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1 绪论1

1.1 机械及其设计1

1.1.1 机械1

1.1.2 机械设计2

1.2 机械设计基础研究的内容、性质和任务2

1.2.1 本课程研究的内容2

1.2.2 本课程的性质和任务2

2 机械及机械零件设计概要3

2.1 机械设计的基本要求和一般设计程序3

2.1.1 机械设计的基本要求3

2.1.2 机械设计的一般程序3

2.2 机械零件计算准则和一般设计程序4

2.2.1 机械零件的工作能力4

2.2.2 机械零件的设计计算准则4

2.2.3 零件的许用应力6

2.2.4 零件的安全系数8

2.2.5 零件设计的一般程序9

2.3 机械零件的材料及热处理9

2.3.1 钢9

2.3.2 铸铁11

2.3.3 有色金属及其合金11

2.3.4 非金属材料12

2.3.5 材料选择的原则12

2.3.6 热处理方法12

2.4 机械零件的结构工艺性和标准化13

2.4.1 工艺性13

2.4.2 标准化13

复习思考题14

3 平面机构的自由度15

3.1 平面机构的组成15

3.1.1 构件15

3.1.2 运动副及类型15

3.1.3 运动链16

3.1.4 平面机构的组成16

3.2 平面机构运动简图17

3.3 平面机构的自由度18

3.3.1 平面机构自由度的计算18

3.3.2 机构具有确定运动的条件19

3.3.3 计算平面机构自由度的注意事项20

复习思考题22

4 机械中的摩擦及机械效率23

4.1 摩擦学概述23

4.1.1 摩擦23

4.1.2 磨损23

4.1.3 润滑24

4.2 机械的摩擦25

4.2.1 移动副中的摩擦25

4.2.2 转动副中的摩擦26

4.3 机械的效率27

4.3.1 机械效率27

4.3.2 机器或机组的效率27

复习思考题28

5 平面连杆机构29

5.1 平面连杆机构的特点、类型及应用29

5.1.1 平面连杆机构的特点29

5.1.2 平面连杆机构的类型及应用29

5.2 平面四杆机构的演化30

5.2.1 机构类型的演化30

5.2.2 转动副的演化32

5.3 平面四杆机构的基本特性32

5.3.1 急回特性32

5.3.2 压力角和传动角33

5.3.3 死点34

5.4 平面四杆机构的设计35

5.4.1 图解法35

5.4.2 解析法37

5.4.3 实验法38

复习思考题39

6 凸轮机构41

6.1 凸轮机构的特点、应用和分类41

6.1.1 凸轮机构的特点41

6.1.2 凸轮机构的应用41

6.1.3 凸轮机构的分类42

6.2 从动件的运动规律43

6.2.1 凸轮机构的工作过程43

6.2.2 常用从动件的运动规律43

6.3 用图解法设计凸轮46

6.3.1 移动从动件盘形凸轮轮廓的绘制46

6.3.2 摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制47

6.3.3 圆柱凸轮的设计48

6.4 凸轮机构基本尺寸的确定49

6.4.1 凸轮机构压力角49

6.4.2 基圆半径49

6.4.3 滚子半径的选取50

6.4.4 平底的尺寸确定50

6.5 用解析法设计凸轮51

6.6 凸轮轮廓的加工51

复习思考题51

7 齿轮机构及传动53

7.1 齿轮机构的特点、应用和类型53

7.1.1 齿轮机构的特点及应用53

7.1.2 齿轮机构的类型53

7.2 齿廓啮合基本定律54

7.3 渐开线齿廓的啮合特性54

7.3.1 渐开线的形成54

7.3.2 渐开线的性质55

7.3.3 渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律56

7.3.4 渐开线齿轮的传动特性56

7.4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸56

7.4.1 直齿圆柱齿轮各部分的名称56

7.4.2 直齿圆柱齿轮的基本参数57

7.4.3 标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸58

7.5 渐开线齿轮的啮合传动58

7.5.1 正确啮合条件58

7.5.2 连续传动条件59

7.5.3 标准中心距59

7.6 渐开线齿轮的切削加工59

7.6.1 成形法60

7.6.2 范成法60

7.7 变位齿轮概述61

7.7.1 根切现象和最少齿数61

7.7.2 变位齿轮62

7.8 斜齿圆柱齿轮机构62

7.8.1 平行轴斜齿圆柱齿轮机构62

7.8.2 螺旋齿轮机构66

7.9 圆锥齿轮机构67

7.9.1 齿廓曲面的形成及当量齿轮67

7.9.2 基本参数及几何尺寸68

7.9.3 圆锥齿轮的啮合传动68

7.10 齿轮传动的失效形式和计算准则69

7.10.1 齿轮传动的失效形式69

7.10.2 设计准则70

7.11 齿轮材料、热处理及加工工艺过程71

7.12 齿轮传动的计算载荷72

7.12.1 名义载荷72

7.12.2 计算载荷72

7.13 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算75

7.13.1 受力分析75

7.13.2 齿面接触疲劳强度计算75

7.13.3 齿根弯曲疲劳强度计算77

7.13.4 齿轮的精度和主要参数选择78

7.13.5 许用应力79

7.14 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算85

7.14.1 受力分析85

7.14.2 强度计算85

7.15 标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算90

7.15.1 受力分析90

7.15.2 强度计算91

7.16 齿轮的结构设计91

7.17 齿轮传动的润滑设计93

7.17.1 齿轮传动的润滑方式93

7.17.2 润滑剂的选择93

复习思考题94

8 蜗杆机构及传动97

8.1 蜗杆机构的类型、特点及参数选择97

8.1.1 蜗杆机构的类型97

8.1.2 蜗杆机构的基本参数、正确啮合条件、各部分尺寸计算98

8.1.3 蜗杆传动的主要参数选择99

8.2 蜗杆传动的计算准则及材料选择101

8.2.1 失效形式101

8.2.2 材料选择101

8.2.3 计算准则101

8.3 蜗杆传动的强度计算及结构形式102

8.3.1 受力分析102

8.3.2 强度计算103

8.3.3 结构形式103

8.4 蜗杆传动的热平衡计算105

8.4.1 传动效率105

8.4.2 热平衡计算105

8.4.3 润滑106

复习思考题107

9 轮系109

9.1 轮系的类型109

9.2 定轴轮系的传动比110

9.2.1 一对齿轮的传动比110

9.2.2 定轴轮系的传动比110

9.3 基本周转轮系的传动比111

9.3.1 基本周转轮系的组成111

9.3.2 基本周转轮系的传动比112

9.4 混合轮系的传动比113

9.5 轮系的功用114

9.5.1 实现相距较远两轴间的传动114

9.5.2 获得大的传动比114

9.5.3 实现变速运动114

9.5.4 合成与分解运动115

9.6 特殊行星轮系简介116

9.6.1 渐开线少齿差行星传动116

9.6.2 摆线针轮行星传动116

9.6.3 谐波齿轮传动117

复习思考题118

10 间歇运动机构120

10.1 棘轮机构120

10.1.1 棘轮机构的工作原理及类型120

10.1.2 棘爪的工作条件121

10.1.3 棘轮、棘爪的几何尺寸121

10.2 槽轮机构122

10.2.1 槽轮机构的工作原理及类型122

10.2.2 槽轮机构的运动系数122

10.2.3 几何尺寸计算123

10.3 凸轮式间歇运动机构124

10.4 不完全齿轮机构125

复习思考题125

11 机械速度波动的调节及机械平衡126

11.1 机械速度波动的原因和调节方法126

11.1.1 机械运转的过程126

11.1.2 机械速度波动的原因和影响126

11.2 机械速度波动的调节126

11.2.1 周期性速度波动126

11.2.2 非周期性速度波动127

11.2.3 平均速度和不均匀系数127

11.3 飞轮的设计128

11.3.1 飞轮设计的基本原理128

11.3.2 最大盈亏功的确定128

11.3.3 飞轮主要尺寸的确定129

11.4 回转件平衡的目的和方法130

11.4.1 回转件平衡的目的130

11.4.2 回转件平衡的方法131

11.5 回转件平衡计算131

11.5.1 回转件的静平衡计算131

11.5.2 回转件的动平衡计算133

11.6 平衡实验134

11.6.1 静平衡实验134

11.6.2 动平衡实验134

复习思考题135

12 轴毂联接137

12.1 键联接137

12.1.1 键联接的类型、特点和应用137

12.1.2 平键联接的选择及强度校核140

12.2 花键联接141

12.2.1 花键类型141

12.2.2 矩形花键联接的强度计算141

12.3 其他轴毂联接简介142

12.3.1 销联接142

12.3.2 型面联接143

12.3.3 弹性环联接143

12.3.4 过盈配合联接143

复习思考题144

13 螺纹联接及螺旋传动145

13.1 螺纹145

13.1.1 螺纹的形成145

13.1.2 螺纹主要参数145

13.1.3 螺纹副受力关系、效率及自锁146

13.1.4 常用螺纹的种类、特点和作用148

13.2 螺纹联接的基本类型及螺纹联接件149

13.2.1 螺纹联接的基本类型149

13.2.2 螺纹联接件150

13.3 螺栓联接的强度计算151

13.3.1 普通螺栓联接强度计算151

13.3.2 配合螺栓联接强度计算155

13.3.3 螺栓材料和许用应力155

13.3.4 提高螺栓联接强度的措施157

13.4 螺纹联接中的预紧及防松159

13.4.1 螺纹联接的预紧159

13.4.2 螺纹联接的防松159

13.5 螺旋传动161

13.5.1 滑动螺旋传动的类型和特点161

13.5.2 滑动螺旋的设计计算161

13.5.3 滚动螺旋、静压螺旋传动简介163

复习思考题164

14 带传动166

14.1 带传动的工作原理、特点、类型及应用166

14.1.1 带传动的工作原理和特点166

14.1.2 带传动的主要类型和应用166

14.2 带传动的力和运动分析167

14.2.1 带传动的受力分析167

14.2.2 带的应力分析168

14.2.3 带传动的运动分析169

14.3 普通V带传动的设计170

14.3.1 V带的标准和尺寸170

14.3.2 V带带轮的轮槽尺寸171

14.3.3 V带传动的设计计算准则171

14.3.4 V带传动设计步骤171

14.3.5 V带带轮的材料与结构175

14.4 带传动的张紧方法176

复习思考题177

15 链传动178

15.1 链传动的特点、类型及应用178

15.1.1 链传动的特点178

15.1.2 链的类型178

15.1.3 链传动的应用178

15.2 滚子链与链轮179

15.2.1 滚子链的结构179

15.2.2 滚子链链轮181

15.3 链传动的运动特性183

15.3.1 链传动的运动不均匀性183

15.3.2 链传动的动载荷185

15.4 链传动的失效形式及功率曲线图185

15.4.1 链传动的失效形式185

15.4.2 极限功率曲线图185

15.4.3 滚子链的许用功率曲线186

15.5 滚子链传动的设计计算187

15.5.1 中、高速链传动的设计计算187

15.5.2 低速链传动的设计计算189

15.6 链传动的布置、张紧与润滑190

15.6.1 链传动的布置190

15.6.2 链传动的张紧190

15.6.3 链传动的润滑190

复习思考题194

16 轴195

16.1 轴的类型及应用195

16.2 轴的常用材料及计算准则196

16.2.1 轴的常用材料196

16.2.2 轴的设计准则和设计步骤196

16.3 轴的结构设计197

16.3.1 轴上零件的定位197

16.3.2 轴上零件的固定198

16.3.3 制造安装要求199

16.3.4 减少应力集中、改善受力情况199

16.3.5 轴的各段直径和长度的确定200

16.4 轴的工作能力计算200

16.4.1 轴的强度计算200

16.4.2 轴的刚度计算203

复习思考题205

17 轴承207

17.1 滚动轴承的类型、特点和代号207

17.1.1 滚动轴承的基本构造和材料207

17.1.2 滚动轴承的主要类型、特点和应用207

17.1.3 滚动轴承的代号209

17.2 滚动轴承的失效形式和选择计算211

17.2.1 滚动轴承的失效形式及计算准则211

17.2.2 滚动轴承的选择211

17.2.3 滚动轴承的寿命计算218

17.2.4 滚动轴承的静载荷计算222

17.3 滚动轴承的组合设计223

17.3.1 轴承的轴向固定223

17.3.2 轴承的轴向调整224

17.3.3 轴承的配合和装拆225

17.3.4 滚动轴承的润滑和密封226

17.4 滑动轴承的类型、结构和材料231

17.4.1 滑动轴承的类型231

17.4.2 滑动轴承的结构形式和应用231

17.4.3 轴承的材料和轴瓦的结构232

17.5 滑动轴承的润滑235

17.5.1 润滑剂的选择235

17.5.2 润滑方法和润滑装置237

17.6 非液体摩擦滑动轴承239

17.6.1 失效形式及计算准则239

17.6.2 非液体摩擦滑动轴承的计算239

17.7 液体润滑轴承简介241

17.7.1 液体动压轴承241

17.7.2 液体静压轴承的工作原理简介242

复习思考题242

18 联轴器、离合器和制动器244

18.1 联轴器244

18.1.1 固定式联轴器244

18.1.2 刚性可移式联轴器245

18.1.3 弹性联轴器246

18.1.4 联轴器的选择247

18.2 离合器248

18.2.1 牙嵌离合器249

18.2.2 摩擦离合器249

18.3 制动器250

18.3.1 块式制动器250

18.3.2 带式制动器250

复习思考题251

19 弹簧252

19.1 弹簧的作用、类型和材料252

19.1.1 弹簧的作用252

19.1.2 弹簧的类型252

19.1.3 弹簧材料252

19.2 圆柱螺旋弹簧的设计254

19.2.1 圆柱螺旋压缩弹簧的设计254

19.2.2 拉伸弹簧257

19.3 其他弹簧简介260

19.3.1 扭转螺旋弹簧260

19.3.2 碟形弹簧260

复习思考题260

参考文献261