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第1章　机械设计概论1

任务1-1　机器的认识1

1.1　机器与机构1

1.1.1　机器的组成及功能1

1.1.2　机构3

1.1.3　构件与零件3

1.1.4　机械设计的基本要求和设计方法4

任务1-2　构件的静力分析5

1.2　力的基本概念5

1.2.1 力的概念5

1.2.2　刚体的概念6

1.2.3　平衡的概念6

1.2.4　静力学公理7

1.3　约束与约束反力10

1.3.1 约束与约束反力简介10

1.3.2　工程上常见的几种约束类型及其反力方向的确定10

1.4　受力分析与受力图14

1.4.1 研究对象与受力图的概念14

1.4.2　受力图的画法14

1.5　平面力系的平衡方程及应用16

1.5.1　平面汇交力系16

1.5.2　平面力偶系的合成与平衡20

1.5.3　平面一般力系24

课堂训练27

知识拓展27

第2章　常用机构30

任务2-1　平面连杆机构的设计30

2.1　平面机构的基本知识30

2.1.1 平面机构的组成30

2.1.2　平面机构运动简图32

2.1.3　平面机构的自由度34

2.1.4　机构具有确定运动的条件37

2.2　平面连杆机构的认识38

2.2.1 铰链四杆机构的类型及应用38

2.2.2　铰链四杆机构基本类型的判别40

2.2.3　含移动副的四杆机构41

2.3　构件的轴向拉压变形及强度计算44

2.3.1　轴向拉压的概念44

2.3.2　轴向拉伸与压缩时构件横截面上的内力44

2.3.3　拉伸和压缩时的应力46

2.3.4　拉压时的变形47

2.3.5　构件受拉伸与压缩时的强度计算47

2.4 四杆机构的基本特性52

2.4.1　平面四杆机构的运动特性52

2.4.2　平面四杆机构的传力特性53

2.5　平面四杆机构的设计55

2.5.1　按给定的行程速比系数K设计四杆机构55

2.5.2　按连杆的预定位置设计四杆机构56

任务2-2　凸轮机构的设计58

2.6　凸轮机构的认识及应用59

2.6.1 凸轮机构的组成及特点59

2.6.2　凸轮机构的基本类型59

2.6.3　凸轮机构的应用61

2.7　凸轮机构的运动规律分析62

2.7.1 凸轮机构的运动过程和位移线图62

2.7.2 凸轮机构从动件常用运动规律63

2.8　凸轮机构的设计65

2.8.1　反转法原理65

2.8.2　凸轮轮廓的绘制65

2.8.3 凸轮设计中应注意的几个问题67

2.9　棘轮机构的认识及应用70

2.9.1 棘轮机构的组成及原理70

2.9.2　棘轮机构的类型71

2.10　槽轮机构的认识及应用72

2.10.1　槽轮机构的组成及工作原理72

2.10.2　槽轮机构的类型73

2.10.3　槽轮机构的特点及应用73

课堂训练74

知识拓展75

第3章　挠性传动77

任务3-1　带传动的设计77

3.1 带传动的认识及应用77

3.1.1 带传动的工作原理和类型77

3.1.2　带传动的特点和应用79

3.2　带传动的工作情况分析79

3.2.1 带传动的受力分析79

3.2.2　带传动的应力分析79

3.2.3　带传动的弹性滑动和传动比80

3.3　普通V带传动的设计81

3.3.1　V带传动的设计准则81

3.3.2　V带和V带轮的结构81

3.3.3 V带传动的设计步骤85

3.4　带传动的张紧、维护和安装91

3.4.1　带传动的张紧91

3.4.2　带传动的安装和维护92

任务3-2　链传动的认识及应用94

3.5　链传动的类型、特点及应用94

3.5.1　链传动的类型94

3.5.2　链传动的特点和应用95

3.6　滚子链和链轮的结构95

3.6.1　滚子链的结构95

3.6.2　滚子链链轮97

课堂训练98

知识拓展99

第4章　齿轮传动100

任务4-1　直齿圆柱齿轮传动的设计100

4.1 齿轮传动的认识及应用100

4.1.1　齿轮传动的类型100

4.1.2　对齿轮传动的基本要求101

4.1.3 齿轮传动的特点102

4.2　齿廓啮合基本定律102

4.3　渐开线齿廓103

4.3.1 渐开线的形成及其性质103

4.3.2　渐开线齿廓啮合特点104

4.4　渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算105

4.4.1　齿轮各部分的名称105

4.4.2　渐开线齿轮的基本参数106

4.4.3　渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算108

4.4.4　渐开线直齿圆柱齿轮常用的测量项目108

4.5　渐开线齿轮的啮合传动109

4.5.1　渐开线齿轮传动的啮合过程：109

4.5.2　直齿圆柱齿轮的正确啮合条件110

4.5.3　直齿圆柱齿轮的连续传动条件111

4.5.4　标准中心距111

4.6　渐开线齿轮的切齿原理112

4.6.1 渐开线齿轮的加工方法112

4.6.2　根切现象与最少齿数114

4.6.3　变位齿轮概念115

4.7　齿轮的失效形式、常用材料及结构116

4.7.1 齿轮的失效形式116

4.7.2　齿轮常用材料118

4.7.3 齿轮结构119

4.8　渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的设计120

4.8.1　轮齿的受力分析120

4.8.2　计算载荷121

4.8.3　齿面接触疲劳强度计算122

4.8.4　齿根弯曲疲劳强度计算124

4.8.5　齿轮精度等级的选择124

任务4-2　斜齿圆柱齿轮传动的认识及尺寸计算129

4.9　斜齿轮齿廓曲面的形成及特点130

4.9.1 直齿轮的齿廓曲面形成及特点130

4.9.2　斜齿轮的齿廓曲面形成及特点130

4.10　斜齿轮的基本参数及几何尺寸131

4.10.1　斜齿轮的主要参数131

4.10.2　斜齿圆柱齿轮传动的几何尺寸计算133

4.11　斜齿轮的啮合传动134

4.11.1　正确啮合条件134

4.11.2　重合度134

4.11.3　斜齿圆柱齿轮的当量齿数135

任务4-3　直齿圆锥齿轮的认识136

4.12　直齿圆锥齿轮的啮合、参数及几何尺寸137

4.12.1 圆锥齿轮传动的特点及应用137

4.12.2　直齿锥齿轮传动的主要参数和几何尺寸计算137

4.12.3　直齿锥齿轮传动的正确啮合条件138

4.12.4　直齿锥齿轮传动的受力分析139

任务4-4　蜗杆传动的几何尺寸计算140

4.13　蜗杆传动的认识及应用141

4.13.1　蜗杆传动的特点及应用141

4.13.2　蜗杆传动的类型142

4.14　蜗杆传动的基本参数及几何尺寸计算143

4.14.1 蜗杆传动的正确啮合条件143

4.14.2　蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算143

4.15　蜗杆传动的失效形式、材料选择及蜗杆蜗轮的结构145

4.15.1　蜗杆传动的失效形式145

4.15.2　蜗杆的材料146

4.15.3 蜗杆蜗轮的结构146

课堂训练147

知识拓展148

第5章　轮系150

5.1 轮系的认识及应用151

5.1.1　轮系的分类151

5.1.2　轮系的特点及应用152

5.2　定轴轮系的传动比计算153

5.2.1 一对齿轮啮合的传动比153

5.2.2　定轴轮系的传动比154

5.3 行星轮系的传动比计算156

5.3.1 反转法156

5.3.2 公式5-4使用说明157

5.4　混合轮系的传动比计算158

课堂训练159

知识拓展160

第6章　常用连接161

任务6-1　螺栓连接的设计161

6.1　螺纹的形成、类型及参数162

6.1.1　螺纹的形成162

6.1.2　螺纹的类型和主要参数162

6.2　螺纹连接的类型及常用螺纹连接件165

6.2.1　螺纹连接的基本类型166

6.2.2　常用螺纹连接件166

6.3　螺纹连接的预紧和防松167

6.3.1 螺纹连接的顶紧167

6.3.2　螺纹连接的防松169

6.4　剪切变形及强度计算170

6.4.1 剪切变形的概念170

6.4.2　剪切和挤压强度计算171

6.5　螺栓连接的设计172

6.5.1　螺栓组连接的结构设计173

6.5.2　螺栓组连接受力分析174

任务6-2　平键连接的选择计算178

6.6　键连接的类型及应用179

6.7　普通平键连接的选择及强度计算180

任务6-3　花键连接、销连接的认识及应用182

6.8　花键连接的类型及应用182

6.9　销连接的类型及应用183

课堂训练185

知识拓展185

第7章　轴系零件187

任务7-1　滚动轴承的选择计算187

7.1 滑动轴承的认识及应用187

7.1.1　滑动轴承的类型187

7.1.2　滑动轴承的结构188

7.1.3　滑动轴承的材料189

7.1.4　轴瓦的结构191

7.1.5　滑动轴承的应用191

7.2　滚动轴承的类型及应用191

7.2.1　滚动轴承的结构191

7.2.2　滚动轴承的类型和特性192

7.3　滚动轴承的代号195

7.3.1　滚动轴承的代号195

7.3.2　滚动轴承的类型选择197

7.4　滚动轴承的选择计算197

7.4.1　滚动轴承的受载情况分析197

7.4.2　滚动轴承的失效形式与计算准则198

7.4.3　滚动轴承的寿命计算198

7.4.4　滚动轴承的静强度计算203

7.5　滚动轴承的组合设计204

7.5.1　滚动轴承的轴向固定204

7.5.2　轴承组合的调整206

7.5.3　滚动轴承的配合207

7.5.4　轴承的装拆207

任务7-2　轴间联接件的认识208

7.6　联轴器的类型及应用209

7.6.1 常用联轴器的结构和特点210

7.6.2　联轴器的选用213

7.7　离合器的类型及应用214

7.7.1　牙嵌式离合器214

7.7.2　摩擦离合器215

7.8　轴的分类及材料217

7.8.1　轴的用途及分类217

7.8.2　轴的材料218

7.9　轴的结构设计220

7.9.1　轴上零件装配方案221

7.9.2　轴上零件的定位和固定221

7.9.3　轴的结构工艺性223

7.9.4　提高轴的强度和刚度的措施223

7.10　传动轴的强度和刚度计算225

7.10.1　扭转的概念225

7.10.2　扭转时横截面上的扭矩和扭矩图225

7.10.3　扭转时横截面上的应力227

7.10.4　传动轴扭转时的强度计算229

7.10.5　传动轴扭转时的刚度计算229

7.11　心轴及转轴的强度计算230

7.11.1　弯曲变形的概念230

7.11.2　心轴的强度计算231

7.11.3　转轴的强度计算238

7.12　轴的设计实例240

7.12.1　轴设计的一般步骤240

7.12.2　轴的设计实例241

课堂训练246

知识拓展246

参考文献249