第一模块 机械基础概论 1
第1单元 机械的认知 1
【学习目标】 1
【学习重点和难点】 1
【案例导入】 1
1.1 本课程的研究对象 1
1.2 本课程的研究内容、性质及任务 4
1.2.1 本课程的研究内容 4
1.2.2 本课程的性质与任务 4
1.3 本课程的学习方法 4
习题1 5
第二模块 机械工程材料的分析与应用 6
第2单元 机械工程材料 6
【学习目标】 6
【学习重点和难点】 6
【案例导入】 6
2.1 金属材料的性能 7
2.1.1 金属材料的力学性能 8
2.1.2 金属材料的工艺性能 12
2.2 钢铁材料及应用 14
2.2.1 工业用钢 15
2.2.2 铸铁 19
2.3 非铁金属和粉末冶金材料 20
2.3.1 铝和铝合金 20
2.3.2 铜和铜合金 22
2.3.3 轴承合金 23
2.3.4 粉末冶金材料 23
2.4 金属材料的热处理及应用 24
2.4.1 金属材料整体热处理 25
2.4.2 金属材料表面热处理 26
2.5 常用非金属材料 26
2.5.1 高分子材料 27
2.5.2 陶瓷材料 28
2.5.3 复合材料 29
综合案例分析 31
习题2 32
第三模块 工程构件的受力分析与承载能力分析 33
第3单元 工程构件的受力分析 33
【学习目标】 33
【学习重点和难点】 33
【案例导入】 33
3.1 静力学基本概念及其公理 34
3.1.1 静力学基本概念 34
3.1.2 静力学公理 34
3.2 工程中常见约束 36
3.2.1 约束与约束反力 36
3.2.2 工程中常见约束的分析与比较 36
3.3 受力分析与受力图 39
3.4 平面力系 40
3.4.1 平面汇交力系 40
3.4.2 力矩与平面力偶系 44
3.4.3 平面任意力系 48
综合案例分析 51
习题3 52
第4单元 工程构件的承载能力分析 56
【学习目标】 56
【学习重点和难点】 56
【案例导入】 56
4.1 构件承载能力认知 57
4.1.1 构件的承载能力 57
4.1.2 杆件变形的基本形式 57
4.2 轴向拉伸与压缩 58
4.2.1 轴向拉伸与压缩的概念 58
4.2.2 拉（压）杆的内力与应力 59
4.2.3 拉（压）杆的变形及胡克定律 61
4.2.4 拉伸和压缩时材料的力学性能 62
4.2.5 拉（压）杆的强度计算 65
4.2.6 应力集中 66
4.3 剪切与挤压 67
4.3.1 剪切与挤压的概念 67
4.3.2 剪切与挤压强度计算 69
4.4 圆轴扭转 71
4.4.1 圆轴扭转的概念 71
4.4.2 扭矩和扭矩图 71
4.4.3 圆轴扭转的强度计算 74
4.5 平面弯曲 76
4.5.1 平面弯曲的概念 77
4.5.2 平面弯曲的内力——剪力和弯矩 78
4.5.3 平面弯曲的强度计算 84
4.6 组合变形 87
4.6.1 组合变形的概念 88
4.6.2 组合变形的分析与应用 88
综合案例分析 90
习题4 91
第四模块 常用机构和机械传动的分析与应用 95
第5单元 平面机构的结构分析 95
【学习目标】 95
【学习重点和难点】 95
【案例导入】 95
5.1 构件和运动副 96
5.1.1 构件的自由度 96
5.1.2 运动副和约束 96
5.1.3 运动副的分类 96
5.1.4 构件的分类 98
5.2 平面机构运动简图 98
5.3 机构具有确定相对运动的条件 101
5.3.1 平面机构具有确定相对运动的条件 101
5.3.2 几种特殊情况的处理 102
综合案例分析 105
习题5 107
第6单元 平面连杆机构 109
【学习目标】 109
【学习重点和难点】 109
【案例导入】 109
6.1 铰链四杆机构的认知 109
6.1.1 铰链四杆机构的类型 110
6.1.2 铰链四杆机构类型的判别 112
6.2 平面四杆机构的演化 114
6.3 平面四杆机构的工作特性 117
6.3.1 急回特性 117
6.3.2 压力角与传动角 117
6.3.3 死点位置 118
综合案例分析 120
习题6 120
第7单元 凸轮机构 122
【学习目标】 122
【学习重点和难点】 122
【案例导入】 122
7.1 凸轮机构的特点、应用和分类 122
7.1.1 凸轮机构的特点及应用 122
7.1.2 凸轮机构的分类 123
7.2 从动件常用的运动规律 124
7.2.1 凸轮机构的运动过程及有关名称 124
7.2.2 从动件常用的运动规律 125
7.3 凸轮轮廓曲线的设计 127
7.3.1 图解法设计凸轮的原理 127
7.3.2 对心直动从动件盘形凸轮轮廓设计 128
7.4 凸轮工作轮廓的校核 129
7.4.1 凸轮机构的压力角 129
7.4.2 运动失真 130
7.5 凸轮机构的结构与材料 130
7.5.1 凸轮机构的结构 130
7.5.2 凸轮和从动件的材料选择 131
综合案例分析 131
习题7 132
第8单元 间歇机构 133
【学习目标】 133
【学习重点和难点】 133
【案例导入】 133
8.1 棘轮机构 133
8.1.1 棘轮机构的工作原理和类型 133
8.1.2 棘轮机构的特点及应用 135
8.2 槽轮机构 136
8.2.1 槽轮机构的工作原理和类型 137
8.2.2 槽轮机构的特点及应用 137
8.3 不完全齿轮机构 138
8.3.1 不完全齿轮机构的工作原理 138
8.3.2 不完全齿轮机构的特点及应用 139
综合案例分析 139
习题8 140
第9单元 螺旋机构 141
【学习目标】 141
【学习重点和难点】 141
【案例导入】 141
9.1 螺纹的基本知识 141
9.1.1 螺纹的形成及分类 141
9.1.2 螺纹的主要参数 143
9.2 螺旋机构及其运动分析 144
9.2.1 滑动螺旋机构 144
9.2.2 滚动螺旋机构 147
综合案例分析 148
习题9 149
第10单元 齿轮传动 150
【学习目标】 150
【学习重点和难点】 150
【案例导入】 150
10.1 齿轮传动基础知识 150
10.1.1 齿轮传动的特点、类型和基本要求 150
10.1.2 渐开线的形成及其性质 151
10.1.3 渐开线齿廓啮合特性 152
10.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 153
10.2.1 齿轮各部分的名称和基本参数 153
10.2.2 渐开线标准齿轮 155
10.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 155
10.3.1 正确啮合条件 155
10.3.2 无侧隙传动条件 155
10.3.3 连续传动条件 156
10.4 齿轮的切削加工和变位齿轮 157
10.4.1 齿轮的切削加工原理 157
10.4.2 根切与变位齿轮 157
10.4.3 渐开线齿轮的测量尺寸 158
10.4.4 齿轮传动的精度 159
10.5 斜齿圆柱齿轮传动 160
10.5.1 斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成和啮合特点 160
10.5.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 161
10.5.3 斜齿圆柱齿轮的啮合传动和当量齿数 162
10.6 直齿锥齿轮传动 162
10.6.1 直齿锥齿轮齿廓曲面与当量齿数 163
10.6.2 直齿锥齿轮的基本参数和几何尺寸 164
10.7 蜗杆传动 165
10.7.1 蜗杆传动的类型和特点 165
10.7.2 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸 166
10.8 齿轮的结构形式 168
10.9 齿轮传动的失效分析与选材 170
10.9.1 齿轮传动的失效形式及设计准则 170
10.9.2 齿轮材料及热处理 171
10.10 各种类型齿轮传动的受力分析与比较 173
综合案例分析 174
习题10 176
第11单元 轮系 177
【学习目标】 177
【学习重点和难点】 177
【案例导入】 177
11.1 轮系的类型 177
11.2 定轴轮系的传动比 179
11.2.1 定轴轮系传动比的计算 179
11.2.2 首末轮转向关系的确定 181
11.3 周转轮系的传动比 182
11.4 混合轮系 185
11.5 轮系的功用 186
综合案例分析 188
习题11 189
第12单元 带传动 191
【学习目标】 191
【学习重点和难点】 191
【案例导入】 191
12.1 带传动的认知 191
12.1.1 带传动的类型 191
12.1.2 带传动的特点和应用 192
12.2 V带与V带轮 193
12.2.1 V带传动的运动和几何关系 193
12.2.2 V带构造及其截面尺寸 195
12.2.3 V带轮的轮槽结构及其截面尺寸 196
12.2.4 带轮的结构和尺寸 197
12.2.5 V带轮的制造工艺和材料 198
12.3 带传动工作性能分析 198
12.3.1 带传动中带的受力分析 198
12.3.2 带传动中带的应力分析 199
12.3.3 V带传动的失效形式及设计准则 200
12.4 带传动的运行与维护 200
12.4.1 带传动的张紧与调整 200
12.4.2 带传动的安装与维护 201
综合案例分析 202
习题12 203
第五模块 联接与轴系零部件 204
第13单元 联接 204
【学习目标】 204
【学习重点和难点】 204
【案例导入】 204
13.1 键联接 204
13.1.1 键联接的类型和应用 205
13.1.2 平键联接的尺寸选择和验算 207
13.2 花键联接 209
13.3 销联接 209
13.4 螺纹联接的类型和应用 210
13.4.1 联接用螺纹 211
13.4.2 螺纹联接的类型和应用 211
13.5 螺纹联接的预紧与防松 214
13.5.1 螺纹联接的预紧 214
13.5.2 螺纹联接的防松方法 214
综合案例分析 215
习题13 216
第14单元 轴 217
【学习目标】 217
【学习重点和难点】 217
【案例导入】 217
14.1 轴的认知 217
14.1.1 轴的分类 217
14.1.2 轴的材料选择 219
14.1.3 轴的失效形式和计算准则 220
14.2 轴的结构设计 220
14.2.1 轴的结构组成 220
14.2.2 轴结构设计的基本要求 221
14.2.3 轴径的初步确定 221
14.2.4 轴上零件的固定 222
14.2.5 轴的结构工艺性 224
14.2.6 轴的疲劳强度 225
14.2.7 轴的直径和长度 225
综合案例分析 226
习题14 228
第15单元 轴承 230
【学习目标】 230
【学习重点和难点】 230
【案例导入】 230
15.1 滑动轴承的类型与结构 230
15.1.1 滑动轴承的类型 230
15.1.2 轴瓦的结构 233
15.1.3 轴承的材料 234
15.1.4 滑动轴承的润滑 234
15.2 滚动轴承的类型、性能与代号 235
15.2.1 滚动轴承的类型和性能 236
15.2.2 滚动轴承的代号及其组成 238
15.2.3 滚动轴承的失效形式 241
15.3 滚动轴承的组合设计 242
15.3.1 滚动轴承组合的轴向固定 242
15.3.2 滚动轴承组合的调整 244
15.3.3 滚动轴承的配合 245
15.3.4 支承部位的刚度和同轴度 245
15.3.5 滚动轴承的装拆 246
15.4 滚动轴承的润滑 246
15.5 轴承的密封与维护 246
综合案例分析 247
习题15 248
第16单元 联轴器与离合器 249
【学习目标】 249
【学习重点和难点】 249
【案例导入】 249
16.1 联轴器 250
16.1.1 联轴器的类型及特点 250
16.1.2 联轴器的选择 254
16.2 离合器 255
综合案例分析 258
习题16 259
附录 260
参考文献 267