见习机械设计工程师资格考试培训教材：现代机械设计方法（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

内容简介

　　《现代机械设计方法（第2版）》是根据中国机械工程学会《见习机械设计工程师资格认证实施细则》的规定与要求编写的，其目的是提高大学生从业的适应能力，满足用人单位对人才的迫切需要。《现代机械设计方法（第2版）》的编写充分考虑了工科大学生的基础和现实需要，内容全面，体系清楚，着重实例示范。《现代机械设计方法（第2版）》内容包括四大部分：创新设计理论与方法、有限元方法与应用、优化设计、可靠性设计。《现代机械设计方法（第2版）》基本上包括了工程技术人员需要掌握的现代设计理论知识，在内容上力求做到深入浅出。
　　《现代机械设计方法（第2版）》主要作为高等院校机械工程类专业毕业生和在校大学生参加见习机械设计工程师资格考试的指导教材，也可供有关工程技术人员参考。

作者简介

　　谢里阳，1962年生，教授，博士生导师，1988年东北大学博士毕业，1996～1998年在德国Otto-Von-Guericke大学等做访问学者。现任东北大学机械工程与自动化学院现代设计与分析研究所所长。研究方向包括机械结构强度、疲劳、断裂与寿命预测。可靠性与系统概率风险评估。CAE等。主持完成霍英东教育基金会青年教师基金项目、国家自然科学基金项目、863项目、国家科技攻关项目子课题以及工程项目多项。曾被评为国家教委重点跟踪资助对象，获全国青年科技标兵、辽宁省学科带头人、沈阳市十大杰出青年等荣誉称号。曾获辽宁省科技进步二等奖和国家教学成果二等奖。

内页插图

目录

第2版 前言
第1版 前言
第1篇 创新设计理论与方法
第1章 创新设计的基本概念
1.1 创新
1.2 创新设计
1.3 创新思维的基本方法
1.4 创新技法
1.5 TRIZ的基本概念

第2章 设计中的冲突及其解决原理
2.1 概述
2.2 物理冲突及其解决原理
2.3 技术冲突及其解决原理
2.4 利用冲突矩阵实现创新

第3章 利用技术进化模式实现创新
3.1 概述
3.2 技术系统进化模式

第4章 计算机辅助创新设计软件(CAI)
4.1 概述
4.2 创新能力拓展平台CBT／NOVA
思考题与习题

第2篇 有限元方法与应用
第5章 弹性力学有限元法的基本思想和特点
5.1 弹性力学问题概述
5.2 有限元法的基本思想和特点
5.3 有限元法的应用领域

第6章 弹性力学基本理论
6.1 弹性力学中的基本假设
6.2 弹性力学中的基本概念
6.3 弹性力学的基本方程
6.4 平面问题的基础理论
6.5 有限元法的理论基础

第7章 弹性力学有限元法
7.1 有限元法求解问题的基本步骤
7.2 连续体离散化
7.3 单元分析
7.4 整体分析
7.5 边界约束条件的处理
7.6 求解、计算结果的整理和有限元后处理

第8章 有限元分析中的若干问题
8.1 有限元计算模型的建立
8.2 减小解题规模的常用措施

第9章 动力学有限元分析
9.1 有限元动力学方程
9.2 模态与模态分析
9.3 动力学响应分析
9.4 动力学分析实例
思考题与习题

第3篇 优化设计
第10章 概述
10.1 优化设计与传统设计方法的比较
10.2 优化设计的概念及术语
10.3 机械优化设计的一般过程
10.4 优化设计的数学模型

第11章 优化设计的数学基础
11.1 等值线(面)的概念
11.2 目标函数的梯度与最速下降方向
11.3 多元函数的泰勒展开式
11.4 二次型函数
11.5 目标函数的极值与判别条件
11.6 优化设计的数值解法及终止准则

第12章 一维优化方法
12.1 单峰区间及其“高-低-高”几何特征
12.2 确定搜索区间的外推法
12.3 缩短搜索区间的消去法
12.4 黄金分割法

第13章 多维无约束优化方法
13.1 坐标轮换法
13.2 共轭方向法
13.3 Powell法
13.4 最速下降法(梯度法)
13.5 牛顿法
13.6 广义牛顿法
13.7 变尺度法(DFP法)

第14章 约束问题的优化设计方法
14.1 内点惩罚函数法
14.2 外点惩罚函数法
14.3 混合惩罚函数法

第15章 机械优化设计的应用
15.1 机械优化设计的一般步骤
15.2 建立数学模型的基本原则
15.3 机床主轴结构的优化设计
思考题与习题

第4篇 可靠性设计
第16章 产品可靠性及其度量指标
16.1 产品设计中的可靠性问题
16.2 产品质量与可靠性
16.3 可靠性问题的统计描述和表达
16.4 统计学参数与产品可靠性指标
16.5 应用范例
16.6 可靠性设计流程

第17章 可靠性设计中常用的概率分布
17.1 二项分布
17.2 泊松(Poisson)分布
17.3 正态(Gauss)分布
17.4 对数正态分布
17.5 威布尔(Weibull)分布
17.6 指数分布

第18章 机械零件可靠性设计
18.1 零件可靠度计算的应力-强度干涉模型
18.2 典型机械零件的可靠性设计

第19章 机械系统的可靠性
19.1 系统可靠性模型
19.2 可靠性分配
思考题与习题
附录 冲突矩阵
参考文献

精彩书摘

　　创新是人类文明进步的动力，是社会经济发展的源泉。历史地看待创新，人类发展的历史就是一部创新史，创新的数量、质量和速度影响着人类发展进步的幅度和速度。认识创新，了解创新对人类文明的影响，了解创新人才的特征，把握创新人才的培养要点，是创新人才成长发展的第一步。
　　创新的提法由来已久。美国第一任总统华盛顿在1786年的告别演讲中，告诫美国人民要“保持自由创新精神”；但是，对创新的理论研究却发端于20世纪初期。随着知识经济时代的到来，创新成为一个越来越广泛使用的名词，全面理解创新显得非常必要。
　　创新包括技术创新（产品创新与过程创新）与组织管理上的创新，因为两者均可导致生产函数的变化。创新是一个经济范畴，而非技术范畴；它不是科学技术上的发明创造，而是把已发明的科学技术引入企业之中，形成一种新的生产能力。具体来说，创新包括以下五种情况，见表1.1。

前言/序言

　　为了更好地满足机械见习工程师培训的需要，第2版在教材内容组织安排和表述方式等方面进行了调整与改进。第1篇增加了对TRIZ方法之外的其他创新设计方法的概括性介绍；第2篇删减了一些公式推导过程，去除了有限元软件介绍部分，增加了动力学有限元分析内容；第3篇以系统、精炼、实用的原则重新组织材料进行了改写；第4篇对内容进行了适当的精简。
　　以上改进在很大程度上得益于使用本教材的教师们的建设性反馈意见，编者深表感谢。
　　本书由谢里阳主编，参加编写的有：赵新军（第1篇），谢里阳（第2篇部分、第4篇），李剑敏（第2篇部分），张翔、何雪法（第3篇）。
　　本书主要作为高等院校机械工程类专业毕业生和在校大学生参加见习机械设计工程师资格考试的指导教材，也可供有关工程技术人员参考。

《机械设计基础与应用：结构、材料与制造工艺详解》 图书简介 本书系统阐述了现代机械设计领域的核心理论、关键技术和工程实践。内容覆盖面广，理论深度适中，旨在为机械工程专业的学生、初入职场的工程师以及寻求知识更新的专业人士提供一本全面而实用的参考书。全书以工程应用为导向，将基础理论与实际案例紧密结合，力求帮助读者建立扎实的机械设计思维体系。 第一部分：机械设计基础理论 本部分聚焦于机械设计必须掌握的基础知识，为后续复杂系统设计奠定坚实的理论基础。 第一章：机械设计概述与工程思维 本章首先界定机械设计的范畴、目标与基本原则，强调可靠性、经济性、可制造性、环境友好性等现代设计理念。随后深入探讨工程思维模式，包括问题定义、约束条件分析、方案比选的系统化过程。着重介绍面向对象的设计方法论，以及设计全生命周期管理（PLM）在现代工程中的地位。 第二章：材料力学基础与应力分析 系统回顾材料的宏观力学性能，如弹性、塑性、蠕变和疲劳特性。重点讲解二维和三维应力状态下的应力、应变分析，包括莫尔圆的应用。详细阐述各类静力、交变载荷下的强度理论，如冯·米塞斯（Von Mises）和最大剪应力理论，并引入安全系数的确定方法，特别是基于概率和可靠性指标的安全评估。 第三章：机械零件的强度与刚度计算 深入分析各类标准机械零件在实际工作中的受力情况。详细介绍轴、键、联轴器等传递扭矩零件的强度校核。重点阐述标准齿轮的精度、强度计算（包括齿面接触疲劳和齿根弯曲疲劳），以及带传动、链传动在不同工况下的效率与寿命预测。对于轴承，本章不仅讲解静载和动载荷下的寿命计算（如 $L_{10}$ 寿命），还涉及滑动轴承的润滑理论基础和滚动轴承的安装与对中要求。 第四章：机械传动系统的动力学基础 本章侧重于机械系统的动态行为分析。讲解转子的动力学特性，包括临界转速的计算、不平衡引起的振动以及动平衡技术。详细分析往复运动机构（如曲柄摇杆机构）的速度和加速度特性，并给出消除高次谐波振动的优化设计方法。同时，引入控制理论中的反馈机制在机械系统减振降噪中的应用。 第二部分：关键机械设计模块与系统集成 本部分转向具体工程实践，探讨常用机械系统的设计实现与优化。 第五章：连接技术与装配设计 全面覆盖机械连接的分类与应用。螺纹连接部分详述螺栓的预紧力计算、疲劳寿命分析和防松技术（如锁紧垫圈、化学锁固剂）。对焊接连接，阐述不同焊缝形式的受力分析、疲劳载荷下的焊缝强度评定标准（如角焊缝的有效喉深计算）。此外，讲解紧固件与可拆卸连接件在装配过程中的顺序与公差配合控制。 第六章：弹性连接与密封技术 深入探讨弹簧的设计与应用，涵盖螺旋抗扭弹簧、板簧等多种类型，重点分析其在冲击吸收和载荷缓冲中的作用。在密封技术方面，详细介绍静密封（垫片、O型圈）和动密封（填料密封、迷宫密封、唇形密封）的工作原理、材料选择依据及失效模式分析，强调在高温、高压或腐蚀环境下选择合适密封方案的重要性。 第七章：机构运动学与动力学综合分析 超越简单的运动分析，本章结合现代仿真工具，对复杂多连杆机构进行动力学建模。讲解拉格朗日方程在机构动力学分析中的应用，计算机构运动过程中的反作用力矩和驱动力需求。特别关注凸轮机构的设计，包括凸轮轮廓线的精确生成、压力角控制以及柔顺轮廓的设计，以降低运动冲击和噪声。 第八章：润滑、摩擦与磨损控制 本章是机械系统可靠性的重要保障。深入探讨润滑学的基本理论，包括流体润滑、边界润滑和混合润滑的判据（如尼奥斯（Nijssen）数）。详细介绍润滑剂的选择、添加剂的作用以及润滑系统的设计（如油浴、压力循环润滑）。磨损部分，分类讲解磨粒磨损、粘着磨损和腐蚀磨损的机理，并提出相应的表面工程和抗磨涂层技术。 第三部分：面向制造的设计与工程优化 本部分关注设计如何与制造工艺、成本控制相结合，实现工程价值最大化。 第九章：现代制造工艺对设计的影响 系统介绍铸造、锻造、切削加工、钣金成形等主要制造工艺的原理、精度限制和成本结构。重点讲解“面向制造的设计”（DFM）原则，即在设计阶段就必须考虑零件的毛坯获取、刀具路径、工装夹具的可行性。对比增材制造（3D打印）的优势与局限性，及其对传统零件结构设计带来的革命性影响。 第十章：公差配合与表面完整性 遵循最新的国际（ISO）和国家标准，详细解读机械零件的公差与配合体系，区分配合的过盈、间隙和过渡。讲解几何尺寸和公差（GD&T）符号的意义及其在图纸上的表达，强调其在保证功能和互换性中的核心作用。表面粗糙度对配合性能、疲劳寿命和密封性能的影响将进行定量分析。 第十一章：机械系统的可靠性、维护性与经济性评估 本章将设计提升到系统工程层面。详细介绍系统可靠性指标（如平均无故障时间MTBF），以及基于故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA）的可靠性评估方法。探讨可维护性设计（DFMaint）的原则，如易于拆卸和更换的结构设计。最后，引入全生命周期成本（LCC）分析框架，指导工程师在不同设计方案间进行经济性权衡。 附录：工程计算常用数据与标准速查表 收录常用材料的力学性能表、标准紧固件的尺寸与扭矩推荐值、常用齿轮模数系列以及国际标准（ISO/ANSI）的快速索引链接，作为工程师的实用工具手册。 本书力求以严谨的学术态度，结合丰富的工程实例，为读者提供一套系统、深入且与时俱进的机械设计知识体系。无论读者是进行理论研究还是解决实际工程难题，本书都将是一个可靠的知识源泉和实践指南。