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常用力学计算符号表1

第1章 绪论1

1.1 本课程研究的对象1

1.2 本课程研究的性质、内容和任务2

1.3 本课程的特点及学习方法2

思考题3

第2章 机械设计概论4

2.1 机器应满足的基本要求4

2.2 机器设计的主要内容及一般程序5

2.3 机械零件设计的基本要求及一般步骤7

2.3.1 机械零件设计的基本要求7

2.3.2 机械零件设计的一般步骤8

2.4 机械零件的主要失效形式及计算准则8

2.4.1 机械零件的主要失效形式8

2.4.2 机械零件的计算准则9

2.5 机械零件的材料选择10

2.5.1 机械零件的常用材料10

2.5.2 机械零件材料的选用原则11

2.6 机械零件的工艺性及标准化12

2.6.1 机械零件的结构工艺性12

2.6.2 机械零件设计中的标准化13

2.7 机械设计方法及其发展13

2.7.1 传统设计方法13

2.7.2 设计方法的新发展14

2.7.3 现代设计方法的特点15

思考题16

第3章 机械零件的强度17

3.1 载荷和应力的分类17

3.1.1 载荷的分类17

3.1.2 应力的分类17

3.2 静应力状态下机械零件的整体强度18

3.2.1 静应力状态下机械零件的强度计算18

3.2.2 许用安全系数的选择20

3.3 变应力状态下机械零件的整体强度20

3.3.1 材料的疲劳曲线20

3.3.2 材料的疲劳极限应力图21

3.3.3 影响机械零件疲劳强度的主要因素22

3.4 机械零件的表面接触疲劳强度25

3.5 机械零件的刚度26

3.5.1 刚度的影响26

3.5.2 刚度计算概述26

3.5.3 影响刚度的因素及其改进措施26

3.6 机械零件的可靠性27

3.6.1 可靠性概念27

3.6.2 提高机械零件可靠性的措施28

思考题28

第4章 摩擦、磨损及润滑29

4.1 摩擦的种类及其性质29

4.1.1 摩擦表面的形貌29

4.1.2 摩擦的种类及其基本性质30

4.2 磨损34

4.2.1 典型磨损过程34

4.2.2 磨损的分类35

4.3 润滑剂、添加剂36

4.3.1 润滑剂的作用36

4.3.2 润滑剂的种类及其性能指标37

4.3.3 添加剂41

4.4 润滑状态41

4.4.1 边界润滑42

4.4.2 流体润滑42

4.4.3 混合润滑43

4.4.4 润滑状态的转化43

思考题43

第5章 螺纹联接和螺旋传动44

5.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度44

5.1.1 螺纹联接的主要类型45

5.1.2 螺纹联接件的材料和许用应力46

5.2 螺纹联接的拧紧和防松49

5.2.1 螺纹联接的拧紧49

5.2.2 螺纹联接的防松52

5.3 螺栓组联接的设计和受力分析55

5.3.1 螺栓组联接的结构设计55

5.3.2 螺栓组联接的受力分析57

5.4 螺栓联接的强度计算60

5.4.1 螺纹联接的失效形式和设计准则60

5.4.2 普通螺栓联接的强度计算60

5.4.3 铰制孔用螺栓联接的强度计算64

5.5 提高螺栓联接强度的措施65

5.5.1 改善螺纹牙间的载荷分布65

5.5.2 减小螺栓的应力幅66

5.5.3 避免附加弯曲应力67

5.5.4 避免应力集中68

5.5.5 采用合理的制造工艺68

5.6 螺旋传动70

5.6.1 常用的传动螺旋副71

5.6.2 螺旋传动的失效、结构和材料72

5.6.3 滑动螺旋传动的设计计算73

思考题76

习题76

第6章 键、花键、销、无键联接79

6.1 键联接79

6.1.1 键联接的功能、分类、结构形式及应用79

6.1.2 键的选择和键联接强度计算81

6.2 花键联接83

6.2.1 花键联接的类型、结构和特点83

6.2.2 花键联接强度计算84

6.3 销联接85

6.4 无键联接87

6.4.1 过盈联接87

6.4.2 胀紧联接88

6.4.3 型面联接88

思考题89

习题89

第7章 带传动91

7.1 概述91

7.1.1 带传动的类型91

7.1.2 带传动的特点93

7.2 V带和带轮93

7.2.1 V带的构造和类型93

7.2.2 V带轮的材料和结构95

7.3 带传动的工作情况分析97

7.3.1 带传动的受力分析97

7.3.2 带的弹性滑动和打滑97

7.3.3 带的极限有效拉力F elim及其影响因素98

7.3.4 带传动的应力分析99

7.3.5 带传动的主要失效形式100

7.4 V带传动的设计计算100

7.4.1 设计准则和单根V带的额定功率100

7.4.2 带传动的设计步骤和参数选择103

7.5 带传动的张紧和维护107

7.5.1 带传动的张紧和调整107

7.5.2 带传动的安装和维护109

思考题109

习题109

第8章 链传动111

8.1 概述111

8.2 滚子链和链轮112

8.2.1 滚子链的结构112

8.2.2 滚子链的基本参数和尺寸113

8.2.3 滚子链链轮113

8.3 滚子链传动的运动特性及受力分析116

8.3.1 传动比、链速和速度不均匀性116

8.3.2 链传动的受力分析118

8.4 滚子链传动的设计计算118

8.4.1 链传动的失效形式118

8.4.2 额定功率曲线119

8.4.3 链传动的设计准则和链的额定功率曲线119

8.4.4 链传动的设计计算及主要参数的选择120

8.5 链传动的布置、张紧和润滑124

8.5.1 链传动的布置124

8.5.2 链传动的张紧125

8.5.3 链传动的润滑125

思考题126

习题126

第9章 齿轮传动128

9.1 概述128

9.1.1 齿轮传动的优缺点128

9.1.2 齿轮传动的分类128

9.1.3 齿轮传动的基本要求128

9.2 齿轮的失效形式与设计准则129

9.2.1 齿轮的失效形式129

9.2.2 齿轮传动的设计准则131

9.3 齿轮的材料、热处理及其许用应力132

9.3.1 齿轮的常用材料132

9.3.2 齿轮材料的选择原则133

9.3.3 齿轮材料的热处理134

9.3.4 齿轮的许用应力134

9.4 圆柱齿轮传动的载荷计算139

9.4.1 计算载荷和载荷系数139

9.4.2 载荷系数说明140

9.5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算144

9.5.1 标准直齿圆柱齿轮传动的受力分析144

9.5.2 齿面接触疲劳强度计算145

9.5.3 齿根弯曲疲劳强度计算146

9.5.4 齿轮传动主要参数和传动精度的选择148

9.6 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算151

9.6.1 标准斜齿圆柱齿轮传动的受力分析151

9.6.2 齿面接触疲劳强度计算152

9.6.3 齿根弯曲疲劳强度计算153

9.7 标准直齿锥齿轮传动的强度计算156

9.7.1 标准直齿锥齿轮传动的受力分析156

9.7.2 齿面接触疲劳强度计算157

9.7.3 齿根弯曲疲劳强度计算158

9.8 齿轮的结构设计160

9.9 齿轮传动的润滑162

思考题163

习题164

第10章 蜗杆传动166

10.1 概述166

10.1.1 蜗杆传动的特点166

10.1.2 蜗杆传动的类型和应用166

10.2 圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算169

10.2.1 蜗轮与蜗杆的正确啮合条件169

10.2.2 普通圆柱蜗杆传动的基本参数169

10.2.3 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算173

10.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择174

10.3.1 蜗杆传动的失效形式和设计准则174

10.3.2 蜗杆传动的材料选择175

10.4 圆柱蜗杆传动的受力分析和强度计算176

10.4.1 圆柱蜗杆传动的受力分析176

10.4.2 圆柱蜗杆传动的强度计算177

10.5 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算180

10.5.1 蜗杆传动的效率和自锁180

10.5.2 蜗杆传动的润滑182

10.5.3 蜗杆传动的热平衡计算182

10.6 蜗杆、蜗轮的结构183

10.6.1 蜗杆的结构183

10.6.2 蜗轮的结构183

思考题186

习题187

第11章 滑动轴承188

11.1 概述188

11.2 径向滑动轴承的主要类型188

11.2.1 整体式轴承188

11.2.2 剖分式轴承189

11.3 滑动轴承的材料和轴瓦结构189

11.3.1 轴承材料的要求189

11.3.2 常用轴承材料190

11.3.3 轴瓦结构195

11.4 滑动轴承的润滑197

11.5 不完全油膜滑动轴承的条件性计算200

11.5.1 不完全油膜滑动轴承的失效形式和计算准则200

11.5.2 径向滑动轴承的设计计算201

11.6 液体动压润滑的基本方程202

11.6.1 雷诺润滑方程式202

11.6.2 油楔承载机理204

11.7 液体动压润滑径向滑动轴承的设计计算204

11.7.1 几何关系204

11.7.2 动压润滑状态的建立205

思考题212

习题213

第12章 滚动轴承214

12.1 概述214

12.1.1 滚动轴承的工作特点214

12.1.2 滚动轴承的构造和常用材料214

12.2 滚动轴承的类型和选择215

12.2.1 滚动轴承的主要类型、性能与特点215

12.2.2 滚动轴承的三个重要结构特性218

12.2.3 滚动轴承的类型选择219

12.3 滚动轴承的代号220

12.4 滚动轴承的工作情况分析222

12.4.1 受力分析222

12.4.2 失效形式和计算准则223

12.5 滚动轴承的寿命计算224

12.5.1 滚动轴承的基本额定寿命224

12.5.2 滚动轴承的基本额定动载荷225

12.5.3 滚动轴承的当量动载荷225

12.5.4 寿命计算公式226

12.5.5 角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷和轴向载荷计算228

12.5.6 同一支点成对安装同型号圆锥滚子轴承的计算特点229

12.5.7 不同可靠度的轴承寿命计算230

12.6 滚动轴承的静强度计算232

12.7 滚动轴承的极限转速校核计算234

12.8 滚动轴承的组合结构设计234

12.8.1 滚动轴承的定位和紧固235

12.8.2 滚动轴承的组合结构236

12.8.3 轴承游隙和轴承组合位置的调整238

12.8.4 滚动轴承的预紧239

12.8.5 滚动轴承支座的刚性和同轴度240

12.8.6 滚动轴承的配合和装拆240

12.9 滚动轴承的润滑和密封243

12.9.1 滚动轴承的润滑243

12.9.2 滚动轴承的密封245

思考题246

习题247

第13章 轴249

13.1 概述249

13.1.1 轴的分类249

13.1.2 轴的材料251

13.1.3 轴的毛坯252

13.1.4 轴的组成252

13.1.5 轴设计过程中的主要问题252

13.2 轴的结构设计253

13.2.1 拟订轴上零件的装配方案253

13.2.2 零件的轴向和周向定位253

13.2.3 轴最小直径的估算255

13.2.4 各轴段直径和长度的确定256

13.2.5 结构工艺性要求257

13.2.6 提高轴的强度、刚度和减轻重量的措施258

13.3 轴的计算260

13.3.1 轴的强度计算260

13.3.2 轴的安全系数校核计算262

13.3.3 轴的静强度校核计算263

13.3.4 轴的刚度计算264

13.3.5 轴的振动稳定性计算概念265

13.4 轴的设计实例265

思考题272

习题272

第14章 联轴器和离合器274

14.1 概述274

14.2 联轴器274

14.2.1 联轴器的作用和要求274

14.2.2 常用联轴器的结构、特点及应用275

14.2.3 联轴器的选择283

14.2.4 联轴器的使用与维护285

14.3 离合器285

14.3.1 离合器的作用和要求285

14.3.2 常用离合器的结构和特点285

14.3.3 离合器的选择290

14.3.4 离合器的使用与维护291

思考题291

习题292

附表293

附表1抗弯、抗扭截面系数计算公式293

附表2高频感应淬火的强化系数βq294

附表3化学热处理的强化系数βq294

附表4表面硬化加工的强化系数βq294

附表5零件与轴过盈配合处的κσ/εσ值294

附表6轴上环槽处的理论应力集中系数295

附表7轴肩圆角处的理论应力集中系数295

附表8轴上横向孔处的理论应力集中系数296

附表9轴上键槽处的有效应力集中系数κσ、κr297

附表10外花键的有效应力集中系数κσ、κr297

附表11螺纹尺寸系数ε297

附表12螺纹的有效应力集中系数κσ297

参考文献298