本書是作者根據(jù)多年來的教學(xué)和教改實踐，以“設(shè)計”為主線，以培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力為目標(biāo)，對傳統(tǒng)“機(jī)械原理”和“機(jī)械設(shè)計”課程內(nèi)容進(jìn)行整合編寫而成的。全書共 17章，首先介紹機(jī)械設(shè)計的共性基礎(chǔ)知識；然后以一般機(jī)械中的常用機(jī)構(gòu)和典型通用零部件為對象，介紹與之相關(guān)的設(shè)計知識、設(shè)計理論和設(shè)計方法；最后簡要介紹機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計的基本概念和方法。《BR》本書采用二維碼技術(shù)關(guān)聯(lián)相應(yīng)數(shù)字化資源。
目錄
第1章 緒論 1
1.1 機(jī)構(gòu)、機(jī)器與機(jī)械 1
1.2 機(jī)械的組成 3
1.3 機(jī)械的發(fā)展歷程 4
1.4 機(jī)械設(shè)計及其基本要求與一般流程 5
1.4.1 機(jī)械設(shè)計及其類型 5
1.4.2 機(jī)械設(shè)計方法 6
1.4.3 機(jī)械設(shè)計的基本要求與一般流程 7
1.5 機(jī)械零件設(shè)計的基本要求與一般流程 10
1.5.1 機(jī)械零件設(shè)計的基本要求 10
1.5.2 機(jī)械零件設(shè)計的一般流程 11
1.6 本課程的內(nèi)容、特點和任務(wù) 11
1.6.1 本課程的內(nèi)容 11
1.6.2 本課程的特點 12
1.6.3 本課程的任務(wù) 12
思考題與習(xí)題 12
第2章 機(jī)械運(yùn)動分析與設(shè)計基礎(chǔ) 13
2.1 概述 13
2.2 機(jī)構(gòu)的形成 13
2.2.1 構(gòu)件與運(yùn)動副 13
2.2.2 運(yùn)動鏈與機(jī)構(gòu) 15
2.3 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 16
2.3.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其特點 16
2.3.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制 17
2.4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計算 19
2.4.1 構(gòu)件的自由度 19
2.4.2 機(jī)構(gòu)的自由度 19
2.4.3 計算平面機(jī)構(gòu)自由度時應(yīng)注意的問題 20
2.5 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析與力分析 23
2.5.1 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析與力分析方法 23
2.5.2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析的速度瞬心法 23
思考題與習(xí)題 26
第3章 機(jī)械零部件工作能力設(shè)計計算基礎(chǔ) 29
3.1 概述 29
3.2 作用在零件上的載荷 29
3.2.1 載荷的類型 29
3.2.2 載荷的確定 31
3.3 機(jī)械零件中的應(yīng)力 31
3.3.1 體積應(yīng)力和表面應(yīng)力 32
3.3.2 溫度應(yīng)力和裝配應(yīng)力 34
3.4 機(jī)械零件的工作能力設(shè)計及材料選用原則 35
3.4.1 機(jī)械零件的失效形式 36
3.4.2 機(jī)械零件的工作能力設(shè)計計算準(zhǔn)則 36
3.4.3 機(jī)械零件材料的選用原則 37
3.5 機(jī)械零件的強(qiáng)度和剛度 38
3.5.1 強(qiáng)度分類及強(qiáng)度的判斷方法 38
3.5.2 靜應(yīng)力強(qiáng)度計算 38
3.5.3 變應(yīng)力強(qiáng)度計算 39
3.5.4 機(jī)械零件的剛度 41
3.6 機(jī)械零件的振動穩(wěn)定性 42
3.7 摩擦、磨損和潤滑簡介 43
3.7.1 摩擦 43
3.7.2 磨損 45
3.7.3 潤滑 47
思考題與習(xí)題 56
第4章 機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ) 57
4.1 概述 57
4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 57
4.2.1 變換結(jié)構(gòu)本身形態(tài) 57
4.2.2 變換零件之間的相互關(guān)系 58
4.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的因素 58
4.3.1 合理分配功能 58
4.3.2 提高強(qiáng)度和剛度 58
4.3.3 提高耐磨性 61
4.3.4 改善零件的結(jié)構(gòu)工藝性 62
思考題與習(xí)題 63
第5章 平面連桿機(jī)構(gòu) 64
5.1 概述 64
5.2 平面連桿機(jī)構(gòu)的基本形式及演化 64
5.2.1 平面連桿機(jī)構(gòu)的基本形式 64
5.2.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化 69
5.3 平面連桿機(jī)構(gòu)的基本特性 72
5.3.1 平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件 72
5.3.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的極限位置和急回特性 74
5.3.3 平面四桿機(jī)構(gòu)的壓力角、傳動角和死點位置 75
5.3.4 平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動連續(xù)性 77
5.4 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動設(shè)計 77
5.4.1 平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動設(shè)計的基本問題及設(shè)計方法 78
5.4.2 圖解法 78
5.4.3 解析法 81
5.4.4 實驗法 83
5.5 平面連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 84
5.5.1 構(gòu)件的結(jié)構(gòu) 84
5.5.2 運(yùn)動副的結(jié)構(gòu) 87
思考題與習(xí)題 89
第6章 凸輪機(jī)構(gòu) 91
6.1 概述 91
6.2 凸輪機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用 91
6.2.1 凸輪機(jī)構(gòu)的組成 91
6.2.2 凸輪機(jī)構(gòu)的分類 92
6.2.3 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實例 94
6.3 從動件的幾種常用運(yùn)動規(guī)律 94
6.3.1 凸輪機(jī)構(gòu)中的基本名詞術(shù)語 94
6.3.2 從動件常用的運(yùn)動規(guī)律 95
6.4 盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計 98
6.4.1 圖解法設(shè)計凸輪輪廓線 98
6.4.2 解析法設(shè)計凸輪輪廓線 102
6.5 凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸設(shè)計 103
6.5.1 滾子半徑的選取 103
6.5.2 壓力角的校核 104
6.5.3 基圓半徑的確定 105
思考題與習(xí)題 105
第7章 齒輪傳動 108
7.1 概述 108
7.2 齒輪傳動的類型 108
7.3 齒廓嚙合基本定律 110
7.4 漸開線齒廓 110
7.4.1 漸開線的形成及其性質(zhì) 110
7.4.2 漸開線方程 111
7.4.3 漸開線齒廓的嚙合特性 112
7.5 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪及其嚙合傳動 112
7.5.1 漸開線齒輪各部分的名稱和尺寸 112
7.5.2 一對漸開線齒輪的嚙合傳動 114
7.6 漸開線齒輪的加工方法及變位齒輪的概念 117
7.6.1 漸開線齒輪的加工方法 117
7.6.2 漸開線齒廓的根切現(xiàn)象 117
7.6.3 變位齒輪的概念 118
7.7 齒輪傳動的失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則及常用材料 119
7.7.1 齒輪傳動的失效形式 119
7.7.2 設(shè)計準(zhǔn)則 120
7.7.3 齒輪常用材料 121
7.8 齒輪傳動的計算載荷 122
7.9 直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計算 125
7.9.1 直齒圓柱齒輪的受力分析 125
7.9.2 直齒圓柱齒輪傳動的應(yīng)力計算 126
7.10 直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計 131
7.10.1 材料選擇及許用應(yīng)力 131
7.10.2 齒輪傳動的強(qiáng)度設(shè)計 134
7.10.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 136
7.11 漸開線斜齒圓柱齒輪傳動 138
7.11.1 斜齒輪齒廓曲面的形成及主要嚙合特點 138
7.11.2 斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)與幾何尺寸計算 139
7.11.3 斜齒圓柱齒輪的嚙合傳動及其重合度 140
7.11.4 斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪和當(dāng)量齒數(shù) 141
7.11.5 斜齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計算及設(shè)計 141
7.12 錐齒輪傳動 145
7.12.1 概述 145
7.12.2 輪齒曲面的形成及幾何關(guān)系 145
7.12.3 直齒錐齒輪傳動強(qiáng)度計算 148
7.13 齒輪的結(jié)構(gòu) 149
思考題與習(xí)題 152
第8章 蝸桿傳動 155
8.1 概述 155
8.2 蝸桿傳動的形成與類型 155
8.2.1 蝸桿傳動的形成 155
8.2.2 蝸桿傳動的類型 156
8.3 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)與幾何尺寸計算 158
8.3.1 蝸桿傳動的主要參數(shù)及其選擇 158
8.3.2 蝸桿傳動的幾何尺寸計算 160
8.4 蝸桿傳動的工作情況分析 161
8.4.1 蝸桿傳動的運(yùn)動分析 161
8.4.2 蝸桿傳動的受力分析 162
8.4.3 蝸桿傳動的效率 163
8.4.4 蝸桿傳動的自鎖 164
8.5 蝸桿傳動的失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則及常用材料 165
8.5.1 蝸桿傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 165
8.5.2 蝸桿傳動的常用材料 165
8.6 蝸桿傳動的設(shè)計 166
8.6.1 材料選擇及許用應(yīng)力 166
8.6.2 蝸桿傳動的強(qiáng)度設(shè)計 167
8.6.3 蝸桿傳動的熱平衡 168
8.6.4 蝸桿傳動的結(jié)構(gòu)設(shè)計 169
思考題與習(xí)題 172
第9章 輪系 175
9.1 概述 175
9.2 定軸輪系及其傳動比計算 175
9.3 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比計算 177
9.3.1 周轉(zhuǎn)輪系及其組成 177
9.3.2 周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算 178
9.4 混合輪系及其傳動比計算 179
9.5 輪系的功用 181
9.6 輪系的效率 184
9.7 輪系的設(shè)計 186
9.7.1 定軸輪系的設(shè)計 186
9.7.2 周轉(zhuǎn)輪系的設(shè)計 186
9.8 RV減速器和諧波減速器簡介 188
9.8.1 RV減速器 188
9.8.2 諧波減速器 189
思考題與習(xí)題 190
第10章 帶傳動與鏈傳動 193
10.1 概述 193
10.2 帶傳動的基本結(jié)構(gòu)和性能 193
10.2.1 帶傳動的工作原理 193
10.2.2 帶傳動的主要傳動形式和類型 194
10.2.3 帶傳動的幾何尺寸計算 195
10.2.4 帶傳動的特點及應(yīng)用范圍 196
10.2.5 V帶的結(jié)構(gòu)、型號和基本尺寸 196
10.3 帶傳動的工作情況分析 198
10.3.1 帶傳動的受力分析 198
10.3.2 帶傳動最大有效工作拉力計算 199
10.3.3 帶的應(yīng)力分析 201
10.3.4 帶傳動的運(yùn)動分析 202
10.4 帶傳動的設(shè)計計算 203
10.4.1 帶傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 203
10.4.2 帶傳動的強(qiáng)度計算 203
10.4.3 普通V帶傳動設(shè)計 207
10.4.4 V帶輪設(shè)計 211
10.4.5 V帶傳動張緊裝置設(shè)計 213
10.5 普通V帶的使用和維護(hù) 215
10.6 同步帶傳動與金屬V帶傳動簡介 216
10.6.1 同步帶傳動 216
10.6.2 金屬V帶無級變速傳動 217
10.7 鏈傳動的基本結(jié)構(gòu)及特點 219
10.7.1 鏈傳動的分類 219
10.7.2 傳動鏈的結(jié)構(gòu)特點 219
10.7.3 滾子鏈鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料 221
10.8 鏈傳動的工作情況分析 222
10.8.1 鏈傳動的運(yùn)動分析 222
10.8.2 鏈傳動的受力分析 224
10.8.3 鏈傳動的失效形式及功率曲線 225
10.9 鏈傳動的設(shè)計計算 227
10.9.1 主要參數(shù)的選擇 227
10.9.2 靜強(qiáng)度計算 228
10.9.3 鏈傳動的布置 228
思考題與習(xí)題 229
第11章 其他機(jī)構(gòu)與傳動類型簡介 232
11.1 概述 232
11.2 棘輪機(jī)構(gòu) 232
11.2.1 棘輪機(jī)構(gòu)的組成及工作原理 232
11.2.2 棘輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用 233
11.2.3 齒式棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計 235
11.3 槽輪機(jī)構(gòu) 236
11.3.1 槽輪機(jī)構(gòu)的組成及工作原理 236
11.3.2 槽輪機(jī)構(gòu)的類型、特點及應(yīng)用 236
11.3.3 槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析 237
11.3.4 槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計 238
11.4 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 239
11.4.1 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理 239
11.4.2 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的類型、特點及應(yīng)用 239
11.5 液壓傳動簡介 241
11.5.1 液壓傳動系統(tǒng)的主要組成及工作原理 241
11.5.2 液壓傳動的特點及應(yīng)用 242
11.6 磁力傳動和分布式驅(qū)動簡介 242
11.6.1 磁力傳動簡介 242
11.6.2 分布式驅(qū)動簡介 243
思考題與習(xí)題 244
第12章 機(jī)械系統(tǒng)的調(diào)速與平衡 245
12.1 概述 245
12.2 機(jī)械系統(tǒng)受力及運(yùn)行過程分析 245
12.2.1 作用在機(jī)械上的力 245
12.2.2 機(jī)械運(yùn)動的三個階段 246
12.3 機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)的等效模型 247
12.3.1 機(jī)械系統(tǒng)的動力學(xué)模型 247
12.3.2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動方程式及其求解 250
12.4 機(jī)械系統(tǒng)的速度波動及其調(diào)節(jié) 252
12.4.1 周期性速度波動的調(diào)節(jié)——飛輪轉(zhuǎn)動慣量的計算 252
12.4.2 非周期性速度波動的概念 256
12.5 機(jī)械系統(tǒng)的平衡 256
12.5.1 機(jī)械系統(tǒng)平衡的類型 256
12.5.2 剛性轉(zhuǎn)子的平衡原理 257
12.5.3 轉(zhuǎn)子的平衡試驗 260
12.5.4 轉(zhuǎn)子不平衡量的表示方法與許用不平衡量 261
思考題與習(xí)題 263
第13章 螺紋連接與螺旋傳動 266
13.1 概述 266
13.2 螺紋連接的基本知識 266
13.2.1 螺紋的形成、類型 266
13.2.2 螺紋的主要參數(shù) 268
13.2.3 螺紋連接的類型 269
13.2.4 標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件 270
13.3 螺紋連接的預(yù)緊和防松 272
13.3.1 螺紋連接的預(yù)緊 272
13.3.2 螺紋連接的防松 273
13.4 螺紋連接的強(qiáng)度計算 275
13.4.1 螺栓的失效形式及計算準(zhǔn)則 275
13.4.2 單個螺栓連接的強(qiáng)度計算 275
13.4.3 螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力 281
13.5 螺栓組連接的設(shè)計 282
13.5.1 螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計 282
13.5.2 螺栓組連接的受力分析 284
13.5.3 提高螺栓連接強(qiáng)度的措施 289
13.6 螺旋傳動 292
13.6.1 螺旋傳動的類型和應(yīng)用 292
13.6.2 滑動螺旋傳動的設(shè)計和計算 293
13.6.3 滾動螺旋傳動簡介 297
思考題與習(xí)題 298
第14章 軸 300
14.1 概述 300
14.2 軸的分類 300
14.3 軸的工況分析與工作能力計算 302
14.3.1 軸上的載荷及應(yīng)力 302
14.3.2 軸的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 302
14.3.3 軸的強(qiáng)度計算 303
14.3.4 軸的剛度計算 308
14.3.5 軸的振動計算 312
14.4 軸的設(shè)計 312
14.4.1 軸的主要設(shè)計內(nèi)容 312
14.4.2 軸的常用材料及熱處理 313
14.4.3 軸的初步強(qiáng)度設(shè)計 315
14.4.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 315
14.4.5 軸的安全系數(shù)校核 326
思考題與習(xí)題 328
第15章 軸承 332
15.1 概述 332
15.2 滑動軸承的類型和典型結(jié)構(gòu) 332
15.2.1 滑動軸承的分類 332
15.2.2 徑向滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)形式 333
15.3 滑動軸承軸瓦結(jié)構(gòu) 335
15.3.1 軸瓦的形式和構(gòu)造 335
15.3.2 軸瓦的定位 336
15.3.3 油孔及油槽 336
15.4 滑動軸承的設(shè)計 337
15.4.1 滑動軸承的失效形式及常用材料 337
15.4.2 滑動軸承的潤滑劑及潤滑設(shè)計 340
15.4.3 非液體潤滑滑動軸承的參數(shù)設(shè)計 340
15.4.4 液體動壓潤滑徑向滑動軸承的參數(shù)設(shè)計 342
15.5 其他滑動軸承簡介 347
15.5.1 液體靜壓滑動軸承 347
15.5.2 液體動靜壓軸承 349
15.5.3 氣體潤滑滑動軸承 349
15.5.4 磁力軸承 350
15.5.5 自潤滑軸承 350
15.6 滾動軸承的結(jié)構(gòu)、類型及其代號 351
15.6.1 滾動軸承的基本結(jié)構(gòu) 351
15.6.2 滾動軸承的主要類型及性能特點 352
15.6.3 滾動軸承的代號 356
15.7 滾動軸承的載荷分布及失效形式 358
15.7.1 滾動軸承受載分析 358
15.7.2 滾動軸承的失效形式 360
15.8 滾動軸承的壽命計算 361
15.8.1 滾動軸承的壽命與承載能力 361
15.8.2 滾動軸承的壽命計算 363
15.8.3 向心角接觸軸承的軸向載荷計算 366
15.9 滾動軸承的靜載荷計算 369
15.10 滾動軸承的選型設(shè)計 371
15.11 軸承裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計 373
15.11.1 滾動軸承組合支承結(jié)構(gòu) 373
15.11.2 軸承游隙及軸上零件位置的調(diào)整 375
15.11.3 滾動軸承的軸向固定 376
15.11.4 滾動軸承的配合與裝拆 377
15.11.5 滾動軸承的預(yù)緊 379
15.11.6 滾動軸承的潤滑與密封 380
15.12 高端軸承技術(shù) 382
思考題與習(xí)題 383
第16章 聯(lián)軸器與離合器 385
16.1 概述 385
16.2 聯(lián)軸器 385
16.2.1 剛性聯(lián)軸器 385
16.2.2 撓性聯(lián)軸器 386
16.2.3 安全聯(lián)軸器 388
16.2.4 聯(lián)軸器的選擇 389
16.3 離合器 389
16.3.1 嵌合式離合器 390
16.3.2 摩擦式離合器 391
16.3.3 自動離合器 392
思考題與習(xí)題 394
第17章 機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計概論 395
17.1 概述 395
17.2 機(jī)械系統(tǒng)的功能分析及功能原理設(shè)計 395
17.2.1 機(jī)械系統(tǒng)的功能分析 395
17.2.2 機(jī)械系統(tǒng)的功能原理設(shè)計 396
17.3 機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計 397
17.4 執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計 398
17.4.1 執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動規(guī)律設(shè)計 398
17.4.2 執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計方法 398
17.5 傳動系統(tǒng)方案設(shè)計 401
17.5.1 傳動系統(tǒng)方案設(shè)計的主要內(nèi)容及工作流程 401
17.5.2 傳動系統(tǒng)的類型及其選擇 401
17.5.3 傳動路線的合理布置 403
17.5.4 傳動比分配及性能參數(shù)計算 404
思考題與習(xí)題 404
參考文獻(xiàn) 405
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