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绪论1

0.1　课程性质和任务1

0.2　课程内容和要求1

0.3　学习方法1

目录1

思考题2

1.1　概述3

1.1.1　机械零部件设计的内容、要求和步骤3

1　机械设计概论3

1.1.2　机械零件的设计计算和结构设计4

1.2　机械零件的工作能力和计算准则4

1.2.1　载荷和应力4

1.2.2　机械零件的强度和刚度6

1.2.3　机械零件的振动稳定性和可靠性7

1.3　机械零件的材料和制造工艺性7

1.3.1　机械常用材料及其选择7

1.4.1　机械设计中的互换性9

1.3.2　零件的制造工艺性9

1.4　机械设计中的互换性和标准化9

1.4.2　机械设计中的标准化及标准的发展10

1.5　机械设计技术的新发展10

1.5.1　设计理论的拓展10

1.5.2　新的设计方法的采用11

1.5.3　计算机辅助设计技术的应用11

1.5.4　机械设计的实验研究技术的发展11

思考题11

2　机械零件的疲劳强度12

2.1　概述12

2.2　疲劳强度的基本理论12

2.2.1　疲劳曲线12

2.2.2　疲劳极限应力图14

2.2.3　影响疲劳强度的主要因素15

2.3　稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算18

2.3.1　单向稳定变应力的安全系数18

2.3.2　复合稳定变应力的安全系数21

2.4　非稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算22

2.4.1　疲劳损伤累积理论22

2.4.2　非稳定变应力时的疲劳强度计算24

2.5　机械零件的接触疲劳强度25

2.5.1　接触应力计算26

2.5.2　接触疲劳失效与接触疲劳强度计算27

2.5.3　提高表面接触强度的主要措施28

思考题28

3　机械设计中的摩擦学问题29

3.1　概述29

3.2　摩擦29

3.3　磨损31

3.3.1　典型磨损过程31

3.3.2　磨损的类型31

3.4　润滑材料33

3.4.1　润滑剂的种类34

3.5　流体动压润滑的基本理论——雷诺方程37

3.4.2　润滑剂的选择37

思考题39

4　机械精度设计基础40

4.1　概述40

4.2　尺寸公差、圆柱体结合的精度设计基础41

4.2.1　标准公差系列和基本偏差系列41

4.2.2　公差带代号与配合代号的识别48

4.2.3　极限与配合的选用50

4.2.4　一般公差、线性尺寸的未注公差54

4.3　形状、位置精度设计基础55

4.3.1　形位公差的特征项目、符号及图样标注55

4.3.2　形位公差与形位公差带58

4.3.3　形位公差的选用59

4.3.4　形位误差的测量63

4.4　微观几何形状精度设计基础63

4.4.1　表面粗糙度的基本概念63

4.4.2　表面粗糙度的评定64

4.4.3　表面粗糙度的标注67

4.4.4　表面粗糙度的选用68

思考题及习题70

5　螺纹联接和轴毂联接72

5.1　螺纹联接72

5.1.1　螺纹的基本概念72

5.1.2　螺纹联接的主要类型及螺纹紧固件76

5.1.3　螺纹联接的预紧与防松77

5.1.4　螺栓组联接的结构设计和受力分析79

5.1.5　单个螺栓的强度计算84

5.1.6　提高螺栓联接强度的措施91

5.1.7　普通螺纹联接的精度设计94

5.1.8　螺旋传动98

5.2　轴毂联接101

5.2.1　键联接101

5.2.2　花键联接106

5.2.3　销联接109

5.2.4　轴毂联接的其他形式109

习题111

6.1.1　概述113

6　带传动和链传动113

6.1　带传动113

6.1.2　带传动的受力分析与应力分析118

6.1.3　带传动的弹性滑动、带的传动比和打滑121

6.1.4　V带传动的设计123

6.1.5　同步带传动的设计131

6.1.6　带传动的张紧装置134

6.1.7　其他带传动简介135

6.2　链传动136

6.2.1　概述136

6.2.2　滚子链的结构与标准137

6.2.3　链传动的运动分析和受力分析140

6.2.4　滚子链的设计计算143

6.2.5　齿形链传动介绍149

6.2.6　链传动的布置、张紧及润滑150

习题152

7.2.1　齿轮的失效形式153

7.2　齿轮传动的失效形式与设计准则153

7　齿轮传动153

7.1　概述153

7.2.2　齿轮传动设计准则155

7.3　齿轮材料、热处理及其许用应力155

7.3.1　齿轮材料及热处理155

7.3.2　齿轮的许用应力［σH］、［σF］158

7.4　齿轮传动的载荷计算160

7.4.1　直齿圆柱齿轮传动载荷计算160

7.4.2　斜齿圆柱齿轮传动载荷计算161

7.4.3　直齿圆锥齿轮传动载荷计算161

7.5　齿轮传动机构的强度条件163

7.5.1　计算载荷163

7.5.2　直齿圆柱齿轮传动的强度条件166

7.5.3　斜齿圆柱齿轮传动的强度条件174

7.5.4　锥齿轮强度计算175

7.6　齿轮传动机构的精度设计175

7.6.1　齿轮传动基本要求175

7.6.2　渐开线圆柱齿轮及齿轮副误差的评定指标176

7.6.3　渐开线圆柱齿轮传动的精度设计180

7.7　齿轮的结构、润滑及传动效率186

7.7.1　齿轮的结构设计186

7.7.2　齿轮传动的润滑187

7.7.3　齿轮传动的效率190

7.8　齿轮传动设计实例190

习题195

8　蜗杆传动197

8.1　概述197

8.1.1　蜗杆传动的特点和应用197

8.1.2　蜗杆传动的分类197

8.2　圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算200

8.2.1　普通圆柱蜗杆传动的主要参数200

8.2.2　蜗杆传动的变位203

8.2.3　普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算203

8.3.3　蜗杆传动的材料选择204

8.3.2　设计计算准则204

8.3　蜗杆传动的失效形式、设计计算准则、材料选择和结构204

8.3.1　失效形式204

8.3.4　蜗杆和蜗轮的结构205

8.4　蜗杆传动的受力分析和效率计算206

8.4.1　蜗杆传动的受力分析206

8.4.2　蜗杆传动的滑动速度207

8.4.3　蜗杆传动的效率208

8.5　蜗杆传动的设计计算209

8.5.1　蜗轮齿面接触疲劳强度计算209

8.5.2　蜗轮齿根弯曲强度计算210

8.5.3　蜗杆的刚度计算211

8.5.4　蜗杆传动的热平衡计算211

8.5.5　蜗杆传动的润滑方式和蜗杆的布置212

8.6　蜗杆传动精度设计简介213

习题215

9.1　概述216

9.1.1　轴的功用和类型216

9　轴216

9.1.2　轴的材料及选择217

9.1.3　轴设计的主要内容218

9.2　轴的结构设计218

9.2.1　轴的毛坯218

9.2.2　轴各部分的组成218

9.2.3　轴上零件的定位和固定219

9.2.4　轴的结构设计实例221

9.3.1　按许用切应力计算223

9.3　轴的强度计算223

9.3.2　按许用弯曲应力计算224

9.3.3　安全系数校核计算227

9.4　轴的刚度计算231

9.4.1　轴的弯曲刚度计算231

9.4.2　轴的扭转刚度校核计算232

9.5　提高轴系性能的措施232

习题233

10.1　概述235

10　滚动轴承235

10.2　滚动轴承的类型、代号和选用236

10.2.1　滚动轴承的类型236

10.2.2　滚动轴承的代号239

10.2.3　滚动轴承的选用241

10.3　滚动轴承的载荷分析、失效和计算准则242

10.3.1　载荷分析242

10.3.2　滚动轴承的失效形式243

10.3.3　滚动轴承的计算准则243

10.4　滚动轴承的寿命计算243

10.4.1　滚动轴承的基本额定寿命243

10.4.2　基本额定动载荷244

10.4.3　当量动载荷244

10.4.4　滚动轴承的寿命计算246

10.4.5　角接触轴承的载荷计算247

10.5.1　基本额定静载荷249

10.5.2　当量静载荷249

10.5　滚动轴承的静载荷计算249

10.5.3　静载荷计算250

10.6　成对安装的角接触轴承的计算特点250

10.7　滚动轴承的组合结构设计250

10.7.1　轴承组合的轴向固定250

10.7.2　轴承游隙和轴承组合位置的调整251

10.7.3　提高轴系刚度的措施252

10.7.4　滚动轴承的轴向定位与装拆253

10.8.2　滚动轴承的密封255

10.8.1　滚动轴承的润滑255

10.8　滚动轴承的润滑与密封255

10.9　滚动轴承结合的精度设计257

10.9.1　滚动轴承的公差等级257

10.9.2　滚动轴承与轴和外壳孔的配合257

10.9.3　滚动轴承配合的选择257

10.9.4　轴颈与外壳孔的形位公差和表面粗糙度261

习题262

11.2.1　径向滑动轴承的结构264

11.2　滑动轴承的结构264

11.1　概述264

11　滑动轴承264

11.2.2　推力滑动轴承的结构265

11.2.3　轴瓦结构265

11.3　滑动轴承的材料268

11.3.1　滑动轴承的失效形式268

11.3.2　常用轴承材料268

11.4　滑动轴承的润滑271

11.4.1　润滑材料271

11.4.2　润滑方法272

11.5　混合润滑滑动轴承的条件性计算274

11.5.1　混合润滑滑动轴承的失效形式和计算准则274

11.5.2　径向滑动轴承的计算274

11.5.3　推力滑动轴承的计算275

11.6　流体动力润滑径向滑动轴承的设计计算276

11.6.1　径向滑动轴承流体动压润滑工作状态建立的过程276

11.6.2　几何关系277

11.6.3　工作能力计算278

11.6.4　最小许用油膜厚度279

11.6.5　热平衡计算280

11.6.6　参数选择281

11.7　其他滑动轴承简介283

11.7.1 自动调心滑动轴承283

11.7.2　多油楔滑动轴承284

11.7.3　液体静压滑动轴承284

11.7.4　气体轴承284

习题285

12　联轴器和离合器286

12.1　概述286

12.1.1　联轴器的分类和特点286

12.1.2　离合器的分类和特点286

12.2　联轴器287

12.2.1　刚性联轴器287

12.2.2　无弹性元件的挠性联轴器287

12.2.3　有弹性元件的挠性联轴器290

12.2.4　联轴器的选择293

12.3　离合器294

12.3.1　操纵离合器294

12.3.2　自动离合器298

习题299

13　弹簧301

13.1　概述301

13.1.1　弹簧的功用301

13.1.2　弹簧的类型301

13.2　弹簧的材料和制造302

13.2.1　弹簧的材料302

13.2.2　弹簧的制造302

13.3　普通圆柱形螺旋压缩和拉伸弹簧的设计计算305

13.3.1　普通圆柱形螺旋压缩和拉伸弹簧的基本几何参数305

13.3.2　普通圆柱形螺旋压缩和拉伸弹簧的强度计算306

13.3.3　普通圆柱形螺旋压缩和拉伸弹簧的刚度计算307

13.3.4　普通圆柱形螺旋压缩和拉伸弹簧的结构308

13.3.5　普通圆柱形螺旋压缩弹簧和拉伸弹簧的设计310

13.4　其他类型弹簧简介311

13.4.1　圆柱形扭转弹簧311

13.4.2　板弹簧312

13.4.3　碟形弹簧312

13.4.4　环形弹簧313

13.4.5　橡胶弹簧313

13.4.6　空气弹簧313

习题314

14　机架类零件315

14.1　概述315

14.2　机架零件的设计要点316

14.3　截面形状的选择317

14.4　肋板的布置318

14.5　壁厚的选择319

思考题319

参考文献320