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模块一 机械设计基础知识 1

第1章 机械设计基础知识 3

1.1机械设计基础概述 3

1.1.1机械的组成 3

1.1.2本课程的性质、内容和任务 5

1.2机械设计的基本要求和设计过程 6

1.2.1机械设计的基本要求 6

1.2.2机械设计一般过程 7

1.2.3机械创新设计 7

1.3机械零件设计 10

1.3.1机械零件的强度 10

1.3.2机械零件的失效形式和设计准则 12

1.4机械中的摩擦、磨损与润滑 13

1.4.1摩擦 13

1.4.2磨损 14

1.4.3润滑 16

习题 19

模块二 常用机构及其设计 21

第2章 平面机构分析基础 23

2.1平面机构的组成 23

2.1.1运动副 23

2.1.2运动链 25

2.1.3机构 25

2.2平面机构运动简图 25

2.3平面机构自由度的计算 28

2.3.1平面机构的自由度 28

2.3.2机构具有确定运动的条件 29

2.3.3计算机构自由度时应注意的事项 29

2.4平面机构组成原理简介 32

2.4.1平面机构的组成原理 32

2.4.2平面机构的结构分析 33

习题 34

第3章 平面连杆机构及其设计 37

3.1概述 37

3.2速度瞬心及其在机构速度分析中的应用 39

3.2.1速度瞬心及机构中瞬心的数目 39

3.2.2机构中瞬心位置的确定及应用 39

3.3平面四杆机构的基本形式及其演化 42

3.3.1平面四杆机构的基本形式及应用 42

3.3.2平面连杆机构的演化 44

3.3.3铰链四杆机构曲柄存在的条件 47

3.4平面四杆机构的基本工作特性 48

3.4.1急回特性 48

3.4.2压力角和传动角 48

3.4.3机构的死点位置 49

3.5平面四杆机构的设计 50

3.5.1按连杆的给定位置设计平面四杆机构 50

3.5.2按给定的行程速比系数K设计四杆机构 50

3.5.3用解析法设计四杆机构 52

习题 53

第4章 凸轮机构及其设计 57

4.1凸轮机构的应用及分类 57

4.1.1凸轮机构的应用 57

4.1.2凸轮机构的分类 58

4.2从动件的常用运动规律 61

4.2.1凸轮的运动过程和基本参数 61

4.2.2从动件的常用运动规律 62

4.3凸轮轮廓曲线的设计 65

4.3.1图解法设计凸轮轮廓 65

4.3.2解析法设计凸轮轮廓 68

4.4凸轮机构基本尺寸的确定 69

4.4.1压力角 69

4.4.2基圆半径 70

4.4.3滚子半径 71

习题 72

第5章 齿轮机构 75

5.1齿轮机构的特点及类型 75

5.1.1齿轮机构的特点 76

5.1.2齿轮机构的类型 76

5.2齿廓啮合基本定律 79

5.3渐开线及渐开线齿廓啮合特性 80

5.3.1渐开线的形成及性质 80

5.3.2渐开线函数及渐开线方程 81

5.3.3渐开线齿廓的啮合特性 81

5.4渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸 82

5.4.1齿轮各部分名称和符号 82

5.4.2齿轮的基本参数 83

5.4.3标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 85

5.4.4内齿轮和齿条 86

5.5渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 87

5.5.1渐开线齿轮的正确啮合条件 87

5.5.2渐开线齿轮连续传动的条件 88

5.5.3渐开线标准齿轮传动的中心距 89

5.6渐开线齿轮的加工及根切现象 90

5.6.1渐开线齿轮加工原理 90

5.6.2渐开线齿轮的根切及最少齿数 93

5.7变位齿轮简介 94

5.7.1变位齿轮的概念 94

5.7.2变位齿轮的特点 94

5.8平行轴斜齿圆柱齿轮机构 95

5.8.1斜齿轮齿廓曲面的形成与啮合特点 95

5.8.2斜齿轮的基本参数 96

5.8.3斜齿轮的几何尺寸计算 98

5.8.4平行轴斜齿轮传动的正确啮合条件和重合度 99

5.8.5斜齿轮的当量齿数 100

5.9直齿锥齿轮机构 101

5.9.1锥齿轮机构的特点 101

5.9.2直齿渐开线锥齿轮齿廓曲面的形成 101

5.9.3锥齿轮的背锥和当量齿数 102

5.9.4直齿锥齿轮的基本参数及几何尺寸计算 103

5.10蜗杆蜗轮机构 104

5.10.1蜗杆蜗轮机构的特点及类型 105

5.10.2阿基米德蜗杆蜗轮机构的主要参数和几何尺寸 106

5.11齿轮系 110

5.11.1轮系及其分类 110

5.11.2定轴轮系的传动比计算 112

5.11.3周转轮系传动比计算 115

5.11.4轮系的功用 119

习题 123

第6章 其他常用机构 129

6.1棘轮机构 129

6.1.1棘轮机构的工作原理和类型 129

6.1.2棘轮机构的优、缺点和应用 132

6.2槽轮机构 133

6.2.1槽轮机构的工作原理和类型 133

6.2.2槽轮机构的运动系数 134

6.2.3槽轮机构的优、缺点和应用 135

6.3不完全齿轮机构 136

6.3.1不完全齿轮机构的组成 136

6.3.2不完全齿轮机构的类型和特点 136

6.3.3不完全齿轮机构的应用 137

6.4螺旋机构 138

6.4.1螺旋机构的工作原理和类型 138

6.4.2螺旋机构的特点和应用 138

6.5凸轮间歇运动机构 139

6.5.1凸轮式间歇运动机构的工作原理及类型 139

6.5.2凸轮式间歇运动机构的特点和应用 139

6.6组合机构 140

6.6.1连杆—连杆组合机构 140

6.6.2凸轮—凸轮组合机构 141

6.6.3连杆—凸轮组合机构 141

6.6.4连杆—棘轮组合机构 141

习题 142

模块二 实训 144

模块三 机械动力学基础 145

第7章 机械运转速度波动及其调节 147

7.1概述 147

7.1.1机械运转过程 148

7.1.2机械系统的等效动力学模型 149

7.2机械运转速度的波动及其调节 150

7.2.1周期性速度波动及其调节 150

7.2.2非周期性速度波动及其调节 155

7.3飞轮主要尺寸的确定 156

习题 157

第8章 回转件的平衡 159

8.1回转件平衡的目的和分类 159

8.2回转件的平衡计算 160

8.2.1刚性回转件的静平衡 160

8.2.2刚性回转件的动平衡 163

8.3回转件的平衡试验 166

8.3.1回转件的静平衡试验 166

8.3.2回转件的动平衡试验 167

习题 169

模块四 机械传动设计总论 171

第9章 机械传动设计总论 173

9.1机械传动方案设计 173

9.2电动机的选择 178

9.2.1电动机的类型及结构形式 178

9.2.2电动机的功率 179

9.2.3电动机的转速 181

9.3机械传动总传动比和各级传动比 182

9.4机械传动装置的运动和动力参数计算 184

习题 187

模块四 实训 188

模块五 传动零件及其设计 189

第10章 带传动与链传动设计 191

10.1带传动概述 191

10.1.1带传动的类型 191

10.1.2带传动形式 193

10.1.3摩擦型带传动的特点 194

10.2 V带及V带轮 194

10.2.1 V带的结构和标准 194

10.2.2 V带轮 197

10.3带传动的工作能力分析 199

10.3.1带传动的受力分析 199

10.3.2带的应力分析 201

10.3.3带传动的弹性滑动和传动比 202

10.4普通V带传动的设计 203

10.4.1带传动的失效形式和设计准则 203

10.4.2单根V带的基本额定功率 203

10.4.3 V带传动的设计计算 205

10.5带传动的张紧与维护 210

10.5.1带传动的张紧 210

10.5.2带传动的维护 212

10.6链传动简介 212

10.6.1链传动的特点及应用 212

10.6.2链条与链轮 213

习题 216

第11章 齿轮传动设计 219

11.1齿轮传动的失效形式及设计准则 220

11.1.1齿轮传动的失效形式 220

11.1.2齿轮传动的设计准则 223

11.2常用齿轮材料及其选择原则 223

11.2.1常用的齿轮材料 223

11.2.2齿轮材料的选择原则 225

11.3渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 225

11.3.1直齿圆柱齿轮传动的载荷计算 225

11.3.2齿面接触疲劳强度计算 227

11.3.3齿根弯曲疲劳强度计算 228

11.3.4齿轮强度计算中的参数、许用应力及精度选择 230

11.4斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 238

11.4.1斜齿圆柱齿轮的受力分析 238

11.4.2齿面接触疲劳强度计算 239

11.4.3齿根弯曲疲劳强度计算 239

11.5直齿锥齿轮传动的强度计算 240

11.5.1直齿锥齿轮的受力分析 240

11.5.2直齿锥齿轮传动的强度计算 240

11.6齿轮的结构设计 241

11.7齿轮传动的润滑 244

11.7.1润滑剂的选择 244

11.7.2润滑方式 244

习题 248

第12章 蜗杆传动设计 252

12.1蜗杆传动的失效形式及常用材料 252

12.1.1蜗杆传动的失效形式 252

12.1.2蜗杆传动的设计准则 253

12.1.3蜗杆传动的材料 253

12.1.4蜗杆传动的精度及其选择 253

12.2蜗杆蜗轮的结构 254

12.2.1蜗杆的结构 254

12.2.2蜗轮的结构 254

12.3蜗杆传动的强度与刚度计算 255

12.3.1蜗杆传动的受力分析 255

12.3.2蜗杆传动的强度计算 257

12.3.3蜗杆的刚度计算 260

12.4蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 260

12.4.1蜗杆传动的效率 260

12.4.2蜗杆传动的相对滑动速度 262

12.4.3蜗杆传动的润滑 262

12.4.4蜗杆传动的热平衡计算 263

习题 265

模块五 实训 268

模块六 支承件及其设计 271

第13章轴 273

13.1概述 273

13.1.1轴的功用与分类 273

13.1.2轴的常用材料 275

13.1.3轴的设计要求和设计步骤 276

13.2轴的结构设计 276

13.2.1拟订轴上零件的装配方案 277

13.2.2轴上零件的定位和固定 277

13.2.3提高轴疲劳强度的措施 280

13.2.4轴的结构工艺性 280

13.3轴的强度计算 281

13.3.1按扭转强度计算 281

13.3.2按弯扭合成强度计算 282

13.4轴的刚度计算 288

13.5轴的临界转速简介 289

习题 290

第14章 轴承 292

14.1滚动轴承的结构、类型和代号 292

14.1.1滚动轴承的结构 292

14.1.2滚动轴承的主要类型 294

14.1.3滚动轴承代号 297

14.2滚动轴承的类型选择 300

14.3滚动轴承的尺寸选择 301

14.3.1滚动轴承的失效形式和设计准则 301

14.3.2滚动轴承的寿命计算 303

14.3.3滚动轴承的静强度计算 309

14.4滚动轴承的组合设计 310

14.4.1滚动轴承的支承结构方式 310

14.4.2滚动轴承内外圈的轴向固定 312

14.4.3滚动轴承的调整 313

14.4.4滚动轴承的配合 314

14.4.5滚动轴承的安装与拆卸 314

14.4.6滚动轴承的润滑 315

14.4.7滚动轴承的密封 316

14.5滑动轴承的类型、结构和材料 317

14.5.1滑动轴承的类型 317

14.5.2轴瓦的结构 319

14.5.3滑动轴承的材料 321

14.6滑动轴承的润滑 322

14.6.1润滑油及其选择 322

14.6.2润滑脂及其选择 323

14.6.3润滑装置 324

14.7非液体摩擦滑动轴承的设计计算 326

14.7.1非液体摩擦滑动轴承的设计准则 326

14.7.2非液体摩擦向心滑动轴承的设计计算 326

14.7.3非液体摩擦推力滑动轴承的设计计算 327

习题 329

模块六 实训 332

模块七 联接件及其设计 333

第15章 螺纹联接 335

15.1螺纹联接的基本知识 335

15.1.1螺纹的类型和应用 335

15.1.2螺纹的主要参数 337

15.1.3螺纹联接的基本类型 338

15.2螺纹联接的预紧与防松 340

15.2.1螺纹联接的预紧 340

15.2.2螺纹联接的防松 341

15.3螺栓组联接的结构设计与受力分析 344

15.3.1螺栓组联接的结构设计 344

15.3.2螺栓组联接的受力分析 344

15.4单个螺栓联接的强度计算 346

15.4.1普通螺栓联接的强度计算 346

15.4.2铰制孔螺栓联接强度计算 349

15.4.3螺纹联接的常用材料与许用应力 350

15.4.4提高螺栓联接强度的措施 350

习题 355

第16章 轴毂联接 357

16.1键联接 357

16.1.1键联接的类型及特点 357

16.1.2平键联接的选用和强度计算 360

16.2花键联接 362

16.2.1花键联接的类型及特点 363

16.2.2花键联接的设计 364

16.3销联接 365

16.4过盈联接 367

习题 367

第17章 联轴器和离合器 369

17.1联轴器 370

17.1.1联轴器的类型及特性 370

17.1.2联轴器的选择 377

17.2离合器 378

习题 381

第18章 弹簧 383

18.1概述 383

18.1.1弹簧的功用 383

18.1.2弹簧的种类 383

18.1.3弹簧的结构 385

18.1.4圆柱螺旋弹簧的几何尺寸 386

18.2弹簧的材料与制造 387

18.2.1弹簧的材料 387

18.2.2弹簧的制造 388

18.3圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计 388

18.3.1弹簧的特性曲线 388

18.3.2弹簧受载时的应力、变形和稳定性计算 389

习题 392

模块七 实训 394

参考文献 395