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第一篇 机械设计总论1

绪论1

0-1 本课程研究的对象和内容1

一、机器1

二、机构2

三、构件、零件和部件3

四、机器的组成3

0-2 本课程的性质和任务5

一、本课程的性质和任务5

二、本课程的学习方法5

习题5

第1章 机械设计的基础知识6

1-1 机械设计的基本要求和一般程序6

一、机械设计的基本要求6

二、机械设计的一般程序6

1-2 机械零件的设计准则及设计步骤7

一、机械零件的主要失效形式8

二、机械零件的设计准则8

三、机械零件的设计步骤12

1-3 机械零件的常用材料及其选择12

一、机械零件的常用材料12

二、钢的热处理17

三、机械零件材料的选择原则18

1-4 机械零件的工艺性和标准化19

一、机械零件的工艺性19

二、机械零件设计中的标准化20

习题20

第二篇 常用机构设计21

第2章 平面机构的结构分析21

2-1 平面机构的组成21

一、运动副及其分类21

二、平面机构的组成23

2-2 平面机构的运动简图23

一、平面机构运动简图的定义23

二、机构运动简图中的常用符号23

三、机构运动简图的绘制24

2-3 平面机构的自由度26

一、平面机构的自由度计算公式26

二、机构具有确定运动的条件26

三、计算平面机构自由度时要注意的问题27

习题31

第3章 平面连杆机构32

3-1 平面连杆机构及其传动特点32

3-2 平面四杆机构的基本形式及其应用32

一、曲柄摇杆机构33

二、双曲柄机构33

三、双摇杆机构34

3-3 平面四杆机构的演化35

一、改变相对杆长、转动副演化为移动副35

二、改变构件的形状和相对尺寸36

三、选取不同构件为机架37

3-4 平面四杆机构有曲柄的条件及运动特性40

一、平面四杆机构有曲柄的条件40

二、急回特性41

三、死点42

3-5 平面四杆机构设计简介44

一、平面四杆机构设计的基本问题44

二、图解法设计四杆机构44

三、解析法设计四杆机构46

四、实验法设计四杆机构47

习题48

第4章 凸轮机构50

4-1 凸轮机构的应用和分类50

一、凸轮机构的应用50

二、凸轮机构的分类51

三、凸轮机构的特点53

4-2 从动件的常用运动规律53

一、凸轮机构的运动循环及基本名词术语53

二、从动件常用的运动规律54

4-3 图解法设计盘形凸轮轮廓曲线56

一、凸轮轮廓曲线的设计原理56

二、直动从动件盘形凸轮轮廓线的绘制57

三、摆动从动件盘形凸轮轮廓线的绘制59

4-4 设计凸轮机构应注意的问题60

一、合理选择滚子的半径60

二、基圆对凸轮机构的影响61

习题61

第5章 齿轮机构和轮系63

5-1 齿轮机构的特点及类型63

一、齿轮机构的特点63

二、齿轮机构的类型63

5-2 齿廓啮合的基本定律64

5-3 渐开线及渐开线齿轮65

一、渐开线的形成及其特性65

二、渐开线齿轮的啮合特点66

5-4 渐开线标准齿轮的基本参数及几何尺寸67

一、齿轮各部分的名称和符号67

二、渐开线齿轮的基本参数68

三、标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸69

5-5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动70

一、渐开线齿轮的正确啮合条件70

二、齿轮连续传动的条件及重合度71

5-6 渐开线齿廓的切制原理和根切现象72

一、轮齿的切削加工方法72

二、根切现象及避免根切的方法75

5-7 斜齿圆柱齿轮机构76

一、斜齿圆柱齿轮齿廓的形成及啮合特点76

二、斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算77

三、斜齿圆柱齿轮的啮合传动79

四、斜齿圆柱齿轮的当量齿轮和当量齿数80

五、斜齿轮传动的优缺点80

5-8 直齿锥齿轮机构81

一、直齿锥齿轮齿廓的形成82

二、直齿锥齿轮的背锥和当量齿数82

三、直齿锥齿轮的几何尺寸计算83

5-9 蜗杆蜗轮机构84

一、蜗杆传动的特点及其类型84

二、蜗杆蜗轮的正确啮合条件85

三、蜗杆传动的主要参数及几何尺寸85

四、蜗杆传动的几何尺寸计算87

5-10 轮系的分类87

一、定轴轮系88

二、周转轮系88

三、复合轮系89

5-11 轮系传动比的计算89

一、定轴轮系的传动比89

二、周转轮系的传动比91

5-12 轮系的功用93

一、获得大的传动比93

二、实现远距离传动93

三、实现变速换向传动93

四、实现运动的合成与分解94

五、实现分路传动95

习题96

第6章 间歇运动机构98

6-1 槽轮机构98

一、槽轮机构的结构和工作原理98

二、槽轮机构的类型、特点及应用99

6-2 棘轮机构99

一、棘轮机构的结构和工作原理99

二、棘轮机构的类型、特点100

三、棘轮机构的应用101

6-3 不完全齿轮机构102

6-4 凸轮间歇运动机构102

一、圆柱凸轮式间歇运动机构103

二、蜗杆凸轮式间歇运动机构103

习题103

第7章 机械的平衡与调速104

7-1 机械的平衡104

一、机械平衡的目的104

二、转子的静平衡104

三、转子的动平衡105

7-2 机械的运转及速度波动106

一、机械的运转过程106

二、调节机械速度波动的目的与方法107

三、飞轮设计的基本原理108

习题110

第三篇 机械传动111

第8章 带传动和链传动111

8-1 带传动的特点及应用111

一、带的工作原理和特点111

二、带传动的主要形式112

三、带的类型和结构112

8-2 带传动工作情况分析114

一、带传动的受力分析114

二、带的应力分析115

三、带的弹性滑动116

8-3 普通V带传动的设计计算117

一、设计准则和单根V带的基本额定功率117

二、V带传动的设计步骤及方法119

8-4 V带轮设计122

一、V带轮设计的要求和材料122

二、带轮结构与尺寸122

8-5 V带传动的张紧装置123

一、张紧力123

二、张紧装置124

三、带传动的维护124

8-6 链传动的特点及应用126

8-7 传动链的结构特点127

一、链的种类和结构127

二、链轮129

8-8 链传动的主要参数及其选择130

8-9 滚子链传动的计算131

一、链传动的失效形式131

二、链传动的额定功率和润滑方式131

三、链传动的设计过程133

8-10 链传动的布置、张紧和润滑133

一、链传动的布置和张紧133

二、链传动的润滑和维护134

习题135

第9章 齿轮传动设计137

9-1 齿轮传动的失效形式及设计准则137

一、齿轮传动的概述137

二、齿轮的主要失效形式137

三、齿轮的设计准则139

9-2 齿轮的材料和精度及其选择139

一、齿轮常用的材料139

二、齿轮材料的选择原则140

三、齿轮传动精度的选择141

9-3 直齿圆柱齿轮传动的强度计算142

一、齿轮受力分析142

二、计算载荷142

三、齿根弯曲疲劳强度计算143

四、齿面接触疲劳强度计算145

五、齿轮传动强度计算说明146

9-4 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算148

一、作用力分析148

二、齿面接触疲劳强度计算148

三、轮齿的弯曲疲劳强度计算149

9-5 直齿锥齿轮传动的强度计算151

一、直齿锥齿轮作用力的分析151

二、直齿锥齿轮轮齿表面的接触疲劳强度计算152

三、直齿锥齿轮轮齿的弯曲疲劳强度计算153

9-6 齿轮传动的润滑和结构设计154

一、齿轮传动的润滑设计154

二、齿轮的结构设计155

习题157

第10章 蜗杆传动158

10-1 普通蜗杆传动的承载能力计算158

一、蜗杆传动类型概述158

二、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料158

三、蜗杆传动的受力分析159

四、蜗轮轮齿表面的强度计算160

五、普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择161

10-2 普通蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算162

一、蜗杆传动的效率162

二、蜗杆传动的润滑162

三、蜗杆传动的热平衡计算163

10-3 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计164

习题167

第四篇 机械连接168

第11章 螺纹连接168

11-1 螺纹的基本参数168

一、螺纹的形成及分类168

二、螺纹的主要参数169

11-2 螺纹连接的类型和标准连接件170

一、螺纹连接的类型170

二、标准螺纹连接件172

11-3 螺旋副中力的关系、效率和自锁173

11-4 螺纹连接的预紧和防松174

一、螺栓的预紧174

二、螺纹连接的防松175

11-5 螺栓连接的强度计算176

一、松螺栓连接的强度计算177

二、紧螺栓连接的强度计算177

11-6 螺纹连接件的材料及许用应力181

一、螺纹连接件的材料181

二、螺纹连接件的许用应力182

11-7 螺纹连接件的尺寸参数183

习题188

第12章 轮毂连接190

12-1 键连接190

一、键连接的功能、分类、结构形式及应用190

二、键的选择和键连接的强度计算192

12-2 花键连接193

12-3 无键连接和销连接194

一、型面连接194

二、胀紧连接194

三、销连接195

习题195

第五篇 轴承及轴系零部件196

第13章 轴承196

13-1 概述196

13-2 滑动轴承的主要结构形式197

一、向心滑动轴承的结构197

二、推力滑动轴承的结构198

13-3 滑动轴承的失效形式、常用材料198

一、滑动轴承的主要失效形式198

二、滑动轴承材料199

13-4 滑动轴承润滑剂和润滑装置200

一、常用的润滑剂200

二、常用的润滑装置201

13-5 非全液体摩擦滑动轴承的计算203

一、向心轴承203

二、推力滑动轴承204

13-6 滚动轴承的结构204

13-7 滚动轴承的主要类型及其代号206

一、基本代号206

二、前置代号207

三、后置代号207

13-8 滚动轴承的类型选择208

一、滚动轴承的主要类型及特点208

二、滚动轴承的类型选择209

13-9 滚动轴承尺寸的选择209

一、滚动轴承的失效形式209

二、滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷210

三、滚动轴承疲劳寿命计算的基本公式210

四、滚动轴承的当量动载荷211

五、角接触轴承轴向载荷的计算212

六、滚动轴承的静载荷计算213

13-10 滚动轴承的组合设计214

一、轴承的配置和固定214

二、滚动轴承组合的调整216

三、滚动轴承的配合与拆装216

四、滚动轴承的润滑与密封218

13-11 滚动轴承的标准219

习题223

第14章 联轴器、离合器、制动器225

14-1 联轴器及其选择225

一、联轴器的功用225

二、联轴器的分类225

三、常用联轴器的结构和特点226

四、联轴器类型的选择原则228

五、联轴器型号、尺寸的确定228

14-2 离合器229

一、离合器的分类229

二、常见的离合器229

14-3 制动器231

一、制动器的功用231

二、常用制动器的结构和特点231

习题232

第15章 轴233

15-1 概述233

15-2 轴的材料和结构234

一、轴的材料234

二、轴的结构235

三、各轴段直径和长度的确定237

15-3 轴的计算237

一、轴的强度校核计算237

二、轴的刚度计算243

习题243

第六篇 机械设计实例245

第16章 减速器设计245

16-1 减速器的类型及结构245

一、减速器的类型245

二、减速器的结构246

16-2 减速器的常用附件248

16-3 减速器课程设计的内容和要求248

一、减速器课程设计的目的248

二、减速器设计的内容和任务249

三、设计数据250

16-4 单级圆柱齿轮减速器样图250

一、圆柱齿轮样图250

二、转轴样图251

三、装配图样图252

参考文献254