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第1章 概论 1

1.1 本课程研究的对象、内容及任务 1

1.1.1 本课程研究的对象 1

1.1.2 本课程研究的主要内容及任务 2

1.2 机械零件常用材料与结构工艺性 3

1.2.1 机械零件常用材料 3

1.2.2 材料的选择原则 4

1.2.3 机械零件的结构工艺性 4

1.3 机械零件设计的基本准则及一般设计步骤 5

1.3.1 机械零件设计的基本准则 5

1.3.2 机械零件设计的一般步骤 6

思考题与习题 7

第2章 平面机构及自由度 8

2.1 机构的组成 8

2.1.1 构件的自由度 8

2.1.2 运动副 8

2.2 平面机构的运动简图 9

2.2.1 运动副和构件的表示方法 9

2.2.2 平面机构运动简图的绘制 10

2.3 平面机构的自由度 12

2.3.1 平面机构自由度计算 12

2.3.2 计算平面机构自由度时应注意的问题 12

思考题与习题 14

第3章 平面连杆机构 16

3.1 平面连杆机构的基本形式及其演化 16

3.1.1 铰链四杆机构 16

3.1.2 含有移动副的四杆机构 18

3.2 平面四杆机构的基本特性 20

3.2.1 曲柄存在的条件 20

3.2.2 急回特性 21

3.2.3 压力角和传动角 22

3.2.4 死点位置 22

3.3 平面四杆机构的设计 23

3.3.1 按给定的行程速比系数设计平面四杆机构 24

3.3.2 按给定的连杆位置设计平面四杆机构 24

思考题与习题 25

第4章 凸轮机构 27

4.1 凸轮机构的应用及类型 27

4.1.1 凸轮机构的应用和特点 27

4.1.2 凸轮机构的分类 28

4.2 从动件常用运动规律 30

4.2.1 凸轮机构的工作过程及相关名词术语 30

4.2.2 从动件常用运动规律及选择 31

4.3 凸轮轮廓曲线的设计方法 35

4.3.1 反转法原理 35

4.3.2 图解法设计凸轮轮廓曲线 36

4.3.3 解析法设计凸轮轮廓曲线 39

4.4 凸轮机构设计中应注意的几个问题 41

4.4.1 滚子半径的选择 41

4.4.2 凸轮机构压力角的选取 42

4.4.3 基圆半径的确定 42

4.5 凸轮机构的常用材料和结构 43

4.5.1 凸轮机构的常用材料 43

4.5.2 凸轮机构的常用结构 43

思考题与习题 44

第5章 间歇运动机构 46

5.1 螺旋机构 46

5.1.1 螺纹 46

5.1.2 常用螺旋机构 48

5.1.3 滚动螺旋机构 50

5.2 棘轮机构 51

5.2.1 棘轮机构的组成及工作原理 51

5.2.2 棘轮机构的特点及应用 51

5.3 槽轮机构 52

5.3.1 槽轮机构的组成及工作原理 52

5.3.2 槽轮机构的特点及应用 53

5.4 不完全齿轮机构 53

5.4.1 不完全齿轮机构的组成及工作原理 53

5.4.2 不完全齿轮机构的特点和应用 54

思考题与习题 54

第6章 齿轮传动 55

6.1 齿轮传动的类型及特点 55

6.1.1 齿轮传动的类型 55

6.1.2 齿轮传动的特点 56

6.2 渐开线齿廓 56

6.2.1 齿轮齿廓啮合基本定律 56

6.2.2 渐开线的形成 57

6.2.3 渐开线的基本性质 57

6.2.4 渐开线方程式 58

6.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数与几何尺寸 58

6.3.1 直齿圆柱齿轮各部分名称及代号 58

6.3.2 基本参数 60

6.3.3 标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 61

6.3.4 径节制齿轮简介 62

6.3.5 公法线长度和固定弦齿厚 62

6.4 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 63

6.4.1 渐开线齿廓的啮合特性 63

6.4.2 正确啮合条件 64

6.4.3 连续传动条件 65

6.4.4 标准中心距 65

6.4.5 齿轮与齿条啮合传动 66

6.5 渐开线齿轮的切齿原理与根切现象 67

6.5.1 切齿原理 67

6.5.2 根切现象 70

6.5.3 标准齿轮不发生根切的最少齿数 70

6.6 变位齿轮传动简介 70

6.6.1 标准齿轮传动的缺点 70

6.6.2 变位齿轮的概念 71

6.7 齿轮的常见失效形式及设计准则 71

6.7.1 轮齿的失效形式 71

6.7.2 齿轮传动的设计准则 73

6.8 圆柱齿轮的精度简介 73

6.9 齿轮的常用材料和许用应力 74

6.9.1 齿轮的常用材料 74

6.9.2 齿轮材料的许用应力 75

6.10 渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的设计计算 77

6.10.1 轮齿的受力分析 77

6.10.2 计算载荷 78

6.10.3 齿面接触疲劳强度计算 78

6.10.4 齿根弯曲疲劳强度计算 80

6.10.5 齿轮主要参数的选择 81

6.11 渐开线斜齿圆柱齿轮传动 83

6.11.1 斜齿圆柱齿轮齿面的形成和啮合特点 83

6.11.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算 84

6.11.3 斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件和重合度 86

6.11.4 斜齿圆柱齿轮的当量齿数 86

6.11.5 轮齿的受力分析 88

6.11.6 标准斜齿圆柱齿轮的强度计算 89

6.12 直齿圆锥齿轮传动 90

6.12.1 圆锥齿轮传动的特点和应用 90

6.12.2 直齿圆锥齿轮齿廓曲面、背锥和当量齿数 91

6.12.3 直齿圆锥齿轮的基本参数、几何关系和尺寸计算 92

6.12.4 轮齿上的作用力 94

6.12.5 直齿圆锥齿轮的强度计算 95

6.13 齿轮的结构 95

6.14 齿轮传动的润滑 97

思考题与习题 98

第7章 蜗杆传动 102

7.1 蜗杆传动的特点和类型 102

7.1.1 蜗杆传动的特点 102

7.1.2 蜗杆传动的类型 102

7.2 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸 103

7.2.1 蜗杆传动的基本参数 103

7.2.2 几何尺寸 107

7.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构 108

7.3.1 蜗杆传动的失效形式和设计准则 108

7.3.2 蜗杆、蜗轮的材料和结构 108

7.4 蜗杆传动的受力分析和强度计算 109

7.4.1 蜗杆传动的受力分析 109

7.4.2 强度计算 110

7.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 111

7.5.1 蜗杆传动的效率 111

7.5.2 蜗杆传动的润滑 112

7.5.3 蜗杆传动的热平衡计算 113

思考题与习题 114

第8章 带传动和链传动 115

8.1 带传动的类型、特点和应用 115

8.1.1 带传动的类型 115

8.1.2 带传动的特点和应用 116

8.2 V带与V带轮 116

8.2.1 普通V带的结构和尺寸 116

8.2.2 带轮的结构和材料 118

8.3 带传动的受力分析和应力分析 120

8.3.1 带传动的受力分析 120

8.3.2 带传动的应力分析 123

8.4 带传动的弹性滑动和传动比 124

8.4.1 带的弹性滑动和打滑 124

8.4.2 带传动的传动比 125

8.5 普通V带传动设计计算 125

8.5.1 带传动的失效形式和设计准则 125

8.5.2 单根V带的基本额定功率 125

8.5.3 普通V带传动设计计算的过程 128

8.6 同步带传动简介 133

8.7 带传动的张紧、安装与维护 134

8.7.1 带传动的张紧 134

8.7.2 带传动的安装与维护 135

8.8 链传动简介 136

8.8.1 链传动的特点及应用 136

8.8.2 滚子链和链轮 137

8.8.3 链传动的布置、张紧和润滑 140

思考题与习题 142

第9章 轮系 143

9.1 定轴轮系及传动比 143

9.1.1 定轴轮系的组成 143

9.1.2 一对齿轮的传动比 143

9.1.3 定轴轮系的传动比计算 144

9.2 行星轮系及传动比 146

9.2.1 行星轮系的组成 146

9.2.2 行星轮系的传动比计算 146

9.3 组合轮系及传动比计算 149

9.4 轮系的应用 151

9.4.1 实现相距较远的两轴之间的传动 151

9.4.2 实现变速及换向传动 152

9.4.3 获得大的传动比 152

9.4.4 实现运动的合成与分解 152

9.4.5 实现特殊的工艺动作和轨迹 154

思考题与习题 154

第10章 连接 157

10.1 螺纹连接 157

10.1.1 螺纹连接的主要类型 157

10.1.2 标准螺纹连接件 158

10.1.3 螺纹连接的预紧和防松 159

10.1.4 螺栓连接的强度计算 161

10.1.5 螺纹组连接的结构设计 165

10.2 键连接与花键连接 166

10.2.1 键连接 166

10.2.2 平键连接的尺寸选择和强度计算 168

10.2.3 花键连接 170

10.3 销连接 171

10.4 联轴器、离合器和制动器 172

10.4.1 联轴器 172

10.4.2 离合器 176

10.4.3 制动器 178

10.5 弹簧 179

10.5.1 弹簧的功用和类型 179

10.5.2 弹簧的材料与制造 181

10.5.3 圆柱形螺旋弹簧的结构、特性、参数及尺寸 182

思考题与习题 184

第11章 轴 185

11.1 轴的功用、类型和材料 185

11.1.1 轴的功用和类型 185

11.1.2 轴的材料 186

11.2 轴的结构设计 188

11.2.1 轴的组成 188

11.2.2 轴上零件的定位与固定 188

11.2.3 轴的结构工艺性 190

11.2.4 轴上各轴段的尺寸确定 191

11.3 轴的工作能力计算 191

11.3.1 轴的强度计算 192

11.3.2 轴的刚度计算简介 194

11.4 轴的设计方法及步骤 194

思考题与习题 198

第12章 轴承 200

12.1 滚动轴承的结构、类型和代号 200

12.1.1 滚动轴承的基本结构 200

12.1.2 滚动轴承的特性、类型及选择 200

12.2 滚动轴承的代号 204

12.2.1 基本代号 205

12.2.2 前置、后置代号 206

12.3 滚动轴承的工作能力计算 207

12.3.1 滚动轴承的载荷分析 207

12.3.2 滚动轴承的失效形式和计算准则 207

12.3.3 滚动轴承的寿命 208

12.3.4 当量动载荷的计算 209

12.3.5 角接触轴承的轴向力计算 210

12.3.6 滚动轴承的静强度计算 216

12.4 滚动轴承的组合设计 216

12.4.1 滚动轴承的轴向固定 216

12.4.2 轴承组合的调整 218

12.4.3 滚动轴承的配合 219

12.4.4 滚动轴承的装拆 219

12.4.5 滚动轴承的润滑与密封 220

12.5 滑动轴承 222

12.5.1 滑动轴承的结构 222

12.5.2 轴瓦的结构 224

12.5.3 轴承的材料 225

12.5.4 非液体摩擦滑动轴承的计算 226

12.5.5 滑动轴承的润滑 227

思考题与习题 229

第13章 机械的调速与平衡 232

13.1 机械速度的波动及调节 232

13.2 机械的平衡 233

13.2.1 机械平衡的目的和方法 233

13.2.2 刚性回转件的平衡 234

思考题与习题 236

第14章 机械设计基础课程实验 237

14.1 实验概述 237

14.1.1 实验项目 237

14.1.2 实验须知 237

14.2 实验指导 238

实验1 机构和机械零件认知实验 238

实验2 平面机构运动简图的绘制与分析 238

实验3 渐开线齿廓的范成原理 241

实验4 渐开线齿轮基本参数的测定 243

实验5 轴系结构的测绘与分析 246

参考文献 249