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第一篇 总论1

第1章 概述1

1.1课程概论1

1.1.1课程的研究对象1

1.1.2课程的性质、内容和任务4

1.1.3课程学习特点4

1.2机械设计概论5

1.2.1机械设计的基本要求5

1.2.2机械设计的一般步骤6

1.2.3机械零件设计概述7

1.3机械结构设计7

1.3.1结构设计的基本要求7

1.3.2结构设计的准则9

自检题13

思考与练习13

设计与制作13

第2章 现代设计方法概述14

2.1计算机辅助设计14

2.1.1概述14

2.1.2计算机辅助设计系统14

2.1.3 CAD程序的编制方法16

2.2机械优化设计18

2.2.1概述18

2.2.2优化设计的数学模型18

2.2.3优化设计的一般步骤20

2.3机械创新设计21

2.3.1概述21

2.3.2机械创新设计应用实例22

自检题23

思考与练习23

设计与制作23

第二篇 常用机构25

第3章 机构的结构分析25

3.1平面机构的组成25

3.1.1运动副25

3.1.2运动链27

3.1.3机构的组成27

3.2平面机构运动简图27

3.2.1平面机构的表示方法27

3.2.2平面机构运动简图的绘制29

3.3平面机构的自由度30

3.3.1构件的自由度30

3.3.2构件的约束31

3.3.3构件系统自由度的计算31

3.3.4计算平面机构自由度时的注意事项32

自检题35

思考与练习35

设计与制作37

第4章 平面连杆机构38

4.1概述38

4.1.1基本概念38

4.1.2平面连杆机构的特点及应用38

4.2平面连杆机构的类型及转化38

4.2.1铰链四杆机构的基本形式38

4.2.2平面连杆机构的转化机构42

4.3平面连杆机构的工作特性45

4.3.1运动特性45

4.3.2传力特性47

4.4平面四杆机构的设计49

4.4.1图解法50

4.4.2实验法52

自检题52

思考与练习52

设计与制作53

第5章 凸轮机构55

5.1概述55

5.1.1凸轮机构的应用55

5.1.2凸轮机构的分类56

5.2从动件的常用运动规律58

5.2.1凸轮机构的运动过程及运动参数58

5.2.2常用从动件的运动规律59

5.3凸轮轮廓设计62

5.3.1盘形凸轮轮廓设计的基本原理62

5.3.2图解法设计盘形凸轮轮廓曲线的方法63

5.4凸轮机构的基本尺寸、结构与材料66

5.4.1凸轮机构的基本尺寸66

5.4.2凸轮的结构、精度与材料70

自检题71

思考与练习71

设计与制作73

第6章 齿轮机构74

6.1概述74

6.1.1齿轮机构的特点与应用74

6.1.2齿轮机构的类型74

6.2渐开线齿廓76

6.2.1齿廓啮合的基本定律76

6.2.2渐开线齿廓77

6.3渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数和几何计算80

6.3.1齿轮各部分的名称80

6.3.2圆柱直齿齿轮的基本参数81

6.3.3圆柱标准直齿齿轮几何尺寸的计算82

6.3.4渐开线标准齿轮的公法线长度83

6.4渐开线直齿圆柱齿轮的啮合84

6.4.1渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件84

6.4.2渐开线齿轮连续传动的条件84

6.4.3渐开线齿轮无侧隙啮合85

6.5渐开线齿形的切齿原理与根切现象86

6.5.1渐开线齿形的切齿原理86

6.5.2渐开线齿形的根切89

6.6变位齿轮机构90

6.6.1变位齿轮的概念90

6.6.2变位齿轮的齿形特点91

6.6.3变位齿轮的几何尺寸和传动类型92

6.7平行轴斜齿齿轮机构94

6.7.1斜齿圆柱齿轮齿面的形成和特点94

6.7.2斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算95

6.7.3斜齿圆柱齿轮的当量齿数97

6.7.4平行轴斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件和重合度98

6.8圆锥齿轮机构99

6.8.1概述99

6.8.2直齿锥齿轮齿廓曲面的形成99

6.8.3直齿锥齿轮背锥和当量齿数99

6.8.4直齿锥齿轮传动的基本参数和几何尺寸计算100

6.9蜗杆蜗轮机构102

6.9.1概述102

6.9.2蜗杆蜗轮机构的主要参数和几何尺寸计算104

自检题107

思考与练习107

第7章 轮系108

7.1定轴轮系108

7.1.1传动比的计算108

7.1.2传动比符号的确定方法109

7.2行星轮系111

7.2.1行星轮系的构成111

7.2.2行星轮系的分类111

7.2.3行星轮系的传动比113

7.3组合轮系116

7.4轮系的应用117

自检题119

思考与练习119

第8章 其他常用机构122

8.1棘轮机构122

8.1.1概述122

8.1.2棘轮机构的运动设计及几何计算125

8.2槽轮机构126

8.2.1概述126

8.2.2槽轮机构的运动设计及几何计算128

8.3螺旋机构129

8.3.1螺旋副的受力分析、效率和自锁130

8.3.2螺旋机构的类型与特点133

8.3.3螺旋机构的运动分析134

8.3.4滚动螺旋简介135

自检题135

思考与练习135

观察与实践135

设计与制作136

第三篇 机械传动137

第9章 带传动137

9.1概述137

9.1.1带传动的特点138

9.1.2带传动的类型与应用138

9.2带传动的工作情况分析139

9.2.1受力分析139

9.2.2应力分析140

9.2.3带传动的弹性滑动与打滑141

9.3普通V带传动设计142

9.3.1普通V带142

9.3.2普通V带轮144

9.3.3普通V带传动的设计计算145

9.4带传动的张紧、安装和维护154

9.4.1张紧装置及初拉力F0的测定154

9.4.2安装与维护156

9.5同步齿形带传动156

9.5.1同步齿形带传动的特点、类型和应用156

9.5.2同步齿形带的主要参数、尺寸和标记157

9.5.3设计计算162

自检题167

思考与练习167

观察与实践168

设计与制作168

第10章 链传动169

10.1概述169

10.1.1链传动的特点、类型与应用169

10.1.2滚子链传动的传动件170

10.2链传动的运动特性175

10.2.1链传动的运动分析175

10.2.2链传动的受力分析177

10.3滚子链传动的设计计算178

10.3.1链传动的失效形式178

10.3.2设计计算准则179

10.3.3链传动的主要参数选择182

10.3.4链传动的设计方法与步骤183

10.4链传动的合理布置与润滑185

10.4.1链传动的合理布置185

10.4.2链传动的张紧装置186

10.4.3链传动的润滑186

自检题187

思考与练习187

观察与实践187

设计与制作187

第11章 齿轮传动189

11.1齿轮常见的失效形式与齿轮的材料189

11.1.1齿轮轮齿的失效形式189

11.1.2齿轮的设计准则191

11.1.3齿轮的材料与热处理191

11.2圆柱齿轮公差与齿轮精度的设计193

11.2.1对齿轮传动的基本要求193

11.2.2齿轮精度的标准及应用194

11.3圆柱齿轮的传动设计210

11.3.1圆柱齿轮传动的受力分析210

11.3.2直齿圆柱齿轮承载能力的计算212

11.3.3斜齿圆柱齿轮承载能力的计算218

11.3.4圆柱齿轮传动的设计计算219

11.4直齿圆锥齿轮的传动设计226

11.4.1受力分析226

11.4.2锥齿轮承载能力的计算226

11.5蜗杆传动设计227

11.5.1蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料227

11.5.2蜗杆传动的设计计算229

11.5.3蜗杆传动的效率与热平衡计算231

11.6齿轮的结构与齿轮的润滑233

11.6.1齿轮的结构233

11.6.2齿轮的润滑235

自检题236

思考与练习236

观察与实践237

设计与制作237

第12章 连接239

12.1键联结239

12.1.1键联结的类型、构造和工作原理239

12.1.2平键联结的选择和计算241

12.1.3花键联结的类型、特点和选用242

12.1.4键联结的公差配合244

12.2销联结247

12.3螺纹连接247

12.3.1常用螺纹的类型、特点和应用247

12.3.2螺纹连接的类型、预紧和防松249

12.3.3螺栓连接的强度计算257

12.3.4螺纹连接件的材料和许用应力261

12.3.5螺栓组的结构设计263

12.3.6提高螺纹连接强度的措施265

12.3.7螺纹连接的公差配合267

自检题268

思考与练习268

观察与实践270

第四篇 轴系零部件271

第13章 轴系271

13.1概述271

13.1.1轴的类型及其特点271

13.1.2轴设计的要求和一般步骤273

13.2轴的材料274

13.3轴及轴系的结构设计275

13.3.1零件在轴上的轴向固定275

13.3.2零件在轴上的周向固定277

13.3.3轴的结构工艺性278

13.3.4提高轴强度的结构措施278

13.4轴的设计计算280

13.4.1轴的计算简图280

13.4.2轴的强度计算281

13.4.3轴的刚度计算283

自检题286

思考与练习286

设计与制作288

第14章 滚动轴承289

14.1概述289

14.1.1滚动轴承的结构289

14.1.2滚动轴承的类型290

14.2滚动轴承的代号及选用292

14.2.1滚动轴承的代号292

14.2.2滚动轴承类型的选择295

14.3滚动轴承的寿命计算296

14.3.1滚动轴承工作分析296

14.3.2失效形式与设计准则298

14.3.3滚动轴承的寿命计算298

14.3.4滚动轴承的静强度计算304

14.4滚动轴承组合设计305

14.4.1滚动轴承的支承结构305

14.4.2轴承的组合及调整307

14.4.3轴承的预紧与拆装308

14.5滚动轴承的公差与配合310

14.5.1滚动轴承的精度等级及其应用310

14.5.2滚动轴承配合的选用310

14.6滚动轴承的维护与使用312

14.6.1轴承的润滑312

14.6.2滚动轴承的密封312

14.6.3滚动轴承的检验313

自检题314

思考与练习314

观察与实践316

第15章 滑动轴承317

15.1概述317

15.1.1滑动轴承的特点与应用317

15.1.2滑动轴承的类型317

15.2滑动轴承的结构与材料318

15.2.1滑动轴承的结构形式318

15.2.2滑动轴承轴瓦的结构形式319

15.2.2轴承材料320

15.3滑动轴承的润滑321

15.3.1润滑剂321

15.3.2润滑方式323

15.4非液体摩擦滑动轴承的设计计算324

15.4.1径向滑动轴承的计算325

15.4.2止推滑动轴承的计算326

自检题326

思考与练习326

观察与实践327

第16章 联轴器、离合器与制动器328

16.1联轴器的类型与应用328

16.1.1联轴器的功用及要求328

16.1.2联轴器的分类及应用328

16.2离合器的类型与应用333

16.2.1离合器的功用及要求333

16.2.2离合器的分类及应用333

16.3制动器的类型与应用336

16.3.1制动器的功用及要求336

16.3.2制动器的类型及应用337

自检题338

思考与练习338

观察与实践338

第五篇 液压传动与气压传动339

第17章 液压传动339

17.1液压传动的基本知识339

17.1.1液压传动的工作原理与系统组成339

17.1.2液压传动的特点340

17.1.3液压油341

17.2液压泵和液压马达341

17.2.1概述341

17.2.2齿轮泵343

17.2.3叶片泵345

17.2.4液压泵与液压马达的选用347

17.3液压控制阀348

17.3.1方向控制阀348

17.3.2压力控制阀357

17.3.3流量控制阀364

17.4液压基本回路与典型液压系统366

17.4.1方向控制回路366

17.4.2压力控制回路366

17.4.3速度控制回路368

17.4.4动力滑台液压系统373

自检题376

思考与练习376

观察与实践376

第18章 气压传动简介377

18.1气压传动系统的组成377

18.1.1气压传动系统的工作原理377

18.1.2气压传动系统的组成377

18.2气压传动的特点378

18.2.1气压传动的优点378

18.2.2气压传动的缺点378

18.3液压传动与气压传动的应用和发展378

18.3.1液压传动与气压传动在工业领域中的应用378

18.3.2液压传动与气压传动技术的发展379

自检题379

思考与练习379

参考文献380