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绪论 1

【学习目标】 1

【案例导入】 1

任务1本课程研究的对象 1

任务2本课程的内容、性质和任务 3

任务3机械零件的失效形式及设计准则 3

任务4机械设计的基本要求及程序 4

【知识小结】 5

项目1 工程材料及热处理 7

【学习目标】 7

【案例导入】 7

任务1金属材料的力学性能 7

1.1.1 强度和塑性 8

1.1.2 硬度 8

1.1.3 冲击韧度 9

1.1.4 疲劳强度 10

任务2金属与合金的结构及铁碳合金相图 11

1.2.1 纯金属的晶体结构及其结晶 11

1.2.2 合金的晶体结构 14

1.2.3 铁碳合金相图 15

任务3钢的热处理 18

1.3.1 钢热处理的组织转变原理 18

1.3.2 常用的热处理方法 20

1.3.3 热处理零件的结构工艺性 21

任务4常用金属材料 22

1.4.1 钢 22

1.4.2 铸铁 24

1.4.3 有色金属及硬质合金 25

任务5常用非金属材料简介 27

1.5.1 高分子材料 27

1.5.2 陶瓷材料 28

1.5.3 复合材料 29

【知识小结】 30

思考与练习 30

项目2 静力学 32

【学习目标】 32

【案例导入】 32

任务1静力学分析基础 33

2.1.1 静力学基本概念 33

2.1.2 静力学公理 34

2.1.3 约束与约束反力 35

2.1.4 构件的受力分析及受力图 37

任务2力矩与平面力偶系 38

2.2.1 力矩及其计算 38

2.2.2 力偶和力偶矩 39

任务3平面力系 41

2.3.1 平面汇交力系 41

2.3.2 力的平移定理 43

2.3.3 平面任意力系的简化 43

2.3.4 平面任意力系的平衡条件 44

2.3.5 平面平行力系的平衡方程 46

2.3.6 物系的平衡 46

任务4摩擦与自锁 46

2.4.1 滑动摩擦 47

2.4.2 考虑摩擦时的平衡问题 48

2.4.3 摩擦角和自锁现象 48

【知识小结】 49

思考与练习 49

项目3 材料力学 53

【学习目标】 53

【案例导入】 53

任务1杆件拉伸和压缩强度计算 54

3.1.1 轴向拉伸和压缩的概念 54

3.1.2 轴向拉压杆的内力 55

3.1.3 轴向拉伸和压缩的应力应变 56

3.1.4 材料在拉伸和压缩时的力学性能 60

3.1.5 拉压杆的强度计算 63

任务2杆件剪切和挤压强度计算 65

3.2.1 剪切强度计算 65

3.2.2 挤压强度计算 66

任务3圆轴扭转强度计算 68

3.3.1 圆轴扭转的内力 68

3.3.2 圆轴扭转时的应力 70

3.3.3 圆轴扭转的强度和刚度计算 72

任务4直梁弯曲强度计算 74

3.4.1 平面弯曲的概念 74

3.4.2 梁弯曲时的内力 75

3.4.3 梁弯曲时横截面上的应力 80

3.4.4 梁弯曲时的强度计算 84

3.4.5 梁的变形和刚度计算 87

任务5组合变形简介 89

【知识小结】 90

思考与练习 90

项目4 金属制造工艺 94

【学习目标】 94

【案例导入】 94

任务1铸造生产 94

4.1.1 铸造的工艺基础 94

4.1.2 砂型铸造 95

任务2锻压生产 97

4.2.1 锻压的工艺基础 97

4.2.2 自由锻造 97

4.2.3 模型锻造 98

4.2.4 板料冲压 99

任务3焊接生产 100

4.3.1 焊接的工艺基础 100

4.3.2 焊条电弧焊 101

4.3.3 气焊 102

任务4金属切削加工 104

4.4.1 切削加工基础 104

4.4.2 金属切削刀具 105

4.4.3 金属切削过程 106

4.4.4 常用切削加工简介 107

【知识小结】 113

思考与练习 114

项目5 机械加工工艺与装配 115

【学习目标】 115

【案例导入】 115

任务1机械加工工艺过程 115

5.1.1 生产过程和工艺过程 115

5.1.2 机械加工工艺过程的组成 115

5.1.3 生产纲领和生产类型 117

任务2机械加工工艺规程的制定 118

5.2.1 工艺规程的概念和作用 118

5.2.2 制定工艺规程的步骤 119

5.2.3 零件结构工艺性 119

任务3工艺路线的拟定 121

任务4机械装配工艺基础 122

5.4.1 概述 122

5.4.2 装配工作的基本内容 123

5.4.3 装配方法 123

【知识小结】 124

思考与练习 124

项目6 平面机构的运动简图及自由度 125

【学习目标】 125

【案例导入】 125

任务1平面机构的组成 125

6.1.1 构件的自由度 125

6.1.2 运动副及其分类 126

6.1.3 运动链和机构 127

6.1.4 机构中构件的分类 127

任务2平面机构运动简图 128

6.2.1 机构运动简图 128

6.2.2 运动副的常用符号 128

6.2.3 平面机构运动简图的绘制 129

任务3平面机构的自由度 130

6.3.1 自由度计算公式 130

6.3.2 机构具有确定运动的条件 131

6.3.3 计算自由度时应注意的问题 131

【知识小结】 134

思考与练习 134

项目7 平面连杆机构 137

【学习目标】 137

【案例导入】 137

任务1平面四杆机构的基本类型及应用 137

7.1.1 平面连杆机构的组成 137

7.1.2 铰链四杆机构的类型和应用 138

7.1.3 铰链四杆机构存在曲柄的条件 140

7.1.4 含有移动副的四杆机构 141

任务2平面四杆机构的运动特性 144

7.2.1 急回特性 144

7.2.2 压力角和传动角 145

7.2.3 死点位置 146

任务3铰链四杆机构的设计 147

7.3.1 按给定连杆位置设计四杆机构 147

7.3.2 按给定行程速度变化系数K设计四杆机构 148

【知识小结】 149

思考与练习 149

项目8 凸轮机构和其他常用机构 151

【学习目标】 151

【案例导入】 151

任务1凸轮机构的应用和分类 151

8.1.1 凸轮机构的特点 151

8.1.2 凸轮机构的分类 152

任务2常用的从动件运动规律 154

8.2.1 平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数 154

8.2.2 常用的从动件运动规律及其选择 155

任务3盘形凸轮轮廓曲线设计 155

8.3.1 对心移动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计 156

8.3.2 对心移动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计 157

任务4凸轮设计中的几个问题 158

8.4.1 凸轮机构的压力角和自锁 158

8.4.2 基圆半径的确定 159

8.4.3 滚子半径的确定 159

任务5间歇运动机构 160

8.5.1 棘轮机构 160

8.5.2 槽轮机构 163

8.5.3 不完全齿轮机构 164

8.5.4 凸轮式间歇运动机构 165

【知识小结】 165

思考与练习 166

项目9 机械连接与螺旋传动 167

【学习目标】 167

【案例导入】 167

任务1螺纹连接 167

9.1.1 螺纹 167

9.1.2 螺纹连接 169

9.1.3 螺纹连接件 170

9.1.4 螺纹连接的预紧和防松 171

9.1.5 螺栓连接的强度计算 173

9.1.6 螺栓连接件的材料和许用应力 174

9.1.7 提高螺栓连接强度的措施 175

任务2键连接和销连接 176

9.2.1 键连接 176

9.2.2 销连接 180

任务3螺旋传动 181

9.3.1 螺旋传动的类型及应用 181

9.3.2 滑动螺旋传动的结构和材料 183

9.3.3 滚动螺旋简介 184

【知识小结】 185

思考与练习 185

项目10 带传动和链传动 186

【学习目标】 186

【案例导入】 186

任务1带传动概述 186

10.1.1 带传动的组成 186

10.1.2 带传动的主要类型 186

10.1.3 带传动的特点 187

任务2带传动的工作性能分析 188

10.2.1 带传动的受力分析 188

10.2.2 带传动的弹性滑动 189

任务3普通V带传动 190

10.3.1 普通V带的结构和标准 190

10.3.2 普通V带轮的常用材料和结构 191

10.3.3 带传动的失效形式和设计准则 191

10.3.4 V带传动的设计步骤 192

10.3.5 V带传动的张紧、安装和维护 193

任务4链传动 195

10.4.1 链传动概述 195

10.4.2 滚子链 196

10.4.3 链传动的运动特性 198

10.4.4 链传动的主要失效形式 199

10.4.5 链传动的润滑和布置 200

【知识小结】 201

思考与练习 201

项目11 齿轮传动 202

【学习目标】 202

【案例导入】 202

任务1齿轮传动的特点和类型 202

11.1.1 齿轮传动的特点 202

11.1.2 齿轮传动的类型 202

任务2渐开线与渐开线齿廓 203

11.2.1 渐开线的形成及其性质 203

11.2.2 渐开线齿廓的啮合特性 204

任务3渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 205

11.3.1 齿轮各部分名称 205

11.3.2 主要参数和几何尺寸 206

任务4渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 208

11.4.1 正确啮合条件 208

11.4.2 连续传动条件 208

11.4.3 标准中心距 210

任务5渐开线齿轮的切齿原理 210

11.5.1 渐开线齿轮的加工方法 210

11.5.2 根切现象和最少齿数 212

11.5.3 齿轮的精度等级 213

任务6齿轮传动的失效形式与齿轮常用材料 213

11.6.1 失效形式 214

11.6.2 设计准则 215

11.6.3 齿轮的常用材料 215

任务7斜齿圆柱齿轮传动 216

11.7.1 斜齿轮齿廓曲面的形成及其啮合特点 216

11.7.2 斜齿轮参数与尺寸计算 217

11.7.3 正确啮合条件与重合度 219

任务8直齿圆锥齿轮传动 220

11.8.1 圆锥齿轮传动概述 220

11.8.2 直齿圆锥齿轮传动的主要参数 220

任务9齿轮的结构设计及润滑 220

11.9.1 齿轮的结构 220

11.9.2 齿轮传动的润滑 222

任务10蜗杆传动 222

11.10.1 蜗杆传动的类型和特点 222

11.10.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 223

11.10.3 蜗杆传动的失效形式、材料和精度 226

11.10.4 蜗杆传动的效率、润滑和散热方法 227

11.10.5 蜗杆和蜗轮的结构 227

【知识小结】 229

思考与练习 229

项目12 齿轮系与减速器 231

【学习目标】 231

【案例导入】 231

任务1轮系的分类 231

12.1.1 定轴轮系 231

12.1.2 行星轮系 232

任务2定轴轮系的传动比计算 232

12.2.1 一对齿轮的传动比 232

12.2.2 定轴轮系的传动比计算 233

任务3行星轮系的传动比计算 234

12.3.1 行星轮系的组成 234

12.3.2 行星轮系的传动比 235

任务4轮系的应用及新型齿轮系 238

12.4.1 轮系的应用 238

12.4.2 新型齿轮系 239

任务5减速器 241

12.5.1 常用减速器的主要类型、特点和应用 241

12.5.2 减速器传动比的分配 242

12.5.3 减速器的结构 242

【知识小结】 244

思考与练习 244

项目13 轴系零部件 247

【学习目标】 247

【案例导入】 247

任务1轴 247

13.1.1 轴的概述 247

13.1.2 轴的结构设计 250

13.1.3 轴的强度及刚度计算 253

任务2轴承 255

13.2.1 滑动轴承 255

13.2.2 滚动轴承 261

13.2.3 滚动轴承与滑动轴承性能及优缺点应用对比 272

任务3联轴器、离合器和制动器 273

13.3.1 联轴器 273

13.3.2 离合器 276

13.3.3 制动器 278

【知识小结】 280

思考与练习 280

参考文献 282