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第1章 概论1

1.1 本课程研究的对象、内容及任务1

1.1.1 本课程研究的对象1

1.1.2 本课程研究的主要内容及任务2

1.2 机械零件常用材料与结构工艺性3

1.2.1 机械零件常用材料3

1.2.2 材料的选择原则4

1.2.3 机械零件的结构工艺性4

1.3 机械零件设计的基本准则及一般设计步骤5

1.3.1 机械零件设计的基本准则5

1.3.2 机械零件设计的一般步骤6

思考题与习题7

第2章 平面机构及自由度8

2.1 机构的组成8

2.1.1 构件的自由度8

2.1.2 运动副8

2.2 平面机构的运动简图9

2.2.1 运动副和构件的表示方法9

2.2.2 平面机构运动简图的绘制10

2.3 平面机构的自由度12

2.3.1 平面机构自由度计算12

2.3.2 计算平面机构自由度时应注意的问题12

思考题与习题14

第3章 平面连杆机构16

3.1 平面连杆机构的基本形式及其演化16

3.1.1 铰链四杆机构16

3.1.2 含有移动副的四杆机构18

3.2 平面四杆机构的基本特性20

3.2.1 曲柄存在的条件20

3.2.2 急回特性21

3.2.3 压力角和传动角22

3.2.4 死点位置22

3.3 平面四杆机构的设计23

3.3.1 按给定的行程速比系数设计平面四杆机构24

3.3.2 按给定的连杆位置设计平面四杆机构24

思考题与习题25

第4章 凸轮机构27

4.1 凸轮机构的应用及类型27

4.1.1 凸轮机构的应用和特点27

4.1.2 凸轮机构的分类28

4.2 从动件常用运动规律30

4.2.1 凸轮机构的工作过程及相关名词术语30

4.2.2 从动件常用运动规律及选择31

4.3 凸轮轮廓曲线的设计方法35

4.3.1 反转法原理35

4.3.2 图解法设计凸轮轮廓曲线36

4.3.3 解析法设计凸轮轮廓曲线39

4.4 凸轮机构设计中应注意的几个问题41

4.4.1 滚子半径的选择41

4.4.2 凸轮机构压力角的选取42

4.4.3 基圆半径的确定42

4.5 凸轮机构的常用材料和结构43

4.5.1 凸轮机构的常用材料43

4.5.2 凸轮机构的常用结构43

思考题与习题44

第5章 间歇运动机构46

5.1 螺旋机构46

5.1.1 螺纹46

5.1.2 常用螺旋机构48

5.1.3 滚动螺旋机构50

5.2 棘轮机构51

5.2.1 棘轮机构的组成及工作原理51

5.2.2 棘轮机构的特点及应用51

5.3 槽轮机构52

5.3.1 槽轮机构的组成及工作原理52

5.3.2 槽轮机构的特点及应用53

5.4 不完全齿轮机构53

5.4.1 不完全齿轮机构的组成及工作原理53

5.4.2 不完全齿轮机构的特点和应用54

思考题与习题54

第6章 齿轮传动55

6.1 齿轮传动的类型及特点55

6.1.1 齿轮传动的类型55

6.1.2 齿轮传动的特点56

6.2 渐开线齿廓56

6.2.1 齿轮齿廓啮合基本定律56

6.2.2 渐开线的形成57

6.2.3 渐开线的基本性质57

6.2.4 渐开线方程式58

6.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数与几何尺寸58

6.3.1 直齿圆柱齿轮各部分名称及代号58

6.3.2 基本参数60

6.3.3 标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算61

6.3.4 径节制齿轮简介62

6.3.5 公法线长度和固定弦齿厚62

6.4 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动63

6.4.1 渐开线齿廓的啮合特性63

6.4.2 正确啮合条件64

6.4.3 连续传动条件65

6.4.4 标准中心距65

6.4.5 齿轮与齿条啮合传动66

6.5 渐开线齿轮的切齿原理与根切现象67

6.5.1 切齿原理67

6.5.2 根切现象70

6.5.3 标准齿轮不发生根切的最少齿数70

6.6 变位齿轮传动简介70

6.6.1 标准齿轮传动的缺点70

6.6.2 变位齿轮的概念71

6.7 齿轮的常见失效形式及设计准则71

6.7.1 轮齿的失效形式71

6.7.2 齿轮传动的设计准则73

6.8 圆柱齿轮的精度简介73

6.9 齿轮的常用材料和许用应力74

6.9.1 齿轮的常用材料74

6.9.2 齿轮材料的许用应力75

6.10 渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的设计计算77

6.10.1 轮齿的受力分析77

6.10.2 计算载荷78

6.10.3 齿面接触疲劳强度计算78

6.10.4 齿根弯曲疲劳强度计算80

6.10.5 齿轮主要参数的选择81

6.11 渐开线斜齿圆柱齿轮传动83

6.11.1 斜齿圆柱齿轮齿面的形成和啮合特点83

6.11.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算84

6.11.3 斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件和重合度86

6.11.4 斜齿圆柱齿轮的当量齿数86

6.11.5 轮齿的受力分析88

6.11.6 标准斜齿圆柱齿轮的强度计算89

6.12 直齿圆锥齿轮传动90

6.12.1 圆锥齿轮传动的特点和应用90

6.12.2 直齿圆锥齿轮齿廓曲面、背锥和当量齿数91

6.12.3 直齿圆锥齿轮的基本参数、几何关系和尺寸计算92

6.12.4 轮齿上的作用力94

6.12.5 直齿圆锥齿轮的强度计算95

6.13 齿轮的结构95

6.14 齿轮传动的润滑97

思考题与习题98

第7章 蜗杆传动102

7.1 蜗杆传动的特点和类型102

7.1.1 蜗杆传动的特点102

7.1.2 蜗杆传动的类型102

7.2 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸103

7.2.1 蜗杆传动的基本参数103

7.2.2 几何尺寸107

7.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构108

7.3.1 蜗杆传动的失效形式和设计准则108

7.3.2 蜗杆、蜗轮的材料和结构108

7.4 蜗杆传动的受力分析和强度计算109

7.4.1 蜗杆传动的受力分析109

7.4.2 强度计算110

7.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算111

7.5.1 蜗杆传动的效率111

7.5.2 蜗杆传动的润滑112

7.5.3 蜗杆传动的热平衡计算113

思考题与习题114

第8章 带传动和链传动115

8.1 带传动的类型、特点和应用115

8.1.1 带传动的类型115

8.1.2 带传动的特点和应用116

8.2 V带与V带轮116

8.2.1 普通V带的结构和尺寸116

8.2.2 带轮的结构和材料118

8.3 带传动的受力分析和应力分析120

8.3.1 带传动的受力分析120

8.3.2 带传动的应力分析123

8.4 带传动的弹性滑动和传动比124

8.4.1 带的弹性滑动和打滑124

8.4.2 带传动的传动比125

8.5 普通V带传动设计计算125

8.5.1 带传动的失效形式和设计准则125

8.5.2 单根V带的基本额定功率125

8.5.3 普通V带传动设计计算的过程128

8.6 同步带传动简介133

8.7 带传动的张紧、安装与维护134

8.7.1 带传动的张紧134

8.7.2 带传动的安装与维护135

8.8 链传动简介136

8.8.1 链传动的特点及应用136

8.8.2 滚子链和链轮137

8.8.3 链传动的布置、张紧和润滑140

思考题与习题142

第9章 轮系143

9.1 定轴轮系及传动比143

9.1.1 定轴轮系的组成143

9.1.2 一对齿轮的传动比143

9.1.3 定轴轮系的传动比计算144

9.2 行星轮系及传动比146

9.2.1 行星轮系的组成146

9.2.2 行星轮系的传动比计算146

9.3 组合轮系及传动比计算149

9.4 轮系的应用151

9.4.1 实现相距较远的两轴之间的传动151

9.4.2 实现变速及换向传动152

9.4.3 获得大的传动比152

9.4.4 实现运动的合成与分解152

9.4.5 实现特殊的工艺动作和轨迹154

思考题与习题154

第10章 连接157

10.1 螺纹连接157

10.1.1 螺纹连接的主要类型157

10.1.2 标准螺纹连接件158

10.1.3 螺纹连接的预紧和防松159

10.1.4 螺栓连接的强度计算161

10.1.5 螺纹组连接的结构设计165

10.2 键连接与花键连接166

10.2.1 键连接166

10.2.2 平键连接的尺寸选择和强度计算168

10.2.3 花键连接170

10.3 销连接171

10.4 联轴器、离合器和制动器172

10.4.1 联轴器172

10.4.2 离合器176

10.4.3 制动器178

10.5 弹簧179

10.5.1 弹簧的功用和类型179

10.5.2 弹簧的材料与制造181

10.5.3 圆柱形螺旋弹簧的结构、特性、参数及尺寸182

思考题与习题184

第11章 轴185

11.1 轴的功用、类型和材料185

11.1.1 轴的功用和类型185

11.1.2 轴的材料186

11.2 轴的结构设计188

11.2.1 轴的组成188

11.2.2 轴上零件的定位与固定188

11.2.3 轴的结构工艺性190

11.2.4 轴上各轴段的尺寸确定191

11.3 轴的工作能力计算191

11.3.1 轴的强度计算192

11.3.2 轴的刚度计算简介194

11.4 轴的设计方法及步骤194

思考题与习题198

第12章 轴承200

12.1 滚动轴承的结构、类型和代号200

12.1.1 滚动轴承的基本结构200

12.1.2 滚动轴承的特性、类型及选择200

12.2 滚动轴承的代号204

12.2.1 基本代号205

12.2.2 前置、后置代号206

12.3 滚动轴承的工作能力计算207

12.3.1 滚动轴承的载荷分析207

12.3.2 滚动轴承的失效形式和计算准则207

12.3.3 滚动轴承的寿命208

12.3.4 当量动载荷的计算209

12.3.5 角接触轴承的轴向力计算210

12.3.6 滚动轴承的静强度计算216

12.4 滚动轴承的组合设计216

12.4.1 滚动轴承的轴向固定216

12.4.2 轴承组合的调整218

12.4.3 滚动轴承的配合219

12.4.4 滚动轴承的装拆219

12.4.5 滚动轴承的润滑与密封220

12.5 滑动轴承222

12.5.1 滑动轴承的结构222

12.5.2 轴瓦的结构224

12.5.3 轴承的材料225

12.5.4 非液体摩擦滑动轴承的计算226

12.5.5 滑动轴承的润滑227

思考题与习题229

第13章 机械的调速与平衡232

13.1 机械速度的波动及调节232

13.2 机械的平衡233

13.2.1 机械平衡的目的和方法233

13.2.2 刚性回转件的平衡234

思考题与习题236

第14章 机械设计基础课程实验237

14.1 实验概述237

14.1.1 实验项目237

14.1.2 实验须知237

14.2 实验指导238

实验1 机构和机械零件认知实验238

实验2 平面机构运动简图的绘制与分析238

实验3 渐开线齿廓的范成原理241

实验4 渐开线齿轮基本参数的测定243

实验5 轴系结构的测绘与分析246

参考文献249