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第一篇 机械设计总论1

第1章 绪论1

1.1概述1

1.1.1本课程的内容性质和任务1

1.1.2本课程的特点和学习方法2

1.2机械现代设计方法简介3

1.2.1现代设计方法研究的概况3

1.2.2现代设计方法简介4

1.2.3现代设计方法的特点7

第2章 机械设计的基本要求和一般程序8

2.1机器的组成8

2.1.1机器的基本组成要素8

2.1.2机器的组成部分8

2.2机械设计的基本要求10

2.2.1功能要求10

2.2.2可靠性要求10

2.2.3市场需要和经济性要求10

2.2.4劳动保护和环境保护11

2.2.5其他特殊要求11

2.3机械设计的一般程序11

2.3.1产品规划阶段12

2.3.2方案设计阶段12

2.3.3技术设计阶段13

2.3.4编制技术文件阶段14

2.4机械零件的主要失效形式14

2.4.1整体断裂14

2.4.2过大的弹性变形和塑性变形15

2.4.3零件的表面破坏15

2.4.4破坏正常工作条件所引起的失效15

2.5机械零件应满足的基本要求16

2.5.1工作能力要求16

2.5.2结构工艺性要求17

2.5.3经济性要求17

2.5.4可靠性要求18

2.5.5质量要求18

2.6机械零件材料的选择原则18

2.6.1使用要求18

2.6.2工艺要求19

2.6.3经济性要求19

2.7机械零件设计中的标准化20

第3章 机械零件的疲劳强度计算21

3.1变应力的基本类型及特征参数21

3.1.1变应力的基本类型21

3.1.2变应力的特征参数22

3.2材料的疲劳特性23

3.2.1材料的疲劳曲线23

3.2.2材料的极限应力线图24

3.3机械零件的疲劳强度计算26

3.3.1零件的极限应力图26

3.3.2单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算27

3.3.3单向不稳定变应力时零件的疲劳强度计算30

3.3.4双向稳定变应力时零件的疲劳强度计算33

3.3.5提高机械零件疲劳强度的措施34

3.4机械零件的接触强度35

3.5机械零件疲劳强度计算的相关系数36

3.5.1零件结构的理论应力集中系数36

3.5.2有效应力集中系数39

3.5.3绝对尺寸及截面形状影响系数40

3.5.4表面质量系数42

3.5.5强化系数42

习题43

第4章 摩擦、磨损及润滑概述44

4.1摩擦44

4.1.1干摩擦44

4.1.2边界摩擦45

4.1.3混合摩擦46

4.1.4流体摩擦46

4.2磨损46

4.2.1磨损过程分析46

4.2.2磨损的基本类型47

4.3润滑剂和润滑方法48

4.3.1润滑剂48

4.3.2润滑方法和润滑装置53

4.4流体润滑原理简介55

4.4.1流体动力润滑55

4.4.2流体静力润滑58

4.4.3弹性流体动力润滑59

习题59

第二篇 常用机械传动61

第5章 带传动61

5.1概述61

5.2 V带与V带轮的结构63

5.2.1 V带的结构和规格63

5.2.2 V带轮的结构64

5.3带传动的工作情况分析67

5.3.1带传动的受力分析67

5.3.2带的应力分析68

5.3.3带传动的弹性滑动和打滑69

5.4普通V带传动的设计计算70

5.4.1带传动的失效形式和计算准则70

5.4.2普通V带传动的设计74

5.5带传动的张紧与维护77

5.6同步带传动79

5.6.1同步带传动设计概述79

5.6.2同步带传动的设计计算80

习题83

第6章 链传动85

6.1概述85

6.1.1链传动的特点和应用85

6.1.2链传动的类型和结构85

6.2链传动的运动特性及受力分析92

6.2.1链传动的运动不均匀性92

6.2.2链传动中的动载荷94

6.2.3链传动的受力分析95

6.3滚子链传动的设计计算96

6.3.1链传动的主要失效形式96

6.3.2滚子链传动的功率曲线97

6.3.3滚子链传动的设计计算及主要参数选择99

6.4链传动的布置、张紧和润滑102

6.4.1链传动的布置及张紧102

6.4.2链传动的润滑103

习题106

第7章 齿轮传动107

7.1概述107

7.1.1齿轮传动的特点及应用107

7.1.2齿轮传动的形式107

7.2齿轮传动的失效形式及设计准则108

7.2.1轮齿的失效形式108

7.2.2齿轮传动的设计准则110

7.3齿轮的材料及其选择原则110

7.3.1常用齿轮材料110

7.3.2齿轮材料的选择原则112

7.3.3材料的许用应力112

7.4齿轮传动的受力分析及计算载荷116

7.4.1齿轮传动的受力分析116

7.4.2计算载荷118

7.5齿轮传动的强度计算123

7.5.1渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算123

7.5.2渐开线标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算130

7.5.3渐开线标准直齿锥齿轮传动的强度计算136

7.6齿轮的结构设计138

7.7齿轮传动的润滑140

7.7.1齿轮传动的润滑方式141

7.7.2润滑剂的选择142

习题143

第8章 蜗杆传动146

8.1蜗杆传动的特点及类型146

8.1.1蜗杆传动的特点146

8.1.2蜗杆传动的类型147

8.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸150

8.2.1蜗杆传动的主要参数及其选择151

8.2.2蜗杆传动的几何尺寸计算154

8.2.3变位蜗杆传动155

8.3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算156

8.3.1啮合齿面间的滑动速度和传动效率156

8.3.2蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料157

8.3.3蜗杆传动的受力分析及计算载荷158

8.3.4蜗杆传动的强度计算160

8.3.5蜗杆的刚度计算163

8.3.6蜗杆传动的润滑及热平衡计算163

8.4蜗杆和蜗轮的结构165

8.4.1蜗杆的结构165

8.4.2蜗轮的结构165

习题168

第三篇 联接171

第9章 螺纹联接171

9.1螺纹171

9.1.1螺纹的主要类型及应用171

9.1.2螺纹的主要参数173

9.2螺纹联接的基本类型和标准联接件174

9.2.1螺纹联接的基本类型174

9.2.2标准螺纹联接件177

9.3螺纹联接的预紧和防松180

9.3.1螺纹联接的预紧180

9.3.2螺纹联接的防松182

9.4单个螺栓联接的强度计算185

9.4.1普通螺栓联接的强度计算186

9.4.2铰制孔用螺栓联接的强度计算192

9.4.3螺纹联接件的材料及许用应力192

9.5螺栓组联接的设计计算194

9.5.1螺栓组联接的结构设计195

9.5.2螺栓组联接的受力分析197

9.6提高螺栓联接强度的措施204

习题208

第10章 轴毂联接211

10.1键联接211

10.1.1键联接的类型、特点和应用211

10.1.2键的选择及键联接的强度计算214

10.2花键联接218

10.2.1花键联接的类型、特点和应用218

10.2.2花键联接的强度计算219

10.3无键联接221

10.3.1过盈配合联接221

10.3.2型面联接229

10.3.3胀紧联接230

10.4销联接232

10.4.1销联接的类型232

10.4.2销的结构类型、特点和应用232

10.4.3销的选择和联接的强度计算234

习题235

第11章 焊接、粘接和铆接238

11.1焊接238

11.1.1电弧焊缝的基本形式、特点和应用238

11.1.2焊接件及焊条的常用材料240

11.1.3焊缝的受力及破坏形式241

11.1.4焊缝的强度计算241

11.1.5焊接设计的注意事项244

11.2粘接245

11.2.1粘接及其特点245

11.2.2常用胶粘剂及其选择246

11.2.3粘接的基本工艺过程247

11.2.4粘接接头的结构形式及受力状况247

11.2.5粘接结构设计要点248

11.3铆接249

11.3.1铆接的特点及应用249

11.3.2铆钉的主要类型249

11.3.3铆缝的形式250

11.3.4铆缝的受力及破坏形式250

11.3.5铆缝的强度计算251

习题252

第四篇 轴系零部件253

第12章 轴253

12.1概述253

12.1.1轴的功用、分类及组成253

12.1.2轴的失效形式和设计准则255

12.1.3轴的常用材料255

12.2轴的结构设计257

12.2.1轴结构设计的原则257

12.2.2轴上零件的定位方式257

12.2.3轴的定位257

12.2.4提高轴强度的常用措施259

12.2.5轴的结构工艺性261

12.2.6轴结构设计的步骤262

12.3轴的强度计算263

12.3.1按扭转强度条件计算263

12.3.2按弯扭合成强度条件计算264

12.3.3按疲劳强度条件精确校核267

12.4轴的刚度计算267

12.4.1轴的弯曲刚度校核计算268

12.4.2轴的扭转刚度校核计算268

12.5轴的振动稳定性计算269

习题278

第13章 滑动轴承280

13.1概述280

13.1.1滑动轴承的特点与应用280

13.1.2滑动轴承的类型280

13.2径向滑动轴承的主要结构形式281

13.2.1整体式径向滑动轴承281

13.2.2部分式径向滑动轴承281

13.2.3轴瓦的结构282

13.3滑动轴承的失效形式及轴承材料285

13.3.1滑动轴承的失效形式285

13.3.2轴承材料286

13.4不完全液体滑动轴承的设计计算289

13.4.1径向滑动轴承的设计计算290

13.4.2止推滑动轴承的设计计算291

13.5流体动压径向滑动轴承的设计计算292

13.5.1径向滑动轴承中动压润滑状态的形成292

13.5.2径向滑动轴承的几何关系293

13.5.3流体动压径向滑动轴承的静态性能计算294

13.5.4轴承的热平衡计算297

13.5.5轴承设计中参数的选择298

习题303

第14章 滚动轴承304

14.1概述304

14.1.1滚动轴承的组成304

14.1.2滚动轴承的分类305

14.2滚动轴承的主要类型及其代号305

14.2.1滚动轴承的主要类型、性能与特点305

14.2.2滚动轴承的代号308

14.3滚动轴承的类型选择312

14.3.1轴承的载荷312

14.3.2轴承的转速313

14.3.3轴承刚度及调心性能要求313

14.3.4轴承的安装和拆卸314

14.3.5轴承的经济性要求314

14.4滚动轴承的工作情况分析314

14.4.1滚动轴承的载荷分布及应力特点314

14.4.2轴向载荷对载荷分布的影响316

14.5滚动轴承的尺寸选择317

14.5.1滚动轴承的失效形式和计算准则317

14.5.2滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷318

14.5.3滚动轴承的寿命计算319

14.5.4 向心推力轴承的径向载荷与轴向载荷计算322

14.5.5滚动轴承的静强度计算324

14.6滚动轴承的组合设计324

14.6.1滚动轴承的配置和轴系的定位325

14.6.2滚动轴承的润滑331

14.6.3滚动轴承的密封334

习题340

第五篇 其他常用零部件341

第15章 联轴器、离合器和制动器341

15.1概述341

15.1.1功用341

15.1.2计算转矩342

15.2联轴器343

15.2.1联轴器的类型344

15.2.2联轴器的选择352

15.3离合器353

15.3.1牙嵌式离合器354

15.3.2摩擦式离合器355

15.4制动器358

15.4.1制动器的组成及其分类358

15.4.2常见制动器358

习题359

第16章 减速器和变速器360

16.1减速器360

16.1.1减速器的类型及特点360

16.1.2齿轮减速器的结构363

16.2 变速器363

16.2.1有级变速器363

16.2.2无级变速器365

习题368

第17章 弹簧369

17.1概述369

17.1.1弹簧的功用369

17.1.2弹簧的类型369

17.1.3弹簧的制造369

17.1.4弹簧的材料及许用应力371

17.2圆柱螺旋弹簧373

17.2.1圆柱螺旋弹簧的结构和尺寸373

17.2.2圆柱螺旋弹簧的设计计算376

17.3其他类型弹簧381

17.3.1圆柱螺旋扭转弹簧381

17.3.2蝶形弹簧382

17.3.3环形弹簧383

17.3.4板簧383

习题384

第18章 机座和箱体385

18.1概述385

18.1.1机座和箱体的一般类型385

18.1.2机座和箱体的材料及制造方法386

18.2机座和箱体的结构设计要点387

18.2.1截面形状387

18.2.2壁厚387

18.2.3肋板和加强肋387

18.3机座和箱体的结构工艺性388

18.3.1铸造工艺性388

18.3.2焊接工艺性389

18.3.3切削加工工艺性391

参考文献392