日本图解机械工学入门系列--从零开始学机械力学

原著第2版前言

本书作为“简易图解机械”系列的图书之一，从2005年出版以来得到了许多读者的支持，并且实现重印和再版。本书涵盖了高中所学的全部力学知识，并说明机械力学的原理，我们非常高兴本书作为大学和高等职业学院的教科书而被广泛采用。

虽然机械力学的内容随着时代的变迁并没有太大的变化，但在第2版出版之际，除了检查文字内容、引入更易理解的描述之外，我们还在专栏中归纳了对学习力学有用的三角函数公式等。

本书如果能够给初涉机械工程领域的读者提供些许帮助，我们会感到非常高兴。

作者们　奉上

2018年2月

原著第1版前言

在进行机械设计时，首先要考虑的是所设计的机械要完成何种运动。具体地说，我们将应用齿轮、螺钉、轴承及弹簧等机械零件，建立一个一个机构并将其组合成机械，但机构设计的基础是力学。

力学属于物理学的一个分支领域，在高中的学习中所涉及的力和运动是力学的基础。然而，本书讲述的是与机械工程相关的力学。在本书中，我们将用高中力学所学的知识对设计机械所需的力学进行解说。因此，我们认为机械工程的初学者可以一边复习高中的力学知识，一边继续阅读本书。此外，虽然微分和积分没有出现在高中的物理学中，但本书根据需要，使用微分和积分进行说明时是在高中的数学水平上能够理解的。即使在学习其他的机械工程领域知识时，也希望通过本书学过的知识能理解书中所出现的微分和积分。当然，不要止于数学公式的罗列，要在大脑中完全意识到数学公式所具有的物理概念，能够充分用心“图解”学习。

已经开始学习机械工程的人，在以实际动手为目的，进行机械制造的时候，就能够加入工程技术人员的队伍了。在本书中未介绍诸如齿轮和螺钉等具体的机械零件。当然，即使是不太了解力学知识的人员，也能通过齿轮和螺钉的组合来制造一些能够运动的机械。但值得提醒的是，缺乏机械力学基础知识的人，进行机械制作不仅耗费时间，而且制造出的机械常常平衡性差、容易损坏。

我们是专门从事机械工程和物理教学的高中教师，并从事机械制作中涉及力学基础知识的指导教育。我们希望汇集自己已有经验而编写的这本书能成为那些刚刚开始学习机械工程的人们的良好入门书。

作者们　奉上

2005年7月

本书是机械工程的力学入门书。

本书介绍与机械工程相关的力学知识。机械力学是工科学生学习专业知识的基础，也是学习的难点。 本书通过图解形式将难解的机械力学知识转变成通俗易懂的图形，再配合例题进行分析和解答，能够帮助读者很好地掌握机械力学的知识。

本书可作为机械类专业学生参考用书，也可作为对机械力学知识感兴趣的青少年、教师等的拓展阅读资料。

本书是机械工程的力学入门书。

本书介绍与机械工程相关的力学知识。机械力学是工科学生学习专业知识的基础，也是学习的难点。 本书通过图解形式将难解的机械力学知识转变成通俗易懂的图形，再配合例题进行分析和解答，能够帮助读者很好地掌握机械力学的知识。

本书可作为机械类专业学生参考用书，也可作为对机械力学知识感兴趣的青少年、教师等的拓展阅读资料。

作者简介：

门田和雄：

宫城教育大学教育学院技术教育研究室副教授。主要著作有：《简易图解机械工程材料》（株式会社オーム社，2006）、《简易图解测试技术》（株式会社オーム社，2018）等。

 

长谷川大和：

东京工业大学附属科学技术高级中学教师。主要著作有：《基础物理（新修订版）》（实教社，2017）、《物理（新修订版）》（实教社，2018）等。

 

译者简介：

王明贤：

天津商业大学管理学院教授。主要著作有：《现代质量管理（第二版）》(清华大学出版社，2014)、《彩色图解 力学入门》(化学工业出版社，2019)《生产管理入门》（化学工业出版社，2020）等。

　　

李牧：

天津钢铁集团有限公司，从事设备管理和工程管理等工作。主要著作有：《从零开始学机械》(化学工业出版社，2017)、《彩色图解 汽车的机械构造与原理》（化学工业出版社，2019）、《生产管理入门》（化学工业出版社，2020）等。

　　

第1章　机械静力学基础

1.1　力                                     2

1.2　力的合成与分解                         4

1.3　力的平衡                               8

1.4　力矩                                  12

1.5　力的支点和反力                        16

1.6　胡克定律                              18

1.7　重心                                  20

1.8　桁架                                  24

习题                                       28

第2章　机械的运动学1——质点的运动

2.1　速度和加速度                          32

2.2　匀速直线运动                          34

2.3　相对运动                              36

2.4　匀加速运动                            38

2.5　落体运动                              42

2.6　抛物线运动                            44

2.7　运动周期和角速度及旋转速度            48

2.8　匀速圆周运动                          52

2.9　连杆机构的数学解析                    54

习题                                       58

第3章　机械动力学

3.1　运动的三大定律                        62

3.2　运动方程式                            64

3.3　摩擦                                  68

3.4　动量与冲量                            72

3.5　动量的守恒                            74

3.6　碰撞                                  76

3.7　功与功率                              78

3.8　杠杆、滑轮及滑轮组                    82

3.9　机械能                                86

3.10　惯性力                               92

3.11　万有引力                             96

习题                                      100

第4章　机械的运动学2——刚体力学

4.1　刚体的运动                           102

4.2　转动惯量                             104

4.3　角动量（刚体的转动）                 110

4.4　刚体的平面运动                       112

习题                                      116

第5章　机械振动学

5.1　简谐振动                             120

5.2　摆锤的振动                           124

5.3　振动的类型                           130

习题                        &nbs