機械設(shè)計基礎(chǔ)（第2版）

目 錄
章 緒論 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.1
1.1 機械設(shè)計的有關(guān)概念 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.1
1.2 本課程研究的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.2.1 本課程研究的內(nèi)容 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.2.2 本課程的性質(zhì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.2.3 本課程的任務(wù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.3 機械設(shè)計的基本要求和機械零件的設(shè)計準則 ????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.3.1 機械設(shè)計的基本要求 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.3.2 機械零件的設(shè)計準則 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.5
1.3.3 機械零件的結(jié)構(gòu)工藝性 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.8
1.4 機械設(shè)計的一般程序 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.8
1.5 機械零件常用材料及熱處理 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.9
1.5.1 金屬材料 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.9
1.5.2 非金屬材料 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.11
1.5.3 鋼件的熱處理 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.11
1.6 金屬材料加工方法及其精度和表面粗糙度 ??????????????????????????????????????????????????????????????????.13
1.6.1 常用機床及其使用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.13
1.6.2 機械加工方法能夠達到的尺寸精度和表面粗糙度 ????????????????????????????????????????????????.13
1.7 機械零件設(shè)計的標準化 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.14
1.8 機械設(shè)備中的潤滑油及潤滑簡介 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.15
1.8.1 潤滑油的命名方法 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.15
1.8.2 潤滑油的主要規(guī)格指標 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.16
1.8.3 潤滑脂的構(gòu)成及指標 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.16
1.8.4 添加劑 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.17
1.8.5 齒輪傳動中的潤滑 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.18
思考題 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.18
第2 章 平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.19
2.1 平面機構(gòu)的組成 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.20
2.2 平面機構(gòu)運動簡圖 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.21
2.2.1 構(gòu)件的分類 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.21
2.2.2 運動副及構(gòu)件的表示方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.22
2.2.3 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.23
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機械設(shè)計基礎(chǔ)（第2版）
2.3 平面機構(gòu)的自由度 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.25
2.3.1 平面機構(gòu)自由度的計算公式 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????.25
2.3.2 機構(gòu)具有確定運動的條件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.25
2.3.3 計算平面機構(gòu)自由度時的注意事項 ??????????????????????????????????????????????????????????????????.26
2.4 構(gòu)件和運動副的結(jié)構(gòu) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.29
2.4.1 構(gòu)件的結(jié)構(gòu) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.29
2.4.2 轉(zhuǎn)動副的結(jié)構(gòu) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.30
2.4.3 移動副的結(jié)構(gòu) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.31
思考題 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.33
習題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.33
第3 章 平面連桿機構(gòu) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.35
3.1 平面四桿機構(gòu)的基本形式及其演化 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????.36
3.1.1 平面四桿機構(gòu)的基本形式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.36
3.1.2 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.40
3.2 鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在的條件 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.44
3.3 四桿機構(gòu)的傳動特性 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.45
3.3.1 急回運動特性 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.45
3.3.2 壓力角與傳動角 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.47
3.3.3 機構(gòu)的死點位置 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.47
3.4 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.49
3.4.1 平面四桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????.49
3.4.2 按連桿的給定位置設(shè)計鉸鏈四桿機構(gòu) ???????????????????????????????????????????????????????????????.49
3.4.3 按給定兩個連架桿對應(yīng)位置設(shè)計平面四桿機構(gòu) ???????????????????????????????????????????????????.50
3.4.4 按給定的行程速度變化系數(shù)K 設(shè)計平面四桿機構(gòu) ???????????????????????????????????????????????.52
3.4.5 按預(yù)定的軌跡設(shè)計――利用連桿曲線圖譜設(shè)計平面四桿機構(gòu) ?????????????????????????????????.54
3.5 連桿機構(gòu)的工程應(yīng)用案例 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.55
思考題 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.57
習題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.58
第4 章 凸輪機構(gòu)與間歇運動機構(gòu) ????????受載時的應(yīng)力及變形 ??????????????????????????????????????????????????????????????.297
12.3 彈簧的應(yīng)用及技術(shù)發(fā)展 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.299
12.3.1 彈簧的應(yīng)用 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.299
12.3.2 彈簧的技術(shù)發(fā)展 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.299
12.4 機座和箱體 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.300
12.4.1 機座和箱體的一般類型 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.300
12.4.2 機座和箱體的材料及制法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.301
12.4.3 機座和箱體的截面形狀 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.302
12.4.4 肋板布置 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.302
12.4.5 機座和箱體的設(shè)計注意事項 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.303
思考題 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.303
3 章 機械傳動系統(tǒng)設(shè)計與實踐 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.305
13.1 傳動機構(gòu)中原動機的選擇 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.305
13.2 常用機械傳動的類型、主要特性及其選擇原則 ????????????????????????????????????????????????????????.306
13.3 機械傳動系統(tǒng)方案的設(shè)計、表達和實例 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.308
13.3.1 機械傳動系統(tǒng)方案的設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.308
13.3.2 機械傳動系統(tǒng)方案的表達 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.310
13.3.3 機械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計實例 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.310
13.4 機械傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)的計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.312
13.5 機械傳動系統(tǒng)方案的創(chuàng)新設(shè)計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.313
13.6 機械傳動系統(tǒng)中的減速器及其發(fā)展趨勢 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.317
13.6.1 減速器 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.317
13.6.2 齒輪減速電動機 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.318
13.6.3 減速器的發(fā)展趨勢 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.319
13.7 裝配圖與零件圖的表達示例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.320
13.7.1 裝配圖的表達與示例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.320
13.7.2 零件圖的表達與示例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.320
思考題與分析題 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.321
4 章 機械設(shè)計中的計算機輔助設(shè)計及實踐 ???????????????????????????????????????????????????????????.325
14.1 計算機輔助設(shè)計簡介 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.325
14.1.1 計算機輔助設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用 ?????????????????????????????????????????????????????.325
14.1.2 計算機輔助設(shè)計技術(shù)的發(fā)展趨勢 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.326
14.2 三維CAD 軟件在機械設(shè)計中的應(yīng)用 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????.326
14.3 基于二次開發(fā)的計算機輔助設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.327
14.4 有限元分析法在機械設(shè)計中的應(yīng)用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.329
14.4.1 有限元分析法簡介 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.329
14.4.2 基于ANSYS Workbench 的仿真應(yīng)用案例 ??????????????????????????????????????????????????????.329
14.5 機械優(yōu)化設(shè)計簡介 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.330
14.5.1 機械優(yōu)化設(shè)計的概念與應(yīng)用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.330
14.5.2 機械優(yōu)化設(shè)計的一般過程 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.331
14.5.3 機械優(yōu)化設(shè)計的發(fā)展趨勢 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.332
參考文獻 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.333????????????????????????????????????????????????????????????????????????.60
4.1 凸輪機構(gòu)的類型和應(yīng)用 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.61
4.2 從動件的常用運動規(guī)律 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.63
4.3 凸輪機構(gòu)的傳力性能分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.66
4.3.1 壓力角與作用力的關(guān)系 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.67
4.3.2 壓力角與凸輪機構(gòu)尺寸的關(guān)系 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????.67
4.4 平面凸輪輪廓曲線設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.68
4.4.1 圖解法設(shè)計直動從動件盤形凸輪輪廓曲線 ?????????????????????????????????????????????????????????.69
4.4.2 圖解法設(shè)計擺動從動件盤形凸輪輪廓曲線 ?????????????????????????????????????????????????????????.72
4.4.3 解析法設(shè)計凸輪輪廓曲線 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.73
4.5 凸輪與從動件端部的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.73
4.6 間歇運動機構(gòu) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.75
4.6.1 棘輪機構(gòu) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.75
4.6.2 槽輪機構(gòu) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.77
4.6.3 不 齒輪機構(gòu) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.78
4.6.4 凸輪間歇運動機構(gòu) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.78
4.7 凸輪機構(gòu)工程應(yīng)用示例 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.79
思考題 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.80
習題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.80
第5 章 齒輪機構(gòu)和齒輪傳動 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.82
5.1 齒輪機構(gòu)的特點和分類 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.83
5.1.1 齒輪機構(gòu)的特點 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.83
5.1.2 齒輪機構(gòu)的分類 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.83
5.2 齒廓嚙合基本定律與齒輪的齒廓曲線 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????.84
5.2.1 齒廓實現(xiàn)定角速比傳動的條件 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????.84
5.2.2 漸開線齒廓 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.85
5.3 漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.87
5.3.1 漸開線標準直齒圓柱齒輪的各部分名稱 ????????????????????????????????????????????????????????????.87
5.3.2 漸開線齒輪的基本參數(shù) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.88
5.3.3 漸開線標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算 ?????????????????????????????????????????????????????????.89
5.4 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.89
5.4.1 齒輪傳動的正確嚙合條件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.89
5.4.2 標準齒輪傳動的正確安裝條件 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????.90
5.4.3 連續(xù)傳動條件 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.91
5.5 漸開線齒輪的加工方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.91
5.5.1 仿形法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.92
5.5.2 范成法（展成法） ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.92
5.6 根切、 少齒數(shù)及變位齒輪 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.93
5.6.1 根切與 少齒數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.93
5.6.2 變位齒輪 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.94
5.7 齒輪的失效形式和設(shè)計準則 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.96
5.7.1 輪齒的失效形式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.96
5.7.2 設(shè)計準則 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.98
5.8 齒輪材料和精度等級 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.99
5.8.1 齒輪材料 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.99
5.8.2 齒輪的精度等級 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.101
5.9 直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.102
5.9.1 輪齒上的作用力 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.102
5.9.2 計算載荷 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.103
5.9.3 標準直齒圓柱齒輪的齒根彎曲疲勞強度計算 ????????????????????????????????????????????????????.104
5.9.4 標準直齒圓柱齒輪的齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算 ??????????????????????????????????????????????.106
5.9.5 圓柱齒輪的參數(shù)對齒輪傳動的影響 ????????????????????????????????????????????????????????????????.108
5.10 斜齒圓柱齒輪傳動 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.111
5.10.1 斜齒圓柱齒輪齒廓的形成和特點 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.111
5.10.2 斜齒圓柱齒輪的主要參數(shù)和幾何尺寸 ???????????????????????????????????????????????????????????.112
5.10.3 平行軸斜齒圓柱齒輪傳動的重合度 ??????????????????????????????????????????????????????????????.114
5.10.4 平行軸斜齒圓柱齒輪傳動的當量齒輪和當量齒數(shù) ????????????????????????????????????????????.114
5.10.5 平行軸漸開線斜齒圓柱齒輪的受力分析 ????????????????????????????????????????????????????????.115
5.10.6 斜齒圓柱齒輪的強度計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.116
5.11 直齒圓錐齒輪傳動 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.116
5.12 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計、潤滑和傳動效率 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.118
5.12.1 齒輪結(jié)構(gòu)與軸的連接 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.118
5.12.2 齒輪的潤滑 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.121
5.12.3 齒輪的傳動效率 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.121
5.13 蝸桿傳動 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.122
5.13.1 蝸桿傳動的類型、特點和應(yīng)用 ????????????????????????????????????????????????????????????????????.122
5.13.2 圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.123
5.13.3 圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????.126
5.13.4 蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.127
5.13.5 圓柱蝸桿傳動設(shè)計考慮的主要問題 ??????????????????????????????????????????????????????????????.128
5.14 齒輪傳動應(yīng)用示例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.129
思考題 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.132
習題 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.132
第6 章 輪系 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.135
6.1 輪系的分類 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.135
6.1.1 定軸輪系 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.135
6.1.2 周轉(zhuǎn)輪系 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.136
6.1.3 復(fù)合輪系 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.137
6.2 定軸輪系及其傳動比 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.138
6.2.1 輸入軸與輸出軸轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.138
6.2.2 定軸輪系的傳動比計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.139
6.2.3 定軸輪系的傳動比計算例題分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.140
6.3 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.141
6.3.1 周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算的基本思想 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.142
6.3.2 周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算例題分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.143
6.4 復(fù)合輪系及其傳動比 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.145
6.4.1 復(fù)合輪系傳動比的計算方法 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.145
6.4.2 復(fù)合輪系的傳動比計算例題分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.145
6.5 輪系的應(yīng)用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.146
6.5.1 實現(xiàn)大傳動比或較遠距離的傳動 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.146
6.5.2 實現(xiàn)變速與換向傳動 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.147
6.5.3 實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊條件下的大功率傳動 ????????????????????????????????????????????????????????????????.148
6.5.4 實現(xiàn)運動的合成與分解 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.149
6.5.5 實現(xiàn)多分路傳動 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.149
6.6 幾種特殊的行星輪傳動簡介 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.150
6.6.1 漸開線少齒差行星輪傳動 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.150
6.6.2 擺線行星輪傳動 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.150
6.6.3 諧波齒輪傳動 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.151
6.7 輪系的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.151
6.8 輪系的應(yīng)用示例 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.152
習題 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.152
第7 章 機械運轉(zhuǎn)速度波動的調(diào)節(jié)與平衡 ????????????????????????????????????????????????????????????????????.156
7.1 機械運轉(zhuǎn)速度波動調(diào)節(jié)的目的與方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????.156
7.1.1 周期性速度波動及其調(diào)節(jié) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.157
7.1.2 非周期性速度波動及其調(diào)節(jié) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.158
7.2 機械的平衡 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.159
7.2.1 機械平衡的目的和分類 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.159
7.2.2 剛性回轉(zhuǎn)件的平衡 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.160
7.2.3 剛性回轉(zhuǎn)件的平衡試驗 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.163
思考題 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.165
習題 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.166
第8 章 零件的連接 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.167
8.1 概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.168
8.1.1 螺紋的形成原理 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.169
8.1.2 螺紋的類型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.169
8.1.3 螺紋的參數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.170
8.1.4 常用螺紋的特點及應(yīng)用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.171
8.2 螺旋副的受力分析、特性及其應(yīng)用 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.172
8.2.1 螺旋副的受力分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.172
8.2.2 螺旋副特性分析及其應(yīng)用 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.174
8.3 螺紋連接類型和螺紋連接件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.175
8.3.1 螺紋連接的類型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.175
8.3.2 螺紋連接件的類型 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.177
8.4 螺紋連接的預(yù)緊和防松 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.178
8.4.1 螺紋連接的預(yù)緊 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.178
8.4.2 螺紋連接的防松 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.179
8.5 螺紋連接的強度計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.181
8.5.1 螺栓的失效形式和設(shè)計準則 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.181
8.5.2 松螺栓連接 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.182
8.5.3 緊螺栓連接 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.183
8.5.4 螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計簡介 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.186
8.6 螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.187
8.6.1 螺紋連接件的材料 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.187
8.6.2 螺紋連接件的許用應(yīng)力 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.187
8.7 提高螺紋連接強度的措施 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.189
8.7.1 降低影響螺栓疲勞強度的應(yīng)力幅 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.189
8.7.2 改善螺紋牙間的載荷分布 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.190
8.7.3 減小應(yīng)力集中的影響 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.191
8.7.4 避免或減小附加應(yīng)力 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.191
8.8 鍵連接 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.192
8.8.1 平鍵連接 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.192
8.8.2 半圓鍵連接 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.194
8.8.3 楔鍵和切向鍵連接 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.195
8.8.4 平鍵連接的設(shè)計計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.196
8.8.5 花鍵連接 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.196
8.8.6 銷連接 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.197
8.9 連接應(yīng)用示例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.199
思考題 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.199
習題 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.200
第9 章 撓性傳動 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.202
9.1 撓性傳動概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.202
9.1.1 對撓性傳動的認識 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.202
9.1.2 帶傳動的分類及特點 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.204
9.1.3 鏈傳動的特點 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.204
9.2 帶傳動概述 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.204
9.3 普通帶傳動的工作性能分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.205
9.3.1 帶傳動中的力分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.205
9.3.2 傳動帶的應(yīng)力分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.208
9.3.3 帶傳動的彈性滑動現(xiàn)象及其影響 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.209
9.4 V 帶傳動機構(gòu)設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.210
9.4.1 帶傳動中的幾何尺寸關(guān)系 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.210
9.4.2 V 帶的構(gòu)造、規(guī)格及標準 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.211
9.4.3 V 帶輪的材料和結(jié)構(gòu) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.212
9.4.4 V 帶傳動機構(gòu)設(shè)計準則與設(shè)計公式的推導 ???????????????????????????????????????????????????????.215
9.4.5 帶傳動機構(gòu)設(shè)計步驟及參數(shù)選擇 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.218
9.5 傳動帶的張緊、安裝與維護 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.223
9.5.1 傳動帶的張緊 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.223
9.5.2 傳動帶的安裝與維護 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.224
9.6 同步齒形帶和高速帶傳動簡介 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.225
9.6.1 同步齒形帶傳動簡介 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.225
9.6.2 高速帶傳動簡介 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.225
9.7 鏈傳動 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.225
9.7.1 鏈與鏈輪的結(jié)構(gòu)與規(guī)格 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.226
9.7.2 鏈輪 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.227
9.7.3 鏈傳動的運動特性分析與受力分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????.229
9.7.4 滾子鏈傳動機構(gòu)的設(shè)計計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.231
9.7.5 鏈傳動機構(gòu)的布置、張緊、潤滑和防護 ??????????????????????????????????????????????????????????.236
9.8 撓性傳動的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢簡介 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.237
9.8.1 帶傳動歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢簡介 ????????????????????????????????????????????????????????????????.237
9.8.2 鏈傳動歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢簡介 ????????????????????????????????????????????????????????????????.238
9.9 撓性傳動應(yīng)用示例 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.238
思考題 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.239
習題 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.240
0 章 軸和聯(lián)軸器 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.241
10.1 軸概述 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.242
10.1.1 軸的功用及類型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.242
10.1.2 軸的設(shè)計準則和設(shè)計步驟 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.242
10.1.3 軸的材料 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.243
10.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.243
10.2.1 擬定軸上零件的裝配方案 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.244
10.2.2 軸上零件的定位和固定 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.244
10.2.3 各軸段直徑和長度的確定 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.246
10.2.4 提高軸強度和剛度的措施 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.247
10.3 軸的計算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.248
10.3.1 軸的強度校驗計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.248
10.3.2 軸的剛度校驗計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.250
10.3.3 軸的設(shè)計實例 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.250
10.4 聯(lián)軸器 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.255
10.4.1 固定式剛性聯(lián)軸器 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.256
10.4.2 移動式剛性聯(lián)軸器 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.256
10.4.3 聯(lián)軸器的選擇 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.257
思考題 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.259
習題 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.259
1 章 軸承 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.261
11.1 滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)和特點 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.262
11.1.1 滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)和特點分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.263
11.1.2 滾動軸承的材料 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.265
11.1.3 滾動軸承的主要類型、性能和特點 ??????????????????????????????????????????????????????????????.265
11.1.4 滾動軸承的代號 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.267
11.1.5 滾動軸承類型的選擇 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.269
11.2 滾動軸承的工作情況 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.270
11.2.1 滾動軸承的工作情況分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.270
11.2.2 滾動軸承的失效形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.271
11.2.3 滾動軸承的設(shè)計準則 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.271
11.3 滾動軸承的基本概念及其預(yù)期壽命計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.271
11.3.1 滾動軸承的基本額定壽命 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.271
11.3.2 滾動軸承的基本額定動載荷 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.272
11.3.3 滾動軸承的當量動載荷 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.272
11.3.4 滾動軸承的預(yù)期壽命計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.274
11.3.5 向心推力軸承的受力分析及軸向載荷a F 的計算 ??????????????????????????????????????????????.275
11.3.6 軸承壽命計算綜合例題 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.278
11.4 滾動軸承的靜載荷計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.280
11.5 滾動軸承的組合設(shè)計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.281
11.5.1 滾動軸承的結(jié)構(gòu) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.281
11.5.2 滾動軸承的軸向固定 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.282
11.5.3 滾動軸承間隙和軸上零件位置的調(diào)整 ???????????????????????????????????????????????????????????.283
11.5.4 滾動軸承的配合 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.284
11.5.5 滾動軸承的潤滑 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.285
11.5.6 滾動軸承的密封 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.286
11.6 滑動軸承簡介 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.287
11.6.1 滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.287
11.6.2 滑動軸承的材料 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.289
11.6.3 滑動軸承潤滑劑的選擇 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.289
11.6.4 滑動軸承的設(shè)計計算簡介 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.290
11.7 軸承產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及新型軸承 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.292
思考題 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.292
習題 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.292
2 章 其他零部件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.294
12.1 彈簧概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.294
12.1.1 圓柱螺旋壓縮彈簧 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.295
12.1.2 圓柱螺旋拉伸彈簧 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.295
12.1.3 彈簧的材料 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.296
12.2 圓柱螺旋彈簧的設(shè)計計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.296
12.2.1 幾何參數(shù)計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.296
12.2.2 彈簧的特性曲線 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.297
12.2.3 圓柱螺旋彈簧