从零开始学机械：学习机械技术，培养创新创造能力 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[日] 门田和雄 著

图书标签:

• 机械设计
• 机械工程
• 机械制图
• 创新创造
• STEM教育
• 动手实践
• 零基础
• 技术入门
• 工程思维
• 职业技能

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122278722

版次：1

商品编码：12097984

包装：平装

开本：32开

出版时间：2017-01-01

用纸：胶版纸

页数：203

字数：164000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书既可以供相关专业的大专院校师生参考，亦可作为对机械产品或机械装备感兴趣的人员学习机械的简易指南书。
1、内容精明活泼，图文并茂，以漫画的形式编写，让读者不用花费大量的时间就可以对机械原理机械制作有个基本的认识。
2、本书面向机械工程学的初学者，介绍机械工程学的基本知识，读者群体包含中学生和成年人，不限于年龄。本书也适合中小学生课外小制作的相关学习，是为中学生编写的机械工程学入门书和学习指南。
3、日本软银出版社的“科学之眼”系列中的一本。原著在日本四星级推荐，已经连续四次印刷，市场反映好。

内容简介

本书通俗易懂地介绍了机械工程的基本概念和知识，主要包括机械的运动机构、制造方法、常用的材料、使用环境、传感器与执行元件、控制方法等。本书叙述语言简练、图文并茂，增加了图书的趣味性和可读性。
本书既可以供相关专业的大专院校师生参考，亦可作为对机械产品或机械装备感兴趣的人员学习机械的简易指南书。

作者简介

门田和雄
东京学艺大学教育学院本科毕业、同大学研究生院教育研究学科（技术教育专业）硕士毕业，东京工业大学研究生院综合理工研究课（微机械专业）博士毕业，工学博士。
现在，担任东京工业大学附属科技职业高级中学教师。以机械技术教育的实践和研究为主，进行了与机械和机器人相关的各种研究活动。
主要的著作有《支撑生活的螺丝的秘密》（翻译的出版社名：科学出版社）、《新机械的教科书》、《图说机械要素的基础》、《图说机器人学的基础》（日刊工业新闻社）等。


李连进，天津商业大学机械与包装工程系，天津市食品包装机械协会副秘书长，系主任、教授，工学博士，日本留学回国人员，现担任天津商业大学机械与包装工程系主任、天津市食品包装机械协会副秘书长，主讲包装机械。
具有东北大学机械与自动化学院、机械电子部军工研究所、佳能株式会社研究所等单位的设计和制造经验，主持（或参加）了国家“863”、天津市科技重点支撑项目、教育部重点课题、企业横向课题近十余项研究课题。在国内外期刊和国际会议上发表论文80余篇（其中Sci和EI收录20余篇），出版了两部教材，获得天津市科学技术进步2等奖和3等奖以及国家冶金科技2等奖各、其它省部级奖励4项，取得国家发明专利8项。
现在主要从事包装机械的设计制造工作，同时组织包装企业技术人员的培训工作。
机械与包装工程系在2010年被中国包装联合会评为包装教育先进单位。

内页插图

目录

第1章　制造坚固的机械 1
1.1 　何为机械 2
1.2 　机械的承载能力 4
（1）寻求最优方案 9
（2）应变的定义 10
（3）应力集中 11
（4）复合材料 18
1.3 　材料的硬度 20
1.4 　材料的冲击强度 23
机械专栏 　金属的疲劳 24
第2章　机械运动机构 25
2.1 　机械运动 26
2.2 　机械机构 29
（1）曲柄滑块机构 29
（2）连杆机构 30
（3）凸轮机构 31
2.3 　机械零件 33
（1）螺纹 34
（2）齿轮 36
（3）带和链 41
（4）轴 43
（5）联轴器 44
（6）轴承 45
（7）弹簧 46
机械专栏 　机构的模型 48
第3章　多样的机械加工方法 49
3.1 　机械制造 50
3.2 　手工加工 51
（1）划线工序 51
（2）定心工序 52
（3）切断加工 53
（4）弯曲加工 54
（5）锉削加工 55
（6）钻孔加工 56
（7）螺纹加工 58
3.3 　切削加工 60
（1）车床车削 60
（2）铣床铣削 61
3.4 　磨削加工 63
3.5 　焊接 65
（1）气焊 65
（2）电弧焊接 67
（3）点焊 68
（4）钎焊 68
3.6 　铸造 70
3.7 　塑性加工 73
（1）锻造 73
（2）冲压加工 74
（3）轧制加工 74
（4）挤压加工 75
（5）拉拔加工 75
（6）辊轧成形 76
3.8 　电火花加工 77
机械专栏 　螺纹的加工方法 79
第4章　制造机械用的各种材料 81
4.1 　钢铁材料 82
（1）碳素钢（carbon steel） 84
（2）钢铁材料术语 84
（3）合金钢（alloy steel） 85
（4）铸铁（cast iron） 87
4.2 　铝材料 90
（1）1000（纯铝） 91
（2）2000（Al-Cu系合金） 91
（3）3000（Al-Mn系合金） 92
（4）4000（Al-Si系合金） 92
（5）5000（Al-Mg系合金） 93
（6）6000（Al-Mg-Si合金） 93
（7）7000（Al-Zn-Mg合金） 93
4.3 　铜材 94
（1）1000（纯铜） 94
（2）2000（Cu-Zn合金） 95
（3）3000（Cu-Zn-Pb合金） 96
（4）4000（Cu-Zn-Sn合金） 96
（5）5000（Cu-Sn合金） 96
（6）6000（Cu-Fe-Zn-Al-Me合金） 96
（7）7000（Cu-Ni合金、Cu-Ni-Zn合金） 96
4.4 　钛材料 98
（1）纯钛 98
（2）钛合金 99
4.5 　塑料材料 100
（1）聚甲醛树脂（POM） 100
（2）聚酰胺（PA） 101
（3）聚碳酸酯（PC） 101
（4）聚醚醚酮（PEEK） 101
（5）MC尼龙（聚己内酰胺） 101
4.6 　陶瓷材料 103
（1）结构用陶瓷材料 103
（2）生物用陶瓷 104
4.7 　复合材料 105
（1）塑料基体的复合材料 105
（2）陶瓷基体的复合材料 107
第5章　工作在水或空气中的机械 109
5.1 　流体的性质 110
（1）何为流体 110
（2）密度 111
（3）压强 113
（4）水压 114
（5）大气压 115
5.2 　流体力学 117
（1）浮力 117
（2）浮力与重力的平衡 118
（3）帕斯卡原理 118
（4）压强的关系 119
（5）运用在机械设计中的帕斯卡原理 120
（6）层流与紊流 121
（7）连续性法则 123
（8）伯努利定理 125
5.3 　与流体有关的机械 127
（1）飞机 127
（2）水轮机 128
（3）风车 129
（4）泵 130
（5）油压机与空气压缩机 131
第6章　热工机械 133
6.1 　热的性质 134
（1）何为热 134
（2）什么是温度 135
（3）能量 136
（4）热量与比热容 136
6.2 　热力学 139
（1）波义耳-查理定理 139
（2）气体的状态方程 140
（3）热力学第一定律 140
（4）理想气体的状态变化 141
（5）热力学第二定律 143
（6）熵 144
6.3 　利用热能运转的机械 145
（1）卡诺循环 145
（2）蒸汽机 146
（3）汽油发动机 148
（4）柴油发动机 151
（5）燃气涡轮发动机 153
第7章　机械用传感器与执行元件 155
7.1 　开关和传感器 156
（1）何为开关 156
（2）开关的类型 156
（3）何为传感器 158
（4）传感器的类型 159
7.2 　执行元件 164
（1）何为执行元件 164
（2）执行元件的类型 165
7.3 　模拟量的输入输出 173
（1）模拟量与数字量 173
（2）模拟量输入和传感器 174
（3）模拟量输出和执行元件 175
（4）计数输入 176
（5）模拟量输入输出装置的设计 177
第8章　巧妙的机械控制 179
8.1 　何为控制 180
（1）手动控制和自动控制 180
（2）控制的类型 180
8.2 　顺序控制 185
（1）逻辑电路 185
（2）自锁电路 186
（3）定时器 188
（4）顺序控制的程序（编程） 189
（5）PLC 190
8.3 　反馈控制 191
（1）传递函数与结构图 191
（2）典型环节的传递函数 192
（3）结构图的等价变换与化简 195
（4）控制系统的响应 197
后　记 202

前言/序言

大家一听到机械这个词，会联想到什么呢？汽车、飞机、机器人、电视、手机、洗衣机、吸尘器等。虽然在我们的周围有着各种各样的机械设备，但对于我们来说，只是单纯地购买并使用，因而不会特别地、深入地去了解机械的构造。其中，也会有人查阅说明书，将其性能对比之后再购买。为此，我们需要掌握哪些机械的基础知识好呢？还有，“将来，我要制作机器人与汽车” 也是一些孩子们的理想。那么，在小学和中学里学习过机械制造方法的课程吗？
现在，我们周围的机械设备，看起来结构非常复杂而且是运动的。因此，普通人即使想学机械工程学，也会感到无从学起。不过，无论运动多么复杂的机械，从组成机械结构的构件来看，也都是由螺栓和齿轮等组合而成。还有，看起来复杂的每个零件其材料都离不开金属和塑料等范围。然后，用什么方法将这些材料加工成零件呢？当然，要深入地理解机械的世界，还需要走漫长的路，不过通过系统地学习这方面的知识和技术，这条路就会变得简单明了。
无论什么知识都有基本的学习方法，在小学和初中系统地学习了数学及英语等方面的知识。在中学学习的制造基础的“技术科”课程（日本初中开的一门课程）中，就有机械工程学方面的知识。但是，现在这门课程的课时越来越少，很难系统地掌握这方面的内容。另一方面，为中学生编写的机械工程学入门书和学习指南也是难以见到的，这就造成无法系统地学习这方面的有关内容。因此，这是我们成长过程中的一大缺憾，即使成年后想学习机械工程学，也会因为没有在小学与中学时学习过的记忆，而不知道到底从哪里开始学习。
当然，并不是所有人都想制造机械和从事机械制造方面的工作，也有人认为只有一部分人去学就可以了。但是，正因为机械的世界是深奥的，所以，你不认为不了解我们身边的产品结构是一件非常遗憾的事情吗？还有，我认为，为了对今后出现的服务于社会的机械有正确的判断，学习机械工程学的基础知识，也是我们生活在科技飞速发展的时代所需要的。
与机械工程方面有关的工作，涉及从技术学校毕业进入乡镇街道企业，以及到理工科大学毕业从事研究开发等工作，其范围非常广泛。机械制造的产品也是从单件产品的试制到大批量生产，有各种各样的形式。另外，即使不是直接从事产品制造工作，哪怕是从事相关的销售工作，当销售产品与机械相关联时，了解产品的结构与制造方法等必然会促进工作的展开。
本书面向机械工程学的初学者，介绍机械工程学的基本知识。读者群体包含中学生及成年人，不限于年龄。本书内容的架构并不是机械工程学所涉及知识的罗列。本书系统地总结了多年来我的教学经验和实践中的知识，包括工业职高机械专业与初中技术课中的机械工程学领域的知识，以及通过大学机械工程学科和乡镇街道工厂的实地考察所得到的机械技术的实践知识。那么，本书的宗旨不是让读者片面地了解机械工程学，而是将本书作为开始学习机械工程学基础知识的指南，并得到活用。
本书没有将机械世界的全部内容收罗其中，只是希望这本书作为“走向机械工程学的简易指南书”，为读者带来进入机械世界的乐趣，让读者渴望更加深入地了解机械世界。若能使读者边读边享受，本人将感到荣幸。

门田和雄

机械设计与制造基础：原理、实践与前沿探索 图书简介 本书旨在为工程技术人员、机械设计与制造专业学生以及对现代工业技术有浓厚兴趣的读者，提供一套系统、深入且与时俱进的机械设计与制造技术知识体系。全书内容覆盖机械工程的核心理论、关键制造工艺、现代设计方法以及未来技术发展趋势，力求在理论深度与工程实践之间架起坚实的桥梁。 第一部分：机械工程基础理论的深度解析 本部分着重于夯实读者理解复杂机械系统的基石，深入探讨材料科学、机械原理以及工程力学中的核心概念。 1. 材料科学与工程应用 本章详细阐述了金属材料、高分子材料、复合材料及智能材料的微观结构、性能表征及其在机械工程中的选择原则。内容包括晶体结构、相变理论、强度与韧性测试标准（如拉伸、冲击、疲劳试验），以及面向特定环境（如高温、高腐蚀、极端载荷）的材料选型策略。特别关注增材制造（3D打印）对材料性能带来的新挑战与机遇，例如粉末冶金过程中的烧结致密化控制。 2. 机械原理与运动学 系统梳理了机构运动分析的基础方法，从平面机构的自由度计算到空间机构的运动学分析。重点剖析了凸轮机构、齿轮传动、连杆机构的优化设计，并引入了基于几何约束和空间变换的现代机构分析工具。此外，详细阐述了机器动力学分析，包括惯性力、振动与平稳性设计，使读者能够精确预测机器运行状态下的动态响应。 3. 工程力学与结构强度 本部分聚焦于结构的可靠性设计。涵盖静力学、材料力学和结构力学的核心内容。深入探讨应力、应变、强度理论（如冯·米塞斯和特雷斯卡准则）及其在复杂载荷下的应用。结构设计部分着重于疲劳分析（S-N曲线、Miner准则）、断裂力学基础（裂纹扩展的临界应力强度因子），以及有限元分析（FEA）在复杂结构应力集中评估中的应用范式。 第二部分：先进制造工艺与质量控制 本部分将理论知识转化为实际生产能力，详述现代机械制造过程中最关键的成形、切削、连接与表面处理技术。 1. 现代切削加工技术 详细介绍了传统车、铣、刨、磨等加工方法的原理、刀具几何参数优化与进给量选择。重点突出了数控（NC）编程与现代加工策略，包括高速加工（HSM）、五轴联动加工的路径规划与误差补偿机制。对难加工材料（如高温合金、钛合金）的切削机理与刀具磨损模型进行了深入探讨。 2. 成形与连接技术 铸造、锻压、冲压等塑性成形工艺的原理、模具设计与缺陷控制是本章的重点。对于连接技术，不仅涵盖了传统的焊接（熔化焊、固态焊）工艺参数控制，还专门开辟章节探讨了现代的激光焊接、搅拌摩擦焊等先进连接方法的冶金机理及其适用性。 3. 表面工程与改性技术 为提升零部件的使用寿命和功能性，本章深入讲解了热处理（渗碳、氮化）、化学镀、物理气相沉积（PVD）和等离子体表面改性技术。重点在于理解表面残余应力对零件疲劳性能的影响，以及如何通过精确控制表面层特性来达到耐磨、抗腐蚀或导电等特定功能要求。 第三部分：机械系统设计与集成化方法 本部分转向系统层面，教授读者如何将基础理论和制造工艺知识融会贯通，进行复杂机械产品的系统化设计。 1. 机械系统设计流程与方法论 系统阐述了从需求分析、概念设计、总体方案论证到详细设计的完整工程流程。强调功能分解、模块化设计思想的应用。引入了面向对象的设计方法和基于模型的系统工程（MBSE）在机械设计中的实践，用以管理设计过程中的复杂性和迭代需求。 2. 现代设计工具与仿真 详尽介绍了计算机辅助设计（CAD）在三维建模、装配管理中的高级功能。重点讲解了计算机辅助工程（CAE）的应用，特别是如何设置边界条件、选择合适的求解器来模拟热-力耦合、流体-结构相互作用（FSI）等复杂物理现象。强调仿真结果的可视化解读与工程验证。 3. 驱动与控制系统集成 探讨了机电一体化系统的核心组成部分：传感器、执行器（电机、液压/气动元件）的选择与匹配。解析了伺服驱动系统的控制原理，包括位置、速度和力矩反馈回路的设计，以及如何通过PLC或运动控制器实现对复杂机械运动轨迹的高精度同步控制。 第四部分：智能制造与机械工程的未来趋势 本部分面向前沿，探讨了工业4.0背景下机械工程领域正在发生的变革和新的技术方向。 1. 增材制造（AM）的设计与后处理 超越材料科学的范畴，本章专注于增材制造带来的设计自由度——拓扑优化和点阵结构的创建。讲解了选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等主流工艺的参数对残余应力和微观组织的影响。同时，分析了增材制造零部件的无损检测（NDT）与后续机械加工的集成策略。 2. 工业物联网（IIoT）与预测性维护 阐述了如何利用传感器网络、边缘计算和云计算技术，对在役机械设备进行状态监测。重点讨论了基于机器学习和深度学习的故障诊断模型构建，实现从定期维护向预测性维护的转变，以最小化停机时间并优化资产管理。 3. 机器人技术与自动化装备 分析了工业机器人（串联、并联）的运动学与动力学建模，及其在复杂装配、焊接和检测任务中的应用。讨论了人机协作机器人（Cobots）的安全标准、力控技术，以及柔性制造系统（FMS）的构建理念，以适应小批量、多品种的生产需求。 本书结构严谨，内容详实，通过大量的案例分析和工程实例，旨在培养读者解决复杂工程问题的综合能力，使其能够在快速发展的现代制造业中占据技术前沿地位。

评分☆☆☆☆☆

从阅读体验的舒适度来说，这本书也做得非常出色，这在如此专业的书籍中实属难得。字体选择恰当，行间距设置合理，即使长时间阅读也不会产生明显的视觉疲劳。更值得称赞的是，作者在语言风格上找到了一个非常微妙的平衡点：既保证了专业术语的准确无误，又避免了不必要的晦涩难懂。它用一种略带幽默和亲切的口吻，将那些原本枯燥的物理定律“翻译”成人话。每一次翻阅，都像是在进行一场轻松而高效的头脑风暴，而不是被动地接受灌输。这种流畅的阅读节奏，使得学习曲线变得平缓而愉悦，有力地支撑了初学者在面对庞大知识体系时的坚持。可以说，它成功地将一本严肃的工程学习资料，打造成了一部引人入胜的技术探索指南。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实抓人眼球，那种略带复古的机械蓝调和简洁的线条勾勒出一种严谨而不失活力的感觉。拿到手上，那种厚重感就让人觉得内容一定扎实。我记得我当初是抱着“挑战”的心态去翻阅它的，毕竟“从零开始学”这个标题对于一个完全没有机械背景的人来说，既是希望也是压力。书中的排版非常考究，大量的插图和清晰的图表布局，让那些原本抽象的理论概念变得触手可及。尤其是一些基础的零件结构解析部分，作者似乎花了很多心思去简化复杂的几何关系，即便是初次接触的读者也能迅速抓住核心要点。我特别欣赏它没有一上来就堆砌晦涩的公式，而是循序渐进地引导读者进入机械思维的殿堂。这种潜移默化的教学方式，比起那些硬邦邦的教科书，更能激发一个新人持续学习的动力。它更像是一位经验丰富的工程师，耐心地在你身旁，一步步拆解复杂的机器，告诉你“为什么”和“怎么做”。这种体验感，是阅读其他同类书籍时很难寻觅的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

我必须指出，这本书在“培养创新创造能力”这一目标上的达成度是令人惊喜的。它并非仅仅停留在“教你如何做”的层面，而是不断地在追问“为什么这么做最好”以及“有没有更好的方法”。在讲解每一个机械结构时，作者总会穿插一些历史上的设计演变过程，对比不同方案的优劣。这种历史的参照系，极大地拓展了读者的思维边界。它没有给出一个固定的“标准答案”，而是鼓励读者去质疑、去探索。例如，在讲解某种传动装置时，书中会提供至少两种主流设计思路，并引导读者分析各自的适用条件和性能权衡。这种开放式的讨论风格，让我逐渐意识到，机械设计并非是僵死的教条，而是一个充满选择和权衡的动态过程。这种训练，正是我所期望的、能够激发内在创造力的关键所在。

评分☆☆☆☆☆

不同于市面上许多机械入门书籍那种过于学院派或偏向单一领域的叙述方式，这本厚重的著作展现出一种令人赞叹的广博性。它仿佛一本精心策划的“机械百科全书”的精简版，涵盖了从最基础的材料学对机械性能的影响，到复杂的运动学分析，甚至还触及了现代制造工艺的最新趋势。阅读过程中，我时常会因为一个章节的深入探讨而停下来，去回味它如何将看似毫不相关的领域（比如热力学与结构强度）巧妙地编织在一起，形成一个完整的知识体系。这种宏观视野的构建，对于培养“创新创造能力”这一点，起到了至关重要的作用。因为创新往往诞生于跨学科的连接点上，这本书显然为读者打下了坚实的基础，让他们有能力去审视现有技术的局限，并思考突破的可能性。它的结构安排，充分体现了作者对机械工程学科整体逻辑的深刻理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我印象深刻的是它对于“实践”的强调，远远超出了我预期的理论深度。许多讲解在阐述完基本原理后，都会立即转向实际应用场景，甚至是列举一些常见的工程案例作为佐证。这种“学以致用”的模式，极大地提升了学习的效率和趣味性。我发现自己不再是单纯地记忆知识点，而是开始尝试在脑海中构建模型，想象这些齿轮、杠杆、轴承在实际运转中的相互作用。更绝的是，它似乎还暗含了一种“故障排除”的思维训练。书里不只是告诉你机械应该如何完美运作，还隐晦地提醒你，在实际制造和使用中可能遇到的偏差和问题所在。这种前瞻性的视角，让这本书的价值瞬间翻倍。它不仅仅是知识的传授者，更像是为你未来可能遇到的工程挑战提前配置好了一套心理预案。读完之后，我感觉自己看待周围的工业产品都有了一种新的、审视的眼光，这本身就是一种巨大的成长。

评分☆☆☆☆☆

很不错，非常好，支持自营，啦啦啦，哈哈哈，蛮好的呀，嘎嘎嘎嘎，喜欢。

评分☆☆☆☆☆

名气大的一本书 还没开始看

评分☆☆☆☆☆

很不错的一本书！

评分☆☆☆☆☆

准备给孩子看的，天天在家不知道玩什么。。。要不就玩游戏，这样真不好

评分☆☆☆☆☆

通俗易懂 还是蛮不错的

评分☆☆☆☆☆

初学者的书 简单了解机械

评分☆☆☆☆☆

趣味性强，可做青少年基础入门之用

评分☆☆☆☆☆

书想象中的小，呵呵呵呵

评分☆☆☆☆☆

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