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