本书是依据教育部制定的高等工科院校“机械设计课程教学基本要求”，以培养“创新型应用人才”为指导思想，以学生就业所需的专业知识和操作技能为着眼点，结合应用型本科院校的人才培养目标及教学的特点编写而成。本书在编写过程中有机融入最新的实例以及操作性较强的案例，并对案例进行有效的分析，突出了教材的新颖性和设计的实用性。全书共5篇14章，包括机械设计概述、机械零件设计中的强度与耐磨性、螺纹连接和螺旋传动、键连接及其他连接、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动设计、轴的设计、滑动轴承、滚动轴承、联轴器和离合器、弹簧及机械的发展和创新设计等。各章包含教学目标、教学要求、引入案例、正文、综合应用实例、本章小结、习题等内容。
样章试读
目录
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第一篇 机械设计总论
绪论 1
第1章 机械设计概述 4
1.1 机械设计的要求 5
1.1.1 机械设计的基本要求 5
1.1.2 机械零件设计的基本要求 5
1.2 机械设计的一般程序 6
1.3 机械零件的主要失效形式与设计准则 8
1.3.1 机械零件的主要失效形式 8
1.3.2 机械零件的设计准则 9
1.4 机械零件的设计方法与基本原则 10
1.4.1 机械零件的设计方法 10
1.4.2 机械零件的设计步骤 12
1.4.3 机械零件设计的基本原则 12
本章小结 13
习题 13
第2章 机械零件设计中的强度与耐磨性 14
2.1 机械零件的载荷与应力 15
2.1.1 载荷与应力的分类 15
2.1.2 稳定循环变应力的基本参数 15
2.2 静应力时机械零件的强度计算 16
2.2.1 塑性材料零件的强度计算 16
2.2.2 脆性材料与低塑性材料 17
2.3 机械零件的疲劳强度 17
2.3.1 疲劳断裂特征 17
2.3.2 疲劳曲线和疲劳极限应力图 18
2.3.3 影响机械零件疲劳强度的主要因素和零件极限应力图 19
2.3.4 单向稳定变应力时的疲劳强度计算 21
2.3.5 提高机械零件疲劳强度的措施 23
2.4 机械零件的接触强度 23
2.5 摩擦、磨损与润滑概述 24
2.5.1 摩擦 25
2.5.2 磨损 26
2.5.3 润滑 27
本章小结 30
习题 30
第二篇 连接件设计
第3章 螺纹连接与螺旋传动 31
3.1 概述 32
3.2 螺纹连接 33
3.2.1 螺纹 33
3.2.2 螺纹连接的类型及螺纹连接件 35
3.2.3 螺纹连接的预紧和防松 38
3.2.4 螺栓组连接的结构设计和受力分析 42
3.2.5 单个螺栓连接的强度计算 45
3.2.6 螺纹连接件的材料选择 51
3.2.7 提高螺栓连接强度的措施 51
3.3 螺旋传动 56
3.3.1 螺旋传动的类型、特点及应用 56
3.3.2 螺旋传动的设计计算 58
3.3.3 其他螺旋传动 62
3.3.4 螺旋传动的工程应用 63
本章小结 63
习题 63
第4章 键连接及其他连接 66
4.1 键连接 67
4.1.1 键连接的功用、主要类型和应用特点 67
4.1.2 键的选择和键连接的强度计算 69
4.2 花键连接 71
4.2.1 花键连接的特点、类型和应用 71
4.2.2 花键连接的设计计算 72
4.3 销连接 73
4.4 无键连接 74
4.4.1 型面连接 74
4.4.2 过盈连接 75
4.4.3 胀紧连接 75
本章小结 76
习题 76
第三篇 机械传动设计
第5章 带传动 77
5.1 概述 78
5.1.1 带传动的类型 78
5.1.2 摩擦型带传动的特点及应用 80
5.2 V带及带轮结构 80
5.2.1 V带类型和标准 80
5.2.2 V带轮结构 82
5.2.3 带传动的几何计算 84
5.3 带传动工作情况分析 85
5.3.1 带传动的受力分析 85
5.3.2 带传动的最大有效拉力及其影响因素 86
5.3.3 带传动的应力分析 87
5.3.4 带的弹性滑动和打滑 88
5.4 V带传动的设计 89
5.4.1 设计准则和单根V带的基本额定功率 89
5.4.2 带传动的设计与参数选择 92
5.4.3 带传动的张紧、安装及维护 97
本章小结 98
习题 98
第6章 链传动 100
6.1 概述 101
6.2 链条与链轮 101
6.2.1 链条 101
6.2.2 链轮 104
6.3 链传动的运动分析及受力分析 105
6.3.1 链传动的运动分析 105
6.3.2 链传动的受力分析 107
6.4 滚子链传动的失效形式及功率曲线 108
6.4.1 滚子链传动的失效形式 108
6.4.2 滚子链传动的极限功率曲线 109
6.4.3 滚子链传动的额定功率曲线 109
6.5 链传动的设计计算 111
6.5.1 一般链传动的设计计算 111
6.5.2 低速链传动的静强度计算 112
6.6 链传动的布置、张紧与润滑 113
6.6.1 链传动的布置 113
6.6.2 链传动的张紧 113
6.6.3 链传动的润滑 114
本章小结 116
习题 116
第7章 齿轮传动 118
7.1 概述 119
7.2 齿轮传动的失效形式及设计准则 120
7.2.1 齿轮的失效形式 120
7.2.2 设计准则 122
7.3 齿轮的材料及其选择原则 123
7.3.1 常用的齿轮材料 123
7.3.2 齿轮材料的选择原则 125
7.4 齿轮传动的计算载荷 127
7.5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 132
7.5.1 轮齿的受力分析 132
7.5.2 齿根弯曲疲劳强度计算 132
7.5.3 齿面接触疲劳强度计算 134
7.5.4 齿轮传动的强度计算说明 137
7.6 齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择 137
7.6.1 齿轮传动设计参数选择 137
7.6.2 齿轮的许用应力 139
7.6.3 齿轮精度选择 141
7.7 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 145
7.7.1 轮齿的受力分析 145
7.7.2 计算载荷 146
7.7.3 齿根弯曲疲劳强度计算 148
7.7.4 齿面接触疲劳强度计算 148
7.7.5 斜齿轮传动的参数选择 150
7.8 标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算 154
7.8.1 设计参数 154
7.8.2 轮齿的受力分析 155
7.8.3 齿根弯曲疲劳强度计算 156
7.8.4 齿面接触疲劳强度计算 156
7.9 变位齿轮传动强度计算概述 157
7.10 齿轮的结构设计 158
7.11 齿轮传动的润滑 162
7.11.1 齿轮传动的润滑方式 162
7.11.2 润滑剂的选择 162
本章小结 163
习题 164
第8章 蜗杆传动设计 166
8.1 概述 167
8.1.1 蜗杆传动的类型 167
8.1.2 蜗杆传动的特点 168
8.1.3 普通圆柱蜗杆传动的精度 169
8.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 169
8.2.1 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择 170
8.2.2 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 172
8.2.3 蜗杆传动的变位 173
8.3 圆柱蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择 174
8.4 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算 175
8.4.1 蜗杆传动的受力分析 175
8.4.2 蜗杆传动强度计算 176
8.4.3 蜗杆传动刚度计算 179
8.5 蜗杆传动的效率、相对滑动速度、润滑及热平衡计算 180
8.5.1 蜗杆传动的效率 180
8.5.2 蜗杆传动的相对滑动速度 181
8.5.3 蜗杆传动的润滑 181
8.5.4 蜗杆传动的热平衡计算 182
8.6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构 183
8.6.1 蜗杆的结构 183
8.6.2 蜗轮的结构 183
本章小结 185
习题 185
第四篇 轴系零部件及弹簧设计
第9章 轴的设计 188
9.1 概述 189
9.2 轴的结构设计 191
9.2.1 拟订轴上零件的装配方案 191
9.2.2 轴上零件轴向和周向定位 192
9.2.3 各轴段直径和长度的确定 194
9.2.4 提高轴强度的常用措施 194
9.2.5 结构工艺性要求 195
9.3 轴的工作能力计算 196
9.3.1 轴的强度计算 196
9.3.2 轴的刚度计算 200
9.3.3 轴的振动稳定性计算 202
本章小结 208
习题 208
第10章 滑动轴承 210
10.1 概述 210
10.2 滑动轴承的结构、材料及润滑 211
10.2.1 滑动轴承的类型和结构 211
10.2.2 滑动轴承的失效形式、常用材料及轴瓦结构 213
10.2.3 滑动轴承润滑剂的选用 220
10.3 非液体摩擦滑动轴承的设计计算 222
10.3.1 径向滑动轴承的设计计算 222
10.3.2 止推滑动轴承的设计计算 223
10.4 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算 224
10.4.1 流体动力润滑的基本方程 224
10.4.2 径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程 227
10.4.3 径向滑动轴承的几何关系和承载量系数 227
10.4.4 最小油膜厚度minh 230
10.4.5 轴承的热平衡计算 230
10.4.6 参数选择 232
本章小结 234
习题 234
第11章 滚动轴承 236
11.1 概述 237
11.1.1 滚动轴承的基本构造 237
11.1.2 滚动轴承的材料 238
11.2 滚动轴承的类型、代号和选择 238
11.2.1 滚动轴承的类型 238
11.2.2 滚动轴承的性能和特点 239
11.2.3 滚动轴承的代号 241
11.2.4 滚动轴承的类型选择 244
11.3 滚动轴承的工作情况 245
11.3.1 滚动轴承的受力分析 245
11.3.2 滚动轴承主要失效形式 246
11.3.3 计算准则 247
11.4 滚动轴承的校核计算 247
11.4.1 滚动轴承的基本额定寿命 247
11.4.2 滚动轴承的基本额定动负荷 248
11.4.3 滚动轴承的寿命计算公式 248
11.4.4 滚动轴承的当量动负荷 249
11.4.5 角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷与轴向载荷计算 250
11.4.6 滚动轴承的静强度计算 252
11.5 滚动轴承的组合设计 253
11.5.1 滚动轴承的固定 253
11.5.2 滚动轴承轴系支点固定的结构形式 254
11.5.3 轴承游隙和轴承组合位置的调整 256
11.5.4 提高轴系刚度的措施 256
11.5.5 滚动轴承的配合和装拆 258
11.5.6 滚动轴承的润滑 259
11.5.7 滚动轴承的密封 261
11.6 新型结构滚动轴承简介 264
11.6.1 直线滚动轴承 264
11.6.2 交叉滚动轴承 265
本章小结 266
习题 266
第12章 联轴器和离合器 268
12.1 概述 268
12.2 联轴器 269
12.2.1 联轴器的种类及特性 269
12.2.2 联轴器的选择 277
12.3 离合器 279
12.3.1 离合器的种类及特性 279
12.3.2 离合器的选择 282
本章小结 282
习题 282
第13章 弹簧 284
13.1 概述 285
13.2 弹簧的材料、许用应力和制造 286
13.2.1 弹簧的材料及选择 286
13.2.2 弹簧的许用应力 287
13.2.3 弹簧的制造 288
13.3 圆柱螺旋压缩和拉伸弹簧的结构与设计 288
13.3.1 圆柱螺旋弹簧的结构 288
13.3.2 圆柱螺旋弹簧的几何参数计算 289
13.3.3 圆柱螺旋弹簧的特性曲线 290
13.3.4 圆柱螺旋弹簧受载时的应力和变形 291
13.3.5 圆柱螺旋压缩和拉伸弹簧的设计计算 293
13.4 其他弹簧简介 293
13.4.1 圆柱螺旋扭转弹簧 293
13.4.2 碟形弹簧 294
本章小结 296
习题 297
第五篇 机械创新设计
第14章 机械的发展和创新设计 298
14.1 机械发展与创新概述 298
14.2 机械创新设计综述 300
14.3 机械功能原理设计及创新 301
14.3.1 机械系统及功能 301
14.3.2 功能原理设计的意义 302
14.3.3 功能结构分析 303
14.3.4 功能元求解及求系统原理解 303
14.3.5 功能原理的创新 304
本章小结 304
附录 305
参考文献 310
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