機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

第1章　機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)概論　1
1.1　機(jī)器的組成　1
1.2　本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)　3
1.3　機(jī)器應(yīng)滿足的要求和設(shè)計(jì)制造程序　4
1.3.1　機(jī)器應(yīng)滿足的要求　4
1.3.2　機(jī)器設(shè)計(jì)、制造的一般程序　5
思考題　7
練習(xí)題　7第2章　平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖及自由度　8
2.1　運(yùn)動副及其分類　8
2.1.1　運(yùn)動副的概念　8
2.1.2　運(yùn)動副的分類　8
2.2　平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖　9
2.2.1　機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及分類　9
2.2.2　機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的符號　9
2.2.3　平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制　11
2.3　平面機(jī)構(gòu)的自由度　14
2.3.1　自由度與約束條件　14
2.3.2　平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算　14
2.3.3　計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時應(yīng)注意的幾個問題　15
2.3.4　平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件　17
思考題　18
練習(xí)題　19第3章　平面連桿機(jī)構(gòu)傳動　21
3.1　鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型、應(yīng)用和特點(diǎn)　21
3.1.1　鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及應(yīng)用　21
3.1.2　鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)　24
3.2　鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件　24
3.3　鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化　25
3.3.1　改變運(yùn)動副類型　25
3.3.2　連桿機(jī)構(gòu)的倒置　26
3.3.3　擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副　27
3.4　平面四桿機(jī)構(gòu)的傳動特性　28
3.4.1　急回特性　28
3.4.2　壓力角與傳動角　29
3.4.3　極限位置與死角　30
3.5　多桿機(jī)構(gòu)簡介　31
思考題　32
練習(xí)題　33第4章　凸輪機(jī)構(gòu)傳動　34
4.1　凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及類型　34
4.1.1　凸輪機(jī)構(gòu)的組成、應(yīng)用及特點(diǎn)　34
4.1.2　凸輪機(jī)構(gòu)的分類　35
4.2　從動件的常用運(yùn)動規(guī)律　36
4.2.1　凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程分析　36
4.2.2　從動件常用運(yùn)動規(guī)律　36
4.3　圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓　38
4.3.1　反轉(zhuǎn)法原理　38
4.3.2　尖頂對心移動從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)　38
4.3.3　對心移動滾子從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)　39
4.3.4　尖頂偏置移動從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)　40
4.4　盤形凸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　40
4.4.1　尖壓力角　40
4.4.2　凸輪基圓半徑的選擇　41
4.4.3　滾子半徑的選擇　42
4.4.4　凸輪的結(jié)構(gòu)　43
思考題　44
練習(xí)題　45第5章　齒輪機(jī)構(gòu)　46
5.1　概述　46
5.2　漸開線齒廓　47
5.2.1　漸開線的形成和性質(zhì)　47
5.2.2　齒廓嚙合基本定律　49
5.3　齒輪各部分名稱、基本參數(shù)及漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸計(jì)算　50
5.3.1　齒輪各部分名稱及符號　50
5.3.2　漸開線齒輪的基本參數(shù)　51
5.3.3　標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算　52
5.3.4　徑節(jié)制齒輪　52
5.4　漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動　53
5.4.1　節(jié)點(diǎn)、節(jié)圓、嚙合線和嚙合角　53
5.4.2　漸開線齒廓嚙合特性　54
5.4.3　正確嚙合條件　55
5.4.4　連續(xù)傳動條件及重合度　56
5.4.5　標(biāo)準(zhǔn)中心距　57
5.5　漸開線齒輪的切齒原理　58
5.5.1　仿形法　58
5.5.2　范成法　58
5.6　漸開線齒輪的根切現(xiàn)象和最少齒數(shù)　60
5.7　漸開線變位齒輪傳動簡介　61
5.7.1　標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動的缺點(diǎn)　61
5.7.2　變位齒輪的概念　61
5.7.3　最小變位系數(shù)　62
5.7.4　變位齒輪的嚙合傳動及幾何尺寸　62
5.7.5　變位系數(shù)的選擇　64
5.7.6　變位齒輪傳動的類型　65
5.8　直齒圓柱齒輪的齒厚測量計(jì)算　67
5.8.1　公法線長度測量計(jì)算　67
5.8.2　分度圓弦齒厚、弦齒高測量計(jì)算　68
思考題　70
練習(xí)題　71第6章　間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)　72
6.1　棘輪機(jī)構(gòu)　72
6.1.1　棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理　72
6.1.2　棘爪工作條件　73
6.1.3　棘輪、棘爪的幾何尺寸計(jì)算及棘輪齒形的畫法　74
6.2　槽輪機(jī)構(gòu)　74
6.2.1　槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理　74
6.2.2　槽輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)　75
6.3　不完全齒輪機(jī)構(gòu)　76
6.4　凸輪間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)　76
思考題　77
練習(xí)題　77第7章　機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動的調(diào)節(jié)　79
7.1　機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動調(diào)節(jié)的目的和方法　79
7.2　飛輪設(shè)計(jì)的近似方法　80
7.2.1　機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的平均速度和不均勻系數(shù)　80
7.2.2　飛輪設(shè)計(jì)的基本原理　81
7.2.3　最大盈虧功Amax的確定　82
7.3　飛輪主要尺寸的確定　84
思考題　85
練習(xí)題　85第8章　回轉(zhuǎn)件的平衡　87
8.1　回轉(zhuǎn)件平衡的目的　87
8.2　回轉(zhuǎn)件的平衡計(jì)算　87
8.3　回轉(zhuǎn)件的平衡試驗(yàn)　91
思考題　93
練習(xí)題　93第9章　機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論　96
9.1　機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述　96
9.2　機(jī)械零件的強(qiáng)度　97
9.2.1　應(yīng)力的種類　97
9.2.2　靜應(yīng)力下的許用應(yīng)力　98
9.2.3　變應(yīng)力下的許用應(yīng)力　98
9.2.4　安全系數(shù)　99
9.3　機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度　102
9.4　機(jī)械零件的耐磨性　105
9.5　機(jī)械制造常用材料及其選擇　105
9.5.1　金屬材料　106
9.5.2　非金屬材料　107
9.6　公差與配合、表面粗糙度和優(yōu)先數(shù)系　108
9.6.1　公差與配合　108
9.6.2　表面粗糙度　109
9.6.3　優(yōu)先數(shù)系　110
9.7　機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化　111
9.7.1　工藝性　111
9.7.2　標(biāo)準(zhǔn)化　111
思考題　112
練習(xí)題　112第10章　螺紋聯(lián)接　115
10.1　螺紋的主要參數(shù)、類型、特點(diǎn)和應(yīng)用　115
10.1.1　螺紋的主要參數(shù)　115
10.1.2　螺紋的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用　116
10.2　螺紋聯(lián)接的類型和螺紋緊固件　117
10.2.1　螺紋聯(lián)接的主要類型　117
10.2.2　螺紋緊固件　118
10.2.3　螺紋緊固件的材料及等級　120
10.3　螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松　121
10.3.1　預(yù)緊　121
10.3.2　防松　121
10.4　螺栓的強(qiáng)度計(jì)算　123
10.4.1　普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算　123
10.4.2　受剪螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算　125
10.5　螺栓聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　128
10.5.1　螺栓組的布置　128
10.5.2　提高螺栓強(qiáng)度的措施　130
思考題　131
練習(xí)題　131第11章　齒輪傳動　133
11.1　齒輪的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則　133
11.1.1　齒輪的失效形式　133
11.1.2　齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則　134
11.2　齒輪材料及熱處理　135
11.2.1　齒輪材料　135
11.2.2　齒輪的熱處理　136
11.3　齒輪傳動的精度　137
11.3.1　選擇齒輪精度的基本要求　137
11.3.2　漸開線圓柱齒輪精度國標(biāo)簡介　138
11.4　直齒圓柱齒輪傳動的受力分析及計(jì)算載荷　139
11.4.1　受力分析　139
11.4.2　計(jì)算載荷　140
11.5　直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算　142
11.5.1　齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算　142
11.5.2　輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算　143
11.5.3　許用應(yīng)力　144
11.6　直齒圓柱齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則及主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇　146
11.6.1　設(shè)計(jì)計(jì)算順序　146
11.6.2　主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇　146
11.7　斜齒圓柱齒輪傳動　151
11.7.1　齒廓曲面的形成和嚙合特點(diǎn)　151
11.7.2　斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)、正確嚙合條件和幾何尺寸計(jì)算　152
11.7.3　斜齒輪傳動的重合度　153
11.7.4　斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)　154
11.8　斜齒圓柱齒輪傳動的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算　155
11.8.1　受力分析　155
11.8.2　強(qiáng)度計(jì)算　156
11.9　直齒錐齒輪傳動　160
11.9.1　直齒錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)zv　160
11.9.2　直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算　161
11.9.3　受力分析　162
11.9.4　直齒錐齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算　163
11.10　齒輪結(jié)構(gòu)　164
11.11　圓弧齒輪傳動簡介　165
11.12　齒輪傳動的維護(hù)與修復(fù)　167
11.12.1　齒輪傳動的潤滑　167
11.12.2　齒輪傳動的維護(hù)　167
11.12.3　齒輪的修復(fù)　167
思考題　168
練習(xí)題　168第12章　蝸桿傳動　170
12.1　蝸桿傳動的類型和特點(diǎn)　170
12.1.1　蝸桿傳動的類型　170
12.1.2　蝸桿傳動的特點(diǎn)　172
12.2　普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸　173
12.2.1　普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)　173
12.2.2　普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計(jì)算　175
12.2.3　蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)　177
12.3　蝸桿傳動的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和材料選擇　178
12.3.1　蝸桿傳動的相對滑動速度vs　178
12.3.2　蝸桿傳動的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則　178
12.3.3　蝸桿和蝸輪的材料選擇　179
12.3.4　蝸桿材料的許用應(yīng)力　179
12.4　蝸桿傳動的受力分析　180
12.5　蝸桿傳動的強(qiáng)度計(jì)算　181
12.5.1　蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算　181
12.5.2　蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算　182
12.6　蝸桿傳動的效率及熱平衡計(jì)算　183
12.6.1　蝸桿傳動的效率　183
12.6.2　蝸桿傳動的熱平衡計(jì)算　183
12.7　蝸桿傳動的安裝與維護(hù)　184
12.7.1　蝸桿傳動的潤滑　184
12.7.2　蝸桿、蝸輪的安裝調(diào)整　185
12.7.3　蝸桿傳動的嚙合和試運(yùn)轉(zhuǎn)　185
思考題　188
練習(xí)題　188第13章　齒輪系傳動　190
13.1　定軸輪系傳動比的計(jì)算　191
13.1.1　輪系的傳動比　191
13.1.2　定軸輪系傳動比的計(jì)算　191
13.2　行星輪系傳動比的計(jì)算　194
13.2.1　行星輪系的組成　194
13.2.2　行星輪系的分類　195
13.2.3　行星輪系傳動比的計(jì)算　196
13.2.4　行星輪系各輪齒數(shù)的關(guān)系　200
13.3　組合行星輪系傳動比的計(jì)算　201
13.4　輪系的功用　203
13.5　幾種特殊行星傳動簡介　205
13.5.1　漸開線少齒差行星傳動　205
13.5.2　擺線針輪行星傳動　205
13.5.3　諧波齒輪傳動　206
思考題　207
練習(xí)題　207第14章　帶傳動和鏈傳動　210
14.1　概述　210
14.1.1　帶傳動的種類　210
14.1.2　摩擦帶傳動的主要特點(diǎn)和應(yīng)用范圍　211
14.2　V帶和帶輪　212
14.2.1　V帶　212
14.2.2　V帶帶輪　213
14.3　帶傳動工作情況分析　218
14.3.1　帶傳動的受力分析　218
14.3.2　帶的彈性滑動和打滑　219
14.4　V帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算　220
14.4.1　失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則　220
14.4.2　單根V帶的基本額定功率　221
14.4.3　原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)內(nèi)容　223
14.4.4　設(shè)計(jì)步驟及參數(shù)選擇　223
14.5　V帶傳動的張緊與維護(hù)　228
14.5.1　V帶傳動的張緊裝置　228
14.5.2　帶傳動的使用和維護(hù)　229
14.6　其他帶傳動簡介　229
14.6.1　同步帶傳動　229
14.6.2　高速帶傳動　230
14.6.3　多楔帶傳動　230
14.7　滾子鏈和鏈輪　231
14.7.1　鏈傳動的工作原理和特點(diǎn)　231
14.7.2　鏈傳動的類型和應(yīng)用　231
14.7.3　滾子鏈的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)　232
14.7.4　滾子鏈鏈輪　233
14.8　滾子鏈傳動的設(shè)計(jì)　235
14.8.1　滾子鏈的失效形式　235
14.8.2　額定功率曲線　236
14.8.3　鏈傳動的設(shè)計(jì)步驟和主要參數(shù)的選擇　237
14.9　鏈傳動的使用和維護(hù)　239
14.9.1　鏈傳動的布置　239
14.9.2　鏈傳動的張緊　240
14.9.3　鏈傳動的潤滑　241
思考題　242
練習(xí)題　242第15章　軸　244
15.1　概述　244
15.1.1　軸的功用與分類　244
15.1.2　軸的材料　245
15.2　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　246
15.2.1　影響軸結(jié)構(gòu)的因素　246
15.2.2　軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的基本要求　246
15.2.3　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　246
15.2.4　最小軸徑的確定　250
15.3　軸的強(qiáng)度校核　251
15.4　軸的使用與維護(hù)　257
15.4.1　軸的使用和檢查　257
15.4.2　軸的維修　257
思考題　258
練習(xí)題　258第16章　滑動軸承　260
16.1　滑動軸承的種類和摩擦狀態(tài)　260
16.1.1　干摩擦狀態(tài)　260
16.1.2　邊界摩擦狀態(tài)　261
16.1.3　液體摩擦狀態(tài)　261
16.2　滑動軸承的結(jié)構(gòu)型式　261
16.2.1　向心滑動軸承　261
16.2.2　推力滑動軸承　263
16.3　軸瓦及軸承襯材料　263
16.3.1　軸承合金　264
16.3.2　青銅　264
16.3.3　具有特殊性能的軸承材料　264
16.4　潤滑劑和潤滑裝置　265
16.4.1　潤滑劑　265
16.4.2　潤滑裝置　267
16.5　非液體摩擦滑動軸承的計(jì)算　268
16.5.1　向心軸承　269
16.5.2　推力軸承　269
16.6　動壓潤滑的基本原理　270
16.6.1　動壓潤滑形成的原理和條件　270
16.6.2　液體動壓潤滑的基本方程　272
16.7　液體動壓多油楔滑動軸承簡介　273
16.8　液體靜壓多油楔滑動軸承簡介　274
16.8.1　靜壓軸承　274
16.8.2　空氣軸承　275
思考題　275
練習(xí)題　275第17章　滾動軸承　276
17.1　滾動軸承的類型及代號　276
17.1.1　滾動軸承的構(gòu)造　276
17.1.2　滾動軸承的類型及特點(diǎn)　277
17.1.3　滾動軸承的代號　280
17.2　滾動軸承的類型選擇、壽命校核和靜強(qiáng)度計(jì)算　282
17.2.1　軸承的類型選擇　282
17.2.2　滾動軸承的主要失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則　283
17.2.3　滾動軸承的壽命計(jì)算　285
17.2.4　滾動軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算　289
17.3　滾動軸承的組合設(shè)計(jì)　291
17.3.1　軸承內(nèi)外圈的軸向固定方法　292
17.3.2　軸系的軸向固定　292
17.3.3　軸承組合的軸向調(diào)整　294
17.3.4　滾動軸承的預(yù)緊　294
17.3.5　滾動軸承的配合　295
17.3.6　支承部分的剛度和同軸度　295
17.3.7　滾動軸承的裝拆　296
17.3.8　滾動軸承的潤滑與密封　297
思考題　300
練習(xí)題　300第18章　聯(lián)軸器、離合器　301
18.1　聯(lián)軸器　301
18.1.1　聯(lián)軸器的分類　302
18.1.2　常用聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用　302
18.1.3　聯(lián)軸器的選用　305
18.2　聯(lián)軸器的安裝與維護(hù)　306
18.2.1　聯(lián)軸器的對中要求　306
18.2.2　聯(lián)軸器的安裝找正　306
18.2.3　聯(lián)軸器對中找正的注意事項(xiàng)　307
18.2.4　聯(lián)軸器的使用與維護(hù)　307
18.3　離合器　307
18.3.1　離合器的分類　308
18.3.2　常用離合器的類型及特點(diǎn)　308
18.3.3　離合器的使用與維護(hù)　310
思考題　310
練習(xí)題　310第19章　減速器和變速器　311
19.1　減速器　311
19.1.1　減速器的組成和分類　311
19.1.2　常用減速器的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用　311
19.2　變速器　314
19.2.1　有級變速器　314
19.2.2　無級變速器　315
思考題　316
練習(xí)題　316第20章　彈簧　317
20.1　概述　317
20.1.1　彈簧的功用與類型　317
20.1.2　彈簧的材料與制造　318
20.2　圓柱螺旋彈簧設(shè)計(jì)　319
20.2.1　彈簧的端部結(jié)構(gòu)　319
20.2.2　彈簧的特性曲線、應(yīng)力及變形　320
20.2.3　拉伸、壓縮彈簧的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算　322
20.2.4　彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算　324
思考題　325
練習(xí)題　325第21章　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)　326
21.1　概述　326
21.1.1　CAD硬件　326
21.1.2　CAD軟件　327
21.2　AutoCAD軟件簡介　328
21.2.1　AutoCAD軟件的功能簡介　328
21.2.2　AutoCAD軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用　330
21.3　Pro/Engineer軟件簡介　330
21.3.1　Pro/Engineer軟件的功能簡介　330
21.3.2　Pro/Engineer軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用　331
思考題　333
練習(xí)題　333附錄　機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)練習(xí)指導(dǎo)　334
實(shí)訓(xùn)1　平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的測繪和分析　334
實(shí)訓(xùn)2　漸開線齒輪范成原理實(shí)驗(yàn)　335
實(shí)訓(xùn)3　漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)的測定　338
實(shí)訓(xùn)4　軸系結(jié)構(gòu)的測繪與分析　340
實(shí)訓(xùn)5　機(jī)械的結(jié)構(gòu)及特性分析　343
實(shí)訓(xùn)6　減速器的結(jié)構(gòu)分析和拆裝　345
實(shí)訓(xùn)7　剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡實(shí)驗(yàn)　348參考文獻(xiàn)　351