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目录1

第1章 精密机械设计概论1

1.1 概述1

1.1.1 基本概念1

1.1.2 我国精密仪器发展的状况及任务2

1.1.3 本课程的研究对象、内容及任务3

1.2 精密仪器设备产品结构的组成4

1.2.1 零件、部件、组件与整机4

1.2.2 工作机的概念4

1.2.3 精密仪器设备产品的结构6

1.2.4 精密仪器设备中机械系统与结构的功能和应用7

1.3 精密仪器设备产品结构设计简介9

1.3.1 精密仪器设备产品结构的基本要求9

1.3.2 精密仪器设备产品结构的设计原则和设计程序12

1.4 精密仪器发展的特点和趋势13

思考题与习题14

第2章 精密机械设计基础15

2.1 工程材料及热处理概述15

2.2 工程材料及热处理15

2.2.1 常用的工程材料15

2.2.2 钢的热处理18

2.2.3 金属零件的表面精饰19

2.2.4 材料选用的基本原则20

2.3 零件的几何精度概述21

2.4 零件的几何精度22

2.4.1 公差与配合的基本术语和定义22

2.4.2 极限与配合及其选择方法27

2.4.3 形状与位置公差及其选择方法34

2.4.4 表面粗糙度及其选择方法42

2.5.1 零件的工作能力及其计算46

2.5 机械零件设计基础46

2.5.2 零件的结构设计51

思考题与习题53

第3章 精密机械设计的精度理论55

3.1 精度理论的基本概念55

3.1.1 误差55

3.1.2 精度60

3.2 精度的评价和分析63

3.2.1 精度指标和标准63

3.2.2 总体精度分析65

3.3 误差的合成66

3.3.1 误差独立作用原理66

3.3.2 随机误差的合成67

3.3.3 系统误差的合成68

3.4.1 精度分配69

3.4 精度设计及其分配69

3.4.2 误差补偿71

思考题与习题72

第4章 螺旋传动73

4.1 概述73

4.2 滑动螺旋传动73

4.2.1 螺纹的形成、类型、主要参数及其运动规律73

4.2.2 滑动螺旋传动的形式74

4.2.3 滑动螺旋副的摩擦、效率和自锁76

4.2.4 滑动螺旋传动的设计78

4.2.5 影响螺纹传动精度的因素及提高传动精度的措施82

4.2.6 螺旋传动的空回86

4.3 滚动螺旋传动87

4.3.1 概述87

4.3.2 滚珠螺旋传动的结构形式88

4.3.3 影响螺旋传动精度的因素91

4.3.4 滚珠螺旋副的精度、代号和标记92

思考题与习题92

第5章 凸轮机构93

5.1 凸轮机构的应用和类型93

5.1.1 凸轮机构的应用93

5.1.2 凸轮机构的类型94

5.1.3 凸轮机构的特点94

5.2 从动件常用运动规律95

5.2.1 等速运动规律95

5.2.2 等加速等减速运动规律96

5.2.3 简谐运动规律97

5.3 凸轮轮廓线的设计97

5.3.1 图解法设计凸轮的轮廓线97

5.3.2 解析法设计凸轮轮廓线99

5.4 凸轮机构基本参数的确定100

5.4.1 凸轮机构的压力角α100

5.4.2 基圆半径ro与偏心距e101

5.4.3 滚子半径rT101

思考题与习题102

第6章 齿轮传动系统103

6.1 齿轮机构的特点和类型103

6.2 齿廓啮合原理104

6.2.1 齿廓啮合基本定律104

6.2.2 渐开线的形成及其性质105

6.3 齿轮各部分的名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸107

6.3.1 齿轮各部分的名称和符号107

6.3.2 基本参数108

6.3.3 标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算109

6.3.4 渐开线圆柱齿轮任意圆上的齿厚110

6.4 渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动111

6.4.1 正确啮合条件111

6.4.2 标准中心距与传动比111

6.4.3 齿轮连续传动的条件112

6.5 渐开线齿廓的切制原理、根切和最少齿数113

6.5.1 齿廓的切制原理113

6.5.2 齿廓的根切现象115

6.5.3 渐开线标准齿轮不发生根切时最少齿数116

6.6 变位齿轮简介117

6.7 斜齿圆柱齿轮传动118

6.7.1 渐开线斜齿圆柱齿轮曲面形成及啮合特点118

6.7.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸的计算119

6.7.3 斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件120

6.7.5 斜齿圆柱齿轮的当量齿数121

6.7.4 重合度121

6.8 齿轮传动的失效形式及设计准则122

6.8.1 齿轮传动的失效形式122

6.8.2 设计准则123

6.9 齿轮的材料123

6.10 圆柱齿轮的强度计算124

6.10.1 直齿圆柱齿轮疲劳强度计算124

6.10.2 斜齿圆柱齿轮疲劳强度的计算131

6.11 圆锥齿轮传动132

6.11.1 圆锥齿轮传动的应用和特点132

6.11.2 直齿圆锥齿轮的背锥及当量齿轮133

6.11.3 基本参数133

6.11.4 圆锥齿轮的正确啮合条件与传动比134

6.11.5 直齿圆锥齿轮的几何计算134

6.11.6 直齿圆锥齿轮的强度计算135

6.12 蜗杆传动136

6.12.2 蜗杆传动正确啮合条件137

6.12.1 蜗杆蜗轮的形成原理和传动特点137

6.12.3 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸138

6.12.4 蜗杆传动的失效形式和材料的选择141

6.12.5 蜗杆传动的强度计算141

6.13 非圆齿轮机构简介143

6.14 轮系144

6.14.1 轮系的类型144

6.14.2 轮系的传动比计算145

6.14.3 轮系的应用148

6.14.4 几种常用的行星齿轮传动简介149

6.15 齿轮传动精度与空回153

6.15.1 齿轮传动精度153

6.15.2 齿轮传动的空回156

6.15.3 消除或减小空回的方法157

6.16 齿轮传动链传动比的分配158

思考题与习题161

第7章 带传动与链传动162

7.1 带传动概述162

7.1.1 带传动的类型162

7.1.2 V带的类型与结构162

7.1.3 带传动的几何关系及其特点163

7.2 带传动的受力分析164

7.2.1 带的受力分析164

7.2.2 带的应力分析165

7.2.3 带传动的弹性滑动和打滑166

7.3 V带传动的设计167

7.3.1 设计条件及内容167

7.3.2 设计方法及步骤167

7.4 V带传动的张紧装置173

7.4.3 张紧轮装置174

7.4.1 定期张紧装置174

7.4.2 自动张紧装置174

7.5 链传动概述175

7.6 链传动的结构特点175

7.6.1 链传动的结构特点175

7.6.2 滚子链及其链轮176

7.6.3 链传动的布置178

7.7 链传动的运动特性178

7.7.1 链传动的运动不均匀性178

7.7.2 链传动的动载荷179

7.8 链传动的设计计算180

7.8.1 链传动的失效形式180

7.8.2 链传动的额定功率曲线180

7.8.3 链传动的主要参数及其选择183

7.8.5 低速链传动的静力强度计算184

7.8.4 链传动作用在轴上的力Q184

思考题与习题185

第8章 摩擦轮传动187

8.1 概述187

8.2 摩擦轮传动的类型及其应用范围187

8.2.1 摩擦轮传动的类型187

8.2.2 摩擦轮传动的应用范围188

8.3 摩擦轮传动189

8.3.1 传动的工作原理189

8.3.2 圆柱摩擦轮传动的计算191

8.3.3 圆锥摩擦轮传动的计算191

8.3.4 作用在轴上的载荷192

8.3.5 摩擦轮材料192

思考题与习题193

9.1 主轴系统设计的基本要求194

9.1.1 主轴系统回转精度194

第9章 主轴系统设计194

9.1.2 主轴的系统刚度195

9.1.3 主轴系统的振动195

9.1.4 主轴热变形195

9.1.5 轴承的耐磨性196

9.2 滚动摩擦轴系196

9.2.1 标准滚动轴承196

9.2.2 非标准滚动轴承轴系205

9.3 滑动摩擦轴系206

9.3.1 圆柱形滑动摩擦轴系206

9.3.2 圆锥形滑动摩擦轴系210

9.4 主轴的设计212

9.4.1 轴的分类212

9.4.2 轴的材料212

9.4.3 轴的结构设计213

9.4.4 轴的强度计算216

9.4.5 轴的刚度计算219

思考题与习题220

第10章 支承系统设计221

10.1 基座与支承件221

10.1.1 基座与支承件的结构特点及主要技术要求221

10.1.2 基座与支承件的结构设计224

10.1.3 基座与支承件的材料选择229

10.2 精密工作台230

10.2.1 工作台的分类231

10.2.2 X-Y工作台的性能要求、形式及组成231

10.2.3 导轨的性能要求232

10.2.4 滑动摩擦导轨237

10.2.5 滚动摩擦导轨241

思考题与习题246

第11章 精密位移检测装置247

11.1 机械类位移检测装置248

11.1.1 丝杠螺母副位移检测装置248

11.1.2 多齿分度盘角位移检测装置251

11.1.3 钢球分度盘角位移检测装置254

11.1.4 蜗杆蜗轮副角位移检测装置255

11.2 光电类位移检测装置256

11.2.1 线纹尺位移检测装置256

11.2.2 度盘角位移检测装置259

11.2.3 光栅位移检测装置260

11.2.4 码盘、码尺位移检测装置266

思考题与习题267

第12章 总体设计268

12.1 总体设计的设计过程268

12.2 现代精密设计方法简介269

12.2.1 机电一体化设计基本原理269

12.2.2 机电一体化设计的关键技术270

12.2.3 机电一体化设计的类型271

12.3 设计方案的拟订271

12.3.1 主要技术参数和技术指标的内容271

12.3.2 确定主要技术参数和技术指标的方法272

12.3.3 总体方案的制定272

12.4 设计方案的评价287

12.4.1 评价的内容288

12.4.2 评价的方法289

12.5 总体设计实例291

12.5.1 打印机291

12.5.2 PLC控制钻扩铰组合机床296

12.5.3 多用途数控五轴联动激光加工机306

12.5.4 电子钟表312

思考题与习题316

参考文献317