機械設計基礎（第3版）

前言

第1章概論1

1.1機器、機構與機械1

1.2本課程的任務、內容和基本要求2

1.3機械設計的基本要求、原則和一般程序3

1.3.1機械設計應滿足的基本要求3

1.3.2機械設計應遵循的基本原則3

1.3.3機械設計的一般程序4

1.4零件的結構工藝性和標準尺寸5

1.4.1零件的結構工藝性5

1.4.2標準尺寸6

1.5機械中的摩擦、磨損與潤滑7

1.5.1摩擦與潤滑7

1.5.2磨損9

1.6機械的使用與維修10

1.6.1機械的合理使用與一般故障排除10

1.6.2機械的維護保養(yǎng)12

1.6.3機械的修理12

1.7小結13

1.8習題14

1.9實訓與實驗14

第2章機械工程力學基礎15

2.1靜力學的基本概念及公理15

2.1.1力和力系的概念15

2.1.2靜力學公理16

2.2約束與約束反力18

2.3物體的受力分析與受力圖19

2.3.1受力圖的畫法20

2.3.2力對點的矩20

2.3.3合力矩定理21

2.3.4力偶和力偶矩21

2.3.5力的平移定理22

2.3.6平面力偶系的合成與平衡23

2.4平面力系23

2.4.1平面匯交力系23

2.4.2平面任意力系27

2.4.3物體系統(tǒng)的平衡29

2.4.4考慮摩擦時的物體平衡問題31

2.5材料力學的基本概念32

2.5.1變形固體的基本假設32

2.5.2內力、截面法和應力32

2.5.3桿件變形的基本形式33

2.6軸向拉伸與壓縮33

2.6.1軸向拉伸與壓縮的概念33

2.6.2軸向拉伸與壓縮時橫截面上的內力34

2.6.3軸向拉伸與壓縮時橫截面上的應力35

2.6.4軸向拉伸與壓縮時的變形36

2.6.5軸向拉伸和壓縮時的強度計算38

2.7剪切與擠壓40

2.7.1剪切的概念及實用計算40

2.7.2擠壓的概念及實用計算41

2.8圓軸的扭轉43

2.8.1扭轉的概念43

2.8.2圓軸扭轉時橫截面上的內力43

2.8.3圓軸扭轉時橫截面上的應力45

2.8.4圓軸扭轉時的變形47

2.8.5圓軸扭轉時的強度和剛度計算48

2.9直梁的彎曲50

2.9.1平面彎曲的概念50

2.9.2梁彎曲時橫截面上的內力50

2.9.3剪力圖和彎矩圖53

2.9.4純彎曲時橫截面上的應力54

2.9.5梁彎曲時的強度計算57

2.9.6梁彎曲時的變形59

2.10小結59

2.11習題61

2.12實訓與實驗65

第3章常用機構66

3.1自由度及機構運動簡圖66

3.1.1自由度66

3.1.2機構運動簡圖67

3.1.3機構具有確定運動的條件69

3.1.4平面機構自由度的計算69

3.2鉸鏈四桿機構70

3.2.1鉸鏈四桿機構的類型及應用70

3.2.2鉸鏈四桿機構有曲柄的條件73

3.2.3鉸鏈四桿機構的基本特性73

3.2.4機構的維護75

3.3鉸鏈四桿機構的演化與設計75

3.3.1鉸鏈四桿機構的演化型式75

3.3.2平面四桿機構的設計78

3.4凸輪機構81

3.4.1凸輪機構的組成、應用和分類81

3.4.2凸輪機構工作過程及從動件常見運動規(guī)律84

3.4.3盤形凸輪輪廓曲線設計87

3.4.4凸輪工作輪廓的校核88

3.4.5凸輪機構常用材料及結構90

3.5間歇運動機構91

3.5.1棘輪機構92

3.5.2槽輪機構94

3.6小結97

3.7習題98

3.8實訓與實驗102

第4章聯(lián)接103

4.1鍵聯(lián)接103

4.1.1鍵聯(lián)接的類型與應用104

4.1.2平鍵聯(lián)接的設計107

4.1.3平鍵聯(lián)接的公差配合109

4.2銷及銷聯(lián)接110

4.3螺紋聯(lián)接111

4.3.1螺紋的類型、參數(shù)與應用111

4.3.2螺紋聯(lián)接的主要類型114

4.3.3常用螺紋聯(lián)接件(緊固件)115

4.3.4螺紋聯(lián)接的預緊與防松117

4.3.5螺紋的公差與配合119

4.4軸間聯(lián)接121

4.4.1聯(lián)軸器121

4.4.2離合器125

4.5不可拆聯(lián)接127

4.5.1鉚釘聯(lián)接127

4.5.2焊接128

4.5.3過盈配合聯(lián)接129

4.6小結130

4.7習題131

4.8實訓與實驗132

第5章?lián)闲詡鲃?33

5.1撓性傳動概述133

5.1.1撓性傳動的工作原理和特點133

5.1.2撓性傳動的類型和應用133

5.2帶傳動的基本知識134

5.2.1帶傳動的類型、特點和應用134

5.2.2V帶的結構和標準136

5.2.3V帶傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算137

5.2.4V帶輪的材料和結構137

5.3摩擦帶傳動的基本理論139

5.3.1帶傳動的受力分析139

5.3.2帶傳動的應力分析140

5.3.3摩擦帶傳動的彈性滑動和打滑141

5.4V帶傳動的設計計算141

5.4.1設計準則及額定功率141

5.4.2設計步驟和參數(shù)選擇143

5.5帶傳動的張緊、使用與維護149

5.5.1帶傳動的張緊149

5.5.2帶傳動的合理使用與維護150

5.6鏈傳動150

5.6.1鏈傳動的特點和應用150

5.6.2鏈傳動的布置、張緊與潤滑151

5.7小結153

5.8習題154

5.9實訓與實驗155

第6章齒輪傳動156

6.1齒輪傳動概述156

6.1.1齒輪傳動的特點156

6.1.2齒輪傳動的類型156

6.1.3齒輪傳動的基本要求157

6.2漸開線與漸開線齒廓157

6.2.1漸開線的形成與性質157

6.2.2漸開線齒廓的嚙合特性158

6.3漸開線標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算159

6.3.1齒輪各部分的名稱與符號159

6.3.2主要參數(shù)160

6.3.3幾何尺寸計算161

6.3.4齒條161

6.3.5公法線長度和分度圓弦齒厚161

6.4漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動162

6.4.1正確嚙合條件162

6.4.2標準中心距163

6.4.3連續(xù)傳動條件164

6.5漸開線齒輪的加工方法與根切現(xiàn)象165

6.5.1漸開線齒輪的加工方法165

6.5.2根切現(xiàn)象與最少齒數(shù)167

6.6齒輪傳動精度168

6.6.1齒輪精度等級168

6.6.2側隙168

6.6.3齒輪精度等級和側隙的標注169

6.7齒輪的失效形式與計算準則169

6.7.1齒輪的失效形式169

6.7.2計算準則170

6.8漸開線直齒圓柱齒輪傳動的強度計算171

6.8.1輪齒的受力分析和計算載荷171

6.8.2齒面接觸疲勞強度計算172

6.8.3齒根彎曲疲勞強度計算173

6.9齒輪的常用材料、許用應力和圓柱齒輪的結構174

6.9.1齒輪的常用材料174

6.9.2齒輪的許用應力175

6.9.3圓柱齒輪的結構176

6.10斜齒圓柱齒輪傳動179

6.10.1斜齒圓柱齒輪傳動的嚙合特點179

6.10.2斜齒輪的主要參數(shù)和幾何尺寸計算181

6.10.3正確嚙合條件與重合度182

6.10.4斜齒圓柱齒輪的當量齒數(shù)183

6.10.5公法線長度與分度圓弦齒厚183

6.10.6斜齒圓柱齒輪傳動的設計計算184

6.11直齒錐齒輪傳動189

6.11.1概述189

6.11.2齒廓曲面與當量齒數(shù)189

6.11.3基本參數(shù)與幾何尺寸計算190

6.11.4直齒錐齒輪傳動的強度計算191

6.11.5錐齒輪的結構192

6.12齒輪傳動的維護193

6.12.1齒輪傳動的潤滑要點193

6.12.2齒輪傳動的使用注意事項194

6.13蝸桿傳動194

6.13.1蝸桿傳動的類型與特點194

6.13.2蝸桿傳動的基本參數(shù)與幾何尺寸195

6.13.3蝸桿傳動的失效、材料和精度198

6.13.4蝸桿傳動的強度計算199

6.13.5蝸桿傳動的效率和熱平衡計算201

6.13.6蝸桿、蝸輪的結構202

6.13.7蝸桿傳動的維護205

6.14小結206

6.15習題207

6.16實訓與實驗209

第7章齒輪系210

7.1齒輪系概述210

7.2定軸輪系的傳動比及其計算211

7.2.1一對齒輪嚙合的傳動比211

7.2.2定軸輪系的傳動比211

7.3行星輪系的傳動比及其計算213

7.3.1行星輪系的組成213

7.3.2行星輪系的傳動比214

7.4組合輪系的傳動比215

7.5輪系的功用216

7.6小結218

7.7習題218

7.8實訓與實驗219

第8章軸承和軸220

8.1滾動軸承220

8.1.1滾動軸承的構造220

8.1.2滾動軸承分類221

8.1.3滾動軸承代號221

8.1.4滾動軸承的公差與配合224

8.1.5滾動軸承類型的選擇225

8.2軸概述226

8.2.1軸的分類226

8.2.2軸的材料227

8.3軸的結構設計228

8.3.1軸上零件的定位和固定228

8.3.2軸的結構工藝性230

8.3.3提高軸承載能力的措施230

8.3.4軸的直徑和長度確定230

8.4軸的強度計算231

8.4.1按抗扭強度計算231

8.4.2按彎扭合成強度計算231

8.5滾動軸承的壽命計算234

8.5.1滾動軸承的工作情況分析234

8.5.2滾動軸承失效形式和計算準則  235

8.5.3基本額定壽命和基本額定動載荷235

8.5.4當量動載荷235

8.5.5滾動軸承壽命計算237

8.5.6角接觸軸承軸向力的計算 237

8.6滾動軸承靜載荷計算238

8.7滾動軸承組合設計239

8.7.1滾動軸承的軸向固定239

8.7.2滾動軸承的支承結構型式240

8.7.3滾動軸承的裝拆241

8.7.4滾動軸承支承的調整241

8.7.5滾動軸承的游隙和預緊242

8.8滑動軸承243

8.8.1向心滑動軸承243

8.8.2推力滑動軸承244

8.8.3軸瓦的結構和材料244

8.8.4非液體潤滑滑動軸承的校核計算246

8.9小結247

8.10習題247

8.11實訓與實驗248

第9章機械的潤滑與密封249

9.1潤滑的作用和潤滑技術249

9.2潤滑劑250

9.2.1潤滑劑及其作用250

9.2.2潤滑劑的種類及選用原則250

9.2.3添加劑253

9.3潤滑方式和潤滑裝置253

9.3.1常用的潤滑方式及潤滑裝置253

9.3.2潤滑方式的選取原則255

9.3.3幾種典型零部件的潤滑255

9.4密封方式及密封件260

9.4.1密封方式260

9.4.2常用的密封件260

9.5小結262

9.6習題262

9.7實訓與實驗262

第10章彈簧263

10.1彈簧的功用和類型263

10.1.1彈簧的功用263

10.1.2彈簧的類型263

10.2彈簧的制造、材料和許用應力264

10.2.1彈簧的制造和制造精度264

10.2.2彈簧的材料和許用應力265

10.3圓柱形螺旋彈簧的結構、參數(shù)和尺寸266

10.3.1彈簧的端部結構266

10.3.2彈簧的參數(shù)和尺寸267

10.4彈簧的應力、變形和特性曲線268

10.4.1彈簧的應力與變形268

10.4.2彈簧的特性曲線269

10.5片彈簧簡介269

10.6小結270

10.7習題271

10.8實訓與實驗271

附錄 部分習題參考答案272

參考文獻276