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第1章 机械设计总论 1

1.1 机器的构成及本课程的性质、研究对象和任务 2

1.1.1 机器的一般构成 2

1.1.2 机械设计课程的性质 3

1.1.3 机械设计课程的研究对象 4

1.1.4 机械设计课程的任务 4

1.2 机械设计的一般程序 5

1.2.1 现代机械设计的特点 5

1.2.2 机械设计的创新与优化 5

1.2.3 机械设计的经济性问题 7

1.2.4 机械设计中的可持续发展问题 7

1.2.5 机械设计的一般程序及基本要求 8

本章小结 10

习题 11

第2章 带传动 12

2.1 带传动的类型、特点及应用 13

2.1.1 带传动的类型与结构 13

2.1.2 带传动的特点 16

2.2 带传动工作情况分析 16

2.2.1 带传动的受力分析 16

2.2.2 带传动的应力分析 18

2.2.3 带的弹性滑动与打滑 19

2.3 V带传动的设计计算 20

2.3.1 V带传动的失效形式和设计准则 20

2.3.2 V带传动的设计步骤 21

2.4 V带轮的设计 30

2.4.1 V带轮的设计基本要求 30

2.4.2 V带轮的材料 30

2.4.3 V带轮的结构尺寸 30

2.5 V带轮传动的张紧方式 32

2.5.1 定期张紧 33

2.5.2 自动张紧 33

2.5.3 张紧轮张紧 34

2.6 其他带传动简介 34

2.6.1 高速带传动 34

2.6.2 同步带传动 34

本章小结 37

习题 37

第3章 链传动 39

3.1 概述 40

3.2 链传动的零件和材料 40

3.2.1 传动链 40

3.2.2 链轮 44

3.2.3 链和链轮的材料 45

3.3 链传动的运动特性 46

3.3.1 链传动的运动不均匀性 46

3.3.2 链传动的动载荷 47

3.4 链传动的受力分析 48

3.5 链传动的计算 49

3.5.1 额定功率曲线 49

3.5.2 额定功率 49

3.5.3 主要参数的选择 51

3.5.4 链传动的静强度计算 52

3.6 链传动的合理布置和润滑 53

本章小结 55

习题 55

第4章 齿轮传动 58

4.1 齿轮失效形式及设计准则 59

4.1.1 齿轮的工作条件与齿面硬度 59

4.1.2 齿轮失效形式及设计准则 59

4.2 齿轮材料及热处理 62

4.2.1 齿轮材料及其选用 63

4.2.2 齿轮的热处理 63

4.3 直齿圆柱齿轮传动的受力分析和计算载荷 65

4.3.1 轮齿的受力分析 65

4.3.2 计算载荷 66

4.4 直齿圆柱齿轮传动强度计算 70

4.4.1 直齿圆柱齿轮传动的齿面接触疲劳强度计算 70

4.4.2 直齿圆柱齿轮传动的齿根弯曲疲劳强度计算 75

4.4.3 齿轮传动的设计参数与精度的选择 80

4.4.4 直齿圆柱齿轮传动工程应用 82

4.5 斜齿圆柱齿轮的传动强度计算特点 84

4.5.1 轮齿上的作用力 85

4.5.2 强度计算 86

4.5.3 斜齿圆柱齿轮传动工程应用 88

4.6 直齿圆锥齿轮的传动强度计算特点 90

4.6.1 齿轮的受力分析 91

4.6.2 强度计算 92

4.6.3 直齿圆锥齿轮传动工程应用 93

4.7 齿轮的结构设计 96

4.7.1 齿轮轴 97

4.7.2 实心式齿轮和腹板式齿轮 97

4.7.3 轮辐式齿轮 98

4.8 齿轮传动的润滑 99

4.9 其他齿轮传动简介 101

4.9.1 圆弧齿轮传动简介 101

4.9.2 曲线齿圆锥齿轮传动简介 102

本章小结 103

习题 103

第5章 蜗杆传动 108

5.1 蜗杆传动的材料和失效形式 109

5.1.1 蜗杆传动的材料 109

5.1.2 蜗杆传动的失效形式 109

5.1.3 蜗杆传动的结构设计 110

5.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 111

5.2.1 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择 111

5.2.2 蜗杆传动的几何尺寸计算 113

5.3 蜗杆传动的受力分析和强度计算 115

5.3.1 受力分析 115

5.3.2 强度计算 116

5.3.3 刚度计算 120

5.3.4 普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择 120

5.4 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 121

5.4.1 蜗杆传动的效率和润滑 121

5.4.2 蜗杆传动的热平衡计算 122

5.5 蜗杆传动工程应用 123

本章小结 126

习题 126

第6章 机械设计中的综合约束条件 128

6.1 概述 128

6.1.1 技术性能约束条件 129

6.1.2 标准化约束条件 129

6.1.3 可靠性约束条件 130

6.1.4 安全性约束条件 130

6.2 机械设计中的强度约束条件 130

6.2.1 载荷与应力的分类 131

6.2.2 静应力作用下的强度约束条件 132

6.2.3 变应力作用下的强度约束条件 133

6.3 机械结构的工艺性 135

6.3.1 设计与加工工艺的关系 135

6.3.2 毛坯件的成形方法 136

6.3.3 装配工艺性 137

本章小结 140

习题 140

第7章 轴 142

7.1 概述 142

7.1.1 轴的分类 143

7.1.2 轴设计的主要内容 144

7.1.3 轴的材料 145

7.2 轴的结构设计 146

7.2.1 拟定轴上零件的装配方案 146

7.2.2 轴上零件的定位 147

7.2.3 各轴段尺寸的确定 149

7.2.4 提高轴的强度的常用措施 150

7.2.5 轴的结构工艺性 151

7.3 轴的计算 152

7.3.1 轴的强度校核计算 152

7.3.2 轴的刚度校核计算 155

本章小结 160

习题 161

第8章 轴毂连接 163

8.1 键连接 164

8.1.1 平键连接 164

8.1.2 半圆键连接 165

8.1.3 楔键连接 165

8.1.4 切向键连接 166

8.1.5 键连接的类型选择和强度计算 166

8.2 花键连接 169

8.2.1 花键连接的类型和特点 170

8.2.2 花键连接的设计 170

8.3 销连接的类型及应用 172

本章小结 173

习题 174

第9章 滚动轴承 176

9.1 概述 177

9.2 滚动轴承的类型代号及选择 178

9.2.1 滚动轴承的类型特点 178

9.2.2 滚动轴承的代号 181

9.2.3 滚动轴承类型的选择 183

9.3 滚动轴承的失效形式和计算准则 184

9.3.1 滚动轴承工作时的载荷分布 184

9.3.2 滚动轴承的失效形式及计算准则 185

9.4 滚动轴承的选择计算 186

9.4.1 滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷 186

9.4.2 滚动轴承的寿命计算公式 186

9.4.3 滚动轴承的当量动载荷计算 188

9.4.4 角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷Fa的计算 189

9.4.5 同一支点成对安装同型号向心角接触轴承的计算特点 192

9.5 滚动轴承的静载荷计算 193

9.5.1 极限转速校核 193

9.5.2 静强度校核 193

9.6 滚动轴承的组合设计 195

9.6.1 支承结构形式及其选择 195

9.6.2 滚动轴承的固定 196

9.6.3 滚动轴承组合的调整 197

9.6.4 提高轴系的支承刚度 198

9.6.5 滚动轴承的配合 199

9.6.6 滚动轴承的润滑 200

9.6.7 滚动轴承的密封 200

本章小结 202

习题 202

第10章 滑动轴承 205

10.1 机械设计中的摩擦、磨损和润滑 205

10.1.1 机械中的摩擦 206

10.1.2 机械中的磨损 207

10.1.3 机械中的润滑 208

10.2 滑动轴承概述 209

10.2.1 滑动轴承的特点与分类 209

10.2.2 滑动轴承的设计内容 210

10.2.3 滑动轴承的摩擦润滑状态 210

10.3 滑动轴承的结构形式 211

10.3.1 向心滑动轴承 211

10.3.2 推力滑动轴承 212

10.4 滑动轴承的材料 212

10.4.1 轴瓦对材料的性能要求 213

10.4.2 滑动轴承的材料 213

10.4.3 轴瓦的结构 216

10.5 滑动轴承的润滑剂和润滑装置 217

10.5.1 润滑剂及其性能指标 217

10.5.2 润滑剂的选择 219

10.5.3 润滑方法 220

10.6 不完全液体摩擦滑动轴承的计算 222

10.6.1 向心滑动轴承 222

10.6.2 推力滑动轴承 223

10.7 液体动力润滑向心滑动轴承设计计算 223

10.7.1 流体动力润滑的基本方程 224

10.7.2 向心滑动轴承形成液体动力润滑的过程 226

10.7.3 液体动力润滑向心滑动轴承设计步骤 232

10.8 其他轴承简介 234

10.8.1 多油楔轴承简介 234

10.8.2 静压轴承与空气轴承简介 235

本章小结 236

习题 236

第11章 联轴器与离合器 238

11.1 联轴器与离合器的分类和应用 239

11.1.1 联轴器与离合器的分类 239

11.1.2 联轴器和离合器计算转矩的确定 239

11.2 刚性联轴器 240

11.2.1 刚性联轴器的特点 240

11.2.2 常用刚性联轴器简介 240

11.3 挠性联轴器 242

11.3.1 无弹性元件挠性联轴器 242

11.3.2 金属弹性元件挠性联轴器 244

11.3.3 非金属弹性元件挠性联轴器 244

11.4 常用离合器的类型及应用 246

11.4.1 牙嵌离合器 247

11.4.2 圆盘摩擦离合器 247

11.4.3 安全离合器 248

11.5 联轴器与离合器的选择 249

11.5.1 联轴器的选择 249

11.5.2 离合器的选择 250

本章小结 251

习题 251

第12章 螺纹连接与螺旋传动 252

12.1 螺纹的主要参数及类型 253

12.1.1 螺纹的主要参数 253

12.1.2 螺纹的类型 254

12.2 螺纹连接的类型及螺纹连接件 255

12.2.1 螺纹连接的主要类型 255

12.2.2 螺纹连接件 257

12.3 螺纹连接的预紧和防松 257

12.3.1 螺纹连接的预紧 257

12.3.2 螺纹连接的防松 258

12.4 单个螺栓连接的强度计算 259

12.4.1 受拉螺栓连接的强度计算 259

12.4.2 受剪螺栓连接的强度计算 264

12.4.3 螺纹连接的常用材料与许用应力 264

12.5 螺栓组连接的设计与受力分析 266

12.5.1 受轴向载荷F∑的螺栓组连接 266

12.5.2 受横向载荷F∑的螺栓组连接 266

12.5.3 受横向力矩T的螺栓组连接 267

12.5.4 受翻转力矩M的螺栓组连接 268

12.5.5 螺栓组连接的工程应用 270

12.6 提高螺栓连接强度的措施 272

12.7 螺旋传动 273

12.7.1 螺旋传动的类型、特点及应用 273

12.7.2 螺旋传动的特点及应用 273

12.8 螺旋传动的设计计算 274

12.8.1 滑动螺旋副的结构与材料 275

12.8.2 滑动螺旋副的耐磨性计算 276

12.8.3 滑动螺旋副的强度计算 277

12.8.4 受压螺杆的稳定性计算 278

12.9 其他螺旋传动简介 278

12.9.1 滚动螺旋传动简介 278

12.9.2 静压螺旋传动简介 279

本章小结 279

习题 280

第13章 弹簧 282

13.1 弹簧的功用与类型 282

13.1.1 弹簧的功用 282

13.1.2 弹簧的类型 283

13.2 弹簧的材料与制造 283

13.2.1 弹簧的材料及许用应力 283

13.2.2 弹簧的制造 285

13.3 圆柱形螺旋压缩、拉伸弹簧的应力分析 285

13.3.1 弹簧的应力 285

13.3.2 弹簧的变形 286

13.4 圆柱形螺旋压缩、拉伸弹簧的设计 286

13.4.1 弹簧的结构与几何尺寸 286

13.4.2 弹簧的设计计算 289

13.5 其他弹簧简介 291

13.5.1 圆柱螺旋扭转弹簧 291

13.5.2 蝶形弹簧 291

本章小结 292

习题 292

参考文献 294