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绪论1

0.1本课程的研究对象和内容1

0.1.1本课程研究的对象1

0.1.2本课程的内容及学习特点2

0.1.3本课程的任务2

0.1.4本课程在机械工程中的意义和应用2

0.1.5本课程的学习方法2

0.2机械设计的基本要求3

0.3机械设计的一般过程4

第1编 力学计算基础9

第1章 静力学基础9

1.1静力学基本概念9

1.1.1刚体的概念9

1.1.2力的概念10

1.1.3平衡的概念11

1.2静力学公理11

1.2.1公理一 二力平衡公理11

1.2.2公理二 加减平衡力系公理12

1.2.3公理三 力的平行四边形公理12

1.2.4公理四 作用和反作用公理13

1.2.5公理五 刚化公理13

1.3约束13

1.3.1约束和约束力13

1.3.2常见的约束类型14

1.4物体受力分析和受力图的画法17

1.5平面力系的简化18

1.5.1力的平移定理18

1.5.2平面一般力系的简化19

1.6平面力系的平衡条件及应用23

练习题27

第2章 轴向拉伸和压缩28

2.1轴向拉伸和压缩时的内力28

2.1.1轴向拉伸和压缩的概念28

2.1.2内力的概念29

2.1.3截面法、轴力、轴力图29

2.2轴向拉（压）时横截面上的应力31

2.2.1应力的概念31

2.2.2横截面上的应力32

2.3材料在拉伸和压缩时的力学性能32

2.3.1材料在拉伸时的力学性能33

2.3.2材料在压缩时的力学性能36

2.4轴向拉（压）杆的强度条件及其应用37

2.4.1材料的极限应力37

2.4.2许用应力38

2.4.3轴向拉（压）杆的强度条件和强度计算39

练习题41

第3章 剪切与挤压42

3.1剪切与挤压的概念42

3.1.1剪切的概念42

3.1.2挤压的概念43

3.2剪切与挤压的实用计算43

3.2.1剪切的实用计算43

3.2.2挤压的实用计算44

练习题47

第4章 轴的扭转49

4.1扭转的概念及外力偶矩的计算49

4.1.1扭转的概念49

4.1.2外力偶矩的计算50

4.2圆轴扭转时横截面上的内力及扭矩图50

4.2.1扭矩50

4.2.2扭矩图51

4.3等直圆轴扭转时横截面上的切应力53

4.3.1实心圆轴横截面上的切应力53

4.3.2极惯性矩和抗扭截面系数54

4.4等直圆轴扭转时的强度计算55

4.5等直圆轴扭转时的变形及刚度条件56

4.5.1圆轴扭转时的变形56

4.5.2圆轴扭转刚度条件57

练习题58

第5章 弯曲变形分析60

5.1梁的内力60

5.2梁的内力一剪力和弯矩61

5.2.1计算梁的内力的截面法61

5.2.2剪力图和弯矩图64

5.3纯弯曲梁强度条件66

5.3.1纯弯曲时梁横截面上的正应力66

5.3.2强度条件67

5.4弯曲变形68

5.5提高梁承载能力的一些措施69

练习题72

第2编 常用机构及创新设计基础75

第6章 平面机构的结构分析75

6.1平面机构的组成75

6.1.1机械基本概念76

6.1.2平面机构的组成77

6.2平面机构的运动简图79

6.3平面机构具有确定运动的条件80

练习题86

第7章 平面连杆机构87

7.1平面连杆机构的类型及应用88

7.1.1平面连杆机构的基本形式88

7.1.2平面四杆机构的演化形式90

7.2平面连杆机构的基本特性92

练习题96

第8章 其他常用机构97

8.1凸轮机构97

8.1.1凸轮机构类型97

8.1.2凸轮机构中的从动件常用运动规律100

8.1.3凸轮机构的轮廓设计105

8.2棘轮机构108

8.3棘轮机构设计计算112

8.4槽轮机构概述113

8.4.1槽轮机构概述113

8.4.2槽轮机构的运动系数114

8.4.3槽轮机构的优、缺点和应用115

8.5螺旋机构116

练习题118

第9章 机械创新设计基础120

9.1创新原理120

9.2机械创新常用方法121

9.3机构创新设计123

9.4反求设计与创新设计126

9.4.1反求设计的过程127

9.4.2反求设计的创新内容127

练习题130

第3编 机械设计133

第10章 带传动133

10.1带传动的类型及工作原理133

10.2带传动的工作情况分析135

10.2.1带传动的受力分析135

10.2.2带传动的应力分析137

10.2.3带传动的弹性滑动及打滑138

10.3 V带和V带轮139

10.3.1普通V带的结构和标准139

10.3.2普通V带轮的结构141

10.3.3带传动的张紧装置144

10.4设计同步带传动145

练习题158

第11章 链传动159

11.1链传动的特点和组件结构与参数159

11.1.1链传动的组成、特点和类型159

11.1.2链传动的组件结构与参数160

11.2链传动的运动和受力分析164

11.2.1链传动的运动分析164

11.2.2链传动的受力分析166

11.3链传动的设计计算167

11.3.1链传动的基本参数167

11.3.2链传动的失效形式168

11.3.3滚子链的功率曲线169

11.3.4链传动的设计170

11.4链传动的布置、张紧和润滑171

11.4.1链传动的布置171

11.4.2链传动的张紧172

11.4.3链传动的润滑173

练习题177

第12章 齿轮传动178

12.1轮系178

12.1.1定轴轮系传动比的计算180

12.1.2行星轮系传动比的计算182

12.1.3混合轮系传动比的计算184

12.1.4齿轮系的功用185

12.2齿轮传动的特点、类型及其应用187

12.2.1平面齿轮传动（平行轴传动）187

12.2.2空间齿轮传动188

12.3齿廓啮合的基本定律189

12.4渐开线齿廓及其啮合特性190

12.4.1渐开线的形成及渐开线性质190

12.4.2渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称、基本参数和几何尺寸的计算193

12.4.3渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算194

12.4.4任意圆弧齿厚和公法线长度195

12.5渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动197

12.5.1渐开线齿轮的正确啮合条件197

12.5.2渐开线齿轮的连续传动条件197

12.5.3齿轮传动的中心距及标准齿轮的安装198

12.5.4齿轮和齿条传动200

12.6渐开线齿廓的根切现象、变位齿轮的概念201

12.6.1渐开线齿轮轮齿的加工201

12.6.2渐开线齿廓的根切202

12.6.3变位齿轮传动203

12.7平行轴斜齿圆柱齿轮机构206

12.7.1平行轴斜齿圆柱齿轮传动206

12.7.2交错轴斜齿轮机构简介209

12.8直齿圆锥齿轮机构211

12.9齿轮传动受力分析214

12.9.1圆柱齿轮传动的受力分析214

12.9.2圆锥齿轮传动的受力分析215

12.10齿轮传动的失效形式、设计准则和齿轮材料216

12.10.1齿轮轮齿的失效形式216

12.10.2设计准则218

12.10.3齿轮材料218

12.11轮齿的强度计算219

12.11.1齿轮的精度219

12.11.2计算荷载220

12.11.3许用应力220

12.11.4齿面接触疲劳强度计算221

12.11.5弯曲疲劳强度计算223

12.12设计齿轮传动零件225

12.13齿轮的结构设计和润滑228

12.13.1齿轮的结构228

12.13.2齿轮传动的润滑230

12.14多功能搅拌机（方案一）设计：塑料齿轮的设计231

12.15多功能搅拌机（方案二）分析及设计：轮系的创新应用232

练习题237

第13章 蜗杆传动238

13.1蜗杆传动概述238

13.1.1蜗杆传动类型239

13.1.2蜗杆传动的特点和应用240

13.2蜗杆传动的基本参数和尺寸240

13.2.1蜗杆传动的基本参数240

13.2.2蜗杆传动的基本尺寸计算243

13.2.3蜗杆传动的变位244

13.3蜗杆传动的承载能力计算245

13.3.1蜗杆传动的失效形式245

13.3.2蜗杆传动的材料246

13.3.3蜗杆传动的受力分析246

13.3.4蜗杆传动的强度条件247

13.4蜗杆传动的效率和热平衡249

13.4.1蜗杆传动的滑动速度249

13.4.2蜗杆传动的效率和润滑249

13.4.3蜗杆传动的热平衡计算251

13.5蜗杆和蜗轮的结构252

13.5.1蜗杆结构252

13.5.2蜗轮结构252

练习题256

第14章 轴承257

14.1滚动轴承概述257

14.1.1滚动轴承的组成257

14.1.2滚动轴承的类型及特点258

14.2滚动轴承的代号262

14.3滚动轴承类型的选择265

14.4滚动轴承的工作情况分析及计算266

14.4.1滚动轴承的受载情况分析266

14.4.2滚动轴承的失效形式和计算准则267

14.4.3滚动轴承的寿命计算268

14.4.4滚动轴承的静强度计算272

14.5滚动轴承的组合设计272

14.5.1滚动轴承的轴向固定272

14.5.2轴组件的轴向固定273

14.5.3轴承组合的调整275

14.5.4轴承组合支承部分的刚度和同轴度276

14.5.5轴承的预紧276

14.5.6滚动轴承的配合与装拆277

14.5.7滚动轴承的润滑278

14.5.8多功能搅拌机轴受力计算279

14.5.9轿车变速箱球轴承的寿命提高过程279

14.6滑动轴承280

14.6.1滑动轴承的特点、应用及分类280

14.6.2滑动轴承的典型结构281

14.6.3滑动轴承的结构和滑动轴承的材料283

14.6.4滑动轴承的润滑285

14.7滚动轴承与滑动轴承的性能比较287

练习题288

第15章 轴及轴系289

15.1概述289

15.1.1轴的功用与种类289

15.1.2轴的设计中应考虑的问题290

15.1.3轴的材料与热处理291

15.2轴及轴系的结构设计292

15.2.1轴的结构设计292

15.2.2轴系的结构设计295

15.3轴的工作能力计算299

15.3.1轴径的估算和强度计算299

15.3.2多功能搅拌机（方案一）轴Ⅱ、轴Ⅲ的设计与校核304

15.3.3案例分析307

练习题308

第16章 键联接与其他联接309

16.1键联接309

16.1.1平键联接310

16.1.2半圆键312

16.1.3楔键联接312

16.1.4花键联接313

16.2销联接313

16.2.1按销联接的用途分类313

16.2.2按销的形状分类314

16.3无键联接314

16.3.1型面联接314

16.3.2过盈联接314

16.3.3胀紧联接315

16.4联轴器和离合器315

16.4.1联轴器316

16.4.2离合器319

16.4.3制动器320

16.4.4确定多功能搅拌机轴Ⅱ、轴Ⅲ3处键的选择，并校核其强度322

16.4.5确定多功能搅拌机轴Ⅱ、轴Ⅲ无键联接方式322

练习题323

第4编 机械设计课程设计327

第17章 课程设计总论327

第18章 传动装置的总体设计330

18.1传动装置的整体设计330

18.1.1传动方案分析330

18.1.2选择电动机330

18.1.3计算总传动比和分配传动比334

18.1.4计算传动装置的运动和动力参数335

18.2传动零件的设计计算336

第19章 减速器结构尺寸及图形绘制338

19.1减速器的结构尺寸338

19.2装配工作图的设计和绘制344

19.3减速器零件工作图的设计358

19.3.1零件工作图的设计要点358

19.3.2轴类零件工作图的设计要点359

19.3.3齿轮类零件工作图的设计要点360

第20章 编写设计计算说明书并准备答辩361

附录A多功能搅拌机设计的两种设计方案363

附录B《机械设计基础》课程设计任务书364

参考文献367