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第1篇 机械设计总论 1

第1章 绪论 1

1.1 机械设计课程的性质、研究对象和任务 1

1.1.1 机械设计课程的性质 1

1.1.2 机械设计课程的研究对象 2

1.1.3 机械设计课程的任务 3

1.2 机器的构成及其功能结构 3

1.2.1 机器的一般构成 3

1.2.2 一般机械中的零部件功能分类 4

1.2.3 机械设计中的联接（联接、连接）问题 5

1.2.4 机械设计中的传动问题 5

1.2.5 机械设计中的轴系设计问题 6

1.3 机械设计的一般程序 7

1.3.1 现代机械设计的特点 7

1.3.2 机械设计的创新与优化 8

1.3.3 机械设计的经济性问题 10

1.3.4 机械设计中的可持续发展问题 10

1.3.5 机械设计的一般程序 11

习题 14

小结 14

第2章 机械设计中的综合约束条件 15

2.1 概述 15

2.1.1 技术性能约束条件 15

2.1.2 标准化约束条件 16

2.1.3 可靠性约束条件 16

2.1.4 安全性约束条件 17

2.2 机械设计中的强度约束条件 17

2.2.1 载荷与应力的分类 17

2.2.3 变应力作用下的强度约束条件 19

2.2.2 静应力作用下的强度约束条件 19

2.3 机械中的摩擦、磨损和润滑综述 22

2.3.1 摩擦与磨损 22

2.3.2 润滑 23

2.4 机械结构的工艺性 24

2.4.1 设计与加工工艺的关系 24

2.4.2 毛坯件的成形方法 25

2.4.3 外形加工方法 27

2.4.4 装配工艺性 30

小结 33

习题 33

第3章 轴毂联接 35

第2篇 机械设计中的联接 35

3.1 键联接 36

3.1.1 平键联接 36

3.1.2 半圆键联接 37

3.1.3 楔键联接 37

3.1.4 切向键联接 37

3.1.5 键联接的类型选择和强度计算 38

3.2 花键联接 41

3.2.1 花键联接的类型和特点 41

3.2.2 花键联接的设计 42

3.3 销联接的类型及应用 43

小结 45

习题 45

第4章 螺纹联接 47

4.1 螺纹的主要参数及类型 47

4.1.1 螺纹的主要参数 47

4.1.2 螺纹的类型 47

4.2 螺纹联接的类型及螺纹联接件 49

4.2.1 螺纹联接的主要类型 49

4.3.1 螺纹联接的预紧 51

4.3 螺纹联接的预紧和防松 51

4.2.2 螺纹联接件 51

4.3.2 螺纹联接的防松 52

4.4 单个螺栓联接的强度计算 53

4.4.1 受拉螺栓联接的强度计算 54

4.4.2 受剪螺栓联接的强度计算 59

4.4.3 螺纹联接的常用材料与许用应力 59

4.5 螺栓组联接的设计与受力分析 61

4.5.1 受轴向载荷FΣ的螺栓组联接 61

4.5.2 受横向载荷FΣ的螺栓组联接 61

4.5.3 受横向力矩T的螺栓组联接 63

4.5.4 受翻转力矩M的螺栓组联接 64

4.5.5 螺栓组联接的工程应用 65

4.6 提高螺栓联接强度的措施 67

小结 69

习题 70

第3篇 机械传动设计 72

第5章 螺旋传动 72

5.1 螺旋传动的类型、特点及应用 72

5.1.1 螺旋传动的类型 72

5.1.2 螺旋传动的特点及应用 73

5.2.2 滑动螺旋副的结构与材料 74

5.2 螺旋传动的设计计算 74

5.2.1 螺旋传动的效率与自锁 74

5.2.3 滑动螺旋副的耐磨性计算 76

5.2.4 滑动螺旋副的强度计算 77

5.2.5 受压螺杆的稳定性计算 78

5.2.6 螺杆的刚度计算 78

5.3 其他螺旋传动简介 79

5.3.1 滚动螺旋传动简介 79

5.3.2 静压螺旋传动简介 79

5.4.1 螺旋传动工程应用实例 80

5.4 螺旋传动设计作业及工程应用 80

5.4.2 螺旋传动设计作业 83

小结 85

习题 85

第6章 带传动 87

6.1 带传动的类型、特点及应用 87

6.1.1 带传动的类型与结构 87

6.1.2 带传动的特点 90

6.2 带传动工作情况分析 90

6.2.1 带传动的受力分析 90

6.2.2 带传动的应力分析 92

6.2.3 带的弹性滑动与打滑 93

6.3 V带传动的设计计算 95

6.3.1 V带传动的失效形式和设计准则 95

6.3.2 V带传动的设计步骤 95

6.4 V带轮的设计 103

6.4.1 V带轮的设计基本要求 103

6.4.2 V带轮的材料 103

6.4.3 V带轮的结构尺寸 104

6.5.2 自动张紧 106

6.5.3 张紧轮张紧 106

6.5.1 定期张紧 106

6.5 V带轮传动的张紧方式 106

6.6 其他带传动简介 107

6.6.1 高速带传动 107

6.6.2 同步带传动 107

小结 110

习题 110

第7章 链传动 111

7.1 链传动的类型、特点及应用 111

7.1.1 套筒滚子链的结构和规格 111

7.1.2 链轮的结构 114

7.2.1 链传动的运动分析 115

7.2 链传动的运动分析和受力分析 115

7.2.2 链传动的受力分析 117

7.3 套筒滚子链的设计计算 118

7.3.1 套筒滚子链传动的设计约束分析 118

7.3.2 套筒滚子链传动的设计 120

7.4 链传动的润滑与布置 122

7.4.1 链传动的润滑 122

7.4.2 链传动的布置与张紧 123

习题 126

小结 126

第8章 齿轮传动 127

8.1 齿轮失效形式及设计准则 127

8.1.1 齿轮的工作条件与齿面硬度 127

8.1.2 齿轮失效形式及设计准则 128

8.2 齿轮材料及热处理 130

8.2.1 齿轮材料及其选用 130

8.2.2 齿轮的热处理 131

8.3 直齿圆柱齿轮传动的受力分析和计算载荷 133

8.3.1 轮齿的受力分析 133

8.3.2 计算载荷 134

8.4 直齿圆柱齿轮传动强度计算 137

8.4.1 直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算 138

8.4.2 直齿圆柱齿轮传动的齿根弯曲强度计算 142

8.5 斜齿圆柱齿轮传动强度计算特点 151

8.5.1 轮齿上的作用力 151

8.5.2 强度计算 153

8.6 直齿圆锥齿轮的传动强度计算特点 161

8.6.1 齿轮的受力分析 162

8.6.2 强度计算 163

8.7.2 腹板式齿轮和实心式齿轮 167

8.7 齿轮的结构设计 167

8.7.1 齿轮轴 167

8.7.3 轮辐式齿轮 168

8.8 齿轮传动的效率与润滑 169

8.8.1 齿轮传动的效率 169

8.8.2 齿轮传动的润滑 170

8.9 其他齿轮传动简介 171

8.9.1 圆弧齿轮传动简介 171

8.9.2 曲线齿圆锥齿轮传动简介 172

小结 173

习题 174

第9章 蜗杆传动 178

9.1 蜗杆传动的材料和失效形式 178

9.1.1 蜗杆传动的材料 178

9.1.2 蜗杆传动的失效形式 179

9.1.3 蜗杆传动的结构设计 179

9.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 180

9.2.1 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择 180

9.2.2 蜗杆传动的几何尺寸计算 183

9.3.1 受力分析 184

9.3 蜗杆传动的受力分析和强度计算 184

9.3.2 强度计算 185

9.3.3 刚度计算 189

9.3.4 普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择 189

9.4 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 190

9.4.1 蜗杆传动的效率和润滑 190

9.4.2 蜗杆传动的热平衡计算 191

9.5 蜗杆传动工程应用 192

小结 195

习题 196

10.1.1 各种机械传动主要性能的比较分析 198

第10章 机械传动方案综合分析与工程应用 198

10.1 机械传动系统设计 198

10.1.2 摩擦传动与啮合传动的比较 200

10.1.3 选择机械传动的一般原则 201

10.1.4 机械传动系统的设计过程 202

10.2 机械传动工程应用实例 209

10.2.1 机械传动系统设计实例分析 209

10.2.2 机械设计课程设计题目综合 216

小结 220

习题 220

11.1 机械设计中的摩擦、磨损和润滑 223

11.1.1 机械中的摩擦 223

第4篇 机械设计中的轴系设计 223

第11章 滑动轴承 223

11.1.2 机械中的磨损 225

11.1.3 机械中的润滑 226

11.2 滑动轴承概述 227

11.2.1 滑动轴承的特点与分类 227

11.2.2 滑动轴承的设计内容 228

11.2.3 滑动轴承的摩擦润滑状态 228

11.3.1 向心滑动轴承 229

11.3 滑动轴承的结构形式 229

11.3.2 推力滑动轴承 230

11.4 滑动轴承的材料 230

11.4.1 轴瓦对材料的性能要求 230

11.4.2 滑动轴承的材料 231

11.4.3 轴瓦的结构 233

11.5 滑动轴承的润滑剂和润滑装置 234

11.5.1 润滑剂及其性能指标 234

11.5.2 润滑剂的选择 236

11.5.3 润滑方法 238

11.6.1 心滑动轴承 240

11.6 不完全液体摩擦滑动轴承的计算 240

11.6.2 推力滑动轴承 241

11.7 液体动力润滑向心滑动轴承设计计算 242

11.7.1 流体动力润滑的基本方程 242

11.7.2 向心滑动轴承形成液体动力润滑的过程 244

11.7.3 液体动力润滑向心滑动轴承设计步骤 251

11.8 其他轴承简介 253

11.8.1 多油楔轴承简介 253

11.8.2 静压轴承与空气轴承简介 254

习题 255

小结 255

12.1 概述 256

第12章 滚动轴承 256

12.2 滚动轴承的类型代号及选择 257

12.2.1 滚动轴承的类型特点 257

12.2.2 滚动轴承的代号 260

12.2.3 滚动轴承类型的选择 263

12.3 滚动轴承的失效形式和计算准则 264

12.3.1 滚动轴承工作时的载荷分布 264

12.3.2 滚动轴承的失效形式及计算准则 265

12.4.2 滚动轴承的寿命计算公式 266

12.4 滚动轴承的选择计算 266

12.4.1 滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷 266

12.4.3 滚动轴承的当量动载荷计算 267

12.4.4 角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷FA的计算 269

12.4.5 同一支点成对安装同型号向心角接触轴承的计算特点 273

12.5 滚动轴承的静载荷计算 274

12.5.1 极限转速校核 274

12.5.2 静强度校核 274

12.6 滚动轴承的组合设计 276

12.6.1 支承结构形式及其选择 276

12.6.2 滚动轴承的固定 277

12.6.3 滚动轴承组合的调整 278

12.6.4 提高轴系的支承刚度 279

12.6.5 滚动轴承的配合 280

12.6.6 滚动轴承的润滑 281

12.6.7 滚动轴承的密封 282

小结 283

习题 284

13.1.1 轴的类型与功用 287

13.1 轴的类型、材料和设计准则 287

第13章 轴 287

13.1.2 轴的材料及其选择 288

13.1.3 轴的设计准则与步骤 290

13.2 轴系结构组合设计与工程应用 292

13.2.1 轴的结构设计要求 292

13.2.2 滚动轴承与轴的组合设计 292

13.2.3 轴系结构组合设计实例 299

13.3 轴的强度计算 301

13.3.1 按扭转强度计算 301

13.3.3 按疲劳强度安全系数计算 302

13.3.2 按弯扭组合强度计算 302

13.4 轴的其他项目计算 307

13.4.1 轴的刚度计算 307

13.4.2 轴的临界转速计算 308

小结 313

习题 313

第14章 联轴器与离合器 314

14.1 联轴器与离合器的分类和应用 314

14.1.1 联轴器与离合器的分类 314

14.2.1 刚性联轴器的特点 315

14.2 刚性联轴器 315

14.1.2 联轴器和离合器计算转矩的确定 315

14.2.2 常用刚性联轴器简介 316

14.3 挠性联轴器 317

14.3.1 无弹性元件挠性联轴器 317

14.3.2 金属弹性元件挠性联轴器 319

14.3.3 非金属弹性元件挠性联轴器 320

14.4 常用离合器的类型及应用 322

14.4.1 牙嵌离合器 322

14.4.2 圆盘摩擦离合器 323

14.5 联轴器与离合器的选择 324

14.5.1 联轴器的选择 324

14.4.3 安全离合器 324

14.5.2 离合器的选择 326

小结 327

习题 327

第5篇 其他零部件结构及设计 328

第15章 弹簧 328

15.1 弹簧的功用与类型 328

15.1.1 弹簧的功用 328

15.1.2 弹簧的类型 328

15.2.1 弹簧的材料及许用应力 329

15.2 弹簧的材料与制造 329

15.2.2 弹簧的制造 331

15.3 圆柱形螺旋压缩、拉伸弹簧的应力分析 331

15.3.1 弹簧的应力 331

15.3.2 弹簧的变形 332

15.4 圆柱形螺旋压缩、拉伸弹簧的设计 333

15.4.1 弹簧的结构与几何尺寸 333

15.4.2 弹簧的设计计算 335

15.5.1 圆柱螺旋扭转弹簧 337

15.5.2 蝶形弹簧 337

15.5 其他弹簧简介 337

小结 338

习题 339

第16章 箱体、导轨与铰链 340

16.1 箱体 340

16.1.1 箱体的主要功能 340

16.1.2 箱体设计应考虑的主要问题 340

16.1.3 箱体毛坯的选择 341

16.1.4 箱体结构主要参数设计 342

16.2.1 导轨的功能 345

16.2 导轨 345

16.1.5 典型箱体结构 345

16.2.2 导轨设计基本要求 346

16.2.3 滑动导轨设计 346

16.2.4 滚动导轨设计简介 351

16.3 铰链 354

16.3.1 铰链的功能 354

16.3.2 铰链设计基本要求 354

16.3.3 铰链常见结构 355

小结 357

习题 357

参考文献 358