機械設計

《機械設計》是為適應“3+4”貫通培養中普通本科教育的要求而編寫的，編寫過程中注重與中等職業教育的銜接，並強化本科階段機械設計能力的培養。

《機械設計》共13章，分為五個模塊。模塊一為機械設計總論，含第0、1章；模塊二為連接，含第2、3章；模塊三為支承零部件，含第4～6章；模塊四為機械傳動，含第7～11章；模塊五為其他零部件，含第12章。內容以預習準備、學習任務、引導案例、知識講解、習題等貫穿《機械設計》各章。

第0章 緒論 1

0.1 機器的設計 2

0.1.1 組成機器的要素 2

0.1.2 機器的組成 3

0.2 設計機器的一般程序 3

0.3 機器的基本要求 4

0.4 本課程的內容、性質與任務 5

習題 7

第1章 機械零件設計的基礎知識 8

1.1 機械零件設計時應滿足的基本要求 8

1.2 機械零件的失效分析和設計準則 10

1.2.1 機械零件的失效分析 10

1.2.2 機械零件的設計準則 11

1.3 機械零件的強度 13

1.3.1 材料的疲勞強度 13

1.3.2 機械零件的疲勞強度 17

1.3.3 機械零件的接觸強度 28

1.4 機械零件的摩擦學設計 30

1.4.1 摩擦 30

1.4.2 磨損 31

1.4.3 潤滑 33

1.5 機械零件的材料和熱處理選擇 36

1.5.1 機械零件的常用材料 36

1.5.2 材料選擇原則 38

1.6 機械零件的設計方法 39

1.6.1 常規設計方法 39

1.6.2 現代設計方法 39

1.7 機械零件設計中的標準化 40

習題 41

第2章 螺紋連接 43

2.1 螺紋 43

2.1.1 螺紋的主要參數 44

2.1.2 常用螺紋的類型和應用 45

2.2 螺紋連接的類型和標準螺紋連接件 47

2.2.1 螺紋連接的基本類型 47

2.2.2 標準螺紋連接件 49

2.3 螺紋連接的預緊 51

2.4 螺紋連接的防松 51

2.5 螺栓組連接的設計 53

2.5.1 螺栓組連接的結構設計 53

2.5.2 螺栓組連接的受力分析 55

2.6 螺紋連接的強度計算 60

2.6.1 松螺栓連接的強度計算 60

2.6.2 緊螺栓連接的強度計算 61

2.7 螺紋連接件的材料和許用應力 65

2.7.1 螺紋連接件的材料 65

2.7.2 螺紋連接件的許用應力 65

2.8 提高螺紋連接強度的措施 66

習題 69

第3章 軸轂連接 70

3.1 鍵連接 70

3.1.1 鍵連接的功能、分類、結構形式及應用 70

3.1.2 鍵的選擇和鍵連接的強度計算 74

3.2 花鍵連接 75

3.2.1 花鍵連接的類型、特點和應用 75

3.2.2 花鍵連接的強度計算 76

3.3 銷連接 77

3.4 過盈連接 79

3.5 聯軸器和離合器 80

3.5.1 聯軸器 80

3.5.2 離合器 86

習題 89

第4章 軸 90

4.1 軸的功用及類型 90

4.2 軸的材料 92

4.3 軸的結構設計 93

4.3.1 軸上零件的裝配方案 94

4.3.2 軸上零件的定位和固定 94

4.3.3 各軸段直徑和長度的確定 96

4.3.4 軸的結構工藝性 97

4.3.5 提高軸強度的常用措施 98

4.4 軸的計算 99

4.4.1 軸的強度計算 99

4.4.2 軸的剛度計算 103

4.4.3 軸的振動穩定性計算 104

習題 106

第5章 滑動軸承 108

5.1 滑動軸承的特點及應用 109

5.1.1 滑動軸承的特點 109

5.1.2 滑動軸承的應用 109

5.2 滑動軸承的主要結構形式、失效形式及材料 109

5.2.1 滑動軸承的主要結構形式 109

5.2.2 滑動軸承的主要失效形式 111

5.2.3 滑動軸承的材料 111

5.3 軸瓦的主要結構形式及潤滑劑的選擇 114

5.3.1 軸瓦的主要結構形式 114

5.3.2 滑動軸承潤滑劑的選擇 116 ^[2] 

5.4 不完全流體潤滑滑動軸承的設計計算 117

5.4.1 徑向滑動軸承的計算 117

5.4.2 止推滑動軸承的計算 118

5.5 流體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算 119

5.5.1 流體動力潤滑的承載機理 119

5.5.2 流體動力潤滑的基本方程 119

5.5.3 徑向滑動軸承形成流體動力潤滑的過程 121

5.5.4 徑向滑動軸承的主要幾何關係 121

5.5.5 徑向滑動軸承工作能力計算 122

習題 128

第6章 滾動軸承 130

6.1 滾動軸承的結構、材料 131

6.1.1 滾動軸承的結構 131

6.1.2 滾動軸承的材料 131

6.2 滾動軸承的主要類型、代號及其選擇 132

6.2.1 滾動軸承的主要類型及特點 132

6.2.2 滾動軸承的代號 133

6.2.3 滾動軸承類型的選擇 134

6.3 滾動軸承的工作情況 135

6.4 滾動軸承尺寸的選擇 137

6.4.1 滾動軸承的失效形式及其計算準則 137

6.4.2 滾動軸承的壽命計算 137

6.4.3 滾動軸承的靜載荷 141

6.5 軸承裝置的設計 141

6.5.1 軸承的配置 141

6.5.2 滾動軸承的軸向固定 142

6.5.3 軸承遊隙及軸上零件位置的調整 143

6.5.4 滾動軸承的配合 143

6.5.5 滾動軸承的預緊 144

6.5.6 滾動軸承的潤滑與密封 144

習題 149

第7章 帶傳動 151

7.1 帶傳動的類型、特點及應用 152

7.2 摩擦型帶傳動——V帶傳動 153

7.2.1 V帶的類型與結構 153

7.2.2 帶傳動的幾何參數 154

7.3 帶傳動工作情況分析 155

7.3.1 帶傳動的受力分析 155

7.3.2 帶傳動的應力分析 156

7.3.3 帶的彈性滑動與打滑 157

7.4 普通V帶傳動的設計計算 158

7.4.1 帶傳動的失效形式和設計準則 158

7.4.2 單根普通V帶的基本額定功率 159

7.4.3 V帶傳動的設計計算和參數選擇 159

7.5 V帶輪設計 164

7.6 V帶傳動的張緊、安裝、防護 165

習題 168

第8章 鏈傳動 169

8.1 鏈傳動的特點及應用 170

8.2 傳動鏈的結構特點 170

8.2.1 滾子鏈 170

8.2.2 其他傳動鏈 172

8.3 滾子鏈鏈輪的結構和材料 172

8.4 鏈傳動的工作情況分析 174

8.4.1 鏈傳動的運動特性 174

8.4.2 鏈傳動的動載荷 175

8.4.3 鏈傳動的受力分析 176

8.5 滾子鏈傳動的設計計算 177

8.5.1 鏈傳動的失效形式 177

8.5.2 滾子鏈傳動的額定功率 177

8.5.3 滾子鏈傳動的設計 178

8.6 鏈傳動的佈置、張緊和潤滑 181

8.6.1 鏈傳動的佈置 181

8.6.2 鏈傳動的張緊 182

8.6.3 鏈傳動的潤滑 183

習題 185

第9章 齒輪傳動 187

9.1 齒輪傳動的特點、類型 188

9.2 齒輪傳動的失效形式和設計準則 188

9.2.1 齒輪傳動的失效形式 188

9.2.2 齒輪傳動的設計準則 191

9.3 齒輪材料及其選擇 191

9.3.1 齒輪材料的選擇原則 191

9.3.2 齒輪熱處理 193

9.4 圓柱齒輪傳動的強度計算 193

9.4.1 齒輪的受力分析 193

9.4.2 齒輪傳動的計算載荷 194

9.4.3 齒根彎曲疲勞強度計算 198

9.4.4 齒面接觸疲勞強度計算 204

9.4.5 齒輪傳動的精度和主要參數選擇 209

9.5 斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算 210

9.6 直齒錐齒輪傳動的強度計算 212

9.6.1 受力分析 213

9.6.2 齒面接觸疲勞強度計算 214

9.6.3 齒根彎曲疲勞強度計算 214

9.7 齒輪的結構設計 215

9.8 齒輪傳動的潤滑 217

9.8.1 齒輪傳動的潤滑方式 217

9.8.2 齒輪傳動潤滑劑的選擇 218

習題 222

第10章 蝸桿傳動 225

10.1 蝸桿傳動的特點、類型及選擇原則 226

10.1.1 蝸桿傳動的特點 226

10.1.2 蝸桿傳動的類型 226

10.1.3 蝸桿傳動類型的選擇原則 229

10.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數及幾何尺寸計算 229

10.2.1 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數及其選擇 229

10.2.2 普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計算 232

10.2.3 蝸桿、蝸輪及其傳動的尺寸規格的標記方法 232

10.3 普通圓柱蝸桿傳動的承載能力計算 233

10.3.1 蝸桿傳動的失效形式、設計準則及材料選擇 233

10.3.2 蝸桿傳動的受力分析 234

10.3.3 蝸桿傳動的相對滑動速度vs 235

10.3.4 蝸桿傳動的效率 235

10.4 圓柱蝸桿傳動的強度和剛度計算 236

10.4.1 蝸桿傳動的強度計算 236

10.4.2 蝸桿傳動的剛度計算 239

10.4.3 普通圓柱蝸桿傳動的精度等級及其選擇 240

10.5 普通圓柱蝸桿傳動的潤滑及熱平衡計算 240

10.5.1 蝸桿傳動的潤滑 240

10.5.2 蝸桿傳動的熱平衡計算 241

10.6 圓柱蝸桿和蝸輪的結構設計 242

10.6.1 蝸桿的結構 242

10.6.2 蝸輪的結構 242

習題 244

第11章 螺旋傳動 247

11.1 螺旋傳動的類型和應用 247

11.2 滑動螺旋傳動的結構和材料 249

11.3 滑動螺旋傳動的設計計算 249

11.4 滾動螺旋傳動簡介 253

習題 254

第12章 彈簧設計 255

12.1 彈簧的功能、分類和材料 255

12.1.1 彈簧的功能 256

12.1.2 彈簧的分類 256

12.1.3 彈簧的材料 256

12.2 圓柱螺旋彈簧的結構和製造 258

12.2.1 彈簧的結構 258

12.2.2 彈簧的製造 260

12.3 圓柱螺旋彈簧的幾何參數和特性曲線 260

12.3.1 圓柱螺旋彈簧的幾何參數 260

12.3.2 圓柱螺旋彈簧的特性曲線 262

12.4 圓柱螺旋壓縮(拉伸)彈簧的設計計算 263

12.4.1 彈簧的強度計算 264

12.4.2 彈簧的變形計算 264

12.4.3 壓縮彈簧的穩定性計算 265

12.5 受變載荷螺旋彈簧的疲勞強度計算 266

12.5.1 疲勞強度驗算 266

12.5.2 靜強度驗算 267

習題 268

參考文獻 ^[1]  270 ^[2]