第四篇 机械零件设计 1
第13章 机械零件设计概论 1
13.1 引言 1
13.2 机械零件设计的基本要求、一般步骤和设计计算方法 1
13.2.1 机械零件设计的基本要求 1
13.2.2 机械零件设计的一般步骤 2
13.2.3 机械零件设计计算方法 2
13.3 载荷与应力的分类 3
13.3.1 载荷分类 3
13.3.2 应力分类 4
13.4 机械零件的主要失效形式及设计准则 8
13.4.1 机械零件的主要失效形式 8
13.4.2 机械零件设计准则 9
13.5 机械零件的强度计算 11
13.5.1 机械零件的静强度 11
13.5.2 机械零件的疲劳强度 12
13.6 机械零件的表面强度 17
13.6.1 表面挤压强度 17
13.6.2 表面接触强度 18
13.6.3 表面磨损强度 19
13.7 机械零件的摩擦、磨损和润滑 19
13.7.1 摩擦的种类及其性质 19
13.7.2 磨损 23
13.7.3 流体动力润滑原理 24
13.7.4 润滑和润滑剂 25
13.8 机械零件的常用材料及其选择原则 32
13.8.1 机械零件的常用材料 32
13.8.2 机械零件材料的选择原则 33
13.9 零件设计中的工艺性 33
习题 38
第14章 螺纹连接与螺旋传动 39
14.1 引言 39
14.2 螺纹 39
14.2.1 螺纹的类型 39
14.2.2 螺纹参数 41
14.2.3 螺纹紧固件的性能等级和材料 42
14.2.4 螺纹的公差和精度 42
14.3 螺纹连接的类型、预紧和防松 42
14.3.1 螺纹连接的类型 42
14.3.2 螺纹连接的预紧 44
14.3.3 螺纹连接的防松 46
14.4 螺栓组连接设计 47
14.4.1 螺栓组连接的结构设计 47
14.4.2 螺栓组连接的受力分析 49
14.5 单个螺栓连接的强度计算 52
14.5.1 受拉螺栓连接 52
14.5.2 受剪螺栓连接 56
14.5.3 许用应力 57
14.6 提高螺栓连接强度的措施 58
14.6.1 使螺纹牙受力均匀 58
14.6.2 减小附加应力 59
14.6.3 减轻应力集中 60
14.6.4 降低应力幅 60
14.6.5 改善螺纹制造工艺 61
14.7 螺旋传动 63
14.7.1 螺旋传动机构 63
14.7.2 螺旋传动 65
习题 71
第15章 带传动和链传动 74
15.1 引言 74
15.1.1 带传动的特点 74
15.1.2 链传动特点 74
15.1.3 带传动、链传动的应用 75
15.2 带和带轮 75
15.2.1 平带和带轮 75
15.2.2 V带和V带轮 76
15.2.3 同步带和带轮 81
15.3 带传动的工作情况分析 82
15.3.1 带传动几何计算 82
15.3.2 带传动作用力分析 83
15.3.3 带的应力分析 85
15.3.4 带传动的弹性滑动和打滑 86
15.4 普通V带传动的设计 87
15.4.1 单根V带基本额定功率 87
15.4.2 V带传动的设计计算 91
15.5 带传动的张紧装置及使用维护 96
15.5.1 带传动张紧方法及装置 96
15.2.2 带传动的使用维护 96
15.6 滚子链和链轮 98
15.6.1 滚子传动链结构 98
15.6.2 滚子链链轮 101
15.7 链传动的运动特性与受力分析 103
15.7.1 链传动的运动特性 103
15.7.2 链传动的动载荷 105
15.7.3 链传动的受力分析 105
15.8 滚子链传动的设计 106
15.8.1 链传动的失效形式和设计准则 106
15.8.2 滚子传动链的额定功率曲线和额定功率 107
15.8.3 滚子传动链设计（GB/T18150—2006） 108
15.8.4 主要参数选择 112
15.9 链传动的正确使用和维护 113
15.9.1 链传动的合理布置 113
15.9.2 链传动的张紧 113
15.9.3 链传动的润滑 113
习题 115
第16章 齿轮传动 117
16.1 引言 117
16.2 齿轮传动的失效形式和设计准则 117
16.2.1 齿轮传动的主要失效形式与原因 117
16.2.2 齿轮传动的设计准则 119
16.3 齿轮的材料及其选择原则 120
16.3.1 齿轮材料 120
16.3.2 齿轮热处理 122
16.3.3 许用应力 123
16.4 齿轮传动的受力分析和计算载荷 128
16.4.1 直齿圆柱齿轮传动的受力分析 128
16.4.2 斜齿圆柱齿轮传动的受力分析 129
16.4.3 圆锥齿轮传动的受力分析 130
16.4.4 计算载荷 132
16.5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 136
16.5.1 齿面接触疲劳强度计算 137
16.5.2 弯曲疲劳强度计算 140
16.6 齿轮设计参数选择 144
16.6.1 压力角α的选择 144
16.6.2 小齿轮齿数z1的选择 144
16.6.3 齿宽系数φd的选择 144
16.6.4 齿面硬度的选择 144
16.7 齿轮传动精度 145
16.8 斜齿圆柱齿轮传动设计 149
16.8.1 斜齿轮齿面接触疲劳强度计算 149
16.8.2 斜齿轮齿根弯曲疲劳强度计算 150
16.9 轴交角为90°直齿锥齿轮传动设计 153
16.9.1 齿面接触疲劳强度计算 153
16.9.2 齿根弯曲疲劳强度计算 154
16.10 齿轮传动的效率与润滑 154
16.10.1 齿轮传动的效率 154
16.10.2 齿轮传动的润滑方式 155
16.10.3 润滑剂的选择 156
16.11 齿轮结构 156
16.12 圆弧齿轮传动简介 159
习题 161
第17章 蜗杆传动 163
17.1 引言 163
17.1.1 蜗杆传动的特点 163
17.1.2 蜗杆传动的应用 163
17.1.3 蜗杆传动的类型 164
17.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 166
17.2.1 普通圆柱蜗杆传动的主要参数 166
17.2.2 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 170
17.3 蜗杆传动的失效形式和材料选择 171
17.3.1 失效形式 171
17.3.2 材料选择 171
17.3.3 计算准则 172
17.4 普通圆柱蜗杆传动的设计计算 172
17.4.1 蜗杆传动中的作用力分析 172
17.4.2 计算载荷 173
17.4.3 普通圆柱蜗杆传动的强度计算 173
17.4.4 蜗杆轴挠度计算 176
17.5 蜗杆传动的润滑与热平衡计算 176
17.5.1 蜗杆传动的齿面滑动速度υs 176
17.5.2 蜗杆传动的效率 176
17.5.3 蜗杆传动的润滑 178
17.5.4 蜗杆传动的热平衡计算 179
17.6 蜗杆、蜗轮的结构 180
习题 186
第18章 轴及相关零件 187
18.1 引言 187
18.2 轴 187
18.2.1 轴的分类、材料和一般设计步骤 187
18.2.2 轴的结构设计 190
18.2.3 轴的计算 194
18.3 轴毂连接 202
18.3.1 键连接 202
18.3.2 花键连接 206
18.3.3 无键连接 208
18.3.4 销连接 209
18.3.5 过盈连接 210
18.4 联轴器和离合器 211
18.4.1 联轴器 212
18.4.2 离合器 221
习题 225
第19章 滚动轴承 228
19.1 引言 228
19.2 滚动轴承的类型、代号和选择 229
19.2.1 滚动轴承的分类 229
19.2.2 滚动轴承的代号 232
19.2.3 滚动轴承类型的选择 234
19.3 滚动轴承的受载情况、应力情况和失效 234
19.3.1 滚动轴承的受载情况 234
19.3.2 滚动轴承零件的应力情况 235
19.3.3 滚动轴承的失效 236
19.4 滚动轴承的尺寸选择和寿命计算 237
19.4.1 滚动轴承尺寸选择计算准则 237
19.4.2 按额定动载荷计算 237
19.4.3 按额定静载荷计算 245
19.5 滚动轴承的极限转速 246
19.6 滚动轴承轴系的支承结构设计 247
19.6.1 滚动轴承轴系的轴向位置固定 247
19.6.2 滚动轴承的轴向固定方法 249
19.6.3 轴承间隙及轴系轴向位置的调整 251
19.6.4 滚动轴承的配合 252
19.6.5 滚动轴承的拆装 253
19.7 滚动轴承的润滑和密封 254
19.7.1 滚动轴承的润滑 254
19.7.2 滚动轴承的密封 255
习题 256
第20章 滑动轴承 258
20.1 引言 258
20.2 滑动轴承的结构 258
20.2.1 径向滑动轴承的结构 258
20.2.2 止推滑动轴承的结构 260
20.3 轴瓦（轴套）材料和结构 260
20.3.1 轴瓦（轴套）材料 260
20.3.2 轴瓦（轴套）结构 263
20.4 混合润滑滑动轴承的设计 265
20.4.1 失效和设计准则 265
20.4.2 设计内容 266
20.5 液体动压径向滑动轴承的设计 268
20.5.1 形成流液动力润滑的条件和雷诺方程 268
20.5.2 液体动压径向滑动轴承的工作过程 270
20.5.3 液体动压径向滑动轴承的承载能力及最小油膜厚度 270
20.5.4 液体动压滑动轴承的热平衡计算 272
20.5.5 液体动压滑动轴承主要参数及其选择 274
20.6 液体静压滑动轴承简介 277
习题 278
第21章 弹簧 279
21.1 引言 279
21.2 弹簧的材料、许用应力及制造 280
21.2.1 弹簧的材料及许用应力 280
21.2.2 圆柱螺旋弹簧的结构形式 283
21.2.3 弹簧的制造 285
21.3 圆柱压缩（拉伸）螺旋弹簧的设计计算 285
21.3.1 弹簧的几何参数计算 285
21.3.2 弹簧的特性线 287
21.3.3 圆截面圆柱螺旋弹簧的计算 288
21.3.4 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计 292
习题 294
第22章 机架与直线导轨 295
22.1 机架 295
22.1.1 机架的功能和分类 295
22.1.2 机架设计的要求和步骤 296
22.2 直线导轨 299
22.2.1 导轨的功能和导轨设计的基本要求 299
22.2.2 滑动导轨简介 300
22.2.3 滚动导轨简介 302
习题 304
第五篇 现代机械设计方法概论 305
第23章 现代设计方法特征及内容 305
23.1 引言 305
23.2 现代设计方法的特征 306
23.2.1 现代设计方法的产生背景 306
23.2.2 现代设计方法的特征 307
23.3 现代设计方法的主要内容 308
习题 309
第24章 部分现代设计方法简介 310
24.1 优化设计 310
24.1.1 优化设计概述 310
24.1.2 优化设计问题的数学模型 311
24.1.3 优化方法的选择及其程序化 314
24.1.4 计算结果的处理 314
24.2 有限元法 314
24.2.1 有限元法概述 314
24.2.2 有限元法的应用 315
24.2.3 有限元分析过程 315
24.2.4 常用有限元软件 317
24.3 机械可靠性设计 318
24.3.1 可靠性概述 318
24.3.2 机械零件可靠性设计 319
24.3.3 机械系统可靠性设计 321
习题 323
附录A 324
参考文献 333