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0 绪论1

0.1 机器的组成1

0.1.1 按功能分析机器的组成1

0.1.2 按结构分析机器的组成2

0.2 机械设计的基本要求与一般过程3

0.2.1 机械设计的基本要求3

0.2.2 机械设计的一般过程3

0.3 本课程的研究内容和学习方法4

1 机械设计的力学基础知识5

1.1 载荷和应力5

1.1.1 机械零部件的工作能力5

1.1.2 机械零件的强度5

1.1.3 载荷5

1.1.4 应力6

1.2 机械零部件失效形式与设计准则10

1.2.1 失效与防止失效的对策10

1.2.2 失效分析与设计准则12

2 机械工程材料及钢的热处理13

2.1 金属材料的力学性能13

2.1.1 强度与塑性13

2.1.2 硬度15

2.1.3 韧性16

2.1.4 线膨胀系数α16

2.2 常用金属材料16

2.2.1 铸铁16

2.2.2 碳素钢17

2.2.3 合金钢19

2.2.4 有色金属材料21

2.3 常用非金属材料22

2.3.1 塑料22

2.3.2 橡胶24

2.3.3 工业陶瓷24

2.3.4 复合材料25

2.4 钢的热处理25

2.4.1 概述25

2.4.2 钢的退火与正火26

2.4.3 钢的淬火与回火26

2.4.4 钢的表面淬火27

2.4.5 钢的化学处理28

2.4.6 金属零件的表面处理29

2.5 机械零件的选材30

2.5.1 选材的一般原则30

2.5.2 工艺性原则30

2.5.3 经济性原则31

2.5.4 选材的一般步骤和应注意的问题31

3 机械零件设计制造的结构工艺性33

3.1 机械零件结构设计的任务、特点、内容及过程33

3.1.1 机械结构设计的任务和特点33

3.1.2 机械结构设计的内容和过程33

3.2 机械结构设计的设计准则35

3.2.1 实现预期功能的设计准则35

3.2.2 满足强度要求的设计准则36

3.2.3 满足结构刚度的设计准则37

3.2.4 考虑加工工艺的设计准则37

3.2.5 考虑装配工艺的设计准则38

3.2.6 考虑造型设计的准则39

3.3 机械零件结构工艺性39

3.3.1 零件热处理的结构工艺性39

3.3.2 铸件的结构工艺性41

3.3.3 锻件的结构工艺性42

3.3.4 焊接件的结构工艺性43

3.3.5 零件切削加工结构工艺性46

3.3.6 零部件装配结构工艺性48

4 机械精度设计基础50

4.1 概述50

4.1.1 互换性的含义50

4.1.2 互换性的作用50

4.1.3 误差与公差50

4.2 尺寸公差与配合51

4.2.1 公差与技术配合术语和定义51

4.2.2 标准公差与基本偏差53

4.2.3 公差与配合在图上的标注57

4.2.4 公差与配合的选用57

4.3 表面粗糙度59

4.3.1 表面粗糙度的概念59

4.3.2 表面粗糙度的评定59

4.3.3 表面粗糙度的选用与标注60

4.4 形状与位置公差62

4.4.1 概述62

4.4.2 形位公差项目及其选用原则64

5 机构的组成原理及平面连杆机构66

5.1 平面机构的运动简图及自由度66

5.1.1 机构的组成66

5.1.2 平面机构的运动简图67

5.2 机构的自由度计算68

5.2.1 平面机构自由度计算公式69

5.2.2 计算平面机构自由度时应注意的几个问题69

5.3 铰链四杆机构的基本形式及其演化71

5.3.1 铰链四杆机构的基本形式71

5.3.2 铰链四杆机构的演化72

5.4 平面连杆机构曲柄存在的条件和特性74

5.4.1 铰链四杆机构曲柄存在的条件74

5.4.2 急回运动特性75

5.4.3 压力角与传动角76

5.4.4 死点位置76

5.5 平面连杆机构的设计77

5.5.1 按照给定的行程速比系数设计四杆机构77

5.5.2 按给定连杆位置设计四杆机构77

习题78

6 凸轮机构80

6.1 凸轮机构的应用和类型80

6.1.1 凸轮机构的应用80

6.1.2 凸轮机构的分类81

6.2 从动件的常用运动规律82

6.3 凸轮机构的压力角85

6.3.1 凸轮机构的压力角及其许用值85

6.3.2 压力角与凸轮机构尺寸的关系85

6.4 图解法设计凸轮轮廓曲线86

6.4.1 凸轮轮廓设计的基本原理86

6.4.2 用图解法设计凸轮廓线86

习题89

7 带传动与链传动90

7.1 带传动的类型和特点90

7.1.1 带传动的类型90

7.1.2 V带的类型与结构90

7.1.3 带传动的几何关系90

7.2 带传动的工作情况分析92

7.2.1 带传动的受力分析92

7.2.2 带传动的应力分析93

7.2.3 带传动的弹性滑动和打滑94

7.2.4 带传动常用的张紧方法95

7.3 普通V带传动的设计计算96

7.3.1 带传动承载能力计算96

7.3.2 普通V带传动的设计计算98

7.3.3 V带轮结构设计101

7.4 链传动103

7.4.1 链传动的类型、特点和应用103

7.4.2 传动链的结构特点103

习题104

8 齿轮传动机构105

8.1 齿轮机构的基本类型105

8.2 齿廓实现定角速比的条件105

8.3 渐开线齿廓106

8.3.1 渐开线的形成及特性106

8.3.2 渐开线齿廓满足定角速比要求107

8.4 齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮108

8.5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动110

8.5.1 渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件110

8.5.2 渐开线直齿圆柱齿轮连续传动的条件111

8.6 渐开线齿廓的根切与变位111

8.6.1 齿轮加工的基本原理111

8.6.2 轮齿的根切现象113

8.6.3 变位齿轮的概念113

8.7 斜齿圆柱齿轮传动114

8.7.1 斜齿圆柱齿轮的啮合特点114

8.7.2 斜齿圆柱齿轮的几何关系及尺寸计算115

8.7.3 斜齿轮传动正确啮合的条件116

8.7.4 当量齿轮和当量齿数116

8.8 锥齿轮传动116

8.8.1 锥齿轮概述116

8.8.2 直齿锥齿轮的几何关系和几何尺寸计算117

8.9 蜗杆传动的特点和类型117

8.9.1 蜗杆传动的特点117

8.9.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸117

8.10 轮系120

8.10.1 轮系的类型120

8.10.2 定轴轮系的传动比计算120

8.10.3 周转轮系的传动比计算122

8.10.4 复合轮系的传动比计算125

习题126

9 间歇运动机构128

9.1 棘轮机构128

9.1.1 棘轮机构的工作原理128

9.1.2 棘轮机构的特点和应用129

9.1.3 棘轮机构的设计129

9.2 槽轮机构130

9.2.1 槽轮机构的工作原理130

9.2.2 槽轮机构的主要参数选择及几何尺寸131

习题132

10 连接133

10.1 可拆连接133

10.1.1 螺纹连接133

10.1.2 键连接142

10.1.3 销连接143

10.2 不可拆连接144

10.2.1 铆接144

10.2.2 焊接144

10.3 螺旋传动145

10.3.1 概述145

10.3.2 螺旋传动的设计计算146

习题147

11 齿轮传动设计149

11.1 齿轮的失效形式和设计准则149

11.1.1 齿轮的失效形式149

11.1.2 设计准则150

11.2 齿轮材料、热处理和精度等级151

11.2.1 齿轮材料及热处理151

11.2.2 齿轮传动的精度151

11.3 直齿圆柱齿轮的强度计算152

11.3.1 受力分析和计算载荷152

11.3.2 齿面接触强度计算152

11.3.3 齿根弯曲强度计算154

11.3.4 齿轮传动主要参数选择155

11.4 斜齿圆柱齿轮的强度计算157

11.4.1 受力分析157

11.4.2 齿面接触强度计算157

11.4.3 轮齿弯曲强度计算158

11.5 齿轮的结构设计158

11.6 齿轮传动的效率和润滑159

11.6.1 齿轮传动的效率159

11.6.2 齿轮传动的润滑160

习题160

12 轴与联轴器162

12.1 轴162

12.1.1 轴的分类和材料162

12.1.2 轴径的初步估算162

12.1.3 轴的结构设计165

12.1.4 轴的强度计算167

12.1.5 轴的刚度计算172

12.2 联轴器172

12.2.1 刚性联轴器173

12.2.2 弹性联轴器174

12.2.3 联轴器的选择175

习题175

13 轴承176

13.1 滑动轴承176

13.1.1 摩擦状态176

13.1.2 滑动轴承的结构形式176

13.1.3 轴承材料178

13.1.4 轴瓦结构178

13.1.5 润滑剂和润滑装置179

13.2 滚动轴承179

13.2.1 滚动轴承的基本类型和特性180

13.2.2 滚动轴承的代号182

13.2.3 滚动轴承的选择计算184

13.2.4 滚动轴承的组合设计189

13.2.5 滚动轴承的润滑和密封191

习题192

14 弹簧194

14.1 弹簧的功用和类型194

14.1.1 弹簧的主要功用194

14.1.2 弹簧的类型194

14.2 螺旋弹簧的材料、许用应力和制造194

14.2.1 弹簧的材料194

14.2.2 弹簧的许用应力194

14.2.3 弹簧的制造194

14.3 圆柱螺旋弹簧的设计197

14.3.1 弹簧的端部结构197

14.3.2 弹簧的应力、变形和载荷-变形图197

14.3.3 圆柱螺旋弹簧主要参数及几何尺寸计算199

14.3.4 圆柱螺旋弹簧的设计计算200

习题202

参考文献203