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第0章 绪论1

0.1本课程的研究对象1

0.2机器及其组成1

0.3机械设计的基本要求与步骤2

0.4机械设计的标准化、系列化及通用化3

思考题与习题3

第1章 机械工程材料4

1.1金属材料的主要性能4

1.1.1金属材料的静态力学性能4

1.1.2金属材料的动态力学性能7

1.1.3金属材料的物理、化学及工艺性能8

1.1.4材料的工艺性能8

1.2常用的金属材料9

1.2.1碳钢9

1.2.2合金钢10

1.2.3铸铁13

1.2.4铸钢14

1.2.5非铁金属及其合金15

1.3钢的热处理16

1.3.1金属及合金的结晶17

1.3.2钢的常用热处理19

1.4常用的非金属材料22

1.4.1高分子材料22

1.4.2陶瓷24

1.4.3复合材料24

思考题与习题25

第2章 公差与配合基础27

2.1极限与配合27

2.1.1极限与配合的基本术语及定义27

2.1.2极限与配合国家标准30

2.1.3公差与配合的选用34

2.2形状和位置公差及公差原则38

2.2.1形位公差的基本概念39

2.2.2形状和位置公差43

2.2.3公差原则48

2.2.4形位公差的选择54

2.3表面粗糙度55

2.3.1表面粗糙度评定参数56

2.3.2表面粗糙度的标注58

2.3.3表面粗糙度参数值的选择60

思考题与习题62

第3章 机械工程力学基础66

3.1静力学的基本概念及公理66

3.1.1力和力系的概念66

3.1.2静力学的基本公理67

3.2约束与约束反力68

3.3物体的受力分析与受力图70

3.3.1受力图的画法71

3.3.2力对点之矩72

3.3.3合力矩定理72

3.3.4力偶与力偶矩73

3.3.5力的平移定理75

3.4平面力系76

3.4.1平面汇交力系76

3.4.2平面任意力系80

3.4.3物体系统的平衡83

3.4.4滑动摩擦力及其性质85

3.5材料力学的基本概念87

3.5.1变形固体及其基本假设87

3.5.2内力、截面法和应力88

3.6轴向拉伸和压缩88

3.6.1轴向拉伸和压缩的概念88

3.6.2轴向拉伸与压缩时横截面上的轴力、轴力图89

3.6.3横截面上的应力90

3.6.4轴向拉伸或压缩时的变形92

3.6.5材料在拉伸和压缩时的力学性能93

3.6.6轴向拉伸和压缩时的强度计算97

3.7剪切与挤压100

3.7.1剪切实用计算100

3.7.2挤压实用计算101

3.8圆轴的扭转103

3.8.1扭转的概念103

3.8.2圆轴扭转时横截面上的内力104

3.8.3圆轴扭转时横截面上的应力105

3.8.4圆轴扭转时的变形108

3.9直梁的弯曲109

3.9.1平面弯曲的概念109

3.9.2梁的弯曲内力——剪力和弯矩110

3.9.3剪力图和弯矩图113

3.9.4梁弯曲时横截面上的应力115

3.9.5梁的弯曲强度计算118

3.9.6梁弯曲时的变形120

3.10组合变形的强度计算121

3.10.1组合变形的概念121

3.10.2弯曲与拉压组合变形的强度计算122

3.10.3圆轴弯曲与扭转时的强度条件及计算124

3.11压杆稳定126

3.11.1压杆的稳定概念126

3.11.2细长压杆的临界载荷与临界应力127

3.11.3压杆的稳定计算128

思考题与习题128

第4章 平面机构概述135

4.1构件和平面运动副135

4.1.1运动副和约束135

4.1.2自由度和约束条件135

4.1.3运动副的分类136

4.2平面机构的运动简图137

4.2.1绘制机构运动简图的目的137

4.2.2平面机构运动简图的绘制138

4.3平面机构的自由度138

4.3.1平面机构自由度的计算138

4.3.2平面机构具有确定相对运动的条件139

4.4计算平面机构自由度的注意事项140

4.4.1复合铰链140

4.4.2局部自由度140

4.4.3虚约束条件140

思考题与习题142

第5章 平面连杆机构143

5.1平面铰链四杆机构143

5.1.1铰链四杆机构的类型143

5.1.2曲柄存在的条件145

5.2含有一个移动副的平面四杆机构146

5.2.1曲柄滑块机构146

5.2.2导杆机构147

5.2.3摇块机构和定块机构148

5.3平面四杆机构的运动特性148

5.3.1急回特性148

5.3.2压力角α和传动角γ149

5.3.3机构的死点150

5.4平面四杆机构运动设计简介150

5.4.1按连杆预定的位置设计四杆机构150

5.4.2按给定的行程速比系数设计四杆机构152

思考题与习题153

第6章 凸轮机构155

6.1概述155

6.1.1凸轮机构的特点和应用155

6.1.2凸轮机构的类型155

6.2凸轮从动件常用的运动规律157

6.2.1从动件位移的分析157

6.2.2从动件常用运动规律158

6.2.3从动件的速度、加速度159

6.3盘形凸轮轮廓曲线的设计160

6.3.1反转法原理160

6.3.2尖顶及滚子从动件的凸轮轮廓曲线设计160

6.3.3平底从动件的凸轮轮廓线设计161

6.4凸轮设计中应注意的几个问题162

6.4.1凸轮机构的压力角和自锁162

6.4.2凸轮基圆半径的确定163

6.4.3滚子半径的确定164

6.4.4凸轮机构的结构165

思考题与习题166

第7章 齿轮机构167

7.1齿轮传动的应用和分类167

7.1.1齿轮传动的特点167

7.1.2齿轮传动的类型和应用167

7.1.3齿轮传动的基本要求169

7.2渐开线齿廓169

7.2.1渐开线的形成和性质169

7.2.2渐开线齿廓啮合特性170

7.3渐开线标准齿轮171

7.3.1齿轮各部分的名称和基本参数171

7.3.2渐开线标准齿轮尺寸172

7.4渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动174

7.4.1正确啮合条件174

7.4.2中心距与啮合角175

7.4.3渐开线直齿圆柱齿轮连续传动的条件175

7.5渐开线齿形的加工原理176

7.5.1成形法176

7.5.2展成法177

7.5.3根切现象与最少齿数178

7.6渐开线变位齿轮机构179

7.6.1标准齿轮的局限性179

7.6.2变位齿轮的切制180

7.6.3变位齿轮的齿形特点180

7.6.4变位齿轮传动的类型和尺寸计算180

7.7斜齿圆柱齿轮机构181

7.7.1齿廓形成与啮合特点181

7.7.2斜齿圆柱齿轮的基本参数182

7.7.3斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算183

7.7.4斜齿圆柱齿轮正确啮合条件184

7.7.5当量齿轮与当量齿数184

7.8直齿圆锥齿轮机构185

7.8.1圆锥齿轮机构的类型和传动比185

7.8.2几何尺寸计算185

7.8.3当量齿轮与当量齿数186

思考题与习题187

第8章 轮系188

8.1轮系的分类188

8.2定轴轮系189

8.3周转轮系传动比的计算190

8.4混合轮系传动比的计算193

8.5几种特殊的行星传动简介194

8.5.1少齿差行星齿轮传动194

8.5.2谐波齿轮传动195

思考题与习题196

第9章 间歇机构198

9.1棘轮机构198

9.1.1工作原理、类型198

9.1.2棘轮转角大小的调节方式199

9.1.3棘轮机构的特点及应用199

9.1.4结构要求和主要参数199

9.2槽轮机构200

9.2.1槽轮机构的工作原理200

9.2.2特点和应用200

9.2.3运动系数和主要参数201

9.3不完全齿轮机构201

9.3.1不完全齿轮机构的工作原理201

9.3.2不完全齿轮机构的特点及应用202

思考题与习题202

第10章 刚性回转构件的平衡203

10.1概述203

10.1.1研究平衡的目的203

10.1.2刚性回转构件平衡的种类203

10.2回转件的平衡计算204

10.2.1静平衡计算204

10.2.2动平衡计算205

10.3回转件的平衡试验206

10.3.1静平衡试验206

10.3.2动平衡试验206

思考题与习题206

第11章 带传动与链传动207

11.1带传动的特点、类型和应用207

11.1.1带传动的特点207

11.1.2带传动的类型207

11.2带传动的工作原理和工作能力分析208

11.2.1.带传动的受力分析208

11.2.2传动带工作时的应力分析209

11.2.3滑动分析211

11.3 V带与V带轮212

11.3.1 V带传动的运动和几何关系212

11.3.2普通V带的结构和标准213

11.3.3 V带轮材料和结构214

11.4 V带传动的设计计算215

11.4.1带传动的设计准则和单根V带额定功率215

11.4.2 V带传动的设计步骤和参数选择217

11.5带传动的张紧、安装和维护222

11.5.1带传动的张紧222

11.5.2 V带传动的安装与维护222

11.6链传动223

11.6.1链传动的类型及特点223

11.6.2滚子链和链轮224

11.6.3链轮的结构和材料225

11.7链传动的运动特性226

11.7.1链传动的传动比及运动不均匀性226

11.7.2链速的不均匀性227

11.8滚子链传动的设计计算228

11.8.1滚子链传动的失效形式228

11.8.2极限功率曲线228

11.8.3额定功率曲线228

11.8.4滚子链传动的设计计算228

思考题与习题232

第12章 齿轮传动233

12.1直齿圆柱齿轮传动的作用力233

12.1.1直齿圆柱齿轮的受力分析233

12.1.2轮齿的计算载荷234

12.2齿轮材料和热处理方法234

12.3齿轮传动的失效形式和设计准则236

12.3.1齿轮传动的失效形式236

12.3.2齿轮传动的设计准则237

12.4直齿圆柱齿轮传动的强度计算238

12.4.1齿面接触强度计算238

12.4.2齿根弯曲疲劳强度计算240

12.4.3齿轮传动主要参数的选择242

12.4.4齿轮精度等级的选择243

12.5斜齿圆柱齿轮传动的强度计算245

12.5.1轮齿受力分析245

12.5.2强度计算246

12.6直齿圆锥齿轮传动的强度计算248

12.6.1轮齿受力分析248

12.6.2强度计算248

12.7齿轮的结构设计249

12.7.1锻造齿轮249

12.7.2铸造齿轮250

12.7.3镶套齿轮251

12.8齿轮传动的润滑251

思考题与习题252

第13章 蜗杆传动253

13.1蜗杆传动的特点和类型253

13.1.1蜗杆传动的特点及应用253

13.1.2 蜗杆传动的类型253

13.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸254

13.2.1普通圆柱蜗杆传动的主要参数254

13.2.2普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算256

13.3蜗杆传动的失效形式和材料选择257

13.3.1蜗杆传动的失效形式257

13.3.2蜗杆传动的材料选择257

13.4蜗杆传动的强度计算258

13.4.1轮齿上的作用力258

13.4.2蜗杆传动的承载能力计算259

13.5蜗杆传动的效率和热平衡计算259

13.5.1蜗杆传动的效率259

13.5.2蜗杆传动的热平衡计算260

13.6蜗杆、蜗轮的结构261

13.6.1蜗杆的结构形式261

13.6.2 蜗轮的结构形式262

思考题与习题262

第14章 螺纹连接和螺旋传动264

14.1螺纹的形成、类型、特点和应用264

14.1.1螺纹的形成和类型264

14.1.2螺纹的主要参数264

14.1.3螺旋副受力分析266

14.2螺纹连接的基本类型和标准螺纹连接件267

14.2.1螺纹连接的基本类型267

14.2.2标准螺纹连接件268

14.2.3螺纹连接的预紧和防松268

14.3螺栓组连接的结构设计269

14.4螺纹连接的计算271

14.4.1普通螺栓连接的强度计算271

14.4.2铰制孔用螺栓连接274

14.5提高螺栓连接强度的措施276

14.5.1改善螺纹牙间的载荷分配276

14.5.2降低螺栓的轴向工作载荷277

14.5.3减少应力集中277

14.5.4避免附加弯曲应力277

14.6螺旋传动278

14.6.1概述278

14.6.2滑动螺旋传动的材料和结构279

14.6.3滑动螺旋传动计算要点280

思考题与习题281

第15章 轴283

15.1概述283

15.1.1轴的分类283

15.1.2轴的材料284

15.1.3轴的设计要求和一般设计步骤285

15.2轴的结构设计285

15.2.1轴上零件的定位和固定286

15.2.2轴的结构工艺性288

15.2.3避免或减小应力集中288

15.2.4轴的直径和长度确定289

15.3轴的强度计算289

15.3.1按扭转强度计算传动轴的强度289

15.3.2按弯扭合成强度计算传动轴的强度290

15.4轴的刚度计算与临界转速的概念293

15.4.1轴的刚度计算293

15.4.2轴的临界转速的概念293

15.5轴毂连接293

15.5.1键连接293

15.5.2花键连接297

15.5.3销连接298

思考题与习题298

第16章 轴承300

16.1摩擦、磨损及润滑基本知识300

16.1.1摩擦300

16.1.2磨损301

16.1.3润滑剂301

16.1.4润滑方法和润滑装置303

16.2滑动轴承的结构304

16.2.1径向滑动轴承304

16.2.2止推滑动轴承305

16.3轴瓦的材料和结构306

16.3.1轴瓦材料306

16.3.2轴瓦的结构307

16.4边界和混合摩擦滑动轴承的计算308

16.5液体动压滑动轴承简介310

16.6滚动轴承概述311

16.6.1滚动轴承的基本结构311

16.6.2轴承的类型和分类311

16.6.3滚动轴承的类型选择313

16.6.4滚动轴承的代号314

16.7滚动轴承的计算316

16.7.1滚动轴承的失效形式316

16.7.2滚动轴承的寿命计算316

16.7.3极限转速322

16.8滚动轴承的结构设计323

16.8.1轴承组合的轴向固定323

16.8.2滚动轴承组合结构的调整325

16.8.3滚动轴承的配合325

16.8.4滚动轴承的预紧326

16.8.5轴承的装拆326

思考题与习题327

第17章 联轴器、离合器与制动器328

17.1联轴器328

17.1.1固定式刚性联轴器328

17.1.2移动式刚性联轴器329

17.1.3弹性联轴器331

17.1.4联轴器的选择331

17.2常用离合器332

17.2.1操纵离合器332

17.2.2自动离合器334

17.3制动器334

思考题与习题335

第18章 弹簧336

18.1弹簧的功用和类型336

18.1.1弹簧的功用336

18.1.2弹簧的类型336

18.2弹簧的材料和制造337

18.2.1弹簧的材料和许用应力337

18.2.2螺旋弹簧的制造338

18.3圆柱螺旋弹簧的结构、参数和尺寸339

18.3.1弹簧的端部结构339

18.3.2弹簧的参数和尺寸339

18.3.3圆柱螺旋弹簧的特性曲线340

18.4圆柱螺旋弹簧的设计计算341

18.4.1弹簧的强度计算341

18.4.2弹簧的刚度计算342

18.4.3弹簧的稳定性计算342

思考题与习题344

附录A 各种标准数据摘录345

参考文献357