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1 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 机器的组成及其特征 2

1.3 机械设计基础课程研究的对象、内容、性质和任务 4

1.4 机械设计的基本要求和一般程序 5

1.4.1 机械设计的基本要求 5

1.4.2 机械设计的一般程序 6

1.5 机械零件的失效形式及设计计算准则 7

1.5.1 失效形式 7

1.5.2 设计计算准则 8

1.6 机械零件的接触疲劳强度 9

1.7 机械零件设计中的标准化 10

1.8 现代机械设计理论概述 11

1.8.1 设计方法学 11

1.8.2 优化设计 11

1.8.3 计算机辅助设计 11

小知识 新型内燃机的开发 12

思考与练习题 14

2 平面机构的结构分析 15

2.1 平面机构的组成 15

2.1.1 构件及其自由度 15

2.1.2 运动副及其分类 15

2.1.3 运动链和机构 17

2.1.4 机构中构件的分类 17

2.2 平面机构运动简图 18

2.2.1 机构运动简图及其作用 18

2.2.2 构件、运动副及机构的常用符号 18

2.2.3 平面机构运动简图的绘制 20

2.3 平面机构的自由度 21

2.3.1 自由度计算公式 21

2.3.2 运动链具有确定运动的条件 21

2.3.3 计算自由度时应注意的问题 22

小知识 过载保护装置的机械结构设计 25

思考与练习题 28

3 平面连杆机构 30

3.1 概述 30

3.1.1 平面连杆机构的基本概念 30

3.1.2 平面连杆机构的特点 30

3.1.3 平面连杆机构的应用 31

3.2 平面四杆机构的基本形式及其演化 32

3.2.1 铰链四杆机构的类型 32

3.2.2 铰链四杆机构的演化 34

3.3 平面四杆机构的基本特性 36

3.3.1 平面四杆机构存在曲柄的条件 36

3.3.2 铰链四杆机构的几个基本概念 37

3.4 平面四杆机构的设计 39

3.4.1 图解法 39

3.4.2 解析法 42

小知识 平面连杆机构的计算机辅助设计与分析 43

思考与练习题 44

4 凸轮机构 46

4.1 概述 46

4.1.1 凸轮机构的组成与应用 46

4.1.2 凸轮机构的分类 47

4.1.3 凸轮机构设计的基本内容与步骤 48

4.2 从动件常用运动规律 49

4.2.1 凸轮机构的基本概念与参数 49

4.2.2 从动件基本的运动规律 50

4.2.3 从动件运动规律的选择 52

4.3 凸轮轮廓的设计 53

4.3.1 反转法 53

4.3.2 图解法 54

4.4 凸轮机构基本尺寸的确定 57

4.4.1 凸轮机构压力角的确定 57

4.4.2 基圆半径的确定 58

4.4.3 滚子半径的确定 58

4.4.4 凸轮机构的常用材料和结构 59

小知识 我国凸轮机构研究的回顾与展望 60

思考与练习题 61

5 螺纹连接 65

5.1 螺纹 65

5.1.1 螺纹的形成和分类 65

5.1.2 螺纹的主要参数 67

5.1.3 几种常见螺纹的特点和应用 67

5.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁 68

5.2.1 矩形螺纹 68

5.2.2 非矩形螺纹 69

5.3 螺纹连接的基本类型及其预紧和防松 71

5.3.1 螺纹连接的类型 71

5.3.2 标准螺纹连接件 72

5.3.3 螺纹的预紧 73

5.3.4 螺纹的防松 74

5.4 螺栓连接的强度计算 75

5.4.1 松螺栓连接的强度计算 76

5.4.2 单个紧螺栓连接的强度计算 76

5.4.3 螺栓组连接的强度计算 80

5.4.4 螺纹连接件的材料和许用应力 82

5.5 提高螺纹连接强度的措施 84

5.5.1 降低螺栓的刚度或增大被连接件的刚度 84

5.5.2 改善螺纹牙上载荷分布不均匀现象 85

5.5.3 减小应力集中影响 85

5.5.4 采用合理的工艺 85

小知识 螺旋传动 86

思考与练习题 88

6 轴毂连接 90

6.1 键连接 90

6.1.1 平键连接 90

6.1.2 半圆键连接 93

6.1.3 楔键连接 93

6.1.4 切向键连接 94

6.2 花键连接 95

6.3 销连接 96

6.4 过盈配合连接 97

小知识 其他形式轴毂连接简介 98

思考与练习题 98

7 带传动 99

7.1 带传动分类及工作特点 99

7.1.1 带传动的类型 99

7.1.2 带传动工作特点 101

7.2 V带和带轮的结构 102

7.2.1 V带 102

7.2.2 普通V带轮 103

7.3 带传动工作情况分析 106

7.3.1 带传动的受力分析 107

7.3.2 带传动的应力分析 108

7.3.3 带的弹性滑动与传动比 110

7.4 V带传动的设计计算 111

7.4.1 带传动的失效形式和设计准则 111

7.4.2 带传动设计内容 118

7.4.3 带传动的设计步骤和参数选择 119

7.4.4 实例分析 121

7.5 带传动的张紧、安装与维护 124

7.5.1 带传动的张紧装置 124

7.5.2 带传动的安装与维护 124

小知识 其他形式带传动应用简介 125

思考与练习题 125

8 链传动 127

8.1 链传动的结构和标准 127

8.1.1 概述 127

8.1.2 滚子链的结构 128

8.1.3 滚子链的标准 129

8.1.4 链轮 129

8.2 链传动的运动特性和工作情况分析 131

8.3 链传动的合理布置与润滑 133

8.3.1 链传动的布置 133

8.3.2 链传动的张紧 133

8.3.3 链传动的润滑 133

8.4 滚子链传动的设计计算 134

8.4.1 链传动的失效形式 134

8.4.2 额定功率曲线 134

8.4.3 设计计算准则 135

8.4.4 链传动主要参数的选择 136

8.4.5 链传动的设计计算 137

小知识 链传动结构形式的发展与应用 138

思考与练习题 141

9 齿轮传动 143

9.1 齿轮传动的特点、应用和分类 143

9.1.1 平面齿轮机构 144

9.1.2 空间齿轮机构 144

9.2 渐开线齿廓的形成和基本性质 145

9.2.1 渐开线的形成 145

9.2.2 渐开线的性质 145

9.2.3 渐开线方程 146

9.2.4 渐开线齿廓的啮合特点 148

9.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸计算 149

9.3.1 齿轮各部分的名称和符号 149

9.3.2 标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算 151

9.4 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 152

9.4.1 渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件 152

9.4.2 渐开线齿轮传动的重合度 152

9.4.3 渐开线齿轮的无侧隙啮合 154

9.5 渐开线齿轮的加工原理 155

9.5.1 仿形法 156

9.5.2 展成法 156

9.6 渐开线齿廓的根切现象与最少齿数 157

9.6.1 根切现象 157

9.6.2 标准外啮合直齿轮的最少齿数 158

9.7 变位齿轮传动 158

9.7.1 变位齿轮 158

9.7.2 最小变位系数 159

9.7.3 变位齿轮的几何尺寸和传动类型 160

9.8 齿轮常见的失效形式与设计准则 162

9.8.1 轮齿常见的失效形式 162

9.8.2 设计准则 164

9.9 齿轮的常用材料及许用应力 164

9.9.1 齿轮材料的基本要求 164

9.9.2 齿轮常用材料 164

9.9.3 许用应力 165

9.10 渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 168

9.10.1 轮齿的受力分析 168

9.10.2 轮齿的计算载荷 169

9.10.3 齿面接触疲劳强度计算 170

9.10.4 齿根弯曲疲劳强度计算 172

9.11 斜齿圆柱齿轮传动 173

9.11.1 齿廓曲面的形成及其啮合特点 173

9.11.2 斜齿轮的基本参数和几何尺寸计算 174

9.11.3 斜齿轮正确啮合的条件和重合度 176

9.11.4 斜齿圆柱齿轮的当量齿数 177

9.11.5 斜齿圆柱齿轮的强度计算 178

9.12 直齿圆锥齿轮传动 179

9.12.1 锥齿轮传动概述 179

9.12.2 锥齿轮的齿廓曲线、背锥和当量齿数 180

9.12.3 直齿锥齿轮传动的几何尺寸计算 182

9.12.4 直齿锥齿轮的强度计算 183

9.13 齿轮的结构设计及齿轮传动的润滑 185

9.13.1 齿轮的结构设计 185

9.13.2 齿轮传动的润滑 187

9.13.3 齿轮传动的效率 188

9.14 标准齿轮传动的设计计算实例 188

9.14.1 主要参数的选择 188

9.14.2 齿轮精度等级的选择 190

9.14.3 设计计算的步骤 191

小知识 椭圆齿轮 195

思考与练习题 198

10 蜗杆传动 201

10.1 蜗杆传动的类型和特点 201

10.1.1 蜗杆传动的类型 201

10.1.2 蜗杆传动的特点 204

10.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 204

10.2.1 主要参数及选择 204

10.2.2 蜗杆传动几何尺寸计算 207

10.2.3 蜗杆传动的变位 208

10.3 蜗杆传动的失效形式和设计 209

10.3.1 蜗杆传动的失效形式 209

10.3.2 蜗杆传动的设计 209

10.4 蜗杆传动的材料与结构 210

10.4.1 蜗杆传动常用材料 210

10.4.2 蜗杆的结构 210

10.4.3 蜗轮的材料 211

10.4.4 蜗轮的结构 211

10.5 蜗杆传动的强度计算 212

10.5.1 蜗杆传动的受力分析 212

10.5.2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算 213

10.5.3 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 214

10.6 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 215

10.6.1 蜗杆传动效率 215

10.6.2 蜗杆传动的润滑 217

10.6.3 蜗杆传动的热平衡计算 217

10.7 普通圆柱蜗杆传动的精度等级选择及安装与维护 218

10.7.1 精度等级的选择 218

10.7.2 安装与维护 219

10.8 设计计算实例 219

小知识 蜗轮蜗杆传动在数控系统中的应用 221

思考与练习题 223

11 齿轮系 225

11.1 齿轮系及其分类 225

11.1.1 定轴轮系 225

11.1.2 周转轮系 225

11.1.3 复合轮系 226

11.2 定轴轮系的传动比计算 226

11.2.1 平面定轴轮系传动比计算 227

11.2.2 空间定轴轮系传动比计算 228

11.2.3 结论 228

11.3 周转轮系的传动比计算 229

11.3.1 平面周转轮系的传动比计算 229

11.3.2 空间周转轮系的传动比计算 230

11.4 复合轮系的传动比计算 231

11.4.1 基本轮系的区别 231

11.4.2 复合轮系的传动比计算 231

11.5 齿轮系的功用 232

11.6 新型齿轮系及其应用 234

11.6.1 渐开线少齿差行星传动 235

11.6.2 摆线针轮行星传动 235

11.6.3 谐波齿轮传动 235

小知识 行星轮系的设计 238

思考与练习题 239

12 滚动轴承 243

12.1 概述 243

12.1.1 滚动轴承的构造 243

12.1.2 滚动轴承的类型及特点 244

12.1.3 滚动轴承的代号和选择 246

12.2 滚动轴承的工作情况分析 248

12.2.1 滚动轴承的载荷分布 248

12.2.2 轴承工作时元件上载荷与应力的变化 249

12.3 滚动轴承的失效形式与计算准则 249

12.4 滚动轴承的寿命计算 250

12.4.1 轴承寿命、基本额定寿命及基本额定动载荷 250

12.4.2 寿命计算公式 250

12.4.3 当量动载荷 252

12.4.4 角接触轴承轴向载荷的计算 253

12.4.5 静强度计算 255

12.5 滚动轴承的组合设计 256

12.5.1 轴系的轴向定位 256

12.5.2 轴向位置的调整 258

12.5.3 提高轴承系统的刚度和同轴度 258

12.5.4 配合和装拆 259

12.5.5 滚动轴承的润滑 260

12.5.6 滚动轴承的密封 261

小知识 带座外球面滚动轴承 262

思考与练习题 262

13 滑动轴承 264

13.1 概述 264

13.1.1 滑动轴承的分类和特点 264

13.1.2 滑动轴承的结构和材料 265

13.1.3 轴瓦结构 268

13.1.4 滑动轴承的润滑 269

13.2 非液体摩擦滑动轴承的设计计算 272

13.2.1 径向滑动轴承的计算 272

13.2.2 止推滑动轴承的计算 273

13.3 液体摩擦动压滑动轴承的设计 273

13.3.1 流体动压润滑的基本方程 273

13.3.2 动压承载油膜的形成条件 275

13.3.3 液体动压轴承的油膜形成过程 275

13.4 滚动轴承与滑动轴承性能比较 276

13.4.1 滑动轴承的特点 276

13.4.2 滚动轴承的特点 277

小知识 静压轴承简介 277

思考与练习题 277

14 其他常用零部件 279

14.1 概述 279

14.2 联轴器 279

14.2.1 联轴器的类型和特点 279

14.2.2 联轴器的选择 282

14.3 离合器 284

14.3.1 牙嵌式离合器 284

14.3.2 摩擦离合器 285

14.3.3 特殊功用离合器 285

14.4 弹簧 287

14.4.1 弹簧的类型 287

14.4.2 弹簧的材料与制造 288

14.4.3 圆柱螺旋压缩弹簧 290

小知识 几种非圆柱弹簧的应用简介 291

思考与练习题 291

15 轴 293

15.1 轴的功用、分类及常用材料 293

15.1.1 轴的类型 293

15.1.2 轴的材料 295

15.1.3 轴的失效形式与设计准则 296

15.2 轴的结构设计 296

15.2.1 轴的结构 296

15.2.2 轴的结构设计 296

15.2.3 轴的结构设计步骤 301

15.3 轴的强度计算 301

15.3.1 轴的扭转强度计算 302

15.3.2 轴的弯扭合成强度计算 302

15.4 轴的刚度计算 303

15.4.1 弯曲刚度校核计算 303

15.4.2 扭转刚度校核计算 304

15.5 轴的设计计算实例 304

小知识 轴的振动稳定性及临界转速 308

思考与练习题 308

试卷A·参考答案·评分标准 310

试卷B·参考答案·评分标准 313

试卷C·参考答案·评分标准 316

试卷D·参考答案·评分标准 319

参考文献 322