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本书由首届国家级教学名师牵头主编，以国家级教学成果奖、国家精品课程、国家级精品资源共享课和国家精品在线开放课程的相关内容和资源作为支撑，并力求反映当今最新专业技术成果。
本书采用最新颁布的国家标准、规范和资料，重点突出，语言精练，部分难点内容配有动画或视频。本书共16章，内容包括绪论、平面机构基础、连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构、齿轮传动、蜗杆传动、轮系、带传动与链传动、螺纹连接与螺旋传动、轴与轴毂连接、滑动轴承、滚动轴承、联轴器和离合器、弹簧、机械的调速与平衡。
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目录
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第1章 绪论 1
1.1 机器的组成 1
1.2 机械应满足的基本要求及机械设计的一般程序 2
1.2.1 机械应满足的基本要求 2
1.2.2 机械设计的一般程序 2
1.3 机械零件设计概述 3
1.3.1 机械零件的失效与设计准则 3
1.3.2 机械零件的设计方法 5
1.3.3 机械零件的常用材料和选择原则 9
1.4 本课程的性质、研究内容和任务 11
习题 11
第2章 平面机构基础 12
2.1 机构的组成 12
2.1.1 构件 12
2.1.2 运动副 13
2.2 平面机构的运动简图 14
2.3 平面机构的自由度 17
2.3.1 平面机构自由度计算公式 17
2.3.2 计算平面机构自由度的注意事项 18
习题 21
第3章 连杆机构 23
3.1 铰链四杆机构的基本形式和特性 23
3.1.1 曲柄摇杆机构 23
3.1.2 双曲柄机构 26
3.1.3 双摇杆机构 27
3.2 铰链四杆机构存在曲柄的条件 28
3.3 铰链四杆机构的演化 29
3.3.1 回转副转化成移动副 29
3.3.2 取不同构件为机架 29
3.3.3 双移动副四杆机构 30
3.3.4 扩大回转副 31
3.3.5 四杆机构的组合 32
3.4 平面四杆机构的设计 32
3.4.1 按照给定连杆位置设计四杆机构 32
3.4.2 按照给定的行程速比系数设计四杆机构 33
3.4.3 按照给定两连架杆对应位置设计四杆机构 34
3.4.4 按照给定点的运动轨迹设计四杆机构 34
习题 36
第4章 凸轮机构 38
4.1 凸轮机构的应用和分类 38
4.1.1 凸轮机构的应用 38
4.1.2 凸轮机构的分类 38
4.2 从动件常用运动规律 40
4.2.1 凸轮机构的基本概念 40
4.2.2 从动件常用运动规律 41
4.3 凸轮轮廓设计 44
4.3.1 反转法原理 44
4.3.2 图解法设计凸轮轮廓 44
4.4 凸轮机构设计中应注意的几个问题 47
4.4.1 凸轮机构的压力角 47
4.4.2 基圆半径 48
4.4.3 滚子半径 48
习题 49
第5章 间歇运动机构 50
5.1 棘轮机构 50
5.1.1 棘轮机构的工作原理 50
5.1.2 棘轮机构的类型、特点和应用 50
5.1.3 棘轮机构主要参数和工作条件 52
5.2 槽轮机构 53
5.2.1 槽轮机构的工作原理 53
5.2.2 槽轮机构的主要参数 54
5.3 其他间歇运动机构 54
5.3.1 不完全齿轮机构 54
5.3.2 凸轮间歇运动机构 55
习题 56
第6章 齿轮传动 57
6.1 齿轮传动的特点和分类 57
6.2 齿廓啮合的基本定律 58
6.3 渐开线齿廓 59
6.3.1 渐开线及其性质 59
6.3.2 渐开线齿廓符合齿廓啮合基本定律 59
6.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮 61
6.4.1 直齿圆柱齿轮各部分的名称及基本参数 61
6.4.2 标准齿轮 62
6.5 渐开线标准齿轮的啮合 63
6.5.1 正确啮合条件 63
6.5.2 标准安装 63
6.5.3 连续传动条件 64
6.6 渐开线直齿圆柱齿轮的加工 64
6.6.1 齿轮加工的基本原理 64
6.6.2 根切和最少齿数 66
6.6.3 变位齿轮 68
6.6.4 齿轮加工精度 69
6.7 齿轮的失效和齿轮材料 70
6.7.1 齿轮的失效 70
6.7.2 齿轮的材料 71
6.8 直齿圆柱齿轮的受力分析与强度计算 72
6.8.1 受力分析和计算载荷 72
6.8.2 齿面接触疲劳强度计算 73
6.8.3 齿根的弯曲强度计算 75
6.8.4 齿轮传动的主要参数选择 77
6.9 斜齿圆柱齿轮传动 79
6.9.1 斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成及啮合特点 79
6.9.2 斜齿圆柱齿轮传动的基本参数和几何尺寸计算 80
6.9.3 斜齿圆柱齿轮的重合度 81
6.9.4 斜齿圆柱齿轮的当量齿轮 82
6.9.5 斜齿圆柱齿轮的受力分析 82
6.9.6 斜齿圆柱齿轮的强度计算 83
6.10 锥齿轮传动 85
6.10.1 锥齿轮概述 85
6.10.2 直齿锥齿轮齿廓特点 86
6.10.3 标准直齿锥齿轮传动的几何计算 86
6.10.4 直齿锥齿轮传动的受力分析 87
6.11 齿轮结构 88
6.12 齿轮传动的效率和润滑 90
6.12.1 齿轮传动的效率 90
6.12.2 齿轮传动的润滑 91
习题 91
第7章 蜗杆传动 93
7.1 蜗杆传动的特点和类型 93
7.2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 94
7.2.1 圆柱蜗杆传动的主要参数 94
7.2.2 圆柱蜗杆传动的几何计算 96
7.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 97
7.3.1 失效形式 97
7.3.2 蜗杆传动的材料选择 97
7.3.3 蜗杆和蜗轮的结构 97
7.4 蜗杆传动的受力分析和强度计算 98
7.4.1 蜗杆传动的受力分析 98
7.4.2 蜗杆传动的强度计算 99
7.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 100
7.5.1 蜗杆传动的效率 100
7.5.2 蜗杆传动的润滑 101
7.5.3 蜗杆传动的热平衡计算 101
习题 103
第8章 轮系 104
8.1 轮系概述 104
8.1.1 轮系的分类 104
8.1.2 轮系的传动比 104
8.1.3 从动轮转动方向 105
8.2 轮系的传动比计算 106
8.2.1 定轴轮系的传动比 106
8.2.2 周转轮系的传动比 106
8.2.3 混合轮系的传动比计算 108
8.3 轮系的功用 108
8.3.1 实现大传动比 108
8.3.2 实现变速、换向传动 109
8.3.3 实现运动的合成和分解 109
8.3.4 其他功用 110
习题 110
第9章 带传动与链传动 112
9.1 带传动类型、特点和应用 112
9.1.1 带传动的类型与主要特点 112
9.1.2 V带标准与结构 113
9.1.3 带传动的几何参数 114
9.2 带传动工作情况分析 115
9.2.1 带传动受力分析 115
9.2.2 带的应力分析 116
9.2.3 带传动弹性滑动和打滑 117
9.3 普通V带传动的设计计算 118
9.3.1 带传动的主要失效形式和设计准则 118
9.3.2 V带传动设计计算和参数选择 118
9.4 同步带传动简介 122
9.5 带轮设计 123
9.6 带传动的张紧装置 124
9.7 链传动类型和应用 127
9.7.1 链传动的特点及应用 127
9.7.2 链传动的类型 127
9.8 滚子链传动 129
9.8.1 滚子链传动的结构 129
9.8.2 滚子链标准 129
9.8.3 链轮 130
9.9 链传动工作情况分析 132
9.9.1 链传动的运动特性 132
9.9.2 链传动的受力分析 133
9.10 滚子链传动的设计 133
9.10.1 滚子链传动的失效形式 133
9.10.2 滚子链的功率曲线 134
9.10.3 滚子链传动参数的选择 135
9.10.4 低速链传动的设计 136
9.11 链传动的布置和润滑 136
9.11.1 链传动的布置与张紧 136
9.11.2 链传动的润滑 137
习题 139
第10章 螺纹连接与螺旋传动 140
10.1 螺纹 140
10.1.1 螺纹的形成及主要参数 140
10.1.2 螺纹副的受力分析、效率和自锁 141
10.1.3 螺纹的类型 143
10.2 螺纹连接的类型和标准螺纹连接件 144
10.2.1 螺纹连接的主要类型 144
10.2.2 标准螺纹连接件 146
10.2.3 螺纹连接件的材料及许用应力 148
10.3 螺纹连接的预紧和防松 149
10.3.1 螺纹连接的预紧 149
10.3.2 螺纹连接的防松 150
10.4 螺栓连接的强度计算 151
10.4.1 普通螺栓连接的强度计算 151
10.4.2 加强杆螺栓连接的强度计算 155
10.5 提高螺纹连接强度的措施 156
10.5.1 改善螺纹牙间载荷分布不均的现象 156
10.5.2 减小影响螺栓疲劳强度的应力幅 157
10.5.3 避免附加应力 157
10.5.4 减小应力集中 158
10.5.5 采用合理的制造工艺 158
10.6 螺旋传动 158
10.6.1 螺旋传动类型与特点 158
10.6.2 滑动螺旋传动设计 160
10.6.3 其他螺旋传动简介 164
习题 165
第11章 轴与轴毂连接 167
11.1 轴的概述 167
11.1.1 轴的功用与分类 167
11.1.2 轴的材料 168
11.1.3 轴设计的主要内容 169
11.2 轴的结构设计 170
11.2.1 轴上零件的装配方案 170
11.2.2 轴上零件的定位 170
11.2.3 各轴段直径和长度的确定 172
11.2.4 轴的结构工艺性 172
11.2.5 提高轴的承载能力的常用措施 173
11.3 轴的工作能力计算 174
11.3.1 轴的强度计算 174
11.3.2 轴的刚度计算 178
11.3.3 轴的临界转速 179
11.4 轴毂连接 180
11.4.1 键连接 180
11.4.2 花键连接 183
11.4.3 销连接 183
11.4.4 成形连接 184
11.4.5 过盈连接 184
11.4.6 胀套连接 184
习题 185
第12章 滑动轴承 187
12.1 滑动轴承概述 187
12.1.1 摩擦状态 187
12.1.2 滑动轴承特点 187
12.1.3 滑动轴承的分类 188
12.2 滑动轴承的结构 189
12.2.1 径向滑动轴承 189
12.2.2 止推滑动轴承 190
12.3 轴瓦结构与材料 190
12.3.1 轴瓦结构 190
12.3.2 轴瓦材料 191
12.4 滑动轴承的润滑 192
12.4.1 润滑剂 193
12.4.2 润滑方法和润滑装置 194
12.5 非液体摩擦滑动轴承的计算 195
12.5.1 向心轴承 195
12.5.2 止推轴承 196
12.6 动压润滑的基本原理 196
12.6.1 流体动力润滑基本方程 196
12.6.2 油楔承载机理 196
12.6.3 径向滑动轴承形成流体动压润滑的过程 197
12.7 流体动压向心滑动轴承的计算 198
12.7.1 承载量计算 198
12.7.2 最小油膜厚度 199
习题 199
第13章 滚动轴承 201
13.1 滚动轴承的构造、类型和选择 201
13.1.1 滚动轴承的构造 201
13.1.2 滚动轴承的主要类型 202
13.1.3 滚动轴承的代号 204
13.1.4 滚动轴承类型的选择 205
13.2 滚动轴承的失效形式和选择计算 206
13.2.1 滚动轴承的失效形式 206
13.2.2 轴承的寿命 207
13.2.3 当量动载荷的计算 208
13.2.4 向心推力轴承轴向载荷的计算 209
13.2.5 滚动轴承的静强度计算 211
13.3 滚动轴承的组合设计 213
13.3.1 滚动轴承的固定 213
13.3.2 滚动轴承组合的调整 214
13.3.3 滚动轴承的配合与装拆 215
13.3.4 提高轴系支承刚度 216
13.3.5 滚动轴承的润滑与密封 217
习题 218
第14章 联轴器和离合器 221
14.1 联轴器 221
14.1.1 刚性联轴器 221
14.1.2 挠性联轴器 222
14.1.3 联轴器的选用 226
14.2 离合器 226
14.2.1 牙嵌离合器 227
14.2.2 圆盘摩擦离合器 227
习题 228
第15章 弹簧 230
15.1 弹簧概述 230
15.1.1 弹簧的功用 230
15.1.2 弹簧的类型 230
15.2 弹簧的材料和制造方法 231
15.2.1 弹簧的常用材料 231
15.2.2 弹簧的制造方法 232
15.3 圆柱螺旋压缩弹簧和拉伸弹簧的设计计算 233
15.3.1 圆柱螺旋弹簧的结构 233
15.3.2 圆柱螺旋弹簧的几何尺寸 234
15.3.3 弹簧特性曲线 235
15.3.4 设计计算 236
15.4 其他弹簧简介 240
15.4.1 圆柱螺旋扭转弹簧 240
15.4.2 碟形弹簧 240
15.4.3 平面涡卷弹簧 242
习题 242
第16章 机械的调速与平衡 243
16.1 机械调速的目的和方法 243
16.1.1 周期性速度波动 243
16.1.2 非周期性速度波动 243
16.2 飞轮设计的近似方法 244
16.2.1 机械运转的平均速度和不均匀系数 244
16.2.2 飞轮设计的基本原理 245
16.3 回转件平衡的意义 245
16.4 回转件的静平衡 246
16.4.1 回转件静平衡原理 246
16.4.2 静平衡试验法 247
16.5 回转件的动平衡 247
16.5.1 回转件动平衡原理 247
16.5.2 动平衡试验法 248
习题 249
参考文献 250
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