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內容簡介

　　《機械設計》根據教育部高等學校機械基礎課程教學指導分委員會製訂的“機械設計課程教學基本要求”編寫而成,以培養學生的綜閤設計能力為主綫,突齣設計性?實踐性和綜閤性?
　　《機械設計》共15章?緒論介紹瞭機械的組成和機械設計的一般步驟以及《機械設計》研究的內容?性質和任務;第1章介紹瞭機械設計共用的基礎知識;第2~12章分彆介紹瞭連接件?傳動件?軸係零(部)件及彈簧的工作原理?特點?設計計算方法及標準件的選用原則等;第13章從整體的角度介紹瞭機械係統設計時應考慮的問題及設計原則;第14章簡要介紹瞭可靠性設計?優化設計?計算機輔助設計和摩擦學設計等現代設計方法,以拓寬設計思路?

目錄

前言
第0章緒論1
0.1機械的組成1
0.2機械設計的一般程序2
0.3機器應滿足的基本要求2
0.4本課程的研究對象?主要內容?性質和任務3
0.5本課程的特點和學習方法4
第1章機械零件設計的基礎知識5
1.1機械零件設計的一般步驟5
1.2機械零件的主要失效形式及計算準則5
1.3載荷及應力的分類8
1.4靜應力時機械零件的強度計算9
1.5變應力時機械零件的強度計算11
1.6機械零件的材料及選用原則24
1.7機械零件的工藝性和設計的標準化24
第2章螺紋連接30
2.1概述30
2.2螺紋30
2.3螺紋連接的類型和標準連接件33
2.4螺紋連接的預緊和防鬆37
2.5螺栓組連接的結構設計及受力分析41
2.6單個螺栓的強度計算46
2.7提高螺栓連接強度的措施54
第3章軸轂連接60
3.1鍵連接60
3.2花鍵連接63
3.3銷連接66
3.4過盈配閤連接67
3.5型麵連接和脹緊連接73
第4章撓性件傳動75
4.1帶傳動概述75
4.2帶傳動的工作情況分析78
4.3帶傳動的設計準則和單根V帶能傳遞的功率84
4.4V帶傳動設計86
4.5其他帶傳動簡介91
4.6鏈傳動的特點?類型及應用94
4.7滾子鏈與鏈輪95
4.8鏈傳動的運動特性99
4.9鏈傳動的失效形式及功率麯綫圖101
4.10滾子鏈傳動的設計計算103
4.11鏈傳動的布置?張緊與潤滑107
第5章齒輪傳動110
5.1齒輪傳動的失效形式和計算準則110
5.2齒輪材料113
5.3齒輪傳動的載荷計算115
5.4標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算119
5.5齒輪精度?設計參數選擇及許用應力125
5.6標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算135
5.7標準直齒錐齒輪傳動的強度計算140
5.8變位齒輪傳動的強度計算143
5.9齒輪傳動的潤滑143
第6章蝸杆傳動146
6.1蝸杆傳動的類型?特點及應用146
6.2圓柱蝸杆傳動的主要參數和幾何尺寸計算150
6.3蝸杆傳動的失效形式?計算準則及常用材料155
6.4圓柱蝸杆傳動的受力分析和計算載荷156
6.5圓柱蝸杆傳動的承載能力計算157
6.6蝸杆傳動的效率?潤滑及熱平衡計算161
第7章其他傳動167
7.1螺鏇傳動167
7.2圓弧齒輪傳動171
7.3摩擦輪傳動與無級變速器179
7.4擺綫針輪行星傳動185
第8章軸192
8.1概述192
8.2軸的材料193
8.3軸的結構設計195
8.4軸的強度計算200
8.5軸的剛度計算203
8.6軸的共振和臨界轉速的概念204
第9章滾動軸承205
9.1概述205
9.2常用滾動軸承類型?代號及選擇206
9.3滾動軸承內部載荷分布及失效分析212
9.4滾動軸承壽命計算213
9.5滾動軸承的靜強度計算221
9.6滾動軸承的組閤設計222
第10章滑動軸承230
10.1概述230
10.2潤滑油的黏度230
10.3流體動壓潤滑的基本理論232
10.4單油楔嚮心動壓軸承設計計算236
10.5滑動軸承設計參數選擇245
10.6液體動壓推力軸承的設計計算247
10.7非液體摩擦軸承的計算251
10.8滑動軸承的結構類型252
10.9軸承材料與軸瓦結構255
10.10滑動軸承的潤滑260
第11章聯軸器?離閤器和製動器266
11.1概述266
11.2聯軸器266
11.3操縱式離閤器274
11.4自動離閤器278
11.5製動器279
第12章彈簧282
12.1概述282
12.2彈簧的材料?許用應力和製造285
12.3圓柱形壓縮(拉伸)螺鏇彈簧的結構和尺寸288
12.4圓柱形壓縮(拉伸)螺鏇彈簧的設計計算291
第13章機械係統設計298
13.1概述298
13.2傳動子係統的方案設計及評價299
13.3機械係統的匹配性設計301
13.4機械係統的總體布置原則305
第14章機械設計現代方法簡介306
14.1機械可靠性設計306
14.2優化設計310
14.3計算機輔助設計313
14.4摩擦學設計321
參考文獻337

精彩書摘

　　第0章緒論
　　內容提要:主要介紹本課程的研究對象、主要內容、性質和任務，介紹課程的特點和學習方法、機械設計的程序和要求、本章學習的重點是瞭解本課程的性質、特點和學習方法、機械是人類進行生産的主要勞動工具、它可以代替或減輕人的體力勞動，改善勞動條件，提高生産率和産品質量、此外，隻有使用機械纔能進行大批量生産，並對生産進行嚴格的分工與科學化管理;也隻有使用機械，纔便於實現産品的標準化、係列化和通用化，尤其是便於實現高度的機械化、電氣化和自動化、因此，機械工業在為國民經濟各部門提供技術裝備和促進技術改造中起到瞭重要的作用，它是國民經濟中的一個重要部分、機械工業的發展促進瞭國民經濟的發展，推動瞭我國的社會主義現代化建設、可以說，機械工業的發展水平反映瞭一個國傢和地區的社會生産力發展水平、
　　0.1機械的組成
　　在生産和生活中，人們使用著各種各樣的機械，如汽車、機床、起重機、運輸機、洗衣機等、盡管這些機械的構造、用途和性能韆差萬彆，但一般都是由原動機、傳動裝置、工作機和控製裝置四部分組成的、例如，圖0-1所示的帶式運輸機就是由這四部分組成的機械、
　　圖0-1帶式運輸機
　　原動機是機械設備工作的動力來源，大部分原動機是電動機、內燃機、燃氣輪機和柴油機等，而電動機是最為常用的一種原動機、工作機是直接完成預期功能的執行裝置，如帶式運輸機中的捲筒和運輸帶，機床中的加工刀具等、傳動裝置則是將原動機的運動和動力傳遞給工作機的裝置，主要作用是協調原動機和工作機在運動形式、轉矩和轉速方麵的不同，使之達到匹配的作用、傳動裝置大多是機械傳動，有些場閤使用的是液壓傳動、氣壓傳動和電力傳動，本教材僅介紹常用的機械傳動裝置、控製係統是根據機械係統的不同工況對原動機、傳動裝置和工作機實施控製的裝置、
　　從製造和裝配方麵來分析，任何機械都是由許多機械零部件組成的、機械零件是機械製造過程中單獨加工的單元體，而機械部件則是機械製造過程中為完成同一目的而由若乾協同工作的零件組閤在一起的組閤體、凡在各類機械中經常被用到的零部件稱為通用零部件，如螺栓、齒輪、軸、軸承、聯軸器以及減速器等;而隻有在特定類型的機械中纔能用到的零部件稱為專用零部件，如渦輪機上的葉片、內燃機中的麯軸、洗衣機中的波輪等、
　　0.2機械設計的一般程序
　　一部新機械從著手設計到製造齣來，大緻要經過以下六個階段:
　　(1)製訂設計工作計劃、根據社會、市場的需求確定所設計機械的功能範圍和性能指標;根據現有的技術、資料及研究成果研究其實現的可能性，明確設計中要解決的關鍵問題;擬訂設計工作計劃和任務書、
　　(2)方案設計、按設計任務書的要求，瞭解、分析同類機械的設計、生産和使用情況以及製造廠的生産技術水平;擬訂機械係統的組成、總體布置;確定有關的機構和傳動方式、
　　這一階段往往需要製訂多種方案進行比較，進行技術經濟評價及可行性評價，從中選齣最優方案、
　　(3)技術設計、對已選定的設計方案進行運動學和動力學分析;確定機構和零件的功能參數，必要時進行模擬試驗、現場測試;修改參數，計算零件的工作能力，進而確定機械的主要結構尺寸，繪製設計總圖、
　　(4)施工設計、根據技術設計的結果，考慮零件的工作能力和結構工藝性，確定零件的形狀和結構尺寸以及配閤件間的公差;完成零部件及整機的全部工作圖;編寫有關技術文件、
　　(5)試製、試驗、鑒定、所設計的機械能否實現預期的功能、滿足所提齣的要求，其可靠性、經濟性如何等，都須通過樣機的試驗來加以驗證、再經過鑒定，進行科學的評價以確定是否可以投産或進行必要的改進設計、
　　(6)定型産品設計、經過試驗和鑒定，對設計進行必要的修改後，可進行小批量的試生産、經過實際條件下的使用，將取得的數據和使用意見反饋迴來，再進一步修改設計，即定型産品設計，然後正式投産、
　　實際上整個機械設計的各個階段是互相聯係的，在某個階段發現問題後，必須返迴到前麵的有關階段進行設計的修改、整個機械設計過程是一個不斷修改、不斷完善以至逐漸接近最佳結果的過程、
　　0.3機器應滿足的基本要求
　　機器應滿足的要求有以下幾個方麵:
　　(1)具有預定功能的要求、所設計製造的機器必須實現預定的解決生産或生活問題的功能，這是機器設計的最基本齣發點、為使所設計的機器具有預定功能，閤理選擇機器的工作原理是最重要的、顯然，預定實現的功能不同，設計的要求也不同、
　　(2)經濟性要求、機器的經濟性是一個綜閤指標，在産品的設計、製造、使用、銷售、維修、管理等各個環節均有所體現、總之，經濟性要求就是在滿足功能要求的前提下使機器的總費用最低、
　　(3)安全性要求、在機器的設計階段就必須對機器的使用安全予以足夠的重視、簡單地講，安全就是指使用機器的人的安全及機器工作時本身的安全、因此，要采取各種各樣的防護措施，如防護罩、過載保護裝置、連鎖閉閤裝置等、
　　(4)可靠性要求、簡單地講，可靠性就是機器在使用中性能的穩定性，是機器的一個重要質量指標、可靠性水平高，說明機器在使用過程中發生故障的概率小，能正常工作的時間長、
　　(5)操作使用方便的要求、機器的工作和人的操作密切相關、在設計機器時必須注意操作要輕便省力、操作機構要適應人的生理條件、機器的噪聲要小、有害介質的泄漏要少等、
　　此外，對有些機器還有一些特殊要求，如食品機械要防止汙染、建築機械要便於拆裝和搬運、交通運輸機械要重量輕等、設計機器時，在滿足基本要求的前提下還要滿足這些特殊要求，以提高機器的使用性能和保證機器的工作質量、
　　0.4本課程的研究對象、主要內容、性質和任務
　　0.4.1本課程研究的對象及主要內容
　　機械設計的任務是根據使用要求，應用各種有關的先進科學理論和技術成果，創造一個在技術上盡可能先進、經濟上閤理、外形上美觀大方的具體機械、然而，本課程不可能涵蓋機械設計的所有內容，也不是講某種機械的設計，而是介紹機械設計中的基本共性問題、由於機械零件是組成機械的基本單元，而通用機械零件又是在各種機械中都能經常遇到的，因此，本課程將重點研究在一般工作條件下，通用機械零件的設計理論及設計方法、同時，也介紹這些零件的類型、特點、工作原理、失效形式、應用範圍等方麵的知識、具體內容包括:
　　(1)機械設計的基礎知識、從機械的整體齣發，闡述機械設計共性內容，介紹有關的基礎理論、
　　(2)連接零件設計、介紹螺紋連接、軸轂連接的設計、
　　(3)傳動零件設計、介紹帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸杆傳動、螺鏇傳動、摩擦傳動、擺綫針輪行星傳動的設計、
　　(4)軸係零部件設計、介紹軸、滾動軸承、滑動軸承和聯軸器、離閤器以及製動器的設計、
　　(5)其他零部件設計、主要介紹彈簧的設計、
　　(6)係統設計、主要介紹係統的方案設計及創新設計的方法、
　　(7)機械設計新方法、簡單介紹現代設計方法，包括可靠性設計、優化設計、計算機輔助設計(CAD)和摩擦學設計、
　　0.4.2本課程的性質和任務
　　本課程是一門論述機械設計理論，研究機械設計方法的課程、它是學習機械工程學、從事機械工程設計的基礎、在教學計劃安排上，它起到由基礎理論課嚮工程專業課過渡的承上啓下的作用、它是綜閤運用先修課程的知識來解決機械工程中設計問題的技術基礎課、
　　本課程的主要任務有:
　　(1)培養學生樹立正確的設計思想，瞭解國傢當前的技術經濟政策、
　　(2)使學生掌握設計機械所必需的基本知識、基本理論和基本技能，具有設計機械傳動裝置和一般工作機的能力、同時，培養學生具有一定的創新意識和創新能力、
　　(3)培養學生具有正確運用標準、規範、手冊及其他有關技術資料的能力、
　　(4)使學生掌握典型零件的試驗方法，獲得試驗技能的基本訓練、
　　(5)使學生瞭解機械設計的新發展、
　　0.5本課程的特點和學習方法
　　由於本課程是一門綜閤性和實踐性都很強的設計基礎課，因此，在學習本課程時必須掌握本課程的特點，在學習方法上應盡快完成由單科嚮綜閤、由抽象嚮具體、由理論到實踐的思維方式的轉變、在學習本課程時應注意以下幾點:
　　(1)理論聯係實際、本課程研究的對象是各種機械中的零部件，隻有從整機分析入手，纔能設計齣滿足實際要求的機械零部件，纔能設計齣性能優良的機械、因此，無論是學習課程還是進行機械設計都必須瞭解機械的工作條件和要求，從方案選擇到參數選擇和結構設計都要聯係實際、
　　(2)抓住設計這條主綫，掌握設計規律、本課程的內容看似雜亂無章，但在設計時卻都要遵循相同的設計規律，這一規律錶現在設計機械零部件時所考慮的問題及設計程序一般都是相同的，即類型選擇-工作原理-失效形式-設計準則-計算方法-結構設計隻要抓住設計這條主綫，就能把本課程的各章內容貫穿起來、因此，學習本課程時一定要抓住設計這條主綫，熟練掌握設計機械零部件的一般規律、
　　(3)培養解決工程實際問題的能力、進行多因素的分析、設計參數多方案的選擇、經驗公式或經驗數據的選用及結構設計，在解決工程實際問題中是經常遇到的問題，也是學生在學習本課程中的難點、因此，在學習本課程時一定要盡快適應這種情況，按解決實際問題的思維方法，努力培養自己的機械設計能力，特彆是要學會不斷修改、逐步完善的設計方法、
　　此外，機械零部件的設計往往受多種因素的製約，應選齣一個主要製約條件確定計算準則，據此確定零件的尺寸後，再進行其他製約條件的校核，使零件尺寸滿足所有製約條件、還有一點必須注意，就是機械零件的尺寸並不是完全都由計算得來的，而是在計算得到主要尺寸後，通過結構設計確定其餘的所有尺寸、因此，結構設計能力的培養也是非常重要的一個方麵、
　　(4)綜閤運用先修課程的知識、本課程介紹的各種機械零部件的設計，從分析研究到設計計算，直到完成零部件工作圖，都要用到多門先修課程的知識，因此，對有關先修課程要牢牢掌握，做到融會貫通、綜閤應用、
　　第1章機械零件設計的基礎知識
　　內容提要:強度準則是機械零件設計的基本準則、本章主要介紹機械零件的主要失效形式、計算準則，機械零件設計的一般步驟，機械零件的材料及選用原則;機械零件承受靜應力、對稱循環應力、非對稱循環應力、規律性非穩定應力和雙嚮變應力下的疲勞強度計算、
　　重點為機械零件在靜應力、對稱循環應力、非對稱循環應力及規律性非穩定應力下的疲勞強度計算、
　　1.1機械零件設計的一般步驟
　　為瞭滿足機器的各項要求，必須以組成機器的機械零件的正確設計和製造為前提、零件設計的好壞，將對機器使用性能的優劣起著決定性的作用、
　　由於零件種類不同，其具體的設計步驟也不一樣，但一般可按下列步驟進行:
　　(1)類型選擇、根據使用條件、載荷性質及尺寸大小選擇零件的類型、為此，必須對各種常用機械零件的類型、特點及適用範圍有明確的瞭解、
　　(2)受力分析、通過受力分析求齣作用在零件上的載荷，以便進行設計計算、
　　(3)選擇材料、根據零件工作條件及受力情況，選擇閤適的材料，並確定計算中的許用應力等、
　　(4)確定計算準則、根據失效分析，確定齣零件的設計計算準則、
　　(5)理論設計計算、由設計準則所得到的設計計算公式，確定齣零件的主要幾何尺寸和參數、
　　(6)結構設計、根據功能要求、加工及裝配工藝性要求、強度要求等進行零件的結構設計，確定齣其結構尺寸、
　　(7)精確校核、零件全部設計完成後，對有些重要的零件應進行詳細的校核計算，以判定結構的閤理性、
　　(8)繪製零件工作圖、理論設計和結構設計最終都要通過零件工作圖體現齣來、在工作圖上除瞭標注詳細的零件尺寸外，還需要對零件的配閤尺寸等標注尺寸公差及必要的形位公差，標注錶麵粗糙度及技術條件等、
　　(9)編寫設計計算說明書、將設計計算的資料整理成簡練的設計計算說明書，作為技術文件之一備查、
　　1.2機械零件的主要失效形式及計算準則
　　1.2.1機械零件的主要失效形式
　　機械零件在規定的時間區間內，在規定的條件下，不能完成規定的功能稱為失效、常見
　　的失效形式主要有以下幾種、
　　1.整體斷裂
　　零件在載荷作用下，危險截麵上應力大於材料的極限應力而引起的斷裂稱為整體斷裂，如螺栓破斷、齒輪斷齒、斷軸等、整體斷裂分為靜強度斷裂和疲勞斷裂、靜強度斷裂是由於靜應力過大産生的;疲勞斷裂是由於變應力的反復作用産生的、機械零件整體斷裂失效的80%屬於疲勞斷裂、
　　2.錶麵破壞
　　錶麵破壞是發生在機械零件工作錶麵上的一種失效……
　　……

前言/序言

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