1547

5.4.2磷系极压剂1547

5.4.3卤素极压剂1547

5.5黏度指数改进剂1547

6固体润滑剂和覆盖层1553

6.1固体润滑剂的类型1553

6.2固体润滑剂的使用方法1553

6.3二硫化钼1553

6.3.1二硫化钼的性能1553

6.3.2二硫化鉬的使用方法1553

6.4石墨1553

6.4.1石墨的理化及润滑性能1553

6.4.2石墨的使用方法1553

6.5聚四氟乙烯1553

6.5.1聚四氟乙烯的理化及润滑性能1553

6.5.2聚四氟乙烯的应用1554

6.6尼龙1554

6.7软金属1554

6.8其他固体润滑剂1554

7润滑剂的选择1554

第6章润滑方法与润滑系统1556

1润滑方法及其选择1556

1.1润滑方法1556

1.2润滑方法的选择1556

2手加脂润滑1556

2.1脂杯润滑1556

2.2脂枪润滑1556

3集中供脂系统1556

3.1供脂系统的类型1561

3.2管路计算1561

3.3润滑脂站1561

4手加油润滑1566

5滴油润滑装置1566

6油绳和油垫润滑装置1566

7油浴和飞溅润滑系统1568

7.1齿轮箱的油浴和飞溅润滑1568

7.1.1齿轮的圆周速度1568

7.1.2齿轮浸油深度1569

7.2蜗杆传动的油浴润滑1569

7.2.1下蜗杆式传动的油浴润滑1569

7.2.2上蜗杆式传动的油浴润滑1570

8油环、油盘润滑系统1570

8.1油环润滑1570

8.2油盘润滑1570

9油雾润滑系统1572

9.1润滑单位1572

9.2喷嘴尺寸1572

9.3配管尺寸1572

9.4空气和油的消耗量1574

9.5发生器1574

9.6喷嘴安装1574

9.7油雾润滑装置1574

10循环润滑系统1574

10.1无冷却装置的循环润滑系统1575

10.1.1直接供油系统1575

10.1.2间接供油系统1576

10.1.3重力供油系统1576

10.2带冷却装置的循环润滑系统1576

10.3油量控制1576

10.3.1供油量1576

10.3.2油量控制器1576

10.4稀油站及其附件的规格1577

11储油箱容积1577

12润滑油更换周期1577

12.1润滑油性能的劣化1577

12.2换油周期的确定1577

12.2.1换油周期1577

12.2.2换油步骤1583

13卫生与安全1584

13.1火灾与爆炸1584

13.1.1润滑油著火的有关术语1584

13.1.2与燃烧有关的润滑油性能指标1584

13.2对健康的危害1585

第7章机械零件的润滑1587

1滑动轴承的润滑1587

1.1润滑剂的选择1587

1.1.1润滑剂类型的选择1587

1.1.2润滑油黏度的选择1587

1.1.3添加剂的选择1587

1.1.4润滑脂的选择1587

1.2润滑方式1589

1.3油槽1589

2滚动轴承的润滑1590

2.1润滑剂类型的选择1592

2.2脂润滑1592

2.2.1润滑脂的选择1592

2.2.2润滑方法1592

2.2.3润滑脂补充及重填周期1596

2.3油润滑1596

2.3.1润滑油黏度的选择1596

2.3.2润滑方法1597

3齿轮、蜗杆传动的润滑1597

3.1润滑方法的选择1597

3.2润滑油选用1597

3.2.1润滑油品种的选择1597

3.2.2润滑油黏度的选择1597

4联轴器、离合器的润滑1598

4.1联轴器的润滑1598

4.2离合器的润滑1598

4.2.1电磁离合器的润滑1598

4.2.2摩擦片离合器的润滑1598

4.2.3超越离合器的润滑1598

5链传动的润滑1598

5.1润滑油的选择1598

5.2润滑方法的选择1598

6导轨的润滑1604

6.1润滑剂与润滑方法1604

6.2提高导轨运动平稳性的措施1604

6.3导轨润滑油的选择1604

7机械无级变速器的润滑1605

7.1润滑方法1605

7.2润滑油1605

第8章摩擦材料和耐磨材料1606

1摩擦材料1606

1.1对摩擦材料性能的要求1606

1.1.1摩擦耐热性1606

1.1.2摩擦系数1606

1.1.3摩擦相容性1606

1.1.4耐磨性1606

1.1.5磨合性1606

1.1.6热物理性能1606

1.2摩擦材料的类型与用途1606

1.2.1石棉摩擦材料1609

1.2.2金属摩擦材料1609

1.2.3粉末冶金摩擦材料1609

2减摩材料1609

2.1减摩材料的选择1611

2.1.1运转条件的分析1611

2.1.2减摩材料的初步选取1613

2.1.3摩擦副性能的估计1613

2.1.4材料的最终确定1613

2.2金属减摩材料1613

2.2.1巴氏合金1613

2.2.2铜基合金1613

2.2.3铝基合金1617

2.2.4锌基合金1617

2.2.5铸铁1617

2.3粉末冶金减摩材料1617

2.4聚合物材料1617

2.5木材1617

2.6碳石墨1617

3耐磨材料1618

3.1耐磨材料的选择1618

3.2耐磨材料1618

3.2.1钢1618

3.2.2难熔金属及特种合金1620

3.2.3铜基合金1620

3.2.4铸铁1622

3.2.5聚合物1623

3.2.6碳化物及金属陶瓷1623

3.2.7碳石墨抗磨材料1625

4表面覆盖层和处理1625

4.1表面处理1627

4.1.1表面处理的类型1627

4.1.2表面处理的应用1627

4.1.3表面处理的效果1627

4.2表面覆盖层1627

4.2.1覆盖层材料1627

4.2.2涂覆方法1627

参考文献1631