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第1章 绪论 1

1.1 本课程研究的对象、内容 1

1.1.1 本课程的研究对象 1

1.1.2 本课程的主要内容 2

1.2 机械设计基础知识 2

1.2.1 机械零件设计的基本要求 2

1.2.2 机械零件的选用与工艺性要求 3

1.2.3 机械零件设计的基本准则 3

1.2.4 机械设计方法的发展 4

1.3 机械设计课程的特点和学习方法 4

思考与习题 5

第2章 构件的受力分析、变形及强度计算基础 6

2.1 力及其公理 6

2.2 主动力与约束力 8

2.2.1 外载荷的类型 8

2.2.2 常见的平面力系约束类型 9

2.3 物体的受力分析和力图 11

2.4 平面汇交力系的合成与平衡条件 12

2.5 力矩和力偶 12

2.5.1 力矩及其计算 12

2.5.2 力偶 13

2.6 刚体的定轴转动 14

2.6.1 转速和线速度 14

2.6.2 转矩的功率 14

2.7 杆件变形的基本形式 15

2.7.1 拉伸和压缩 15

2.7.2 拉伸和压缩时材料的力学性能 17

2.7.3 许用应力和安全系数 18

2.7.4 剪切和挤压 19

2.7.5 圆轴扭转 20

2.7.6 弯曲 23

2.7.7 疲劳失效 26

2.7.8 材料的疲劳极限 28

2.7.9 影响构件疲劳极限的因素 29

2.7.10 提高构件疲劳强度的措施 30

思考与习题 30

第3章 平面机构运动简图及自由度 33

3.1 运动副 33

3.1.1 低副 33

3.1.2 高副 33

3.2 平面机构的运动简图 34

3.2.1 机构运动简图的概念 34

3.2.2 机构运动简图的绘制方法 34

3.3 平面机构的自由度 37

3.3.1 平面机构自由度的计算 37

3.3.2 自由度计算中的三类问题 38

思考与习题 40

第4章 常用机构 42

4.1 四杆机构 42

4.1.1 四杆机构的基本类型 42

4.1.2 四杆机构的工作特性 46

4.1.3 四杆机构的设计 50

4.1.4 多杆机构简介 52

4.2 凸轮机构 53

4.2.1 凸轮机构的应用和分类 54

4.2.2 从动件的常用运动规律 55

4.2.3 凸轮轮廓设计与凸轮结构尺寸的确定 58

4.2.4 凸轮机构的材料、结构和精度 62

4.3 螺旋机构 64

4.3.1 螺纹的基本知识 64

4.3.2 螺旋机构的传动形式 66

4.4 间歇运动机构 68

4.4.1 棘轮机构 68

4.4.2 槽轮机构 72

4.4.3 不完全齿轮机构 74

思考与习题 74

第5章 齿轮及其传动 77

5.1 概述 77

5.1.1 齿轮机构的特点及应用 77

5.1.2 齿轮机构的分类 77

5.1.3 对齿轮传动的两点要求 78

5.2 瞬时传动比与齿廓曲线的关系 78

5.3 渐开线及其性质 78

5.3.1 渐开线的性质 78

5.3.2 渐开线极坐标参数方程 79

5.3.3 渐开线齿廓满足瞬时定比传动 79

5.3.4 渐开线齿廓传动的特点 80

5.4 齿轮各部分的名称和标准渐开线齿轮的几何尺寸 80

5.4.1 齿轮各部分的名称 80

5.4.2 标准渐开线直齿圆柱齿轮主要参数 81

5.4.3 标准齿轮的几何尺寸计算 81

5.4.4 任意圆上的齿厚Sx 82

5.5 标准渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 83

5.5.1 渐开线齿轮正确啮合的条件 83

5.5.2 标准齿轮传动的中心距和啮合角 83

5.5.3 标准齿轮传动的重合度 84

5.6 渐开线轮齿的切削加工原理 85

5.6.1 仿形法 85

5.6.2 范成法 86

5.6.3 标准渐开线轮齿的根切现象和最少齿数 87

5.7 变位齿轮简介 87

5.8 斜齿圆柱齿轮机构 88

5.8.1 斜齿轮齿廓曲面的形成和啮合特点 88

5.8.2 斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 89

5.8.3 斜齿轮的正确啮合条件 91

5.8.4 斜齿轮传动的重合度 92

5.8.5 斜齿圆柱齿轮的当量齿数 92

5.8.6 斜齿轮传动的主要优缺点 93

5.9 螺旋齿轮传动 93

5.9.1 几何参数 93

5.9.2 正确啮合的条件 94

5.9.3 传动比及其从动轮的旋转方向 94

5.9.4 螺旋齿轮传动的优缺点 94

5.10 齿轮传动的失效形式和设计准则 94

5.10.1 齿轮的失效形式 94

5.10.2 设计准则 96

5.11 齿轮常用材料 96

5.11.1 钢材 97

5.11.2 铸铁 97

5.11.3 非金属材料 97

5.12 齿轮传动的精度 98

5.12.1 精度等级 98

5.12.2 齿侧间隙 99

5.12.3 精度的标注 99

5.13 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 100

5.13.1 受力分析 100

5.13.2 计算载荷 101

5.13.3 齿根弯曲疲劳强度计算 101

5.13.4 齿面接触疲劳强度计算 104

5.14 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 109

5.14.1 受力分析 109

5.14.2 齿根弯曲疲劳强度计算 110

5.14.3 齿面接触疲劳强度计算 110

5.15 蜗杆传动 112

5.15.1 概述 112

5.15.2 蜗杆蜗轮的形成 113

5.15.3 圆柱蜗杆传动的基本参数与几何计算 113

5.15.4 蜗杆传动的正确啮合条件 113

5.15.5 传动比和蜗轮的转向 116

5.15.6 蜗轮蜗杆传动的滑动速度 116

5.15.7 蜗杆的直径d1和直径系数q 116

5.15.8 蜗杆传动的优缺点 116

5.15.9 蜗杆传动的失效形式、常用材料和结构 117

5.15.10 蜗杆传动的强度计算 118

5.15.11 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 120

5.16 直齿圆锥齿轮传动 124

5.16.1 锥齿轮传动的特点和应用 124

5.16.2 锥齿轮的背锥和当量齿轮 124

5.16.3 直齿锥齿轮的啮合传动 125

5.17 标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算 127

5.17.1 几何关系 127

5.17.2 受力分析 128

5.17.3 齿根弯曲疲劳强度计算 128

5.17.4 齿面接触疲劳强度计算 129

5.18 齿轮的结构设计 129

思考与习题 131

第6章 轮系 134

6.1 轮系的分类 134

6.2 轮系传动比 134

6.2.1 定轴轮系传动比 134

6.2.2 周转轮系传动比 135

6.3 周转轮系的功用 137

6.3.1 可实现运动的合成和分解 137

6.3.2 可获得变速和换向传动 139

6.4 其他行星轮系简介 139

6.4.1 渐开线少齿差轮系 139

6.4.2 谐波齿轮机构 139

6.4.3 摆线针轮行星齿轮机构 140

思考与习题 141

第7章 带传动、链传动 143

7.1 带传动的组成、类型、特点及其应用 143

7.1.1 带传动的组成 143

7.1.2 带传动的主要类型 143

7.1.3 带传动的特点和应用 144

7.2 带传动的受力分析和应力分析 145

7.2.1 带传动的受力分析 145

7.2.2 带传动的应力分析 146

7.3 带传动的弹性滑动及其传动比 147

7.4 普通V带传动的失效形式与设计准则 148

7.4.1 带传动的失效形式 148

7.4.2 带传动的设计准则 148

7.5 普通V带的结构和标准 152

7.6 普通V带轮的常用材料与结构 154

7.6.1 V带轮的材料 154

7.6.2 V带轮的结构和尺寸 154

7.7 V带传动的张紧、安装和维护 155

7.7.1 V带传动的张紧 155

7.7.2 带传动的安装和维护 156

7.8 链传动的组成、类型、特点及应用 156

7.8.1 链传动的组成 156

7.8.2 链传动的类型 157

7.8.3 链传动的特点和应用 157

7.9 滚子链传动 157

7.9.1 滚子链的结构和标准 157

7.9.2 滚子链链轮 159

7.10 链传动的运动不均匀性 159

7.11 滚子链传动的失效形式与设计准则 160

7.11.1 滚子链传动的失效形式 160

7.11.2 滚子链的设计准则 161

思考与习题 163

第8章 螺纹连接 164

8.1 螺纹连接件与螺纹连接的基本类型 164

8.1.1 常用螺纹连接件及应用 164

8.1.2 螺纹连接件的基本类型及应用 164

8.2 螺纹连接的预紧和防松 167

8.2.1 螺纹连接的预紧 167

8.2.2 螺纹连接的防松 167

8.3 螺栓连接的强度计算 168

8.3.1 普通螺栓连接的强度计算 169

8.3.2 铰制孔螺栓的强度计算 170

8.3.3 螺纹连接件常用材料及许用应力 171

8.4 螺纹连接结构设计要点 173

思考与习题 174

第9章 轴及其连接件 175

9.1 轴 175

9.1.1 轴的功用与分类 175

9.1.2 轴的材料 176

9.1.3 轴的结构设计 177

9.1.4 轴的强度计算 181

9.1.5 轴的刚度校核简介 185

9.2 轴毂连接 186

9.2.1 键连接 186

9.2.2 花键连接与销连接 190

9.3 联轴器、离合器和制动器 191

9.3.1 联轴器 192

9.3.2 离合器 195

9.3.3 制动器 197

思考与习题 198

第10章 轴承 199

10.1 轴承概述 199

10.2 非液体摩擦滑动轴承的主要类型、结构和材料 199

10.2.1 向心滑动轴承 199

10.2.2 推力滑动轴承 201

10.2.3 轴瓦和轴承衬 202

10.2.4 轴承材料 202

10.3 非液体摩擦滑动轴承的设计计算 205

10.3.1 计算准则 205

10.3.2 设计步骤 205

10.3.3 向心滑动轴承的校核计算 205

10.4 滚动轴承的组成、类型及特点 206

10.4.1 滚动轴承的组成 206

10.4.2 滚动轴承的类型及特点 206

10.5 滚动轴承的代号 208

10.5.1 基本代号 208

10.5.2 前置代号 210

10.5.3 后置代号 210

10.5.4 轴承代号表示法举例 211

10.6 滚动轴承类型选择 211

10.6.1 轴承的受载情况 211

10.6.2 轴承的转速 211

10.6.3 对轴承的特殊要求 212

10.6.4 经济性 212

10.7 滚动轴承的失效形式及寿命计算 212

10.7.1 滚动轴承的主要失效形式 212

10.7.2 滚动轴承的设计准则 212

10.7.3 轴承的寿命计算 212

10.7.4 向心角接触轴承实际轴向载荷的计算 220

10.8 滚动轴承组合设计 222

10.8.1 滚动轴承的轴向固定 222

10.8.2 轴系的轴向定位 222

10.8.3 滚动轴承组合结构的调整 223

10.8.4 滚动轴承的装拆 225

思考与习题 226

第11章 机械装置的润滑与密封 227

11.1 常用润滑剂及选择 227

11.1.1 润滑油 227

11.1.2 润滑脂 229

11.1.3 固体润滑剂 230

11.2 常用润滑方式及装置 230

11.2.1 油润滑方式及装置 230

11.2.2 脂润滑方式及装置 232

11.3 常用传动装置的润滑 232

11.3.1 滑动轴承的润滑 232

11.3.2 滚动轴承的润滑 232

11.3.3 齿轮传动的润滑 234

11.3.4 蜗杆传动的润滑 234

11.4 机械装置的密封 235

11.4.1 静密封 236

11.4.2 动密封 236

思考与习题 238

参考文献 239