機械設計基礎

本書主要闡述機械的組成，機械設計的一般原則和設計過程，各種常用機構的組成原理和運動特性，機構設計的基本知識和基本理論,通用機械零件的工作原理、結構、工作能力計算，基本設計方法、零件選用原則和零件材料選用等。

全書共分15章，內容包括總論、平面機構的自由度和速度分析、平面連桿機構、凸輪機構、齒輪傳動、蝸桿傳動、輪系和減速器、帶傳動和鏈傳動、螺紋、軸和軸轂連接、軸承、聯軸器和離合器、彈簧、現代設計理論與方法概論、機械創新設計基礎。章後還附有思考題及練習題和閲讀參考資料。

第一章 總論 1　

第一節 機械的組成 1　

第二節 機械設計的基本要求和一般過程 2　

一、本課程的內容、性質和學習方法 2　

二、機械設計的基本要求 3　

三、機械設計的一般過程 3　

四、機械零件設計的一般步驟 4　

第三節 機械零件的工作能力和計算準則 5　

一、強度 5　

二、剛度 5　

三、耐磨性 5　

四、振動穩定性 6　

五、耐熱性 6　

第四節 許用應力和安全係數 6　

一、機械零件的載荷分類 7　

二、機械零件的應力分類 7　

三、許用應力 9　

第五節 機械設計中常用材料及選擇原則 9　

第六節 機械零件的工藝性和標準化 11　

一、機械零件的工藝性 11　

二、機械零件的標準化 12　

三、機械設計的新發展 12　

思考題 13　

第二章 平面機構的自由度和速度分析 14　

第一節 運動副及其分類 14　

一、構件的自由度及其約束 14　

二、運動副及其分類 14　

第二節 平面機構運動簡圖 15　

第三節 平面機構自由度的計算 17　

一、平面機構的自由度 17　

二、計算平面機構自由度的注意事項 18　

第四節 速度瞬心及其在平面機構中的應用 20　

一、瞬心的定義 20　

二、瞬心的位置 21　

三、三心定理 21　

思考題 23　

習題 24　

第三章 平面連桿機構 27　

第一節 平面連桿機構概述 27　

一、鉸鏈四杆機構 27　

二、含一個移動副的四杆機構 28　

三、含兩個移動副的四杆機構 30　

第二節 鉸鏈四杆機構的基本知識 31　

一、曲柄存在的條件 31　

二、急回特性和行程速比係數 32　

三、壓力角和傳動角 33　

四、死點位置 33　

第三節 平面四杆機構的設計 34　

一、按給定的行程速比係數設計四杆機構 34　

二、按給定連桿的兩個位置(或三個位置)設計四杆機構 35　

三、解析法設計四杆機構 36　

思考題 39　

習題 40　

第四章 凸輪機構 42　

第一節 凸輪機構的應用和分類 42　

一、凸輪機構的組成和應用 42　

二、凸輪機構的分類 42　

第二節 從動件的常用運動規律 44　

一、等速運動規律 44　

二、等加速等減速運動規律 45　

三、簡諧運動規律 46　

第三節 凸輪機構的設計 47　

一、盤形凸輪輪廓曲線的設計 47　

二、滾子半徑的選擇 49　

三、壓力角的選擇 50　

四、基圓半徑的選擇 51　

五、解析法設計凸輪輪廓 52　

第四節 其他常用機構 54　

一、棘輪機構 54　

二、槽輪機構 55　

思考題 56　

習題 56　

第五章 齒輪傳動 58　

第一節 齒輪傳動的特點和類型 58　

—、齒輪傳動的特點 58　

二、齒輪傳動的類型 58　

第二節 齒廓齧合基本定律 61　

第三節 漸開線齒廓 62　

一、漸開線的形成及其特性 62　

二、漸開線齒廓滿足齒廓齧合基本定律 63　

三、漸開線齒輪傳動的齧合線、齧合角 63　

四、漸開線齒廓的優越性 64　

第四節 漸開線標準直齒圓柱齒輪各部分名稱及幾何參數 64　

一、直齒圓柱齒輪各部分名稱 64　

二、標準直齒圓柱齒輪的基本參數 65　

三、標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸計算式 67　

第五節 漸開線直齒圓柱齒輪的齧合傳動 68　

一、漸開線直齒圓柱齒輪正確齧合的條件 68

二、漸開線齒輪連續傳動的條件 69　

第六節 漸開線圓柱齒輪輪齒切削原理和齒輪精度選擇 70　

一、漸開線齒輪輪齒切削原理 70　

二、漸開線圓柱齒輪傳動的精度等級及其選擇 72　

第七節 漸開線圓柱齒輪的切齒干涉現象及變位齒輪簡介 73　

一、切齒干涉現象及最少齒數 73　

二、變位齒輪簡介 73　

第八節 齒輪的失效形式和設計準則 75　

一、齒輪傳動的失效形式 75　

二、齒輪傳動的設計準則 77　

第九節 齒輪的材料和許用應力 77　

一、齒輪材料 77　 ^[2] 

二、齒輪輪齒許用應力 79　

第十節 直齒圓柱齒輪傳動的承載能力計算 81　

一、受力分析 81　

二、計算載荷 82　

三、齒面接觸疲勞承載能力計算 82　

四、輪齒彎曲疲勞承載能力的計算 84　

五、齒輪傳動參數的選擇與調整 86　

第十一節 斜齒圓柱齒輪傳動 89　

一、斜齒圓柱齒輪的齒面形成原理及齧合特點 89　

二、斜齒圓柱齒輪的幾何參數及幾何尺寸計算 91　

三、斜齒圓柱齒輪的當量直齒圓柱齒輪 92　

四、斜齒圓柱齒輪傳動的受力分析 93　

五、斜齒圓柱齒輪傳動的承載能力計算 94　

第十二節 直齒圓錐齒輪傳動 96　

一、圓錐齒輪傳動的特點 96　

二、直齒圓錐齒輪齒廓形成原理和當量齒輪 96　

三、直齒圓錐齒輪傳動的幾何關係和尺寸計算 97　

四、圓錐齒輪傳動的受力分析 99　

五、直齒圓錐齒輪承載能力的計算 99　

第十三節 齒輪的結構及潤滑 101　

一、齒輪的結構 101　

二、齒輪傳動的潤滑 102　

思考題 103　

習題 104　

第六章 蝸桿傳動 106　

第一節 蝸桿傳動的類型和特點 106　

一、蝸桿傳動的類型 106　

二、蝸桿傳動的特點 107　

第二節 蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸 107　

一、蝸桿傳動的基本參數 107　

二、圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計算 111　

第三節 蝸桿傳動的失效形式、設準則、材料和結構 112　

一、蝸桿傳動的失效形式和設計準則 112　

二、蝸桿、蝸輪的材料和結構 112　

第四節 蝸桿傳動的強度計算 114　

一、蝸桿傳動的受力分析 114　

二、蝸輪齒面接觸疲勞強度計算 114　

三、蝸輪輪齒的齒根彎曲疲勞強度計算 115　

第五節 蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算 116　

一、蝸桿傳動的效率 116　

二、蝸桿傳動的潤滑 117　

三、蝸桿傳動的熱平衡計算 117　

思考題 119　

習題 120　

第七章 輪系和減速器 122　

第一節 輪系的分類 122　

一、定軸輪系 122　

二、週轉輪系 123　

第二節 輪系傳動比的計算 124　

一、定軸輪系傳動比的計算 125　

二、週轉輪系傳動比的計算 126　

三、混合輪系傳動比的計算 128　

第三節 輪系的應用及其他類型的行星傳動 129　

一、輪系的應用 129　

二、其他類型的行星傳動 132　

第四節 減速器 134　

一、減速器的主要形式 134　

二、通用標準減速器 137　

思考題 138　

習題 139　

第八章 帶傳動和鏈傳動 141　

第一節 帶傳動的主要類型、特點和應用 141　

一、帶傳動的特點和應用 141　

二、帶傳動的類型 141　

第二節 V帶傳動的結構及尺寸參數 142　

一、普通V帶的結構及規格 142　

二、V帶輪的材料和結構 144　

第三節 帶傳動工作情況分析、使用及維護 145　

一、作用力分析 145　

二、帶的應力 146　

三、帶的彈性滑動和打滑 147　

四、帶傳動的張緊 148　

五、帶傳動的安裝與維護 149　

第四節 V帶傳動設計計算 149　

一、V帶傳動的失效形式和設計準則 149　

二、單根V帶的基本額定功率 149　

三、V帶傳動的設計與計算 152　

第五節 鏈傳動的特點和應用 155　

第六節 鏈傳動的結構 156　

一、鏈條的結構 156　

二、鏈輪的齒形 158　 ^[2] 

三、鏈輪的結構及材料 158　

第七節 鏈傳動的運動特性和受力分析 159　

一、傳動比與鏈速的不均勻性 159　

二、鏈傳動的受力分析 160　

第八節 鏈傳動的正確使用和維護 161　

一、鏈傳動的佈置 161　

二、鏈傳動的張緊 161　

三、鏈傳動的潤滑 161　

四、鏈傳動的維護 162　

第九節 滾子鏈傳動的設計計算簡介 162　

一、鏈傳動的主要失效形式 162　

二、功率曲線圖 163　

三、鏈傳動的設計計算 164　

四、鏈傳動主要參數的選擇 165　

思考題 167　

習題 167　

第九章 螺紋 168　

第一節 螺紋的形成、主要參數和常用螺紋 168　

一、螺紋的形成與分類 168　

二、螺紋的主要參數 169　

三、常用螺紋 169　

第二節 螺旋副的受力分析、效率和自鎖 172　

一、螺旋副的受力分析 172　

二、效率和自鎖 173　

三、影響效率和自鎖性能的幾何因素 174　

第三節 螺紋連接和螺紋連接件 174　

一、螺紋連接的基本類型 174　

二、螺紋連接件的主要類型 175　

第四節 螺紋連接的預緊和防松 177　

一、螺紋連接的預緊和擰緊力矩 177　

二、螺紋連接的防松 178　

第五節 螺紋連接的強度計算簡介 180　

一、松螺栓連接 180　

二、緊螺栓連接 180　

三、螺栓材料和許用應力 184　

四、提高螺紋連接強度的措施 185　

第六節 螺旋傳動簡介 187　

一、傳動螺旋 187　

二、傳導螺旋 187　

三、調整螺旋 188　

思考題 188　

習題 189　

第十章 軸和軸轂連接 191　

第一節 概述 191　

一、軸的分類 191　

二、設計軸應解決的主要問題 192　

三、軸的材料 192　

第二節 軸的結構設計 193　

一、軸上零件的固定 194　

二、安裝和加工要求 195　

第三節 軸的強度計算簡介 195　

一、按扭矩作初步計算 196　

二、按彎扭合成強度計算 196　

第四節 軸轂連接 198　

一、鍵連接的類型 198　

二、平鍵連接設計 200　

三、花鍵連接 201　

思考題 202　

習題 203　

第十一章 軸承 205　

第一節 概述 205　

第二節 滑動軸承的結構 205　

一、向心滑動軸承 205　

二、推力滑動軸承 207　

三、軸承材料 207　

四、滑動軸承的潤滑 208　

第三節 非液體摩擦滑動軸承的計算 209　

一、軸承比壓p的驗算 210　

二、軸承pv值的驗算 210　

第四節 滾動軸承的結構、類型和代號 211　

一、滾動軸承的結構 211　

二、滾動軸承的類型 211　

三、滾動軸承的代號 214　

四、滾動軸承類型的選擇 215　

第五節 滾動軸承的計算 215　

一、滾動軸承的失效形式 215　

二、滾動軸承的計算 216　 ^[2]