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第一篇 机械设计总论 1

绪论 1

0-1 本课程研究的对象和内容 1

一、机器 1

二、机构 2

三、构件、零件和部件 3

四、机器的组成 3

0-2 本课程的性质和任务 5

一、本课程的性质和任务 5

二、本课程的学习方法 5

习题 5

第1章 机械设计的基础知识 6

1-1 机械设计的基本要求和一般程序 6

一、机械设计的基本要求 6

二、机械设计的一般程序 6

1-2 机械零件的设计准则及设计步骤 7

一、机械零件的主要失效形式 8

二、机械零件的设计准则 8

三、机械零件的设计步骤 12

1-3 机械零件的常用材料及其选择 12

一、机械零件的常用材料 12

二、钢的热处理 17

三、机械零件材料的选择原则 18

1-4 机械零件的工艺性和标准化 19

一、机械零件的工艺性 19

二、机械零件设计中的标准化 20

习题 20

第二篇 常用机构设计 21

第2章 平面机构的结构分析 21

2-1 平面机构的组成 21

一、运动副及其分类 21

二、平面机构的组成 23

2-2 平面机构的运动简图 23

一、平面机构运动简图的定义 23

二、机构运动简图中的常用符号 23

三、机构运动简图的绘制 24

2-3 平面机构的自由度 26

一、平面机构的自由度计算公式 26

二、机构具有确定运动的条件 26

三、计算平面机构自由度时要注意的问题 27

习题 31

第3章 平面连杆机构 32

3-1 平面连杆机构及其传动特点 32

3-2 平面四杆机构的基本形式及其应用 32

一、曲柄摇杆机构 33

二、双曲柄机构 33

三、双摇杆机构 34

3-3 平面四杆机构的演化 35

一、改变相对杆长、转动副演化为移动副 35

二、改变构件的形状和相对尺寸 36

三、选取不同构件为机架 37

3-4 平面四杆机构有曲柄的条件及运动特性 40

一、平面四杆机构有曲柄的条件 40

二、急回特性 41

三、死点 42

3-5 平面四杆机构设计简介 44

一、平面四杆机构设计的基本问题 44

二、图解法设计四杆机构 44

三、解析法设计四杆机构 46

四、实验法设计四杆机构 47

习题 48

第4章 凸轮机构 50

4-1 凸轮机构的应用和分类 50

一、凸轮机构的应用 50

二、凸轮机构的分类 51

三、凸轮机构的特点 53

4-2 从动件的常用运动规律 53

一、凸轮机构的运动循环及基本名词术语 53

二、从动件常用的运动规律 54

4-3 图解法设计盘形凸轮轮廓曲线 56

一、凸轮轮廓曲线的设计原理 56

二、直动从动件盘形凸轮轮廓线的绘制 57

三、摆动从动件盘形凸轮轮廓线的绘制 59

4-4 设计凸轮机构应注意的问题 60

一、合理选择滚子的半径 60

二、基圆对凸轮机构的影响 61

习题 61

第5章 齿轮机构和轮系 63

5-1 齿轮机构的特点及类型 63

一、齿轮机构的特点 63

二、齿轮机构的类型 63

5-2 齿廓啮合的基本定律 64

5-3 渐开线及渐开线齿轮 65

一、渐开线的形成及其特性 65

二、渐开线齿轮的啮合特点 66

5-4 渐开线标准齿轮的基本参数及几何尺寸 67

一、齿轮各部分的名称和符号 67

二、渐开线齿轮的基本参数 68

三、标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸 69

5-5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 70

一、渐开线齿轮的正确啮合条件 70

二、齿轮连续传动的条件及重合度 71

5-6 渐开线齿廓的切制原理和根切现象 72

一、轮齿的切削加工方法 72

二、根切现象及避免根切的方法 75

5-7 斜齿圆柱齿轮机构 76

一、斜齿圆柱齿轮齿廓的形成及啮合特点 76

二、斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算 77

三、斜齿圆柱齿轮的啮合传动 79

四、斜齿圆柱齿轮的当量齿轮和当量齿数 80

五、斜齿轮传动的优缺点 80

5-8 直齿锥齿轮机构 81

一、直齿锥齿轮齿廓的形成 82

二、直齿锥齿轮的背锥和当量齿数 82

三、直齿锥齿轮的几何尺寸计算 83

5-9 蜗杆蜗轮机构 84

一、蜗杆传动的特点及其类型 84

二、蜗杆蜗轮的正确啮合条件 85

三、蜗杆传动的主要参数及几何尺寸 85

四、蜗杆传动的几何尺寸计算 87

5-10 轮系的分类 87

一、定轴轮系 88

二、周转轮系 88

三、复合轮系 89

5-11 轮系传动比的计算 89

一、定轴轮系的传动比 89

二、周转轮系的传动比 91

5-12 轮系的功用 93

一、获得大的传动比 93

二、实现远距离传动 93

三、实现变速换向传动 93

四、实现运动的合成与分解 94

五、实现分路传动 95

习题 96

第6章 间歇运动机构 98

6-1 槽轮机构 98

一、槽轮机构的结构和工作原理 98

二、槽轮机构的类型、特点及应用 99

6-2 棘轮机构 99

一、棘轮机构的结构和工作原理 99

二、棘轮机构的类型、特点 100

三、棘轮机构的应用 101

6-3 不完全齿轮机构 102

6-4 凸轮间歇运动机构 102

一、圆柱凸轮式间歇运动机构 103

二、蜗杆凸轮式间歇运动机构 103

习题 103

第7章 机械的平衡与调速 104

7-1 机械的平衡 104

一、机械平衡的目的 104

二、转子的静平衡 104

三、转子的动平衡 105

7-2 机械的运转及速度波动 106

一、机械的运转过程 106

二、调节机械速度波动的目的与方法 107

三、飞轮设计的基本原理 108

习题 110

第三篇 机械传动 111

第8章 带传动和链传动 111

8-1 带传动的特点及应用 111

一、带的工作原理和特点 111

二、带传动的主要形式 112

三、带的类型和结构 112

8-2 带传动工作情况分析 114

一、带传动的受力分析 114

二、带的应力分析 115

三、带的弹性滑动 116

8-3 普通V带传动的设计计算 117

一、设计准则和单根V带的基本额定功率 117

二、V带传动的设计步骤及方法 119

8-4 V带轮设计 122

一、V带轮设计的要求和材料 122

二、带轮结构与尺寸 122

8-5 V带传动的张紧装置 123

一、张紧力 123

二、张紧装置 124

三、带传动的维护 124

8-6 链传动的特点及应用 126

8-7 传动链的结构特点 127

一、链的种类和结构 127

二、链轮 129

8-8 链传动的主要参数及其选择 130

8-9 滚子链传动的计算 131

一、链传动的失效形式 131

二、链传动的额定功率和润滑方式 131

三、链传动的设计过程 133

8-10 链传动的布置、张紧和润滑 133

一、链传动的布置和张紧 133

二、链传动的润滑和维护 134

习题 135

第9章 齿轮传动设计 137

9-1 齿轮传动的失效形式及设计准则 137

一、齿轮传动的概述 137

二、齿轮的主要失效形式 137

三、齿轮的设计准则 139

9-2 齿轮的材料和精度及其选择 139

一、齿轮常用的材料 139

二、齿轮材料的选择原则 140

三、齿轮传动精度的选择 141

9-3 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 142

一、齿轮受力分析 142

二、计算载荷 142

三、齿根弯曲疲劳强度计算 143

四、齿面接触疲劳强度计算 145

五、齿轮传动强度计算说明 146

9-4 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 148

一、作用力分析 148

二、齿面接触疲劳强度计算 148

三、轮齿的弯曲疲劳强度计算 149

9-5 直齿锥齿轮传动的强度计算 151

一、直齿锥齿轮作用力的分析 151

二、直齿锥齿轮轮齿表面的接触疲劳强度计算 152

三、直齿锥齿轮轮齿的弯曲疲劳强度计算 153

9-6 齿轮传动的润滑和结构设计 154

一、齿轮传动的润滑设计 154

二、齿轮的结构设计 155

习题 157

第10章 蜗杆传动 158

10-1 普通蜗杆传动的承载能力计算 158

一、蜗杆传动类型概述 158

二、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料 158

三、蜗杆传动的受力分析 159

四、蜗轮轮齿表面的强度计算 160

五、普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择 161

10-2 普通蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 162

一、蜗杆传动的效率 162

二、蜗杆传动的润滑 162

三、蜗杆传动的热平衡计算 163

10-3 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计 164

习题 167

第四篇 机械连接 168

第11章 螺纹连接 168

11-1 螺纹的基本参数 168

一、螺纹的形成及分类 168

二、螺纹的主要参数 169

11-2 螺纹连接的类型和标准连接件 170

一、螺纹连接的类型 170

二、标准螺纹连接件 172

11-3 螺旋副中力的关系、效率和自锁 173

11-4 螺纹连接的预紧和防松 174

一、螺栓的预紧 174

二、螺纹连接的防松 175

11-5 螺栓连接的强度计算 176

一、松螺栓连接的强度计算 177

二、紧螺栓连接的强度计算 177

11-6 螺纹连接件的材料及许用应力 181

一、螺纹连接件的材料 181

二、螺纹连接件的许用应力 182

11-7 螺纹连接件的尺寸参数 183

习题 188

第12章 轮毂连接 190

12-1 键连接 190

一、键连接的功能、分类、结构形式及应用 190

二、键的选择和键连接的强度计算 192

12-2 花键连接 193

12-3 无键连接和销连接 194

一、型面连接 194

二、胀紧连接 194

三、销连接 195

习题 195

第五篇 轴承及轴系零部件 196

第13章 轴承 196

13-1 概述 196

13-2 滑动轴承的主要结构形式 197

一、向心滑动轴承的结构 197

二、推力滑动轴承的结构 198

13-3 滑动轴承的失效形式、常用材料 198

一、滑动轴承的主要失效形式 198

二、滑动轴承材料 199

13-4 滑动轴承润滑剂和润滑装置 200

一、常用的润滑剂 200

二、常用的润滑装置 201

13-5 非全液体摩擦滑动轴承的计算 203

一、向心轴承 203

二、推力滑动轴承 204

13-6 滚动轴承的结构 204

13-7 滚动轴承的主要类型及其代号 206

一、基本代号 206

二、前置代号 207

三、后置代号 207

13-8 滚动轴承的类型选择 208

一、滚动轴承的主要类型及特点 208

二、滚动轴承的类型选择 209

13-9 滚动轴承尺寸的选择 209

一、滚动轴承的失效形式 209

二、滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷 210

三、滚动轴承疲劳寿命计算的基本公式 210

四、滚动轴承的当量动载荷 211

五、角接触轴承轴向载荷的计算 212

六、滚动轴承的静载荷计算 213

13-10 滚动轴承的组合设计 214

一、轴承的配置和固定 214

二、滚动轴承组合的调整 216

三、滚动轴承的配合与拆装 216

四、滚动轴承的润滑与密封 218

13-11 滚动轴承的标准 219

习题 223

第14章 联轴器、离合器、制动器 225

14-1 联轴器及其选择 225

一、联轴器的功用 225

二、联轴器的分类 225

三、常用联轴器的结构和特点 226

四、联轴器类型的选择原则 228

五、联轴器型号、尺寸的确定 228

14-2 离合器 229

一、离合器的分类 229

二、常见的离合器 229

14-3 制动器 231

一、制动器的功用 231

二、常用制动器的结构和特点 231

习题 232

第15章 轴 233

15-1 概述 233

15-2 轴的材料和结构 234

一、轴的材料 234

二、轴的结构 235

三、各轴段直径和长度的确定 237

15-3 轴的计算 237

一、轴的强度校核计算 237

二、轴的刚度计算 243

习题 243

第六篇 机械设计实例 245

第16章 减速器设计 245

16-1 减速器的类型及结构 245

一、减速器的类型 245

二、减速器的结构 246

16-2 减速器的常用附件 248

16-3 减速器课程设计的内容和要求 248

一、减速器课程设计的目的 248

二、减速器设计的内容和任务 249

三、设计数据 250

16-4 单级圆柱齿轮减速器样图 250

一、圆柱齿轮样图 250

二、转轴样图 251

三、装配图样图 252

参考文献 254