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第1章 机械设计基础概论1

1.1 机械的概念1

1.1.1 机械的组成1

1.1.2 机器和机构2

1.1.3 构件和零件3

1.2 机械设计的基本要求和一般程序3

1.2.1 机械零件的主要失效形式和设计准则3

1.2.2 机械设计应满足的基本要求4

1.2.3 机械设计的内容与步骤4

1.2.4 机械零件设计的一般步骤5

1.3 机械设计常用材料与性能5

1.3.1 低碳钢在拉伸时的力学性能6

1.3.2 材料压缩时的力学性能7

1.4 机械设计基础课程的内容、任务和性质9

1.4.1 课程的主要任务9

1.4.2 课程的内容9

1.4.3 课程的性质10

1.4.4 课程的要求10

1.5 本课程的学习方法10

思考题与习题11

第2章 理论力学基础知识12

2.1 静力学的基本概念12

2.1.1 力与力系的概念12

2.1.2 刚体的概念13

2.2 静力学公理13

2.3 约束和约束反力15

2.3.1 柔索约束16

2.3.2 光滑面约束16

2.3.3 光滑铰链约束16

2.3.4 轴承约束17

2.3.5 固定端约束18

2.4 物体的受力分析和受力图18

2.5 平面汇交力系的简化与平衡方程20

2.5.1 力在坐标轴上的投影20

2.5.2 平面汇交力系合成的解析法21

2.5.3 平面汇交力系的平衡方程及其应用22

2.6 力偶及合力矩定理23

2.6.1 力对点之矩23

2.6.2 合力矩定理24

2.6.3 力偶24

2.7 平面一般力系的简化与平衡方程27

2.7.1 力的平移定理及合成计算27

2.7.2 平面一般力系的平衡方程及其应用30

思考题与习题32

第3章 材料力学基础知识37

3.1 承载能力分析37

3.1.1 材料力学的任务37

3.1.2 变形固体及其基本假设38

3.1.3 外力的形式38

3.1.4 杆件变形的基本形式39

3.1.5 内力、截面法、应力39

3.2 轴向拉伸或压缩时的内力41

3.2.1 轴向拉伸与压缩的概念41

3.2.2 拉压杆的内力计算、轴力图41

3.2.3 轴向拉伸或压缩时横截面上的正应力44

3.2.4 轴向拉伸或压缩变形计算45

3.2.5 拉（压）杆件的强度计算47

3.3 剪切与挤压49

3.3.1 剪切的概念49

3.3.2 剪切的实用计算51

3.3.3 挤压的概念51

3.3.4 挤压的实用计算52

3.4 扭转53

3.4.1 扭转的概念53

3.4.2 外力偶矩、扭矩和扭矩图54

3.4.3 圆轴扭转应力和变形56

3.4.4 圆轴扭转时强度和刚度的计算58

3.5 平面弯曲59

3.5.1 平面弯曲概述59

3.5.2 梁弯曲时的内力61

3.5.3 剪力图与弯矩图63

3.5.4 梁的弯曲强度计算66

3.6 梁的变形与刚度计算73

3.6.1 弯曲变形73

3.6.2 梁的弯曲刚度计算74

3.7 弯曲与扭转的组合变形75

3.7.1 弯扭组合变形计算步骤75

3.7.2 强度理论简介76

思考题与习题78

第4章 平面机构设计81

4.1 平面机构的组成81

4.1.1 运动副及约束81

4.1.2 运动链82

4.1.3 平面机构的组成82

4.2 平面机构运动简图83

4.2.1 构件、运动副的表达方法83

4.2.2 机构运动简图的绘制84

4.3 平面机构的自由度86

4.3.1 平面运动构件的自由度86

4.3.2 机构具有确定相对运动的条件86

4.3.3 平面机构自由度计算87

4.3.4 几种特殊结构的处理87

4.4 平面四杆机构分析89

4.4.1 铰链四杆机构的基本形式89

4.4.2 平面四杆机构的演化91

4.4.3 铰链四杆机构曲柄存在的条件93

4.5 平面四杆机构的基本特性94

4.5.1 压力角和传动角94

4.5.2 急回特性及行程速比系数94

4.5.3 死点95

思考题与习题96

第5章 凸轮机构98

5.1 凸轮机构的应用及分类98

5.1.1 凸轮机构的组成及应用98

5.1.2 凸轮机构的分类99

5.2 从动件的常见运动规律100

5.2.1 凸轮机构的工作原理100

5.2.2 等速运动规律101

5.2.3 等加速等减速运动规律101

5.3 凸轮轮廓设计102

5.3.1 反转法原理102

5.3.2 用作图法设计凸轮轮廓线103

5.4 凸轮机构结构设计105

5.4.1 凸轮机构的基本参数105

5.4.2 凸轮及从动件的常用材料、结构及固定107

思考题与习题110

第6章 其他常用机构设计112

6.1 棘轮机构112

6.1.1 棘轮的工作原理和类型112

6.1.2 棘轮机构的特点和应用114

6.1.3 棘爪回转轴位置的确定114

6.1.4 棘轮轮齿工作齿面偏斜角的确定115

6.2 槽轮机构115

6.2.1 槽轮的工作原理和类型115

6.2.2 槽轮机构的运动系数116

6.3 不完全齿轮机构117

思考题与习题117

第7章 常用机械连接设计119

7.1 螺纹连接119

7.1.1 螺纹的分类119

7.1.2 螺纹的参数120

7.2 螺纹连接件及螺纹连接的基本类型121

7.2.1 螺纹连接的基本类型121

7.2.2 常用螺纹连接件122

7.2.3 螺纹连接件的选择及注意问题123

7.3 轴毂连接126

7.3.1 键连接126

7.3.2 花键连接128

7.3.3 销连接129

7.3.4 过盈连接129

思考题与习题129

第8章 齿轮、蜗杆和轮系130

8.1 齿轮传动与渐开线130

8.1.1 齿轮传动的分类130

8.1.2 齿轮传动的特点131

8.1.3 渐开线的形成原理和基本性质131

8.1.4 渐开线齿廓的啮合特性132

8.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮133

8.2.1 齿轮各部分名称133

8.2.2 齿轮的基本参数135

8.2.3 标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算135

8.2.4 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合136

8.3 渐开线齿轮的齿廓的切削加工138

8.3.1 渐开线齿廓切削加工的基本原理138

8.3.2 根切现象和最少齿数140

8.3.3 变位齿轮简介141

8.4 斜齿圆柱齿轮传动142

8.4.1 齿廓曲面的形成及其啮合特点142

8.4.2 斜齿轮的主要参数和几何尺寸计算143

8.4.3 斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件144

8.4.4 斜齿圆柱齿轮的当量齿数145

8.5 直齿圆锥齿轮传动145

8.5.1 直齿圆锥齿轮传动概述145

8.5.2 直齿圆锥齿轮的齿廓曲面、背锥和当量齿数146

8.5.3 直齿圆锥齿轮传动的正确啮合条件及几何尺寸计算147

8.6 蜗杆传动149

8.6.1 蜗杆传动的类型和特点149

8.6.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算150

8.6.3 蜗杆传动的材料和结构154

8.7 轮系及其计算155

8.7.1 定轴轮系传动比计算156

8.7.2 轮系转向关系的确定157

8.7.3 周转轮系计算158

8.7.4 混合轮系161

8.7.5 轮系的功用161

8.8 圆柱齿轮强度与结构设计164

8.8.1 齿轮传动的失效形式与设计准则164

8.8.2 齿轮常用材料166

8.8.3 圆柱齿轮传动的受力分析及强度计算168

8.8.4 齿轮的结构设计175

8.8.5 齿轮传动的润滑177

思考题与习题178

第9章 带传动和链传动设计180

9.1 带传动的主要特点、类型和应用180

9.2 普通V带和V带轮182

9.2.1 普通V带的结构和尺寸标准182

9.2.2 普通V带轮的结构183

9.3 带传动的基本理论185

9.3.1 带传动的受力分析185

9.3.2 带的应力分析186

9.3.3 带的弹性滑动与传动比188

9.4 V带传动的设计188

9.5 带传动的安装、张紧和维护193

9.5.1 带传动的安装193

9.5.2 常见的张紧装置193

9.5.3 带传动的维护194

9.6 链传动194

9.6.1 链传动的特点及应用194

9.6.2 滚子链与链轮195

9.6.3 链传动的安装及维护199

思考题与习题202

第10章 轴承设计203

10.1 轴承的功用与类型203

10.1.1 轴承的功用203

10.1.2 轴承的类型203

10.2 滚动轴承的结构、类型和代号204

10.2.1 滚动轴承的结构204

10.2.2 滚动轴承的类型204

10.2.3 滚动轴承的代号207

10.3 滚动轴承类型的选择209

10.3.1 滚动轴承的选择原则209

10.3.2 滚动轴承工作能力的计算210

10.4 滚动轴承的组合设计216

10.4.1 滚动轴承的固定217

10.4.2 轴承组合的调整218

10.4.3 滚动轴承的配合219

10.4.4 滚动轴承的安装与拆卸219

10.4.5 滚动轴承的润滑和密封220

10.5 滑动轴承221

10.5.1 滑动轴承的结构221

10.5.2 轴瓦和轴承材料223

10.5.3 滑动轴承的润滑225

思考题与习题227

第11章 轴的设计228

11.1 概述228

11.1.1 轴的分类228

11.1.2 轴的材料230

11.1.3 轴的设计内容及应考虑的主要问题231

11.2 轴的结构设计231

11.2.1 拟订轴上零件的装配方案231

11.2.2 轴上零件的轴向定位232

11.2.3 轴上零件的周向定位234

11.2.4 轴的结构工艺性235

11.2.5 提高轴疲劳强度的措施236

11.3 轴的强度校核237

11.3.1 按扭转强度估算直径237

11.3.2 按照经验公式估算直径238

11.3.3 按弯扭合成进行强度计算239

11.3.4 轴的设计240

11.4 轴的刚度校核245

思考题与习题246

第12章 其他零部件设计248

12.1 联轴器248

12.1.1 固定式联轴器248

12.1.2 可移式联轴器249

12.1.3 弹性联轴器251

12.1.4 联轴器的选择252

12.2 常用离合器253

12.3 弹簧255

12.3.1 弹簧的类型与功用255

12.3.2 圆柱形螺旋弹簧的基本几何参数257

12.3.3 弹簧的强度计算258

思考题与习题260

附录 部分型钢表261

参考文献264