机械设计

1 绪论1
1.1 机械工业在我国经济建设中的作用1
1.2 机器的组成1
1.3 本课程的内容、性质与任务3
2 机械设计总论5
2.1 设计机器的一般程序5
2.1.1 可行性研究阶段5
2.1.2 方案设计阶段5
2.1.3 技术设计阶段6
2.1.4 技术文件编制阶段8
2.1.5 设计的检查8
2.1.6 改进设计与进一步完善阶段9
2.2 机械设计的基本要求9
2.2.1 使用功能要求10
2.2.2 经济性要求10
2.2.3 可靠性要求10
2.2.4 劳动保护和环境保护要求10
2.2.5 其他专用要求11
2.3 机械零件的主要失效形式11
2.3.1 断裂11
2.3.2 过大的残余变形11
2.3.3 表面破坏11
2.3.4 破坏正常工作条件引起的失效12
2.4 机械零件设计的设计准则12
2.4.1 强度准则12
2.4.2 刚度准则12
2.4.3 耐热性准则12
2.4.4 振动稳定性准则13
2.4.5 可靠性准则13
2.4.6 寿命准则14
2.4.7 精度准则14
2.5 机械零件的设计方法与设计的一般步骤14
2.5.1 机械零件的设计方法14
2.5.2 机械零件设计的一般步骤15
2.6 机械零件的材料及其选用15
2.6.1 机械零件常用的材料15
2.6.2 机械零件材料的选择原则16
2.7 机械设计中的标准化17
2.7.1 机械零件的标准化17
2.7.2 与机械有关的标准18
2.8 机械现代设计方法简介19
习题19
3 机械零件的强度20
3.1 材料的疲劳特性20
3.1.1 交变应力20
3.1.2 材料的疲劳特性21
3.2 机械零件的疲劳强度计算23
3.2.1 零件的极限应力线图23
3.2.2 单向稳定变应力时的疲劳强度计算24
3.2.3 单向不稳定变应力时的疲劳强度计算26
3.2.4 提高机械零件疲劳强度的措施27
3.3 机械零件的接触强度27
习题32
4 摩擦、磨损和润滑33
4.1 摩擦33
4.1.1 摩擦定义33
4.1.2 摩擦的分类33
4.1.3 影响摩擦的主要因素34
4.2 磨损35
4.2.1 磨损的定义35
4.2.2 典型的磨损过程35
4.2.3 磨损的类型36
4.2.4 减少磨损的措施36
4.3 润滑剂和润滑方法36
4.3.1 润滑剂36
4.3.2 润滑方法39
习题40
5 螺纹联接41
5.1 螺纹41
5.1.1 螺纹及螺纹的主要参数41
5.1.2 螺纹分类、特点和应用43
5.2 螺纹联接的基本类型和标准螺纹联接件44
5.2.1 螺纹联接的基本类型44
5.2.2 标准螺纹联接件46
5.3 螺纹联接的预紧和防松48
5.3.1 螺纹联接的预紧48
5.3.2 螺纹联接的防松50
5.4 螺栓组联接设计52
5.4.1 螺栓组联接的结构设计53
5.4.2 螺栓组联接受力分析54
5.5 单个螺栓联接的强度计算58
5.5.1 松螺栓联接强度计算58
5.5.2 紧螺栓联接强度计算59
5.5.3 螺栓联接件的许用应力63
5.6 螺纹联接零件的常用材料和力学性能等级64
5.7 提高螺栓联接强度的措施64
习题69
6 带传动72
6.1 概述72
6.1.1 带传动的类型72
6.1.2 带传动的形式73
6.1.3 带传动的特点74
6.1.4 带传动的应用74
6.2 V带与V带轮74
6.2.1 V带的结构与标准75
6.2.2 开口传动的几何参数及计算76
6.2.3 V带轮结构77
6.3 带传动工作情况分析77
6.3.1 带传动的力分析77
6.3.2 带传动的弹性滑动和打滑80
6.3.3 带传动的应力分析81
6.4 普通V带传动的设计82
6.4.1 失效形式和设计准则82
6.4.2 额定功率的修正85
6.4.3 普通V带传动的设计计算85
6.4.4 带传动参数的合理选择90
6.4.5 V带传动的张紧装置90
6.5 V带传动设计的实例分析91
习题92
7 链传动94
7.1 概述94
7.1.1 链传动的特点94
7.1.2 链传动的类型94
7.1.3 链传动的应用95
7.2 滚子链和链轮95
7.2.1 滚子链95
7.2.2 滚子链链轮96
7.3 链传动的运动特性和受力分析99
7.3.1 链传动的多边形效应99
7.3.2 链传动的动载荷101
7.3.3 链传动的受力分析101
7.4 滚子链传动设计102
7.4.1 滚子链传动的主要失效形式102
7.4.2 链传动的额定功率103
7.4.3 滚子链传动的设计计算104
7.5 滚子链的布置、张紧和润滑109
7.5.1 链传动的布置109
7.5.2 链传动的张紧109
7.5.3 链传动的润滑110
7.6 滚子链传动的设计实例111
习题112
8 齿轮传动114
8.1 概述114
8.1.1 齿轮传动的优缺点114
8.1.2 分类114
8.2 齿轮传动的主要失效形式及设计准则115
8.2.1 失效形式115
8.2.2 设计准则117
8.3 齿轮材料及热处理选择118
8.3.1 齿轮材料118
8.3.2 齿轮热处理119
8.4 齿轮传动的计算载荷120
8.4.1 轮齿的受力分析120
8.4.2 计算载荷122
8.5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算127
8.5.1 齿根弯曲疲劳强度计算127
8.5.2 齿面接触疲劳强度计算129
8.5.3 强度计算中的一些说明130
8.5.4 齿轮传动设计参数的选择131
8.6 齿轮材料的许用应力与精度选择132
8.6.1 齿轮传动的许用应力132
8.6.2 齿轮精度的选择136
8.7 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算139
8.7.1 计算载荷139
8.7.2 齿根弯曲疲劳强度计算139
8.7.3 齿面接触疲劳强度计算140
8.8 标准锥齿轮传动的强度计算146
8.8.1 设计参数146
8.8.2 轮齿的受力分析147
8.8.3 齿根弯曲疲劳强度计算148
8.8.4 齿面接触疲劳强度计算149
8.9 变位齿轮传动强度计算概述150
8.10 齿轮的结构设计151
8.11 齿轮传动的润滑153
8.11.1 齿轮传动的润滑方式153
8.11.2 润滑剂的选择153
习题154
9 蜗杆传动155
9.1 蜗杆传动的类型及特点155
9.1.1 普通圆柱蜗杆传动156
9.1.2 圆弧圆柱蜗杆传动（ZC蜗杆）157
9.1.3 圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择158
9.2 蜗杆传动的失效形式，材料选择158
9.2.1 失效形式158
9.2.2 材料选择158
9.3 普通圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算159
9.3.1 普通圆柱蜗杆传动的基本参数159
9.3.2 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算163
9.3.3 蜗杆、蜗轮及其传动的尺寸规格的标记方法163
9.4 蜗杆传动的受力分析和效率计算164
9.4.1 蜗杆传动的受力分析164
9.4.2 蜗杆传动的效率165
9.5 蜗杆传动的强度计算166
9.5.1 蜗轮齿面接触疲劳强度计算166
9.5.2 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算169
9.5.3 蜗杆轴的刚度计算169
9.6 蜗杆传动的润滑与热平衡计算170
9.6.1 蜗杆传动的润滑170
9.6.2 蜗杆传动的热平衡计算170
习题175
10 滑动轴承177
10.1 概述177
10.2 径向滑动轴承的主要结构形式177
10.2.1 整体式径向滑动轴承177
10.2.2 剖分式径向滑动轴承178
10.2.3 自动调心式径向滑动轴承178
10.3 滑动轴承的失效形式及常用材料178
10.3.1 滑动轴承的失效形式178
10.3.2 滑动轴承常用材料179
10.4 轴瓦结构181
10.4.1 轴瓦结构181
10.4.2 轴瓦的定位182
10.4.3 油孔和油槽182
10.5 滑动轴承润滑剂的选用182
10.5.1 润滑油的选择182
10.5.2 润滑脂的选择183
10.5.3 固体润滑剂的选择184
10.6 流体润滑原理简介184
10.6.1 流体动压润滑184
10.6.2 流体静压润滑185
10.6.3 动、静压润滑185
10.7 不完全液体滑动轴承设计计算185
习题187
11 滚动轴承188
11.1 概述188
11.1.1 滚动轴承的组成188
11.1.2 滚动轴承的分类189
11.2 常用滚动轴承的类型、代号及选择189
11.2.1 常用滚动轴承的类型189
11.2.2 滚动轴承的代号191
11.2.3 滚动轴承的选择192
11.3 滚动轴承的选择计算193
11.3.1 滚动轴承内部的载荷分布及应力变化情况193
11.3.2 滚动轴承的失效形式194
11.3.3 滚动轴承的计算准则194
11.3.4 轴承的寿命194
11.3.5 基本额定动载荷195
11.3.6 滚动轴承的寿命计算公式195
11.3.7 滚动轴承的当量动载荷196
11.3.8 角接触轴承轴向载荷Fa的计算197
11.4 滚动轴承的静载荷计算198
11.4.1 基本额定静载荷198
11.4.2 当量静载荷198
11.5 滚动轴承的组合设计201
11.5.1 轴承的轴向固定201
11.5.2 滚动轴承的配合与装拆203
11.5.3 轴向位置及轴承游隙的调整204
11.5.4 支承部分的刚度和同轴度204
11.5.5 滚动轴承的润滑204
11.5.6 滚动轴承的密封205
习题207
12 轴及其联接209
12.1 概述209
12.1.1 轴的用途与分类209
12.1.2 轴的材料210
12.2 轴的结构设计212
12.2.1 零件在轴上的定位212
12.2.2 轴段的直径和长度的确定222
12.2.3 轴的定位223
12.2.4 提高轴的强度和刚度的措施223
12.2.5 轴的结构工艺性224
12.3 轴的强度计算224
12.3.1 轴的强度校核计算224
12.3.2 轴的刚度校核227
12.3.3 轴的振动及振动稳定性的概念229
习题234
13 联轴器及离合器简介236
13.1 联轴器的功能及类型236
13.1.1 固定式联轴器236
13.1.2 可移式联轴器238
13.2 联轴器的选择242
13.2.1 联轴器的类型选择242
13.2.2 联轴器尺寸的选择242
13.3 离合器简介243
13.3.1 操纵式离合器243
13.3.2 自动式离合器244
习题245
14 弹簧246
14.1 概述246
14.2 弹簧的材料及制造247
14.2.1 弹簧的材料247
14.2.2 弹簧的制造248
14.3 弹簧的结构和尺寸249
14.3.1 弹簧的结构249
14.3.2 弹簧的几何尺寸250
14.4 圆柱螺旋弹簧的设计计算251
14.4.1 圆柱螺旋弹簧的特性251
14.4.2 圆柱螺旋弹簧的强度计算252
14.4.3 圆柱螺旋弹簧的刚度计算253
14.4.4 压缩弹簧的稳定性计算255
14.4.5 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计步骤255
习题258
15 减速器、箱体结构简介259
15.1 减速器259
15.1.1 齿轮减速器259
15.1.2 蜗杆减速器261
15.2 箱体结构简介261
15.2.1 箱体的制造方法262
15.2.2 箱体的设计准则262
15.2.3 箱体的结构设计要点262
参考文献265