機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第3版）

前言

第1章概論1

1.1機(jī)器、機(jī)構(gòu)與機(jī)械1

1.2本課程的任務(wù)、內(nèi)容和基本要求2

1.3機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求、原則和一般程序3

1.3.1機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求3

1.3.2機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則3

1.3.3機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序4

1.4零件的結(jié)構(gòu)工藝性和標(biāo)準(zhǔn)尺寸5

1.4.1零件的結(jié)構(gòu)工藝性5

1.4.2標(biāo)準(zhǔn)尺寸6

1.5機(jī)械中的摩擦、磨損與潤滑7

1.5.1摩擦與潤滑7

1.5.2磨損9

1.6機(jī)械的使用與維修10

1.6.1機(jī)械的合理使用與一般故障排除10

1.6.2機(jī)械的維護(hù)保養(yǎng)12

1.6.3機(jī)械的修理12

1.7小結(jié)13

1.8習(xí)題14

1.9實(shí)訓(xùn)與實(shí)驗(yàn)14

第2章機(jī)械工程力學(xué)基礎(chǔ)15

2.1靜力學(xué)的基本概念及公理15

2.1.1力和力系的概念15

2.1.2靜力學(xué)公理16

2.2約束與約束反力18

2.3物體的受力分析與受力圖19

2.3.1受力圖的畫法20

2.3.2力對點(diǎn)的矩20

2.3.3合力矩定理21

2.3.4力偶和力偶矩21

2.3.5力的平移定理22

2.3.6平面力偶系的合成與平衡23

2.4平面力系23

2.4.1平面匯交力系23

2.4.2平面任意力系27

2.4.3物體系統(tǒng)的平衡29

2.4.4考慮摩擦?xí)r的物體平衡問題31

2.5材料力學(xué)的基本概念32

2.5.1變形固體的基本假設(shè)32

2.5.2內(nèi)力、截面法和應(yīng)力32

2.5.3桿件變形的基本形式33

2.6軸向拉伸與壓縮33

2.6.1軸向拉伸與壓縮的概念33

2.6.2軸向拉伸與壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力34

2.6.3軸向拉伸與壓縮時(shí)橫截面上的應(yīng)力35

2.6.4軸向拉伸與壓縮時(shí)的變形36

2.6.5軸向拉伸和壓縮時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算38

2.7剪切與擠壓40

2.7.1剪切的概念及實(shí)用計(jì)算40

2.7.2擠壓的概念及實(shí)用計(jì)算41

2.8圓軸的扭轉(zhuǎn)43

2.8.1扭轉(zhuǎn)的概念43

2.8.2圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的內(nèi)力43

2.8.3圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的應(yīng)力45

2.8.4圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形47

2.8.5圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度和剛度計(jì)算48

2.9直梁的彎曲50

2.9.1平面彎曲的概念50

2.9.2梁彎曲時(shí)橫截面上的內(nèi)力50

2.9.3剪力圖和彎矩圖53

2.9.4純彎曲時(shí)橫截面上的應(yīng)力54

2.9.5梁彎曲時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算57

2.9.6梁彎曲時(shí)的變形59

2.10小結(jié)59

2.11習(xí)題61

2.12實(shí)訓(xùn)與實(shí)驗(yàn)65

第3章常用機(jī)構(gòu)66

3.1自由度及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖66

3.1.1自由度66

3.1.2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖67

3.1.3機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件69

3.1.4平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算69

3.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)70

3.2.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用70

3.2.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件73

3.2.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本特性73

3.2.4機(jī)構(gòu)的維護(hù)75

3.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化與設(shè)計(jì)75

3.3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化型式75

3.3.2平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)78

3.4凸輪機(jī)構(gòu)81

3.4.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成、應(yīng)用和分類81

3.4.2凸輪機(jī)構(gòu)工作過程及從動(dòng)件常見運(yùn)動(dòng)規(guī)律84

3.4.3盤形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)87

3.4.4凸輪工作輪廓的校核88

3.4.5凸輪機(jī)構(gòu)常用材料及結(jié)構(gòu)90

3.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)91

3.5.1棘輪機(jī)構(gòu)92

3.5.2槽輪機(jī)構(gòu)94

3.6小結(jié)97

3.7習(xí)題98

3.8實(shí)訓(xùn)與實(shí)驗(yàn)102

第4章聯(lián)接103

4.1鍵聯(lián)接103

4.1.1鍵聯(lián)接的類型與應(yīng)用104

4.1.2平鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)107

4.1.3平鍵聯(lián)接的公差配合109

4.2銷及銷聯(lián)接110

4.3螺紋聯(lián)接111

4.3.1螺紋的類型、參數(shù)與應(yīng)用111

4.3.2螺紋聯(lián)接的主要類型114

4.3.3常用螺紋聯(lián)接件(緊固件)115

4.3.4螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松117

4.3.5螺紋的公差與配合119

4.4軸間聯(lián)接121

4.4.1聯(lián)軸器121

4.4.2離合器125

4.5不可拆聯(lián)接127

4.5.1鉚釘聯(lián)接127

4.5.2焊接128

4.5.3過盈配合聯(lián)接129

4.6小結(jié)130

4.7習(xí)題131

4.8實(shí)訓(xùn)與實(shí)驗(yàn)132

第5章?lián)闲詡鲃?dòng)133

5.1撓性傳動(dòng)概述133

5.1.1撓性傳動(dòng)的工作原理和特點(diǎn)133

5.1.2撓性傳動(dòng)的類型和應(yīng)用133

5.2帶傳動(dòng)的基本知識134

5.2.1帶傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用134

5.2.2V帶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)136

5.2.3V帶傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算137

5.2.4V帶輪的材料和結(jié)構(gòu)137

5.3摩擦帶傳動(dòng)的基本理論139

5.3.1帶傳動(dòng)的受力分析139

5.3.2帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析140

5.3.3摩擦帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和打滑141

5.4V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算141

5.4.1設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及額定功率141

5.4.2設(shè)計(jì)步驟和參數(shù)選擇143

5.5帶傳動(dòng)的張緊、使用與維護(hù)149

5.5.1帶傳動(dòng)的張緊149

5.5.2帶傳動(dòng)的合理使用與維護(hù)150

5.6鏈傳動(dòng)150

5.6.1鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用150

5.6.2鏈傳動(dòng)的布置、張緊與潤滑151

5.7小結(jié)153

5.8習(xí)題154

5.9實(shí)訓(xùn)與實(shí)驗(yàn)155

第6章齒輪傳動(dòng)156

6.1齒輪傳動(dòng)概述156

6.1.1齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)156

6.1.2齒輪傳動(dòng)的類型156

6.1.3齒輪傳動(dòng)的基本要求157

6.2漸開線與漸開線齒廓157

6.2.1漸開線的形成與性質(zhì)157

6.2.2漸開線齒廓的嚙合特性158

6.3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算159

6.3.1齒輪各部分的名稱與符號159

6.3.2主要參數(shù)160

6.3.3幾何尺寸計(jì)算161

6.3.4齒條161

6.3.5公法線長度和分度圓弦齒厚161

6.4漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)162

6.4.1正確嚙合條件162

6.4.2標(biāo)準(zhǔn)中心距163

6.4.3連續(xù)傳動(dòng)條件164

6.5漸開線齒輪的加工方法與根切現(xiàn)象165

6.5.1漸開線齒輪的加工方法165

6.5.2根切現(xiàn)象與最少齒數(shù)167

6.6齒輪傳動(dòng)精度168

6.6.1齒輪精度等級168

6.6.2側(cè)隙168

6.6.3齒輪精度等級和側(cè)隙的標(biāo)注169

6.7齒輪的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則169

6.7.1齒輪的失效形式169

6.7.2計(jì)算準(zhǔn)則170

6.8漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算171

6.8.1輪齒的受力分析和計(jì)算載荷171

6.8.2齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算172

6.8.3齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算173

6.9齒輪的常用材料、許用應(yīng)力和圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)174

6.9.1齒輪的常用材料174

6.9.2齒輪的許用應(yīng)力175

6.9.3圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)176

6.10斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)179

6.10.1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的嚙合特點(diǎn)179

6.10.2斜齒輪的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算181

6.10.3正確嚙合條件與重合度182

6.10.4斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù)183

6.10.5公法線長度與分度圓弦齒厚183

6.10.6斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算184

6.11直齒錐齒輪傳動(dòng)189

6.11.1概述189

6.11.2齒廓曲面與當(dāng)量齒數(shù)189

6.11.3基本參數(shù)與幾何尺寸計(jì)算190

6.11.4直齒錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算191

6.11.5錐齒輪的結(jié)構(gòu)192

6.12齒輪傳動(dòng)的維護(hù)193

6.12.1齒輪傳動(dòng)的潤滑要點(diǎn)193

6.12.2齒輪傳動(dòng)的使用注意事項(xiàng)194

6.13蝸桿傳動(dòng)194

6.13.1蝸桿傳動(dòng)的類型與特點(diǎn)194

6.13.2蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)與幾何尺寸195

6.13.3蝸桿傳動(dòng)的失效、材料和精度198

6.13.4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算199

6.13.5蝸桿傳動(dòng)的效率和熱平衡計(jì)算201

6.13.6蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)202

6.13.7蝸桿傳動(dòng)的維護(hù)205

6.14小結(jié)206

6.15習(xí)題207

6.16實(shí)訓(xùn)與實(shí)驗(yàn)209

第7章齒輪系210

7.1齒輪系概述210

7.2定軸輪系的傳動(dòng)比及其計(jì)算211

7.2.1一對齒輪嚙合的傳動(dòng)比211

7.2.2定軸輪系的傳動(dòng)比211

7.3行星輪系的傳動(dòng)比及其計(jì)算213

7.3.1行星輪系的組成213

7.3.2行星輪系的傳動(dòng)比214

7.4組合輪系的傳動(dòng)比215

7.5輪系的功用216

7.6小結(jié)218

7.7習(xí)題218

7.8實(shí)訓(xùn)與實(shí)驗(yàn)219

第8章軸承和軸220

8.1滾動(dòng)軸承220

8.1.1滾動(dòng)軸承的構(gòu)造220

8.1.2滾動(dòng)軸承分類221

8.1.3滾動(dòng)軸承代號221

8.1.4滾動(dòng)軸承的公差與配合224

8.1.5滾動(dòng)軸承類型的選擇225

8.2軸概述226

8.2.1軸的分類226

8.2.2軸的材料227

8.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)228

8.3.1軸上零件的定位和固定228

8.3.2軸的結(jié)構(gòu)工藝性230

8.3.3提高軸承載能力的措施230

8.3.4軸的直徑和長度確定230

8.4軸的強(qiáng)度計(jì)算231

8.4.1按抗扭強(qiáng)度計(jì)算231

8.4.2按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算231

8.5滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算234

8.5.1滾動(dòng)軸承的工作情況分析234

8.5.2滾動(dòng)軸承失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則  235

8.5.3基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷235

8.5.4當(dāng)量動(dòng)載荷235

8.5.5滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算237

8.5.6角接觸軸承軸向力的計(jì)算 237

8.6滾動(dòng)軸承靜載荷計(jì)算238

8.7滾動(dòng)軸承組合設(shè)計(jì)239

8.7.1滾動(dòng)軸承的軸向固定239

8.7.2滾動(dòng)軸承的支承結(jié)構(gòu)型式240

8.7.3滾動(dòng)軸承的裝拆241

8.7.4滾動(dòng)軸承支承的調(diào)整241

8.7.5滾動(dòng)軸承的游隙和預(yù)緊242

8.8滑動(dòng)軸承243

8.8.1向心滑動(dòng)軸承243

8.8.2推力滑動(dòng)軸承244

8.8.3軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料244

8.8.4非液體潤滑滑動(dòng)軸承的校核計(jì)算246

8.9小結(jié)247

8.10習(xí)題247

8.11實(shí)訓(xùn)與實(shí)驗(yàn)248

第9章機(jī)械的潤滑與密封249

9.1潤滑的作用和潤滑技術(shù)249

9.2潤滑劑250

9.2.1潤滑劑及其作用250

9.2.2潤滑劑的種類及選用原則250

9.2.3添加劑253

9.3潤滑方式和潤滑裝置253

9.3.1常用的潤滑方式及潤滑裝置253

9.3.2潤滑方式的選取原則255

9.3.3幾種典型零部件的潤滑255

9.4密封方式及密封件260

9.4.1密封方式260

9.4.2常用的密封件260

9.5小結(jié)262

9.6習(xí)題262

9.7實(shí)訓(xùn)與實(shí)驗(yàn)262

第10章彈簧263

10.1彈簧的功用和類型263

10.1.1彈簧的功用263

10.1.2彈簧的類型263

10.2彈簧的制造、材料和許用應(yīng)力264

10.2.1彈簧的制造和制造精度264

10.2.2彈簧的材料和許用應(yīng)力265

10.3圓柱形螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)、參數(shù)和尺寸266

10.3.1彈簧的端部結(jié)構(gòu)266

10.3.2彈簧的參數(shù)和尺寸267

10.4彈簧的應(yīng)力、變形和特性曲線268

10.4.1彈簧的應(yīng)力與變形268

10.4.2彈簧的特性曲線269

10.5片彈簧簡介269

10.6小結(jié)270

10.7習(xí)題271

10.8實(shí)訓(xùn)與實(shí)驗(yàn)271

附錄 部分習(xí)題參考答案272

參考文獻(xiàn)276