机械设计基础(第3版普通高等教育十一五国家级规划教材)

前言

第1章概论1

1.1机器、机构与机械1

1.2本课程的任务、内容和基本要求2

1.3机械设计的基本要求、原则和一般程序3

1.3.1机械设计应满足的基本要求3

1.3.2机械设计应遵循的基本原则3

1.3.3机械设计的一般程序4

1.4零件的结构工艺性和标准尺寸5

1.4.1零件的结构工艺性5

1.4.2标准尺寸6

1.5机械中的摩擦、磨损与润滑7

1.5.1摩擦与润滑7

1.5.2磨损9

1.6机械的使用与维修10

1.6.1机械的合理使用与一般故障排除10

1.6.2机械的维护保养12

1.6.3机械的修理12

1.7小结13

1.8习题14

1.9实训与实验14

第2章机械工程力学基础15

2.1静力学的基本概念及公理15

2.1.1力和力系的概念15

2.1.2静力学公理16

2.2约束与约束反力18

2.3物体的受力分析与受力图19

2.3.1受力图的画法20

2.3.2力对点的矩20

2.3.3合力矩定理21

2.3.4力偶和力偶矩21

2.3.5力的平移定理22

2.3.6平面力偶系的合成与平衡23

2.4平面力系23

2.4.1平面汇交力系23

2.4.2平面任意力系27

2.4.3物体系统的平衡29

2.4.4考虑摩擦时的物体平衡问题31

2.5材料力学的基本概念32

2.5.1变形固体的基本假设32

2.5.2内力、截面法和应力32

2.5.3杆件变形的基本形式33

2.6轴向拉伸与压缩33

2.6.1轴向拉伸与压缩的概念33

2.6.2轴向拉伸与压缩时横截面上的内力34

2.6.3轴向拉伸与压缩时横截面上的应力35

2.6.4轴向拉伸与压缩时的变形36

2.6.5轴向拉伸和压缩时的强度计算38

2.7剪切与挤压40

2.7.1剪切的概念及实用计算40

2.7.2挤压的概念及实用计算41

2.8圆轴的扭转43

2.8.1扭转的概念43

2.8.2圆轴扭转时横截面上的内力43

2.8.3圆轴扭转时横截面上的应力45

2.8.4圆轴扭转时的变形47

2.8.5圆轴扭转时的强度和刚度计算48

2.9直梁的弯曲50

2.9.1平面弯曲的概念50

2.9.2梁弯曲时横截面上的内力50

2.9.3剪力图和弯矩图53

2.9.4纯弯曲时横截面上的应力54

2.9.5梁弯曲时的强度计算57

2.9.6梁弯曲时的变形59

2.10小结59

2.11习题61

2.12实训与实验65

第3章常用机构66

3.1自由度及机构运动简图66

3.1.1自由度66

3.1.2机构运动简图67

3.1.3机构具有确定运动的条件69

3.1.4平面机构自由度的计算69

3.2铰链四杆机构70

3.2.1铰链四杆机构的类型及应用70

3.2.2铰链四杆机构有曲柄的条件73

3.2.3铰链四杆机构的基本特性73

3.2.4机构的维护75

3.3铰链四杆机构的演化与设计75

3.3.1铰链四杆机构的演化型式75

3.3.2平面四杆机构的设计78

3.4凸轮机构81

3.4.1凸轮机构的组成、应用和分类81

3.4.2凸轮机构工作过程及从动件常见运动规律84

3.4.3盘形凸轮轮廓曲线设计87

3.4.4凸轮工作轮廓的校核88

3.4.5凸轮机构常用材料及结构90

3.5间歇运动机构91

3.5.1棘轮机构92

3.5.2槽轮机构94

3.6小结97

3.7习题98

3.8实训与实验102

第4章联接103

4.1键联接103

4.1.1键联接的类型与应用104

4.1.2平键联接的设计107

4.1.3平键联接的公差配合109

4.2销及销联接110

4.3螺纹联接111

4.3.1螺纹的类型、参数与应用111

4.3.2螺纹联接的主要类型114

4.3.3常用螺纹联接件(紧固件)115

4.3.4螺纹联接的预紧与防松117

4.3.5螺纹的公差与配合119

4.4轴间联接121

4.4.1联轴器121

4.4.2离合器125

4.5不可拆联接127

4.5.1铆钉联接127

4.5.2焊接128

4.5.3过盈配合联接129

4.6小结130

4.7习题131

4.8实训与实验132

第5章挠性传动133

5.1挠性传动概述133

5.1.1挠性传动的工作原理和特点133

5.1.2挠性传动的类型和应用133

5.2带传动的基本知识134

5.2.1带传动的类型、特点和应用134

5.2.2V带的结构和标准136

5.2.3V带传动的主要参数和几何尺寸计算137

5.2.4V带轮的材料和结构137

5.3摩擦带传动的基本理论139

5.3.1带传动的受力分析139

5.3.2带传动的应力分析140

5.3.3摩擦带传动的弹性滑动和打滑141

5.4V带传动的设计计算141

5.4.1设计准则及额定功率141

5.4.2设计步骤和参数选择143

5.5带传动的张紧、使用与维护149

5.5.1带传动的张紧149

5.5.2带传动的合理使用与维护150

5.6链传动150

5.6.1链传动的特点和应用150

5.6.2链传动的布置、张紧与润滑151

5.7小结153

5.8习题154

5.9实训与实验155

第6章齿轮传动156

6.1齿轮传动概述156

6.1.1齿轮传动的特点156

6.1.2齿轮传动的类型156

6.1.3齿轮传动的基本要求157

6.2渐开线与渐开线齿廓157

6.2.1渐开线的形成与性质157

6.2.2渐开线齿廓的啮合特性158

6.3渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算159

6.3.1齿轮各部分的名称与符号159

6.3.2主要参数160

6.3.3几何尺寸计算161

6.3.4齿条161

6.3.5公法线长度和分度圆弦齿厚161

6.4渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动162

6.4.1正确啮合条件162

6.4.2标准中心距163

6.4.3连续传动条件164

6.5渐开线齿轮的加工方法与根切现象165

6.5.1渐开线齿轮的加工方法165

6.5.2根切现象与*少齿数167

6.6齿轮传动精度168

6.6.1齿轮精度等级168

6.6.2侧隙168

6.6.3齿轮精度等级和侧隙的标注169

6.7齿轮的失效形式与计算准则169

6.7.1齿轮的失效形式169

6.7.2计算准则170

6.8渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算171

6.8.1轮齿的受力分析和计算载荷171

6.8.2齿面接触疲劳强度计算172

6.8.3齿根弯曲疲劳强度计算173

6.9齿轮的常用材料、许用应力和圆柱齿轮的结构174

6.9.1齿轮的常用材料174

6.9.2齿轮的许用应力175

6.9.3圆柱齿轮的结构176

6.10斜齿圆柱齿轮传动179

6.10.1斜齿圆柱齿轮传动的啮合特点179

6.10.2斜齿轮的主要参数和几何尺寸计算181

6.10.3正确啮合条件与重合度182

6.10.4斜齿圆柱齿轮的当量齿数183

6.10.5公法线长度与分度圆弦齿厚183

6.10.6斜齿圆柱齿轮传动的设计计算184

6.11直齿锥齿轮传动189

6.11.1概述189

6.11.2齿廓曲面与当量齿数189

6.11.3基本参数与几何尺寸计算190

6.11.4直齿锥齿轮传动的强度计算191

6.11.5锥齿轮的结构192

6.12齿轮传动的维护193

6.12.1齿轮传动的润滑要点193

6.12.2齿轮传动的使用注意事项194

6.13蜗杆传动194

6.13.1蜗杆传动的类型与特点194

6.13.2蜗杆传动的基本参数与几何尺寸195

6.13.3蜗杆传动的失效、材料和精度198

6.13.4蜗杆传动的强度计算199

6.13.5蜗杆传动的效率和热平衡计算201

6.13.6蜗杆、蜗轮的结构202

6.13.7蜗杆传动的维护205

6.14小结206

6.15习题207

6.16实训与实验209

第7章齿轮系210

7.1齿轮系概述210

7.2定轴轮系的传动比及其计算211

7.2.1一对齿轮啮合的传动比211

7.2.2定轴轮系的传动比211

7.3行星轮系的传动比及其计算213

7.3.1行星轮系的组成213

7.3.2行星轮系的传动比214

7.4组合轮系的传动比215

7.5轮系的功用216

7.6小结218

7.7习题218

7.8实训与实验219

第8章轴承和轴220

8.1滚动轴承220

8.1.1滚动轴承的构造220

8.1.2滚动轴承分类221

8.1.3滚动轴承代号221

8.1.4滚动轴承的公差与配合224

8.1.5滚动轴承类型的选择225

8.2轴概述226

8.2.1轴的分类226

8.2.2轴的材料227

8.3轴的结构设计228

8.3.1轴上零件的定位和固定228

8.3.2轴的结构工艺性230

8.3.3提高轴承载能力的措施230

8.3.4轴的直径和长度确定230

8.4轴的强度计算231

8.4.1按抗扭强度计算231

8.4.2按弯扭合成强度计算231

8.5滚动轴承的寿命计算234

8.5.1滚动轴承的工作情况分析234

8.5.2滚动轴承失效形式和计算准则 235

8.5.3基本额定寿命和基本额定动载荷235

8.5.4当量动载荷235

8.5.5滚动轴承寿命计算237

8.5.6角接触轴承轴向力的计算 237

8.6滚动轴承静载荷计算238

8.7滚动轴承组合设计239

8.7.1滚动轴承的轴向固定239

8.7.2滚动轴承的支承结构型式240

8.7.3滚动轴承的装拆241

8.7.4滚动轴承支承的调整241

8.7.5滚动轴承的游隙和预紧242

8.8滑动轴承243

8.8.1向心滑动轴承243

8.8.2推力滑动轴承244

8.8.3轴瓦的结构和材料244

8.8.4非液体润滑滑动轴承的校核计算246

8.9小结247

8.10习题247

8.11实训与实验248

第9章机械的润滑与密封249

9.1润滑的作用和润滑技术249

9.2润滑剂250

9.2.1润滑剂及其作用250

9.2.2润滑剂的种类及选用原则250

9.2.3添加剂253

9.3润滑方式和润滑装置253

9.3.1常用的润滑方式及润滑装置253

9.3.2润滑方式的选取原则255

9.3.3几种典型零部件的润滑255

9.4密封方式及密封件260

9.4.1密封方式260

9.4.2常用的密封件260

9.5小结262

9.6习题262

9.7实训与实验262

第10章弹簧263

10.1弹簧的功用和类型263

10.1.1弹簧的功用263

10.1.2弹簧的类型263

10.2弹簧的制造、材料和许用应力264

10.2.1弹簧的制造和制造精度264

10.2.2弹簧的材料和许用应力265

10.3圆柱形螺旋弹簧的结构、参数和尺寸266

10.3.1弹簧的端部结构266

10.3.2弹簧的参数和尺寸267

10.4弹簧的应力、变形和特性曲线268

10.4.1弹簧的应力与变形268

10.4.2弹簧的特性曲线269

10.5片弹簧简介269

10.6小结270

10.7习题271

10.8实训与实验271

附录 部分习题参考答案272

参考文献276