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第1篇 机械设计总论1

第1章 绪论1

1.1 机械设计课程的性质、研究对象和任务1

1.1.1 机械设计课程的性质1

1.1.2 机械设计课程的研究对象2

1.1.3 机械设计课程的任务3

1.2 机器的构成及其功能结构3

1.2.1 机器的一般构成3

1.2.2 一般机械中的零部件功能分类4

1.2.3 机械设计中的联接（联接、连接）问题5

1.2.4 机械设计中的传动问题5

1.2.5 机械设计中的轴系设计问题6

1.3 机械设计的一般程序7

1.3.1 现代机械设计的特点7

1.3.2 机械设计的创新与优化8

1.3.3 机械设计的经济性问题10

1.3.4 机械设计中的可持续发展问题10

1.3.5 机械设计的一般程序11

习题14

小结14

第2章 机械设计中的综合约束条件15

2.1 概述15

2.1.1 技术性能约束条件15

2.1.2 标准化约束条件16

2.1.3 可靠性约束条件16

2.1.4 安全性约束条件17

2.2 机械设计中的强度约束条件17

2.2.1 载荷与应力的分类17

2.2.3 变应力作用下的强度约束条件19

2.2.2 静应力作用下的强度约束条件19

2.3 机械中的摩擦、磨损和润滑综述22

2.3.1 摩擦与磨损22

2.3.2 润滑23

2.4 机械结构的工艺性24

2.4.1 设计与加工工艺的关系24

2.4.2 毛坯件的成形方法25

2.4.3 外形加工方法27

2.4.4 装配工艺性30

小结33

习题33

第3章 轴毂联接35

第2篇 机械设计中的联接35

3.1 键联接36

3.1.1 平键联接36

3.1.2 半圆键联接37

3.1.3 楔键联接37

3.1.4 切向键联接37

3.1.5 键联接的类型选择和强度计算38

3.2 花键联接41

3.2.1 花键联接的类型和特点41

3.2.2 花键联接的设计42

3.3 销联接的类型及应用43

小结45

习题45

第4章 螺纹联接47

4.1 螺纹的主要参数及类型47

4.1.1 螺纹的主要参数47

4.1.2 螺纹的类型47

4.2 螺纹联接的类型及螺纹联接件49

4.2.1 螺纹联接的主要类型49

4.3.1 螺纹联接的预紧51

4.3 螺纹联接的预紧和防松51

4.2.2 螺纹联接件51

4.3.2 螺纹联接的防松52

4.4 单个螺栓联接的强度计算53

4.4.1 受拉螺栓联接的强度计算54

4.4.2 受剪螺栓联接的强度计算59

4.4.3 螺纹联接的常用材料与许用应力59

4.5 螺栓组联接的设计与受力分析61

4.5.1 受轴向载荷FΣ的螺栓组联接61

4.5.2 受横向载荷FΣ的螺栓组联接61

4.5.3 受横向力矩T的螺栓组联接63

4.5.4 受翻转力矩M的螺栓组联接64

4.5.5 螺栓组联接的工程应用65

4.6 提高螺栓联接强度的措施67

小结69

习题70

第3篇 机械传动设计72

第5章 螺旋传动72

5.1 螺旋传动的类型、特点及应用72

5.1.1 螺旋传动的类型72

5.1.2 螺旋传动的特点及应用73

5.2.2 滑动螺旋副的结构与材料74

5.2 螺旋传动的设计计算74

5.2.1 螺旋传动的效率与自锁74

5.2.3 滑动螺旋副的耐磨性计算76

5.2.4 滑动螺旋副的强度计算77

5.2.5 受压螺杆的稳定性计算78

5.2.6 螺杆的刚度计算78

5.3 其他螺旋传动简介79

5.3.1 滚动螺旋传动简介79

5.3.2 静压螺旋传动简介79

5.4.1 螺旋传动工程应用实例80

5.4 螺旋传动设计作业及工程应用80

5.4.2 螺旋传动设计作业83

小结85

习题85

第6章 带传动87

6.1 带传动的类型、特点及应用87

6.1.1 带传动的类型与结构87

6.1.2 带传动的特点90

6.2 带传动工作情况分析90

6.2.1 带传动的受力分析90

6.2.2 带传动的应力分析92

6.2.3 带的弹性滑动与打滑93

6.3 V带传动的设计计算95

6.3.1 V带传动的失效形式和设计准则95

6.3.2 V带传动的设计步骤95

6.4 V带轮的设计103

6.4.1 V带轮的设计基本要求103

6.4.2 V带轮的材料103

6.4.3 V带轮的结构尺寸104

6.5.2 自动张紧106

6.5.3 张紧轮张紧106

6.5.1 定期张紧106

6.5 V带轮传动的张紧方式106

6.6 其他带传动简介107

6.6.1 高速带传动107

6.6.2 同步带传动107

小结110

习题110

第7章 链传动111

7.1 链传动的类型、特点及应用111

7.1.1 套筒滚子链的结构和规格111

7.1.2 链轮的结构114

7.2.1 链传动的运动分析115

7.2 链传动的运动分析和受力分析115

7.2.2 链传动的受力分析117

7.3 套筒滚子链的设计计算118

7.3.1 套筒滚子链传动的设计约束分析118

7.3.2 套筒滚子链传动的设计120

7.4 链传动的润滑与布置122

7.4.1 链传动的润滑122

7.4.2 链传动的布置与张紧123

习题126

小结126

第8章 齿轮传动127

8.1 齿轮失效形式及设计准则127

8.1.1 齿轮的工作条件与齿面硬度127

8.1.2 齿轮失效形式及设计准则128

8.2 齿轮材料及热处理130

8.2.1 齿轮材料及其选用130

8.2.2 齿轮的热处理131

8.3 直齿圆柱齿轮传动的受力分析和计算载荷133

8.3.1 轮齿的受力分析133

8.3.2 计算载荷134

8.4 直齿圆柱齿轮传动强度计算137

8.4.1 直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算138

8.4.2 直齿圆柱齿轮传动的齿根弯曲强度计算142

8.5 斜齿圆柱齿轮传动强度计算特点151

8.5.1 轮齿上的作用力151

8.5.2 强度计算153

8.6 直齿圆锥齿轮的传动强度计算特点161

8.6.1 齿轮的受力分析162

8.6.2 强度计算163

8.7.2 腹板式齿轮和实心式齿轮167

8.7 齿轮的结构设计167

8.7.1 齿轮轴167

8.7.3 轮辐式齿轮168

8.8 齿轮传动的效率与润滑169

8.8.1 齿轮传动的效率169

8.8.2 齿轮传动的润滑170

8.9 其他齿轮传动简介171

8.9.1 圆弧齿轮传动简介171

8.9.2 曲线齿圆锥齿轮传动简介172

小结173

习题174

第9章 蜗杆传动178

9.1 蜗杆传动的材料和失效形式178

9.1.1 蜗杆传动的材料178

9.1.2 蜗杆传动的失效形式179

9.1.3 蜗杆传动的结构设计179

9.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算180

9.2.1 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择180

9.2.2 蜗杆传动的几何尺寸计算183

9.3.1 受力分析184

9.3 蜗杆传动的受力分析和强度计算184

9.3.2 强度计算185

9.3.3 刚度计算189

9.3.4 普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择189

9.4 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算190

9.4.1 蜗杆传动的效率和润滑190

9.4.2 蜗杆传动的热平衡计算191

9.5 蜗杆传动工程应用192

小结195

习题196

10.1.1 各种机械传动主要性能的比较分析198

第10章 机械传动方案综合分析与工程应用198

10.1 机械传动系统设计198

10.1.2 摩擦传动与啮合传动的比较200

10.1.3 选择机械传动的一般原则201

10.1.4 机械传动系统的设计过程202

10.2 机械传动工程应用实例209

10.2.1 机械传动系统设计实例分析209

10.2.2 机械设计课程设计题目综合216

小结220

习题220

11.1 机械设计中的摩擦、磨损和润滑223

11.1.1 机械中的摩擦223

第4篇 机械设计中的轴系设计223

第11章 滑动轴承223

11.1.2 机械中的磨损225

11.1.3 机械中的润滑226

11.2 滑动轴承概述227

11.2.1 滑动轴承的特点与分类227

11.2.2 滑动轴承的设计内容228

11.2.3 滑动轴承的摩擦润滑状态228

11.3.1 向心滑动轴承229

11.3 滑动轴承的结构形式229

11.3.2 推力滑动轴承230

11.4 滑动轴承的材料230

11.4.1 轴瓦对材料的性能要求230

11.4.2 滑动轴承的材料231

11.4.3 轴瓦的结构233

11.5 滑动轴承的润滑剂和润滑装置234

11.5.1 润滑剂及其性能指标234

11.5.2 润滑剂的选择236

11.5.3 润滑方法238

11.6.1 心滑动轴承240

11.6 不完全液体摩擦滑动轴承的计算240

11.6.2 推力滑动轴承241

11.7 液体动力润滑向心滑动轴承设计计算242

11.7.1 流体动力润滑的基本方程242

11.7.2 向心滑动轴承形成液体动力润滑的过程244

11.7.3 液体动力润滑向心滑动轴承设计步骤251

11.8 其他轴承简介253

11.8.1 多油楔轴承简介253

11.8.2 静压轴承与空气轴承简介254

习题255

小结255

12.1 概述256

第12章 滚动轴承256

12.2 滚动轴承的类型代号及选择257

12.2.1 滚动轴承的类型特点257

12.2.2 滚动轴承的代号260

12.2.3 滚动轴承类型的选择263

12.3 滚动轴承的失效形式和计算准则264

12.3.1 滚动轴承工作时的载荷分布264

12.3.2 滚动轴承的失效形式及计算准则265

12.4.2 滚动轴承的寿命计算公式266

12.4 滚动轴承的选择计算266

12.4.1 滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷266

12.4.3 滚动轴承的当量动载荷计算267

12.4.4 角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷FA的计算269

12.4.5 同一支点成对安装同型号向心角接触轴承的计算特点273

12.5 滚动轴承的静载荷计算274

12.5.1 极限转速校核274

12.5.2 静强度校核274

12.6 滚动轴承的组合设计276

12.6.1 支承结构形式及其选择276

12.6.2 滚动轴承的固定277

12.6.3 滚动轴承组合的调整278

12.6.4 提高轴系的支承刚度279

12.6.5 滚动轴承的配合280

12.6.6 滚动轴承的润滑281

12.6.7 滚动轴承的密封282

小结283

习题284

13.1.1 轴的类型与功用287

13.1 轴的类型、材料和设计准则287

第13章 轴287

13.1.2 轴的材料及其选择288

13.1.3 轴的设计准则与步骤290

13.2 轴系结构组合设计与工程应用292

13.2.1 轴的结构设计要求292

13.2.2 滚动轴承与轴的组合设计292

13.2.3 轴系结构组合设计实例299

13.3 轴的强度计算301

13.3.1 按扭转强度计算301

13.3.3 按疲劳强度安全系数计算302

13.3.2 按弯扭组合强度计算302

13.4 轴的其他项目计算307

13.4.1 轴的刚度计算307

13.4.2 轴的临界转速计算308

小结313

习题313

第14章 联轴器与离合器314

14.1 联轴器与离合器的分类和应用314

14.1.1 联轴器与离合器的分类314

14.2.1 刚性联轴器的特点315

14.2 刚性联轴器315

14.1.2 联轴器和离合器计算转矩的确定315

14.2.2 常用刚性联轴器简介316

14.3 挠性联轴器317

14.3.1 无弹性元件挠性联轴器317

14.3.2 金属弹性元件挠性联轴器319

14.3.3 非金属弹性元件挠性联轴器320

14.4 常用离合器的类型及应用322

14.4.1 牙嵌离合器322

14.4.2 圆盘摩擦离合器323

14.5 联轴器与离合器的选择324

14.5.1 联轴器的选择324

14.4.3 安全离合器324

14.5.2 离合器的选择326

小结327

习题327

第5篇 其他零部件结构及设计328

第15章 弹簧328

15.1 弹簧的功用与类型328

15.1.1 弹簧的功用328

15.1.2 弹簧的类型328

15.2.1 弹簧的材料及许用应力329

15.2 弹簧的材料与制造329

15.2.2 弹簧的制造331

15.3 圆柱形螺旋压缩、拉伸弹簧的应力分析331

15.3.1 弹簧的应力331

15.3.2 弹簧的变形332

15.4 圆柱形螺旋压缩、拉伸弹簧的设计333

15.4.1 弹簧的结构与几何尺寸333

15.4.2 弹簧的设计计算335

15.5.1 圆柱螺旋扭转弹簧337

15.5.2 蝶形弹簧337

15.5 其他弹簧简介337

小结338

习题339

第16章 箱体、导轨与铰链340

16.1 箱体340

16.1.1 箱体的主要功能340

16.1.2 箱体设计应考虑的主要问题340

16.1.3 箱体毛坯的选择341

16.1.4 箱体结构主要参数设计342

16.2.1 导轨的功能345

16.2 导轨345

16.1.5 典型箱体结构345

16.2.2 导轨设计基本要求346

16.2.3 滑动导轨设计346

16.2.4 滚动导轨设计简介351

16.3 铰链354

16.3.1 铰链的功能354

16.3.2 铰链设计基本要求354

16.3.3 铰链常见结构355

小结357

习题357

参考文献358