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绪论 1

0.1　课程性质和任务 1

0.2　课程内容和要求 1

0.3　学习方法 1

目录 1

思考题 2

1.1　概述 3

1.1.1　机械零部件设计的内容、要求和步骤 3

1　机械设计概论 3

1.1.2　机械零件的设计计算和结构设计 4

1.2　机械零件的工作能力和计算准则 4

1.2.1　载荷和应力 4

1.2.2　机械零件的强度和刚度 6

1.2.3　机械零件的振动稳定性和可靠性 7

1.3　机械零件的材料和制造工艺性 7

1.3.1　机械常用材料及其选择 7

1.4.1　机械设计中的互换性 9

1.3.2　零件的制造工艺性 9

1.4　机械设计中的互换性和标准化 9

1.4.2　机械设计中的标准化及标准的发展 10

1.5　机械设计技术的新发展 10

1.5.1　设计理论的拓展 10

1.5.2　新的设计方法的采用 11

1.5.3　计算机辅助设计技术的应用 11

1.5.4　机械设计的实验研究技术的发展 11

思考题 11

2　机械零件的疲劳强度 12

2.1　概述 12

2.2　疲劳强度的基本理论 12

2.2.1　疲劳曲线 12

2.2.2　疲劳极限应力图 14

2.2.3　影响疲劳强度的主要因素 15

2.3　稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算 18

2.3.1　单向稳定变应力的安全系数 18

2.3.2　复合稳定变应力的安全系数 21

2.4　非稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算 22

2.4.1　疲劳损伤累积理论 22

2.4.2　非稳定变应力时的疲劳强度计算 24

2.5　机械零件的接触疲劳强度 25

2.5.1　接触应力计算 26

2.5.2　接触疲劳失效与接触疲劳强度计算 27

2.5.3　提高表面接触强度的主要措施 28

思考题 28

3　机械设计中的摩擦学问题 29

3.1　概述 29

3.2　摩擦 29

3.3　磨损 31

3.3.1　典型磨损过程 31

3.3.2　磨损的类型 31

3.4　润滑材料 33

3.4.1　润滑剂的种类 34

3.5　流体动压润滑的基本理论——雷诺方程 37

3.4.2　润滑剂的选择 37

思考题 39

4　机械精度设计基础 40

4.1　概述 40

4.2　尺寸公差、圆柱体结合的精度设计基础 41

4.2.1　标准公差系列和基本偏差系列 41

4.2.2　公差带代号与配合代号的识别 48

4.2.3　极限与配合的选用 50

4.2.4　一般公差、线性尺寸的未注公差 54

4.3　形状、位置精度设计基础 55

4.3.1　形位公差的特征项目、符号及图样标注 55

4.3.2　形位公差与形位公差带 58

4.3.3　形位公差的选用 59

4.3.4　形位误差的测量 63

4.4　微观几何形状精度设计基础 63

4.4.1　表面粗糙度的基本概念 63

4.4.2　表面粗糙度的评定 64

4.4.3　表面粗糙度的标注 67

4.4.4　表面粗糙度的选用 68

思考题及习题 70

5　螺纹联接和轴毂联接 72

5.1　螺纹联接 72

5.1.1　螺纹的基本概念 72

5.1.2　螺纹联接的主要类型及螺纹紧固件 76

5.1.3　螺纹联接的预紧与防松 77

5.1.4　螺栓组联接的结构设计和受力分析 79

5.1.5　单个螺栓的强度计算 84

5.1.6　提高螺栓联接强度的措施 91

5.1.7　普通螺纹联接的精度设计 94

5.1.8　螺旋传动 98

5.2　轴毂联接 101

5.2.1　键联接 101

5.2.2　花键联接 106

5.2.3　销联接 109

5.2.4　轴毂联接的其他形式 109

习题 111

6.1.1　概述 113

6　带传动和链传动 113

6.1　带传动 113

6.1.2　带传动的受力分析与应力分析 118

6.1.3　带传动的弹性滑动、带的传动比和打滑 121

6.1.4　V带传动的设计 123

6.1.5　同步带传动的设计 131

6.1.6　带传动的张紧装置 134

6.1.7　其他带传动简介 135

6.2　链传动 136

6.2.1　概述 136

6.2.2　滚子链的结构与标准 137

6.2.3　链传动的运动分析和受力分析 140

6.2.4　滚子链的设计计算 143

6.2.5　齿形链传动介绍 149

6.2.6　链传动的布置、张紧及润滑 150

习题 152

7.2.1　齿轮的失效形式 153

7.2　齿轮传动的失效形式与设计准则 153

7　齿轮传动 153

7.1　概述 153

7.2.2　齿轮传动设计准则 155

7.3　齿轮材料、热处理及其许用应力 155

7.3.1　齿轮材料及热处理 155

7.3.2　齿轮的许用应力［σH］、［σF］ 158

7.4　齿轮传动的载荷计算 160

7.4.1　直齿圆柱齿轮传动载荷计算 160

7.4.2　斜齿圆柱齿轮传动载荷计算 161

7.4.3　直齿圆锥齿轮传动载荷计算 161

7.5　齿轮传动机构的强度条件 163

7.5.1　计算载荷 163

7.5.2　直齿圆柱齿轮传动的强度条件 166

7.5.3　斜齿圆柱齿轮传动的强度条件 174

7.5.4　锥齿轮强度计算 175

7.6　齿轮传动机构的精度设计 175

7.6.1　齿轮传动基本要求 175

7.6.2　渐开线圆柱齿轮及齿轮副误差的评定指标 176

7.6.3　渐开线圆柱齿轮传动的精度设计 180

7.7　齿轮的结构、润滑及传动效率 186

7.7.1　齿轮的结构设计 186

7.7.2　齿轮传动的润滑 187

7.7.3　齿轮传动的效率 190

7.8　齿轮传动设计实例 190

习题 195

8　蜗杆传动 197

8.1　概述 197

8.1.1　蜗杆传动的特点和应用 197

8.1.2　蜗杆传动的分类 197

8.2　圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 200

8.2.1　普通圆柱蜗杆传动的主要参数 200

8.2.2　蜗杆传动的变位 203

8.2.3　普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 203

8.3.3　蜗杆传动的材料选择 204

8.3.2　设计计算准则 204

8.3　蜗杆传动的失效形式、设计计算准则、材料选择和结构 204

8.3.1　失效形式 204

8.3.4　蜗杆和蜗轮的结构 205

8.4　蜗杆传动的受力分析和效率计算 206

8.4.1　蜗杆传动的受力分析 206

8.4.2　蜗杆传动的滑动速度 207

8.4.3　蜗杆传动的效率 208

8.5　蜗杆传动的设计计算 209

8.5.1　蜗轮齿面接触疲劳强度计算 209

8.5.2　蜗轮齿根弯曲强度计算 210

8.5.3　蜗杆的刚度计算 211

8.5.4　蜗杆传动的热平衡计算 211

8.5.5　蜗杆传动的润滑方式和蜗杆的布置 212

8.6　蜗杆传动精度设计简介 213

习题 215

9.1　概述 216

9.1.1　轴的功用和类型 216

9　轴 216

9.1.2　轴的材料及选择 217

9.1.3　轴设计的主要内容 218

9.2　轴的结构设计 218

9.2.1　轴的毛坯 218

9.2.2　轴各部分的组成 218

9.2.3　轴上零件的定位和固定 219

9.2.4　轴的结构设计实例 221

9.3.1　按许用切应力计算 223

9.3　轴的强度计算 223

9.3.2　按许用弯曲应力计算 224

9.3.3　安全系数校核计算 227

9.4　轴的刚度计算 231

9.4.1　轴的弯曲刚度计算 231

9.4.2　轴的扭转刚度校核计算 232

9.5　提高轴系性能的措施 232

习题 233

10.1　概述 235

10　滚动轴承 235

10.2　滚动轴承的类型、代号和选用 236

10.2.1　滚动轴承的类型 236

10.2.2　滚动轴承的代号 239

10.2.3　滚动轴承的选用 241

10.3　滚动轴承的载荷分析、失效和计算准则 242

10.3.1　载荷分析 242

10.3.2　滚动轴承的失效形式 243

10.3.3　滚动轴承的计算准则 243

10.4　滚动轴承的寿命计算 243

10.4.1　滚动轴承的基本额定寿命 243

10.4.2　基本额定动载荷 244

10.4.3　当量动载荷 244

10.4.4　滚动轴承的寿命计算 246

10.4.5　角接触轴承的载荷计算 247

10.5.1　基本额定静载荷 249

10.5.2　当量静载荷 249

10.5　滚动轴承的静载荷计算 249

10.5.3　静载荷计算 250

10.6　成对安装的角接触轴承的计算特点 250

10.7　滚动轴承的组合结构设计 250

10.7.1　轴承组合的轴向固定 250

10.7.2　轴承游隙和轴承组合位置的调整 251

10.7.3　提高轴系刚度的措施 252

10.7.4　滚动轴承的轴向定位与装拆 253

10.8.2　滚动轴承的密封 255

10.8.1　滚动轴承的润滑 255

10.8　滚动轴承的润滑与密封 255

10.9　滚动轴承结合的精度设计 257

10.9.1　滚动轴承的公差等级 257

10.9.2　滚动轴承与轴和外壳孔的配合 257

10.9.3　滚动轴承配合的选择 257

10.9.4　轴颈与外壳孔的形位公差和表面粗糙度 261

习题 262

11.2.1　径向滑动轴承的结构 264

11.2　滑动轴承的结构 264

11.1　概述 264

11　滑动轴承 264

11.2.2　推力滑动轴承的结构 265

11.2.3　轴瓦结构 265

11.3　滑动轴承的材料 268

11.3.1　滑动轴承的失效形式 268

11.3.2　常用轴承材料 268

11.4　滑动轴承的润滑 271

11.4.1　润滑材料 271

11.4.2　润滑方法 272

11.5　混合润滑滑动轴承的条件性计算 274

11.5.1　混合润滑滑动轴承的失效形式和计算准则 274

11.5.2　径向滑动轴承的计算 274

11.5.3　推力滑动轴承的计算 275

11.6　流体动力润滑径向滑动轴承的设计计算 276

11.6.1　径向滑动轴承流体动压润滑工作状态建立的过程 276

11.6.2　几何关系 277

11.6.3　工作能力计算 278

11.6.4　最小许用油膜厚度 279

11.6.5　热平衡计算 280

11.6.6　参数选择 281

11.7　其他滑动轴承简介 283

11.7.1 自动调心滑动轴承 283

11.7.2　多油楔滑动轴承 284

11.7.3　液体静压滑动轴承 284

11.7.4　气体轴承 284

习题 285

12　联轴器和离合器 286

12.1　概述 286

12.1.1　联轴器的分类和特点 286

12.1.2　离合器的分类和特点 286

12.2　联轴器 287

12.2.1　刚性联轴器 287

12.2.2　无弹性元件的挠性联轴器 287

12.2.3　有弹性元件的挠性联轴器 290

12.2.4　联轴器的选择 293

12.3　离合器 294

12.3.1　操纵离合器 294

12.3.2　自动离合器 298

习题 299

13　弹簧 301

13.1　概述 301

13.1.1　弹簧的功用 301

13.1.2　弹簧的类型 301

13.2　弹簧的材料和制造 302

13.2.1　弹簧的材料 302

13.2.2　弹簧的制造 302

13.3　普通圆柱形螺旋压缩和拉伸弹簧的设计计算 305

13.3.1　普通圆柱形螺旋压缩和拉伸弹簧的基本几何参数 305

13.3.2　普通圆柱形螺旋压缩和拉伸弹簧的强度计算 306

13.3.3　普通圆柱形螺旋压缩和拉伸弹簧的刚度计算 307

13.3.4　普通圆柱形螺旋压缩和拉伸弹簧的结构 308

13.3.5　普通圆柱形螺旋压缩弹簧和拉伸弹簧的设计 310

13.4　其他类型弹簧简介 311

13.4.1　圆柱形扭转弹簧 311

13.4.2　板弹簧 312

13.4.3　碟形弹簧 312

13.4.4　环形弹簧 313

13.4.5　橡胶弹簧 313

13.4.6　空气弹簧 313

习题 314

14　机架类零件 315

14.1　概述 315

14.2　机架零件的设计要点 316

14.3　截面形状的选择 317

14.4　肋板的布置 318

14.5　壁厚的选择 319

思考题 319

参考文献 320