本书是作者根据多年来的教学和教改实践，以“设计”为主线，以培养学生的设计能力为目标，对传统“机械原理”和“机械设计”课程内容进行整合编写而成的。全书共 17章，首先介绍机械设计的共性基础知识；然后以一般机械中的常用机构和典型通用零部件为对象，介绍与之相关的设计知识、设计理论和设计方法；最后简要介绍机械系统方案设计的基本概念和方法。
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目录
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第1章 绪论 1
1.1 机构、机器与机械 1
1.2 机械的组成 3
1.3 机械的发展历程 4
1.4 机械设计及其基本要求与一般流程 5
1.4.1 机械设计及其类型 5
1.4.2 机械设计方法 6
1.4.3 机械设计的基本要求与一般流程 7
1.5 机械零件设计的基本要求与一般流程 10
1.5.1 机械零件设计的基本要求 10
1.5.2 机械零件设计的一般流程 11
1.6 本课程的内容、特点和任务 11
1.6.1 本课程的内容 11
1.6.2 本课程的特点 12
1.6.3 本课程的任务 12
思考题与习题 12
第2章 机械运动分析与设计基础 13
2.1 概述 13
2.2 机构的形成 13
2.2.1 构件与运动副 13
2.2.2 运动链与机构 15
2.3 平面机构运动简图 16
2.3.1 机构运动简图及其特点 16
2.3.2 机构运动简图的绘制 17
2.4 平面机构的自由度计算 19
2.4.1 构件的自由度 19
2.4.2 机构的自由度 19
2.4.3 计算平面机构自由度时应注意的问题 20
2.5 平面机构的运动分析与力分析 23
2.5.1 平面机构的运动分析与力分析方法 23
2.5.2 平面机构运动分析的速度瞬心法 23
思考题与习题 26
第3章 机械零部件工作能力设计计算基础 29
3.1 概述 29
3.2 作用在零件上的载荷 29
3.2.1 载荷的类型 29
3.2.2 载荷的确定 31
3.3 机械零件中的应力 31
3.3.1 体积应力和表面应力 32
3.3.2 温度应力和装配应力 34
3.4 机械零件的工作能力设计及材料选用原则 35
3.4.1 机械零件的失效形式 36
3.4.2 机械零件的工作能力设计计算准则 36
3.4.3 机械零件材料的选用原则 37
3.5 机械零件的强度和刚度 38
3.5.1 强度分类及强度的判断方法 38
3.5.2 静应力强度计算 38
3.5.3 变应力强度计算 39
3.5.4 机械零件的刚度 41
3.6 机械零件的振动稳定性 42
3.7 摩擦、磨损和润滑简介 43
3.7.1 摩擦 43
3.7.2 磨损 45
3.7.3 润滑 47
思考题与习题 56
第4章 机械零部件结构设计基础 57
4.1 概述 57
4.2 结构设计方法 57
4.2.1 变换结构本身形态 57
4.2.2 变换零件之间的相互关系 58
4.3 结构设计应考虑的因素 58
4.3.1 合理分配功能 58
4.3.2 提高强度和刚度 58
4.3.3 提高耐磨性 61
4.3.4 改善零件的结构工艺性 62
思考题与习题 63
第5章 平面连杆机构 64
5.1 概述 64
5.2 平面连杆机构的基本形式及演化 64
5.2.1 平面连杆机构的基本形式 64
5.2.2 平面四杆机构的演化 69
5.3 平面连杆机构的基本特性 72
5.3.1 平面四杆机构存在曲柄的条件 72
5.3.2 平面四杆机构的极限位置和急回特性 74
5.3.3 平面四杆机构的压力角、传动角和死点位置 75
5.3.4 平面四杆机构的运动连续性 77
5.4 平面连杆机构的运动设计 77
5.4.1 平面四杆机构运动设计的基本问题及设计方法 78
5.4.2 图解法 78
5.4.3 解析法 81
5.4.4 实验法 83
5.5 平面连杆机构的结构设计 84
5.5.1 构件的结构 84
5.5.2 运动副的结构 87
思考题与习题 89
第6章 凸轮机构 91
6.1 概述 91
6.2 凸轮机构的类型和应用 91
6.2.1 凸轮机构的组成 91
6.2.2 凸轮机构的分类 92
6.2.3 凸轮机构的应用实例 94
6.3 从动件的几种常用运动规律 94
6.3.1 凸轮机构中的基本名词术语 94
6.3.2 从动件常用的运动规律 95
6.4 盘形凸轮轮廓曲线的设计 98
6.4.1 图解法设计凸轮轮廓线 98
6.4.2 解析法设计凸轮轮廓线 102
6.5 凸轮机构的基本尺寸设计 103
6.5.1 滚子半径的选取 103
6.5.2 压力角的校核 104
6.5.3 基圆半径的确定 105
思考题与习题 105
第7章 齿轮传动 108
7.1 概述 108
7.2 齿轮传动的类型 108
7.3 齿廓啮合基本定律 110
7.4 渐开线齿廓 110
7.4.1 渐开线的形成及其性质 110
7.4.2 渐开线方程 111
7.4.3 渐开线齿廓的啮合特性 112
7.5 渐开线标准直齿圆柱齿轮及其啮合传动 112
7.5.1 渐开线齿轮各部分的名称和尺寸 112
7.5.2 一对渐开线齿轮的啮合传动 114
7.6 渐开线齿轮的加工方法及变位齿轮的概念 117
7.6.1 渐开线齿轮的加工方法 117
7.6.2 渐开线齿廓的根切现象 117
7.6.3 变位齿轮的概念 118
7.7 齿轮传动的失效形式、设计准则及常用材料 119
7.7.1 齿轮传动的失效形式 119
7.7.2 设计准则 120
7.7.3 齿轮常用材料 121
7.8 齿轮传动的计算载荷 122
7.9 直齿圆柱齿轮的强度计算 125
7.9.1 直齿圆柱齿轮的受力分析 125
7.9.2 直齿圆柱齿轮传动的应力计算 126
7.10 直齿圆柱齿轮传动的设计 131
7.10.1 材料选择及许用应力 131
7.10.2 齿轮传动的强度设计 134
7.10.3 齿轮的结构设计 136
7.11 渐开线斜齿圆柱齿轮传动 138
7.11.1 斜齿轮齿廓曲面的形成及主要啮合特点 138
7.11.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数与几何尺寸计算 139
7.11.3 斜齿圆柱齿轮的啮合传动及其重合度 140
7.11.4 斜齿圆柱齿轮的当量齿轮和当量齿数 141
7.11.5 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算及设计 141
7.12 锥齿轮传动 145
7.12.1 概述 145
7.12.2 轮齿曲面的形成及几何关系 145
7.12.3 直齿锥齿轮传动强度计算 148
7.13 齿轮的结构 149
思考题与习题 152
第8章 蜗杆传动 155
8.1 概述 155
8.2 蜗杆传动的形成与类型 155
8.2.1 蜗杆传动的形成 155
8.2.2 蜗杆传动的类型 156
8.3 普通圆柱蜗杆传动的主要参数与几何尺寸计算 158
8.3.1 蜗杆传动的主要参数及其选择 158
8.3.2 蜗杆传动的几何尺寸计算 160
8.4 蜗杆传动的工作情况分析 161
8.4.1 蜗杆传动的运动分析 161
8.4.2 蜗杆传动的受力分析 162
8.4.3 蜗杆传动的效率 163
8.4.4 蜗杆传动的自锁 164
8.5 蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料 165
8.5.1 蜗杆传动的失效形式及设计准则 165
8.5.2 蜗杆传动的常用材料 165
8.6 蜗杆传动的设计 166
8.6.1 材料选择及许用应力 166
8.6.2 蜗杆传动的强度设计 167
8.6.3 蜗杆传动的热平衡 168
8.6.4 蜗杆传动的结构设计 169
思考题与习题 172
第9章 轮系 175
9.1 概述 175
9.2 定轴轮系及其传动比计算 175
9.3 周转轮系及其传动比计算 177
9.3.1 周转轮系及其组成 177
9.3.2 周转轮系传动比的计算 178
9.4 混合轮系及其传动比计算 179
9.5 轮系的功用 181
9.6 轮系的效率 184
9.7 轮系的设计 186
9.7.1 定轴轮系的设计 186
9.7.2 周转轮系的设计 186
9.8 RV减速器和谐波减速器简介 188
9.8.1 RV减速器 188
9.8.2 谐波减速器 189
思考题与习题 190
第10章 带传动与链传动 193
10.1 概述 193
10.2 带传动的基本结构和性能 193
10.2.1 带传动的工作原理 193
10.2.2 带传动的主要传动形式和类型 194
10.2.3 带传动的几何尺寸计算 195
10.2.4 带传动的特点及应用范围 196
10.2.5 V带的结构、型号和基本尺寸 196
10.3 带传动的工作情况分析 198
10.3.1 带传动的受力分析 198
10.3.2 带传动最大有效工作拉力计算 199
10.3.3 带的应力分析 201
10.3.4 带传动的运动分析 202
10.4 带传动的设计计算 203
10.4.1 带传动的失效形式及设计准则 203
10.4.2 带传动的强度计算 203
10.4.3 普通V带传动设计 207
10.4.4 V带轮设计 211
10.4.5 V带传动张紧装置设计 213
10.5 普通V带的使用和维护 215
10.6 同步带传动与金属V带传动简介 216
10.6.1 同步带传动 216
10.6.2 金属V带无级变速传动 217
10.7 链传动的基本结构及特点 219
10.7.1 链传动的分类 219
10.7.2 传动链的结构特点 219
10.7.3 滚子链链轮的结构和材料 221
10.8 链传动的工作情况分析 222
10.8.1 链传动的运动分析 222
10.8.2 链传动的受力分析 224
10.8.3 链传动的失效形式及功率曲线 225
10.9 链传动的设计计算 227
10.9.1 主要参数的选择 227
10.9.2 静强度计算 228
10.9.3 链传动的布置 228
思考题与习题 229
第11章 其他机构与传动类型简介 232
11.1 概述 232
11.2 棘轮机构 232
11.2.1 棘轮机构的组成及工作原理 232
11.2.2 棘轮机构的类型及应用 233
11.2.3 齿式棘轮机构的设计 235
11.3 槽轮机构 236
11.3.1 槽轮机构的组成及工作原理 236
11.3.2 槽轮机构的类型、特点及应用 236
11.3.3 槽轮机构的运动分析 237
11.3.4 槽轮机构的设计 238
11.4 不完全齿轮机构 239
11.4.1 不完全齿轮机构的工作原理 239
11.4.2 不完全齿轮机构的类型、特点及应用 239
11.5 液压传动简介 241
11.5.1 液压传动系统的主要组成及工作原理 241
11.5.2 液压传动的特点及应用 242
11.6 磁力传动和分布式驱动简介 242
11.6.1 磁力传动简介 242
11.6.2 分布式驱动简介 243
思考题与习题 244
第12章 机械系统的调速与平衡 245
12.1 概述 245
12.2 机械系统受力及运行过程分析 245
12.2.1 作用在机械上的力 245
12.2.2 机械运动的三个阶段 246
12.3 机械系统动力学的等效模型 247
12.3.1 机械系统的动力学模型 247
12.3.2 机械系统的运动方程式及其求解 250
12.4 机械系统的速度波动及其调节 252
12.4.1 周期性速度波动的调节——飞轮转动惯量的计算 252
12.4.2 非周期性速度波动的概念 256
12.5 机械系统的平衡 256
12.5.1 机械系统平衡的类型 256
12.5.2 刚性转子的平衡原理 257
12.5.3 转子的平衡试验 260
12.5.4 转子不平衡量的表示方法与许用不平衡量 261
思考题与习题 263
第13章 螺纹连接与螺旋传动 266
13.1 概述 266
13.2 螺纹连接的基本知识 266
13.2.1 螺纹的形成、类型 266
13.2.2 螺纹的主要参数 268
13.2.3 螺纹连接的类型 269
13.2.4 标准螺纹连接件 270
13.3 螺纹连接的预紧和防松 272
13.3.1 螺纹连接的预紧 272
13.3.2 螺纹连接的防松 273
13.4 螺纹连接的强度计算 275
13.4.1 螺栓的失效形式及计算准则 275
13.4.2 单个螺栓连接的强度计算 275
13.4.3 螺纹连接件的材料和许用应力 281
13.5 螺栓组连接的设计 282
13.5.1 螺栓组连接的结构设计 282
13.5.2 螺栓组连接的受力分析 284
13.5.3 提高螺栓连接强度的措施 289
13.6 螺旋传动 292
13.6.1 螺旋传动的类型和应用 292
13.6.2 滑动螺旋传动的设计和计算 293
13.6.3 滚动螺旋传动简介 297
思考题与习题 298
第14章 轴 300
14.1 概述 300
14.2 轴的分类 300
14.3 轴的工况分析与工作能力计算 302
14.3.1 轴上的载荷及应力 302
14.3.2 轴的失效形式及设计准则 302
14.3.3 轴的强度计算 303
14.3.4 轴的刚度计算 308
14.3.5 轴的振动计算 312
14.4 轴的设计 312
14.4.1 轴的主要设计内容 312
14.4.2 轴的常用材料及热处理 313
14.4.3 轴的初步强度设计 315
14.4.4 轴的结构设计 315
14.4.5 轴的安全系数校核 326
思考题与习题 328
第15章 轴承 332
15.1 概述 332
15.2 滑动轴承的类型和典型结构 332
15.2.1 滑动轴承的分类 332
15.2.2 径向滑动轴承的主要结构形式 333
15.3 滑动轴承轴瓦结构 335
15.3.1 轴瓦的形式和构造 335
15.3.2 轴瓦的定位 336
15.3.3 油孔及油槽 336
15.4 滑动轴承的设计 337
15.4.1 滑动轴承的失效形式及常用材料 337
15.4.2 滑动轴承的润滑剂及润滑设计 340
15.4.3 非液体润滑滑动轴承的参数设计 340
15.4.4 液体动压润滑径向滑动轴承的参数设计 342
15.5 其他滑动轴承简介 347
15.5.1 液体静压滑动轴承 347
15.5.2 液体动静压轴承 349
15.5.3 气体润滑滑动轴承 349
15.5.4 磁力轴承 350
15.5.5 自润滑轴承 350
15.6 滚动轴承的结构、类型及其代号 351
15.6.1 滚动轴承的基本结构 351
15.6.2 滚动轴承的主要类型及性能特点 352
15.6.3 滚动轴承的代号 356
15.7 滚动轴承的载荷分布及失效形式 358
15.7.1 滚动轴承受载分析 358
15.7.2 滚动轴承的失效形式 360
15.8 滚动轴承的寿命计算 361
15.8.1 滚动轴承的寿命与承载能力 361
15.8.2 滚动轴承的寿命计算 363
15.8.3 向心角接触轴承的轴向载荷计算 366
15.9 滚动轴承的静载荷计算 369
15.10 滚动轴承的选型设计 371
15.11 轴承装置的结构设计 373
15.11.1 滚动轴承组合支承结构 373
15.11.2 轴承游隙及轴上零件位置的调整 375
15.11.3 滚动轴承的轴向固定 376
15.11.4 滚动轴承的配合与装拆 377
15.11.5 滚动轴承的预紧 379
15.11.6 滚动轴承的润滑与密封 380
15.12 高端轴承技术 382
思考题与习题 383
第16章 联轴器与离合器 385
16.1 概述 385
16.2 联轴器 385
16.2.1 刚性联轴器 385
16.2.2 挠性联轴器 386
16.2.3 安全联轴器 388
16.2.4 联轴器的选择 389
16.3 离合器 389
16.3.1 嵌合式离合器 390
16.3.2 摩擦式离合器 391
16.3.3 自动离合器 392
思考题与习题 394
第17章 机械系统方案设计概论 395
17.1 概述 395
17.2 机械系统的功能分析及功能原理设计 395
17.2.1 机械系统的功能分析 395
17.2.2 机械系统的功能原理设计 396
17.3 机械系统总体方案设计 397
17.4 执行系统方案设计 398
17.4.1 执行系统运动规律设计 398
17.4.2 执行系统的方案设计方法 398
17.5 传动系统方案设计 401
17.5.1 传动系统方案设计的主要内容及工作流程 401
17.5.2 传动系统的类型及其选择 401
17.5.3 传动路线的合理布置 403
17.5.4 传动比分配及性能参数计算 404
思考题与习题 404
参考文献 405
京公网安备 11010102004214号