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王之栎，沈心敏 编

图书标签:

• 摩擦学
• 机械设计
• 工程材料
• 表面工程
• 润滑
• 磨损
• 可靠性
• 设计基础
• 机械工程
• 工业工程

出版社： 北京航空航天大学出版社

ISBN：9787512425989

版次：1

商品编码：12290721

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十一五”国家级规划教材

开本：16开

出版时间：2018-01-01

用纸：胶版纸

页数：252

字数：346000

正文语种：中文

内容简介

　　《摩擦学设计基础》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，共分8章，内容包括：第1章绪论，第2章摩擦学设计理论基础，第3章流体润滑基本方程，第4章流体动压轴承，第5章动载径向轴承，第6章动压轴承性能二维分析，第7章油膜润滑中的特殊效应，第8章气膜力学特征与气体动密封。书中主要介绍摩擦学研究的基本领域和一般性理论基础，以及摩擦学设计所涉及的润滑理论基础知识，较为详细地探讨了流体润滑理论在滑动轴承支承和密封设计特性方面的研究分析方法。
　　《摩擦学设计基础》适合机械工程相关专业本科生和研究生使用，也可作为相关科研和技术人员研究设计的参考书。

内页插图

目录

第1章 绪论
1．1 摩擦学与摩擦学设计
1．2 摩擦学专业教育

第2章 摩擦学设计理论基础
2．1 摩擦表面的物理性质与表面接触
2．2 摩擦与磨损
2．2．1 摩擦的分类
2．2．2 库仑摩擦定律
2．2．3 摩擦机理
2．3 流体的物理性质
2．3．1 流体介质的连续性
2．3．2 牛顿粘性定律与流体粘度
2．3．3 密度、可压缩性与状态方程
习题

第3章 流体润滑基本方程
3．1 连续方程
3．2 动量方程
3．2．1 粘性流体微元体的受力与平衡
3．2．2 牛顿流体应力与应变率的关系
3．2．3 动量方程
3．3 N-S方程的简化
3．4 雷诺方程
3．4．1 广义雷诺方程
3．4．2 典型物理模型对应的雷诺方程
3．4．3 雷诺方程的一维解析解
3．5 压力边界条件
3．5．1 压力边界
3．5．2 常用边界条件
习题

第4章 流体动压轴承
4．1 推力轴承稳态性能
4．1．1 动压推力轴承的一般形式
4．1．2 斜面推力轴承
4．1．3 斜面一平面组合轴承
4．1．4 瑞利（Rayleigh）阶梯轴承
4．1．5 可倾瓦推力轴承
4．2 径向轴承的承载
4．2．1 径向轴承
4．2．2 径向轴承间隙函数
4．2．3 无限短轴承压力分布
4．2．4 油膜反力与承载能力
4．2．5 无限宽轴承解
4．3 挤压油膜轴承
4．3．1 挤压油膜雷诺方程
4．3．2 平行平板挤压油膜轴承
4．3．3 共曲柱面挤压油膜轴承
4．4 径向轴承动态特性
4．4．1 径向轴承刚度和阻尼系数
4．4．2 短轴承油膜刚度和阻尼系数计算
4．4．3 刚度和阻尼系数的坐标转换
4．5 动压径向轴承稳定性
4．5．1 动压径向轴承的失稳
4．5．2 失稳机理
4．5．3 轴承系统稳定性与失稳界限转速
4．5．4 动压径向轴承的抑振方法
4．5．5 挤压油膜轴承的阻尼减振
习题
……

第5章 动载径向轴承
第6章 动压轴承性能二维分析
第7章 油膜润滑中的特殊效应
第8章 气膜力学特征与气体动密封

参考文献

前言/序言

　　摩擦学是近几十年发展起来的一门边缘学科，研究内容主要包括摩擦、磨损和润滑的理论与实践等，研究的目的是针对具有相对运动特征工作表面的摩擦过程和工作机理问题，寻找工程解决方案。摩擦学研究涉及机械学、力学、物理学、化学、材料学等诸多学科，交叉学科特点明显，其研究成果对相关学科的科学技术发展，以及工业水平的提高和经济发展都起到了重要作用。
　　本书作为机械工程及相关专业本科和研究生教材，旨在通过本课程的学习，使学生对摩擦学设计基础理论知识有一定的了解，同时拓展摩擦学相关的科学知识，为从事机械设计及相关学科的研究和设计工作奠定坚实的基础。教材中对摩擦学及利用摩擦学的知识进行设计的背景知识作了一般性介绍，对摩擦部件减小摩擦、降低磨损和延长使用寿命所应用的润滑理论基础作了较为深入的论述。
　　本书的编写，以北京航空航天大学出版社出版的《摩擦学基础》（1991年）一书为基础，对一些章节进行了加工完善，增加了高速旋转部件间密封设计应用的部分。全书共分8章。第1章绪论，介绍摩擦学与摩擦学设计概要；第2章摩擦学设计理论基础，介绍摩擦学设计所涉及的主要研究内容和基础；第3章流体润滑基本方程，介绍摩擦学设计中应用的润滑力学基本方程；第4章流体动压轴承，介绍动压滑动轴承的静动性能和分析方法；第5章动载径向轴承，介绍动载荷作用下径向轴承运动特征及分析方法；第6章动压轴承性能二维分析，介绍构造二维数学模型对动压轴承的性能分析方法；第7章油膜润滑中的特殊效应，介绍油膜润滑条件下热、紊流、表面状态的影响及分析方法；第8章气膜力学特征与气体动密封，介绍润滑力学在气体流道密封中的应用，以及气膜和刷密封的分析方法。
　　书中，第2～7章，由沈心敏和王之栎在《摩擦学基础》一书的基础上编写完善，其中第6章的部分内容由刘雨川编写，第1、8章由王之栎、沈心敏、刘国西等编写，J.Chew为刷密封部分提供了部分资料。沈心敏对全书文稿进行了认真细致的梳理，全书由王之栎和沈心敏统稿并任主编。在编写本书的过程中，马纲、陈心颐、陈辉、李理科、丁蕾等为部分内容的编写提供了材料，郭苗苗、迟佳栋等参加了部分文稿的编辑工作。
　　感谢《摩擦学基础》一书的作者，感谢参加编撰及为本书提供无私帮助和提出宝贵意见的各位同仁。
　　由于作者水平有限，书中如有不妥之处，敬请各位读者指正。

机械设计与材料的精妙交织：表面工程与先进制造技术导论 内容简介： 本书旨在为机械、材料、制造工程等领域的学生、研究人员及工程师提供一本全面而深入的参考书，重点探讨现代机械系统中至关重要的两个交叉领域：先进表面工程技术与复杂结构件的精密制造工艺。本书严格避开了传统摩擦学设计（如润滑理论、磨损机理的特定模型）的具体内容，转而聚焦于如何通过材料选择、表面改性、以及高效的制造方法，来优化机械零件的整体性能、可靠性与寿命。 全书共分为五大部分，内容涵盖了从基础理论到前沿应用的多个层面，总计十八章。 --- 第一部分：工程材料的性能基石与结构完整性 本部分首先奠定了理解现代机械性能的基础。我们不再深入探讨接触界面的特定行为，而是将重点放在决定零件宏观性能的材料本征特性上。 第一章：高性能工程合金的微观结构控制： 详细阐述了钢铁、钛合金、镍基高温合金在热处理过程中的相变动力学。重点分析了晶粒尺寸、第二相粒子分布对拉伸强度、疲劳极限和蠕变性能的决定性影响。引入了先进的计算材料学方法，如相场模拟，用于预测不同冷却速率下材料的微观组织演变。 第二章：复合材料与功能梯度材料的力学响应： 深入研究了纤维增强复合材料（如碳纤维增强环氧树脂、陶瓷基复合材料）的各向异性弹性模型。重点阐述了纤维铺层角度对整体刚度和失效模式的影响。对于功能梯度材料（FGM），分析了其梯度变化率如何影响结构在热应力梯度下的稳定性。 第三章：增材制造（AM）过程中的残余应力与变形控制： 聚焦于选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中，由于快速加热和冷却导致的内在残余应力分布。探讨了通过优化扫描策略、层间温度控制以及后处理热等静压（HIP）技术，来提升复杂薄壁结构件的尺寸精度和结构完整性。 --- 第二部分：先进表面功能化策略：非接触式改性技术 本部分侧重于如何通过改变材料表面层的化学成分和物理特性，来赋予零件特定的功能，特别是针对耐腐蚀性、高温氧化稳定性和特定电学性能。 第四章：热障涂层（TBCs）的结构设计与热物理特性： 详细分析了用于航空发动机叶片的热障涂层系统，包括陶瓷面层（如YSZ）与粘结层（如McrAlY）的界面行为。重点探讨了涂层孔隙率、热导率与热循环寿命之间的关系，以及如何通过等离子喷涂技术（APS/VPS）控制涂层的微结构。 第五章：高能束流表面合金化与重构： 探讨了激光熔覆（Laser Cladding）技术在制备高耐腐蚀或耐磨损表面合金层方面的应用。分析了激光输入功率、送粉速率对熔池冶金行为的影响，以及如何避免稀释和宏观裂纹的产生。 第六章：化学气相沉积（CVD）与物理气相沉积（PVD）薄膜的界面粘附力： 深入研究了TiN, AlTiN等硬质涂层在刀具和模具上的应用。重点分析了影响膜层-基体粘附强度的关键因素，包括基底表面活性度、成膜的应力状态（张应力或压应力）以及中间过渡层的设计。 --- 第三部分：精密制造中的尺寸精度与形位公差控制 本部分将重点转向制造过程对最终产品几何精度的影响，以及如何通过优化工艺参数来满足苛刻的公差要求，尤其是在微纳尺度制造中。 第七章：超精密加工中的刀具路径规划与误差补偿： 针对非对称曲面和自由曲面的加工，介绍了插补算法和刀具中心轨迹补偿策略。讨论了如何利用在位测量技术（In-situ Metrology）实时修正机床误差和热漂移。 第八章：电火花加工（EDM）的电极设计与表面层影响： 区别于传统磨损讨论，本章关注EDM过程中熔融物的去除效率与表层微观结构的变化（如白层厚度、元素富集）。研究了如何通过控制脉冲参数和使用高导电性电极材料，来优化加工表面残余奥氏体的含量和硬度。 第九章：微纳结构的光刻与刻蚀工艺控制： 深入介绍半导体和微机电系统（MEMS）制造中，深紫外光刻（DUV）的衍射极限挑战和干法刻蚀（如Bosch工艺）的侧壁形貌控制。重点分析了掩模版缺陷、等离子体密度对刻蚀速率和侧壁垂直度的影响。 --- 第四部分：机械系统的动态行为与可靠性评估 本部分探讨在实际工作环境中，零件如何承受载荷并最终失效，侧重于疲劳、断裂力学和系统的振动特性。 第十章：疲劳寿命预测的应力-寿命（S-N）与应变-寿命（E-N）方法： 系统回顾了高周疲劳（HCF）和低周疲劳（LCF）的设计准则。强调了初始缺陷（如铸造孔隙、微裂纹）在疲劳萌生中的作用，并引入了基于断裂力学的裂纹扩展速率评估。 第十一章：复杂载荷下的振动分析与模态识别： 介绍了有限元法（FEM）在求解结构固有频率和振型中的应用。重点讨论了阻尼特性的建模，以及如何通过实验模态分析（EMA）识别和抑制工作状态下的共振现象，确保系统稳定性。 第十二章：结构件的断裂韧性与安全评估： 阐述了线性弹性断裂力学（LEFM）和弹塑性断裂力学（EPFM）的核心概念。通过计算应力强度因子（K）和J积分，评估带有预制裂纹的结构在屈服载荷下的安全裕度。 --- 第五部分：面向智能制造的仿真与优化集成 最后一部分聚焦于如何利用计算工具和优化算法，实现从设计到制造的闭环控制，提升产品性能的迭代效率。 第十三章：多物理场耦合仿真在零件设计中的应用： 探讨了热-力-电-磁场在复杂部件（如涡轮叶片、电磁制动器）设计中的耦合分析方法。强调了准确求解相互作用带来的非线性效应。 第十四章：拓扑优化与形状优化算法： 详细介绍了变密度法（SIMP）和水平集方法在轻量化结构设计中的应用。重点分析了如何将制造约束（如最小壁厚、拔模斜度）集成到优化目标函数中，实现“可制造性设计”（DFM）。 第十五章：大规模数据驱动的制造过程监控与质量预测： 介绍了传感器技术（如声发射、超声波检测）在过程中的应用，以及如何利用机器学习模型，基于实时工艺参数，预测最终零件的性能指标（如硬度分布、表面粗糙度）。 第十六章：逆向工程与点云数据处理： 探讨了激光扫描和CT扫描技术获取的几何数据，如何通过配准、滤波和曲面重构，用于质量检测和模具制造的参考。 第十七章：高级优化算法在工艺参数选择中的集成： 介绍了遗传算法（GA）和粒子群优化（PSO）在多目标优化问题（如最大强度同时最小化成本）中的应用框架。 第十八章：面向数字孪生的结构健康监测（SHM）框架： 展望了如何将实时传感器数据与高保真模型相结合，建立机械系统的数字孪生体，以实现对服役中结构状态的远程、实时评估和寿命预测。 --- 本书结构严谨，理论推导与工程实例并重，旨在为读者提供一个超越单一领域限制的、面向先进机械系统整体性能优化的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，那种略带磨砂质感的封面，握在手里沉甸甸的，透露出一种专业和严谨的气息。内页的纸张选择也非常考究，墨色清晰，排版疏密得当，即便是长时间阅读也不会感到视觉疲劳。我尤其欣赏它在图表和插图上的用心。那些复杂的结构示意图，线条流畅，标注清晰，即便是初次接触这个领域的读者，也能迅速抓住核心概念。作者似乎非常懂得如何用视觉语言来辅助复杂的理论阐述，这一点在很多技术书籍中是很难得的。比如，关于某个关键部件的受力分析图，如果文字描述稍显晦涩，一张精美的三维剖视图就能立刻将那个抽象的概念具象化，让人豁然开朗。这不仅仅是一本工具书，更像是一件精心打磨的工艺品，让人愿意时常翻阅，沉浸在知识的海洋中。细节决定成败，这本书在细节上的追求，无疑极大地提升了阅读体验，也体现了编者对知识传递的尊重。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容组织逻辑性之强，简直可以作为教科书的范本。它没有一开始就抛出那些令人望而生畏的复杂公式，而是采用了一种循序渐进的“搭积木”式教学法。开篇从基础的材料特性和接触理论讲起，概念的引入非常自然，每一步的过渡都像是深思熟虑过的，让人感觉每一步的知识点都是为了支撑下一步的深入探讨而精心铺垫的。特别是对一些经典理论的引入，它不仅介绍了理论本身，更追溯了其历史背景和发展脉络，这让读者在学习“是什么”的同时，也能理解“为什么会是这样”。这种宏观的视角，避免了知识点被孤立看待，使得整个学科体系在读者脑海中形成一个坚固的框架。读完前几章，我甚至能感受到一种知识串联起来的愉悦感，仿佛自己正在被一位经验丰富的导师，耐心地引导着，逐步攀登知识的高峰。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期从事机械设计工作的老工程师，我发现这本书在理论深度和工程实践的结合上做得极其平衡。很多理论书籍往往过于偏重数学推导，读起来像是纯粹的学术论文，一旦要应用到实际的工况中，却发现理论与现实总有一道难以逾越的鸿沟。然而，这本书却成功地架起了这座桥梁。书中穿插了大量的案例分析，这些案例并非凭空捏造的理想模型，而是来源于真实的工业现场问题，涉及不同材料、不同载荷环境下的实际工况模拟。作者在分析这些案例时，会明确指出理论模型的局限性以及在实际应用中需要进行哪些修正和折衷处理。这种“接地气”的讲解方式，极大地增强了本书的实用价值，让我感觉自己手头拿着的不是一本晦涩的理论著作，而是一份可以直接指导我解决实际难题的“秘笈”。对于需要在设计环节优化性能、提高可靠性的专业人士来说，这本书的参考价值无可估量。

评分☆☆☆☆☆

这本书在语言风格上展现出一种罕见的、令人愉悦的克制与精确。它不像某些技术文档那样充斥着生硬的术语堆砌，也没有为了迎合大众读者而过度简化，导致信息失真。作者的文字如同精密的仪器，用词精准，句式简洁有力，每一个动词和名词的选择都经过了深思熟虑，确保表达的无歧义性。在阐述复杂的物理现象时，作者善于使用精确的比喻，这些比喻既贴切又富有画面感，瞬间点亮了那些原本朦胧的概念。阅读过程中，我几乎不需要反复查阅词典或反复回读来确认某个术语的确切含义，信息的接收效率非常高。这种高效、精准且富有教养的文字风格，使得学习过程变成了一种享受，而不是煎熬。它仿佛在告诉我，真正的专业，不需要故作高深。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于理解“系统性思维”的培养有着不可替代的作用。它不仅仅讲解了组件层面的摩擦、磨损和润滑机制，更重要的是，它将这些微观现象置于一个宏大的、涉及材料科学、流体力学乃至热力学的多尺度系统之中进行考察。例如，当讨论到润滑剂的选择时，作者不会止步于粘度这个单一参数，而是会深入分析温度、压力、剪切速率对油膜稳定性的综合影响，并最终回归到整个机械系统的寿命和效率目标。这种由表及里、由局部到整体的思维引导，帮助读者建立了一种全局观，认识到设计中的每一个决策都不是孤立的，而是牵一发而动全身。这种培养出来的系统分析能力，远比记住几个公式更有价值，它能让你在面对全新的、从未见过的工程问题时，依然能保持清晰的思路和解决问题的信心。这本书真正做到了传授方法，而非仅仅提供答案。