目 录
第1 篇 机械设计总论.....................................1
第1 章 绪论........................................................1
1.1 机械设计课程的性质、研究对象
和任务.....................................................1
1.1.1 机械设计课程的性质.................1
1.1.2 机械设计课程的研究对象.........2
1.1.3 机械设计课程的任务.................3
1.2 机器的构成及其功能结构......................3
1.2.1 机器的一般构成.........................3
1.2.2 一般机械中的零部件功能
分类.............................................4
1.2.3 机械设计中的联接
(联接、连接)问题.......................5
1.2.4 机械设计中的传动问题.............5
1.2.5 机械设计中的轴系设计问题.....6
1.3 机械设计的一般程序..............................7
1.3.1 现代机械设计的特点.................7
1.3.2 机械设计的创新与优化.............8
1.3.3 机械设计的经济性问题...........10
1.3.4 机械设计中的可持续
发展问题...................................10
1.3.5 机械设计的一般程序...............11
小结.................................................................14
习题.................................................................14
第2章 机械设计中的综合约束条件.......15
2.1 概述........................................................15
2.1.1 技术性能约束条件...................15
2.1.2 标准化约束条件.......................16
2.1.3 可靠性约束条件.......................16
2.1.4 安全性约束条件.......................17
2.2 机械设计中的强度约束条件................17
2.2.1 载荷与应力的分类...................17
2.2.2 静应力作用下的强度约束
条件...........................................19
2.2.3 变应力作用下的强度约束
条件...........................................19
2.3 机械中的摩擦、磨损和润滑综述........22
2.3.1 摩擦与磨损...............................22
2.3.2 润滑...........................................23
2.4 机械结构的工艺性................................24
2.4.1 设计与加工工艺的关系...........24
2.4.2 毛坯件的成形方法...................25
2.4.3 外形加工方法...........................27
2.4.4 装配工艺性...............................30
小结.................................................................33
习题.................................................................33
第2篇 机械设计中的联接..........................35
第3 章 轴毂联接.............................................35
3.1 键联接....................................................36
3.1.1 平键联接...................................36
3.1.2 半圆键联接...............................37
3.1.3 楔键联接...................................37
3.1.4 切向键联接...............................37
3.1.5 键联接的类型选择
和强度计算...............................38
3.2 花键联接................................................41
3.2.1 花键联接的类型和特点...........41
3.2.2 花键联接的设计.......................42
3.3 销联接的类型及应用............................43
小结.................................................................45
习题.................................................................45
第4 章 螺纹联接.............................................47
4.1 螺纹的主要参数及类型........................47
4.1.1 螺纹的主要参数.......................47
4.1.2 螺纹的类型...............................47
4.2 螺纹联接的类型及螺纹联接件............49
4.2.1 螺纹联接的主要类型...............49
机械设计
·VI·
·VI·
4.2.2 螺纹联接件...............................51
4.3 螺纹联接的预紧和防松........................51
4.3.1 螺纹联接的预紧.......................51
4.3.2 螺纹联接的防松.......................52
4.4 单个螺栓联接的强度计算....................53
4.4.1 受拉螺栓联接的强度计算.......54
4.4.2 受剪螺栓联接的强度计算.......59
4.4.3 螺纹联接的常用材料
与许用应力...............................59
4.5 螺栓组联接的设计与受力分析............61
4.5.1 受轴向载荷FΣ的螺栓组
联接...........................................61
4.5.2 受横向载荷FΣ的螺栓组
联接...........................................61
4.5.3 受横向力矩T 的螺栓组
联接...........................................63
4.5.4 受翻转力矩M 的螺栓组
联接...........................................64
4.5.5 螺栓组联接的工程应用...........65
4.6 提高螺栓联接强度的措施....................67
小结.................................................................69
习题.................................................................70
第3 篇 机械传动设计...................................72
第5 章 螺旋传动.............................................72
5.1 螺旋传动的类型、特点及应用............72
5.1.1 螺旋传动的类型.......................72
5.1.2 螺旋传动的特点及应用...........73
5.2 螺旋传动的设计计算............................74
5.2.1 螺旋传动的效率与自锁...........74
5.2.2 滑动螺旋副的结构与材料.......74
5.2.3 滑动螺旋副的耐磨性计算.......76
5.2.4 滑动螺旋副的强度计算...........77
5.2.5 受压螺杆的稳定性计算...........78
5.2.6 螺杆的刚度计算.......................78
5.3 其他螺旋传动简介................................79
5.3.1 滚动螺旋传动简介...................79
5.3.2 静压螺旋传动简介...................79
5.4 螺旋传动设计作业及工程应用............80
5.4.1 螺旋传动工程应用实例...........80
5.4.2 螺旋传动设计作业...................83
小结.................................................................85
习题.................................................................85
第6 章 带传动.................................................87
6.1 带传动的类型、特点及应用................87
6.1.1 带传动的类型与结构...............87
6.1.2 带传动的特点...........................90
6.2 带传动工作情况分析............................90
6.2.1 带传动的受力分析...................90
6.2.2 带传动的应力分析...................92
6.2.3 带的弹性滑动与打滑...............93
6.3 V 带传动的设计计算............................95
6.3.1 V 带传动的失效形式
和设计准则...............................95
6.3.2 V 带传动的设计步骤...............95
6.4 V 带轮的设计......................................103
6.4.1 V 带轮的设计基本要求.........103
6.4.2 V 带轮的材料.........................103
6.4.3 V 带轮的结构尺寸.................104
6.5 V 带轮传动的张紧方式......................106
6.5.1 定期张紧.................................106
6.5.2 自动张紧.................................106
6.5.3 张紧轮张紧.............................106
6.6 其他带传动简介..................................107
6.6.1 高速带传动.............................107
6.6.2 同步带传动.............................107
小结...............................................................110
习题...............................................................110
第7 章 链传动...............................................111
7.1 链传动的类型、特点及应用..............111
7.1.1 套筒滚子链的结构和规格.....111
7.1.2 链轮的结构.............................114
7.2 链传动的运动分析和受力分析..........115
7.2.1 链传动的运动分析.................115
7.2.2 链传动的受力分析.................117
目 录
·VII·
·VII·
7.3 套筒滚子链的设计计算......................118
7.3.1 套筒滚子链传动的设计
约束分析.................................118
7.3.2 套筒滚子链传动的设计.........120
7.4 链传动的润滑与布置..........................122
7.4.1 链传动的润滑.........................122
7.4.2 链传动的布置与张紧.............123
小结...............................................................126
习题...............................................................126
第8 章 齿轮传动...........................................127
8.1 齿轮失效形式及设计准则..................127
8.1.1 齿轮的工作条件
与齿面硬度.............................127
8.1.2 齿轮失效形式及设计准则.....128
8.2 齿轮材料及热处理..............................130
8.2.1 齿轮材料及其选用.................130
8.2.2 齿轮的热处理.........................131
8.3 直齿圆柱齿轮传动的受力分析
和计算载荷.........................................133
8.3.1 轮齿的受力分析.....................133
8.3.2 计算载荷.................................134
8.4 直齿圆柱齿轮传动强度计算..............137
8.4.1 直齿圆柱齿轮传动的
齿面接触强度计算.................138
8.4.2 直齿圆柱齿轮传动的
齿根弯曲强度计算.................142
8.5 斜齿圆柱齿轮传动强度计算特点......151
8.5.1 轮齿上的作用力.....................151
8.5.2 强度计算.................................153
8.6 直齿圆锥齿轮的传动强度
计算特点.............................................161
8.6.1 齿轮的受力分析.....................162
8.6.2 强度计算.................................163
8.7 齿轮的结构设计..................................167
8.7.1 齿轮轴.....................................167
8.7.2 腹板式齿轮和实心式齿轮.....167
8.7.3 轮辐式齿轮.............................168
8.8 齿轮传动的效率与润滑......................169
8.8.1 齿轮传动的效率.....................169
8.8.2 齿轮传动的润滑.....................170
8.9 其他齿轮传动简介..............................171
8.9.1 圆弧齿轮传动简介.................171
8.9.2 曲线齿圆锥齿轮传动简介.....172
小结...............................................................173
习题...............................................................174
第9 章 蜗杆传动...........................................178
9.1 蜗杆传动的材料和失效形式..............178
9.1.1 蜗杆传动的材料.....................178
9.1.2 蜗杆传动的失效形式.............179
9.1.3 蜗杆传动的结构设计.............179
9.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及
几何尺寸计算.....................................180
9.2.1 普通圆柱蜗杆传动的
主要参数及其选择.................180
9.2.2 蜗杆传动的几何尺寸计算.....183
9.3 蜗杆传动的受力分析和强度计算......184
9.3.1 受力分析.................................184
9.3.2 强度计算.................................185
9.3.3 刚度计算.................................189
9.3.4 普通圆柱蜗杆传动的精度
等级及其选择.........................189
9.4 蜗杆传动的效率、润滑和热
平衡计算.............................................190
9.4.1 蜗杆传动的效率和润滑.........190
9.4.2 蜗杆传动的热平衡计算.........191
9.5 蜗杆传动工程应用..............................192
小结...............................................................195
习题...............................................................196
第10章 机械传动方案综合分析
与工程应用.......................................198
10.1 机械传动系统设计............................198
10.1.1 各种机械传动主要性能
的比较分析...........................198
10.1.2 摩擦传动与啮合传动的
比较.......................................200
机械设计
·VIII·
·VIII·
10.1.3 选择机械传动的一般原则...201
10.1.4 机械传动系统的设计过程...202
10.2 机械传动工程应用实例....................209
10.2.1 机械传动系统设计实例
分析.......................................209
10.2.2 机械设计课程设计题目
综合.......................................216
小结...............................................................220
习题...............................................................220
第4 篇 机械设计中的轴系设计...............223
第11 章 滑动轴承........................................223
11.1 机械设计中的摩擦、磨损和润滑....223
11.1.1 机械中的摩擦......................223
11.1.2 机械中的磨损......................225
11.1.3 机械中的润滑......................226
11.2 滑动轴承概述....................................227
11.2.1 滑动轴承的特点与分类.....227
11.2.2 滑动轴承的设计内容.........228
11.2.3 滑动轴承的摩擦
润滑状态.............................228
11.3 滑动轴承的结构形式........................229
11.3.1 向心滑动轴承.....................229
11.3.2 推力滑动轴承.....................230
11.4 滑动轴承的材料................................230
11.4.1 轴瓦对材料的性能要求.....230
11.4.2 滑动轴承的材料.................231
11.4.3 轴瓦的结构.........................233
11.5 滑动轴承的润滑剂和润滑装置........234
11.5.1 润滑剂及其性能指标.........234
11.5.2 润滑剂的选择.....................236
11.5.3 润滑方法.............................238
11.6 不完全液体摩擦滑动轴承的计算....240
11.6.1 向心滑动轴承.....................240
11.6.2 推力滑动轴承.....................241
11.7 液体动力润滑向心滑动轴承
设计计算............................................242
11.7.1 流体动力润滑的基本
方程......................................242
11.7.2 向心滑动轴承形成液体
动力润滑的过程..................244
11.7.3 液体动力润滑向心滑动
轴承设计步骤.....................251
11.8 其他轴承简介....................................253
11.8.1 多油楔轴承简介.................253
11.8.2 静压轴承与空气轴承
简介.....................................254
小结...............................................................255
习题...............................................................255
第12 章 滚动轴承........................................256
12.1 概述....................................................256
12.2 滚动轴承的类型代号及选择............257
12.2.1 滚动轴承的类型特点.........257
12.2.2 滚动轴承的代号.................260
12.2.3 滚动轴承类型的选择.........263
12.3 滚动轴承的失效形式和计算准则....264
12.3.1 滚动轴承工作时的载荷
分布.....................................264
12.3.2 滚动轴承的失效形式
及计算准则...........................265
12.4 滚动轴承的选择计算........................266
12.4.1 滚动轴承的基本额定
寿命和基本额定动载荷.....266
12.4.2 滚动轴承的寿命计算
公式.....................................266
12.4.3 滚动轴承的当量动载荷
计算.....................................267
12.4.4 角接触球轴承和圆锥滚子
轴承轴向载荷FA的计算...269
12.4.5 同一支点成对安装同
型号向心角接触轴承的
计算特点.............................273
12.5 滚动轴承的静载荷计算....................274
12.5.1 极限转速校核.....................274
12.5.2 静强度校核.........................274
目 录
·IX·
·IX·
12.6 滚动轴承的组合设计........................276
12.6.1 支承结构形式及其选择.....276
12.6.2 滚动轴承的固定.................277
12.6.3 滚动轴承组合的调整.........278
12.6.4 提高轴系的支承刚度.........279
12.6.5 滚动轴承的配合.................280
12.6.6 滚动轴承的润滑.................281
12.6.7 滚动轴承的密封.................282
小结...............................................................283
习题...............................................................284
第13 章 轴......................................................287
13.1 轴的类型、材料和设计准则............287
13.1.1 轴的类型与功用.................287
13.1.2 轴的材料及其选择.............288
13.1.3 轴的设计准则与步骤.........290
13.2 轴系结构组合设计与工程应用........292
13.2.1 轴的结构设计要求.............292
13.2.2 滚动轴承与轴的组合
设计.....................................292
13.2.3 轴系结构组合设计实例.....299
13.3 轴的强度计算....................................301
13.3.1 按扭转强度计算.................301
13.3.2 按弯扭组合强度计算.........302
13.3.3 按疲劳强度安全系数
计算.....................................302
13.4 轴的其他项目计算............................307
13.4.1 轴的刚度计算.....................307
13.4.2 轴的临界转速计算.............308
小结...............................................................313
习题...............................................................313
第14 章 联轴器与离合器..........................314
14.1 联轴器与离合器的分类和应用........314
14.1.1 联轴器与离合器的分类.....314
14.1.2 联轴器和离合器计算转矩
的确定.................................315
14.2 刚性联轴器........................................315
14.2.1 刚性联轴器的特点.............315
14.2.2 常用刚性联轴器简介.........316
14.3 挠性联轴器........................................317
14.3.1 无弹性元件挠性联轴器.....317
14.3.2 金属弹性元件挠性
联轴器.................................319
14.3.3 非金属弹性元件
挠性联轴器.......................320
14.4 常用离合器的类型及应用................322
14.4.1 牙嵌离合器.........................322
14.4.2 圆盘摩擦离合器.................323
14.4.3 安全离合器.........................324
14.5 联轴器与离合器的选择....................324
14.5.1 联轴器的选择.....................324
14.5.2 离合器的选择.....................326
小结...............................................................327
习题...............................................................327
第5 篇 其他零部件结构及设计...............328
第15 章 弹簧..................................................328
15.1 弹簧的功用与类型............................328
15.1.1 弹簧的功用.........................328
15.1.2 弹簧的类型.........................328
15.2 弹簧的材料与制造............................329
15.2.1 弹簧的材料及许用应力.....329
15.2.2 弹簧的制造.........................331
15.3 圆柱形螺旋压缩、拉伸弹簧的
应力分析...........................................331
15.3.1 弹簧的应力.........................331
15.3.2 弹簧的变形.........................332
15.4 圆柱形螺旋压缩、拉伸弹簧
的设计...............................................333
15.4.1 弹簧的结构与几何尺寸.....333
15.4.2 弹簧的设计计算.................335
15.5 其他弹簧简介....................................337
15.5.1 圆柱螺旋扭转弹簧.............337
15.5.2 蝶形弹簧.............................337
小结...............................................................338
习题...............................................................339
机械设计
·X·
·X·
第16 章 箱体、导轨与铰链......................340
16.1 箱体....................................................340
16.1.1 箱体的主要功能.................340
16.1.2 箱体设计应考虑的主要
问题.....................................340
16.1.3 箱体毛坯的选择.................341
16.1.4 箱体结构主要参数设计.....342
16.1.5 典型箱体结构.....................345
16.2 导轨....................................................345
16.2.1 导轨的功能.........................345
16.2.2 导轨设计基本要求.............346
16.2.3 滑动导轨设计.....................346
16.2.4 滚动导轨设计简介.............351
16.3 铰链....................................................354
16.3.1 铰链的功能.........................354
16.3.2 铰链设计基本要求.............354
16.3.3 铰链常见结构.....................355
小结...............................................................357
习题...............................................................357
参考文献.............................................................358

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