机械设计

第1章 绪论 1 1.1 本课程的研究对象 1 1.2 本课程的研究内容 2 1.3 本课程的性质与任务 2 1.4 本课程的学习方法 3 本章小结 3 习题 3 第2章 机械设计概论 4 2.1 机械设计的要求 4 2.1.1 机械设计的基本要求 4 2.1.2 机械零件设计的主要要求 5 2.2 机械设计的一般程序 6 2.3 机械零件的主要失效形式与设计准则 7 2.3.1 机械零件的主要失效形式 8 2.3.2 机械零件的设计准则 8 2.4 机械零件的材料选择 10 2.4.1 机械零件的设计方法 10 2.4.2 使用要求 10 2.4.3 工艺性要求 10 2.4.4 材料的经济性 11 2.4.5 材料的供应情况 11 2.5 机械结构设计的基本要求 11 2.6 机械零件的标准化 12 本章小结 13 习题 13 第3章 机械零件的强度 14 3.1 载荷和应力的分类 14 3.1.1 载荷及其种类 14 3.1.2 应力及其种类 14 3.1.3 静应力作用下的强度问题 16 3.2 静应力作用下机械零件的强度 17 3.3 变应力作用下机械零件的疲劳强度 18 3.3.1 疲劳曲线 19 3.3.2 稳定变应力状态下机械零件的强度计算 19 3.3.3 复合应力状态下安全系数的强度计算 21 3.4 机械零件的表面接触强度 21 本章小结 23 习题 23 第4章 带传动设计 24 4.1 概述 24 4.2 带传动类型及其工作原理 24 4.2.1 摩擦型带传动 25 4.2.2 啮合型带传动 26 4.3 带传动的工作情况分析 26 4.3.1 带传动的受力分析 26 4.3.2 带传动的应力分析 28 4.3.3 带传动的弹性滑动与打滑 29 4.4 普通V带传动的设计计算 30 4.5 V带轮的设计 40 4.5.1 V带轮的设计内容 40 4.5.2 V带轮的结构形式 41 4.5.3 V带轮的材料 42 4.5.4 V带轮的结构设计 42 4.5.5 V带轮的技术要求 43 4.6 带传动的张紧、 安装和维护 44 4.6.1 带传动的张紧 44 4.6.2 V带的安装和维护 45 本章小结 46 习题 46 第5章 链传动设计 47 5.1 概述 47 5.1.1 链传动的特点 47 5.1.2 链传动的种类 48 5.1.3 链轮 51 5.1.4 链和链轮的材料 53 5.2 链传动的运动特征 53 5.2.1 链传动的运动不均匀性 53 5.2.2 链传动的动载荷 54 5.3 链传动的受力分析 55 5.4 滚子链传动的设计 56 5.4.1 链传动的失效形式 56 5.4.2 链传动的功率曲线图 57 5.4.3 滚子链传动的设计计算 58 5.5 链传动的布置、 张紧和润滑 63 5.5.1 链传动的布置 63 5.5.2 张紧方法 64 5.5.3 链传动的润滑 65 本章小结 66 习题 66 第6章 齿轮传动设计 67 6.1 概述 67 6.1.1 齿轮传动的分类 67 6.1.2 齿轮传动的特点和应用 68 6.2 齿轮传动的失效形式和设计准则 68 6.2.1 齿轮传动的失效形式 68 6.2.2 齿轮传动的设计准则 70 6.3 齿轮常用材料及其选用原则 71 6.3.1 齿轮材料和热处理 71 6.3.2 齿轮材料的选用原则 72 6.4 齿轮传动的计算载荷 73 6.4.1 使用系数KA 74 6.4.2 动载荷系数KV 74 6.4.3 齿间载荷分配系数Kα 75 6.4.4 齿向载荷分配系数Kβ 76 6.5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 77 6.5.1 齿轮传动的受力分析 77 6.5.2 齿面接触疲劳强度计算 78 6.5.3 齿根弯曲疲劳强度计算 84 6.6 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 94 6.6.1 齿轮传动的受力分析 94 6.6.2 齿面接触疲劳强度计算 95 6.6.3 齿根弯曲疲劳强度计算 99 6.7 标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算 100 6.7.1 主要设计参数计算 100 6.7.2 齿轮传动的受力分析 101 6.7.3 齿面接触疲劳强度计算 102 6.7.4 齿根弯曲疲劳强度计算 103 6.8 齿轮的结构 103 6.9 齿轮传动的润滑 106 6.9.1 齿轮传动的润滑方式 106 6.9.2 齿轮传动润滑油的黏度 107 本章小结 107 习题 108 第7章 蜗杆传动设计 109 7.1 概述 109 7.1.1 蜗杆传动的类型 109 7.1.2 蜗杆传动的特点 111 7.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 112 7.2.1 圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择 112 7.2.2 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 114 7.3 蜗杆传动的失效形式、 计算准则及材料选择 116 7.3.1 蜗杆传动的失效形式 116 7.3.2 蜗杆传动的设计准则 117 7.3.3 蜗杆、 蜗轮的材料 117 7.4 普通圆柱蜗杆传动的强度计算 118 7.4.1 圆柱蜗杆传动的受力分析 118 7.4.2 普通圆柱蜗杆传动的强度计算 119 7.4.3 普通圆柱蜗杆的刚度计算 123 7.5 蜗杆传动的效率、 润滑及热平衡计算 123 7.5.1 蜗杆传动的效率 123 7.5.2 蜗杆传动的润滑 124 7.5.3 蜗杆传动的热平衡计算 125 7.6 普通圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计 127 7.6.1 蜗杆的结构形式 127 7.6.2 蜗轮的结构形式 127 本章小结 128 习题 129 第8章 螺纹连接设计 130 8.1 概述 130 8.1.1 螺纹的主要参数 130 8.1.2 螺纹的类型及应用 131 8.2 螺纹连接的主要类型和螺纹连接标准件 132 8.2.1 螺纹连接的主要类型 132 8.2.2 标准螺纹连接件 134 8.3 螺纹连接的预紧和防松 136 8.3.1 螺纹连接的预紧 136 8.3.2 螺纹连接的防松 138 8.4 单个螺栓连接的强度计算 139 8.4.1 受拉螺栓连接的强度计算 140 8.4.2 受剪螺栓连接的强度计算 145 8.4.3 螺纹连接的常用材料与许用应力 146 8.5 螺栓组连接的设计与受力分析 146 8.5.1 受轴向载荷F∑作用的螺栓组连接 147 8.5.2 受横向载荷F∑作用的螺栓组连接 147 8.5.3 受横向力矩T作用的螺栓组连接 148 8.5.4 受翻转力矩M作用的螺栓组连接 149 8.6 提高螺栓连接强度的措施 151 8.6.1 降低影响螺栓疲劳强度的应力幅 151 8.6.2 改善螺纹牙上载荷分布不均的现象 152 8.6.3 减小应力集中的影响 154 8.6.4 采用合理的制造工艺方法 155 本章小结 155 习题 156 第9章 键销连接设计 158 9.1 键连接 158 9.1.1 键连接的类型、 特点和应用 158 9.1.2 键的选择和键连接的强度计算 161 9.2 花键连接 163 9.2.1 花键连接的类型、 特点和应用 163 9.2.2 花键连接的强度计算 165 9.3 销连接及其他形式的连接 166 9.3.1 销连接 166 9.3.2 其他形式的键销连接 167 本章小结 168 习题 168 第10章 滑动轴承 169 10.1 概述 169 10.2 滑动轴承的结构形式 170 10.2.1 径向滑动轴承 170 10.2.2 推力滑动轴承 172 10.3 轴瓦的材料和结构 173 10.3.1 滑动轴承材料 173 10.3.2 轴瓦的结构 176 10.4 滑动轴承的润滑 179 10.4.1 滑动轴承的润滑剂及其选用 179 10.4.2 滑动轴承的润滑方式及装置 180 10.4.3 润滑方式的选择 182 10.5 不完全液体润滑滑动轴承的设计计算 183 10.5.1 失效形式和设计准则 183 10.5.2 设计步骤 184 10.6 液体动压润滑径向轴承的设计计算 184 10.6.1 液体动压润滑的承载原理 184 10.6.2 液体动压润滑的基本方程 185 10.6.3 径向滑动轴承形成液体动压润滑的过程 186 10.6.4 径向滑动轴承的几何关系和承载量系数 187 10.6.5 *小油膜厚度 190 10.6.6 温升Δt 190 10.6.7 设计方法 191 10.7 其他滑动轴承简介 195 10.7.1 多油楔轴承 195 10.7.2 液体静压轴承 195 10.7.3 气体润滑轴承 196 本章小结 197 习题 197 第11章 滚动轴承 198 11.1 概述 198 11.1.1 滚动轴承的特点和应用 198 11.1.2 滚动轴承的基本构造 198 11.1.3 滚动轴承的材料 199 11.2 滚动轴承的主要类型及其选择 199 11.2.1 滚动轴承的基本类型及性能特点 199 11.2.2 滚动轴承类型的选择 203 11.3 滚动轴承的代号 204 11.4 滚动轴承的受力分析、 失效形式和计算准则 208 11.4.1 轴承工作时轴承元件上的载荷及应力分布 208 11.4.2 滚动轴承的失效形式 209 11.4.3 滚动轴承的计算准则 209 11.5 滚动轴承的动载荷和寿命计算 210 11.5.1 基本额定寿命 210 11.5.2 基本额定动载荷 211 11.5.3 当量动载荷 211 11.5.4 滚动轴承的寿命计算公式 213 11.5.5 滚动轴承的疲劳寿命与可靠度 215 11.5.6 向心推力轴承的载荷计算 216 11.6 滚动轴承的静载荷计算 219 11.6.1 基本额定静载荷 219 11.6.2 当量静载荷 219 11.6.3 静载荷校核计算 219 11.7 滚动轴承的组合设计 222 11.7.1 滚动轴承的轴向固定与定位 222 11.7.2 滚动轴承的支承结构 223 11.7.3 滚动轴承的配合选用 224 11.7.4 滚动轴承的安装和拆卸 225 11.7.5 轴承组合的调整 226 11.7.6 支承部位的刚度和同轴度 226 11.8 滚动轴承的润滑与密封 229 11.8.1 滚动轴承的润滑 229 11.8.2 滚动轴承的密封 231 本章小结 232 习题 232 第12章 联轴器与离合器 234 12.1 概述 234 12.2 联轴器 234 12.2.1 联轴器的分类及特性 234 12.2.2 刚性联轴器 235 12.2.3 挠性联轴器 236 12.2.4 安全联轴器 243 12.2.5 联轴器的选择 243 12.3 离合器 245 12.3.1 牙嵌离合器 245 12.3.2 摩擦离合器 246 12.3.3 自控离合器 248 本章小结 250 习题 250 第13章 轴的设计 252 13.1 概述 252 13.1.1 轴的功用 252 13.1.2 轴的分类 252 13.1.3 轴的设计内容及步骤 255 13.2 轴的材料 255 13.2.1 失效形式及对材料的性能要求 255 13.2.2 常用材料及热处理 255 13.3 轴的结构设计 257 13.3.1 拟订轴上零件的装配方案 258 13.3.2 轴上零件的轴向固定和轴向定位 258 13.3.3 轴上零件的周向固定 260 13.3.4 各轴段直径和长度的确定 261 13.3.5 提高轴的强度的常用措施 261 13.3.6 轴的结构工艺性 264 13.4 轴的强度计算 265 13.4.1 按扭转强度条件计算 265 13.4.2 按弯扭合成强度条件计算 266 13.4.3 按疲劳强度安全系数计算 268 13.4.4 按静强度的安全系数校核计算 269 13.5 轴的刚度计算 269 13.5.1 轴的弯曲刚度校核计算 270 13.5.2 轴的扭转刚度校核计算 270 13.6 轴的振动和振动稳定性 271 本章小结 275 习题 276 第14章 弹簧 277 14.1 概述 277 14.2 圆柱螺旋弹簧的材料、 结构及制造 278 14.2.1 弹簧材料 278 14.2.2 圆柱螺旋弹簧的结构形式 281 14.2.3 弹簧制造 283 14.3 圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算 284 14.3.1 受力与应力分析、 变形及稳定性 284 14.3.2 特性曲线 288 14.3.3 设计计算 290 14.4 其他弹簧简介 292 14.4.1 螺旋扭转弹簧 292 14.4.2 碟形弹簧 292 本章小结 293 习题 294 参考文献 295