0 机械设计基础概论 1
0.1 本课程研究的对象和内容 1
0.2 机械的组成 2
0.3 机械零件的失效形式及设计准则 4
0.4 机械零件的设计步骤 6
0.5 本课程的学习方法 6
0.6 实验：典型机构认识 7
小结 8
思考与练习 8
项目1 构件的静力分析 9
教学导航 9
1.1 物体的受力分析 9
1.1.1 力 9
1.1.2 力对点之矩 11
1.1.3 力偶 12
1.1.4 物体的受力分析与受力图 13
1.2 平面力系及其平衡方程 17
1.2.1 概述 17
1.2.2 平面汇交力系 18
1.2.3 平面力偶系 19
1.2.4 平面任意力系 20
1.2.5 平面平行力系 23
1.3 空间任意力系简介 23
1.3.1 概述 23
1.3.2 力在空间直角坐标系内的投影 23
1.3.3 空间力对轴之矩 24
1.3.4 空间任意力系的平衡方程 25
1.4 实验 25
【实验一】 力的分解 25
【实验二】 力的合成 26
【实验三】 刚体静平衡 26
小结 26
思考与练习 27
项目2 构件的变形与强度计算 29
教学导航 29
2.1 概述 29
2.1.1 材料力学研究的对象 29
2.1.2 材料力学研究的变形 30
2.1.3 内力 30
2.1.4 应力、极限应力及许用应力 30
2.1.5 衡量构件承载能力的指标 31
2.2 轴向拉伸与压缩 31
2.2.1 轴向拉伸与压缩的概念及工程实例 31
2.2.2 轴向拉伸与压缩的内力——轴力 32
2.2.3 轴向拉伸与压缩的应力——正应力σ 34
2.2.4 轴向拉伸与压缩的强度条件 35
2.3 剪切与挤压 36
2.3.1 剪切与挤压的概念及工程实例 36
2.3.2 剪切与挤压的实用强度计算 37
2.4 圆轴的扭转 38
2.4.1 扭转的概念和工程实例 38
2.4.2 扭矩和扭矩图 39
2.4.3 圆轴扭转时横截面上的切应力及强度计算 40
2.5 直梁的弯曲 42
2.5.1 平面弯曲 42
2.5.2 剪力图与弯矩图 44
2.5.3 梁纯弯曲时横截面上的正应力及其强度计算 47
2.6 组合变形和压杆稳定性 49
2.6.1 组合变形 49
2.6.2 压杆稳定性 49
2.7 实验 50
小结 51
思考与练习 51
项目3 平面机构的结构分析 54
教学导航 54
3.1 概述 54
3.1.1 构件的自由度 54
3.1.2 运动副 54
3.2 平面机构运动简图 56
3.2.1 平面机构运动简图中构件和运动副的表示方法 56
3.2.2 绘制机构简图的基本方法和一般步骤 57
3.3 平面机构的自由度计算 60
3.3.1 平面机构自由度计算 60
3.3.2 机构具有确定运动的条件 60
3.3.3 计算机构自由度时应注意的事项 60
3.4 实验：平面机构运动简图的绘制与分析 63
小结 64
思考与练习 64
项目4 平面连杆机构 66
教学导航 66
4.1 概述 66
4.2 铰链四杆机构的基本形式及其演化 66
4.2.1 铰链四杆机构的基本形式 67
4.2.2 铰链四杆机构的演化 68
4.3 平面四杆机构的基本特性 71
4.3.1 曲柄存在的条件 71
4.3.2 急回特性和行程速比系数 72
4.3.3 传动角和压力角 73
4.3.4 死点位置 73
4.4 平面四杆机构的设计 74
4.5 实验：平面连杆机构搭接实验 75
小结 76
思考与练习 76
项目5 凸轮机构 77
教学导航 77
5.1 概述 77
5.1.1 凸轮机构的组成和应用 77
5.1.2 凸轮机构的分类 78
5.2 凸轮机构的从动件常用运动规律 80
5.2.1 凸轮机构的运动分析 80
5.2.2 从动件常用的几种运动规律 81
5.2.3 常用的从动件运动规律的选择 84
5.3 盘形凸轮轮廓的设计方法 85
5.4 凸轮机构设计中应注意的几个问题 86
5.4.1 凸轮机构压力角α 87
5.4.2 轮基圆半径γb的确定 87
5.4.3 滚子半径γT的确定 88
5.4.4 凸轮和滚子的材料 89
小结 89
思考与练习 90
项目6 其他常用机构 91
教学导航 91
6.1 棘轮机构 91
6.1.1 棘轮机构的组成及工作原理 91
6.1.2 棘轮机构的类型、特点和应用 92
6.2 槽轮机构 94
6.2.1 槽轮机构的组成及工作原理 94
6.2.2 槽轮机构的主要参数 95
6.3 不完全齿轮机构 96
6.3.1 不完全齿轮机构的工作原理 97
6.3.2 不完全齿轮机构的类型、特点及应用 97
6.4 螺旋机构 98
6.4.1 螺旋机构的特点 98
6.4.2 螺旋机构的类型 98
小结 100
思考与练习 100
项目7 带链传动 101
教学导航 101
7.1 带传动概述 101
7.1.1 带传动的类型 102
7.1.2 带传动的特点 103
7.1.3 V带的结构和标准 103
7.1.4 普通V带轮常用的材料与结构 104
7.2 带传动的工作情况分析 106
7.2.1 带传动的受力分析 106
7.2.2 带传动的应力分析 108
7.2.3 带传动的滑动分析 109
7.3 V带传动设计计算 110
7.3.1 V带传动的设计准则 110
7.3.2 单根V带传递的功率 110
7.3.3 V带传动设计计算 112
7.4 V带传动的张紧、安装和维护 117
7.4.1 V带传动的张紧 117
7.4.2 带传动的安装和维护 118
7.5 链传动 119
7.5.1 概述 119
7.5.2 滚子链的结构及标准 120
7.5.3 链轮齿形、结构和材料 121
7.5.4 链传动的失效形式 122
7.5.5 链传动的布置、张紧及润滑 123
7.6 实验 125
【实验一】 机械设计认知 125
【实验二】 带传的实验 128
小结 128
思考与练习 128
项目8 齿轮传动 130
教学导航 130
8.1 概述 130
8.1.1 齿轮机构的分类 130
8.1.2 齿轮机构的优缺点 131
8.2 渐开线齿廓 132
8.2.1 渐开线的形成和性质 132
8.2.2 渐开线齿廓啮合特性 133
8.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮 133
8.3.1 齿轮各部分的名称 133
8.3.2 基本参数 134
8.3.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸与基本参数的关系 135
8.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 136
8.4.1 正确啮合条件 137
8.4.2 标准中心距和标准安装 137
8.4.3 连续传动条件 138
8.5 渐开线直齿圆柱齿轮的加工方法 139
8.5.1 仿形法 139
8.5.2 展成法 140
8.5.3 根切现象与最少齿数 142
8.6 渐开线齿轮传动强度设计计算基础 143
8.6.1 齿轮传动的失效形式及计算准则 143
8.6.2 齿轮的常用材料和热处理 144
8.6.3 齿轮传动的精度等级 146
8.6.4 齿轮的结构设计 147
8.6.5 齿轮传动的润滑 149
8.7 直齿圆柱齿轮传动的强度计算与设计 150
8.7.1 轮齿的受力分析 151
8.7.2 轮齿的计算载荷 152
8.7.3 齿面接触疲劳强度计算 152
8.7.4 齿根弯曲疲劳强度计算 153
8.7.5 齿轮的许用应力和主要参数的选择 154
8.8 斜齿圆柱齿轮传动 158
8.8.1 斜齿圆柱齿轮传动形成原理及啮合特点 158
8.8.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数 159
8.8.3 斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 161
8.8.4 斜齿圆柱齿轮啮合传动 162
8.8.5 轮齿的受力分析 163
8.9 直齿圆锥齿轮传动 164
8.9.1 概述 164
8.9.2 直齿圆锥齿轮传动的主要参数 164
8.10 蜗杆传动 165
8.10.1 概述 165
8.10.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 166
8.10.3 蜗杆传动设计计算 170
8.10.4 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 174
8.10.5 蜗杆、蜗轮的结构 176
8.11 实验 177
【实验一】 机构组合设计 177
【实验二】 渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的测定 178
【实验三】 渐开线齿廓的展成原理 178
小结 179
思考与练习 179
项目9 轮系 181
教学导航 181
9.1 概述 181
9.2 定轴轮系传动比的计算 183
9.3 周转轮系传动比的计算 185
9.4 混合轮系传动比计算 189
9.5 轮系的应用 190
9.6 实验：轮系运动特性实验 191
小结 192
思考与练习 193
项目10 连接 195
教学导航 195
10.1 螺纹连接 195
10.1.1 螺纹的形成和主要参数 196
10.1.2 螺纹的常用类型 197
10.1.3 螺纹连接的基本类型及应用 198
10.1.4 标准螺纹连接件 200
10.1.5 螺纹连接件的材料 201
10.2 螺纹连接的预紧和防松 201
10.2.1 螺纹连接的预紧 201
10.2.2 螺纹连接的防松 202
10.3 螺纹连接的强度计算 204
10.3.1 普通螺栓连接的强度计算 204
10.3.2 铰制孔用螺栓连接的强度计算 206
10.4 螺纹连接结构设计应注意的问题 208
10.5 键连接 209
10.5.1 平键、半圆键、楔键、切向键的功能及应用 209
10.5.2 键的选择 211
10.5.3 平键连接强度计算 211
10.6 花键连接和销连接 213
10.6.1 花键连接 213
10.6.2 销连接 214
10.7 联轴器和离合器 215
10.7.1 联轴器 215
10.7.2 离合器 217
小结 218
思考与练习 218
项目11 轴 219
教学导航 219
11.1 概述 219
11.2 轴的材料 221
11.3 轴的基本直径的估算 222
11.4 轴的结构设计 224
11.5 轴的强度计算 229
11.6 轴的设计 230
小结 234
思考与练习 234
项目12 轴承 235
教学导航 235
12.1 概述 235
12.2 滑动轴承 235
12.2.1 滑动轴承的摩擦状态 235
12.2.2 滑动轴承的主要类型 236
12.2.3 滑动轴承的特点及应用 238
12.3 轴瓦的结构和材料 238
12.3.1 轴瓦的结构 238
12.3.2 滑动轴承的失效形式及材料 239
12.4 滚动轴承的结构、类型及其选择 240
12.4.1 滚动轴承的结构 240
12.4.2 滚动轴承的主要类型及其代号 243
12.4.3 滚动轴承类型的选择 246
12.5 滚动轴承的失效形式及计算 248
12.5.1 滚动轴承的失效形式和计算准则 248
12.5.2 寿命计算 249
12.6 滚动轴承的组合设计 255
12.7 滚动轴承的润滑与密封 257
12.8 实验：减速器的拆装 259
小结 260
思考与练习 260
参考文献 261