机械设计

前言

第一篇机器与零件的结构与性能

第1章机器的结构与性能

1.1机器结构组成

1.1.1活塞式压缩机的结构组成

1.1.2定工作台立式加工中心的结构组成

1.2机器连接方式

1.2.1零件间的连接

1.2.2组件间的连接

1.2.3部件间的连接

1.3机器的性能

习题

知识拓展

第2章机器结构与技术性能方案规划

2.1机器设计的一般要求与过程

2.1.1机器设计的一般要求

2.1.2机器设计的一般过程

2.1.3机器结构与技术性能设计的条件和任务

2.2机器结构方案规划设计

2.2.1整机的总体结构方案规划设计

2.2.2部件与组件的结构规划

2.3机器技术性能规划设计

2.3.1机器的技术性能规划

2.3.2齿轮减速器技术性能规划设计

习题

知识拓展

第3章机械零件技术性能设计基础

3.1机械零件技术性能设计概述

3.2机械零件的失效与设计准则

3.2.1载荷与应力

3.2.2机械零件的失效形式

3.2.3机械零件的设计准则

3.3机械零件的强度设计

3.3.1材料的疲劳特性

3.3.2机械零件的静强度设计

3.3.3机械零件整体疲劳强度设计

3.3.4机械零件的表面强度设计

3.3.5机械零件强度设计实例

3.4机械零件的刚度设计

3.4.1静刚度设计

3.4.2动刚度设计

3.4.3热刚度设计

3.5机械零件的摩擦学设计

3.5.1摩擦

3.5.2磨损

3.5.3润滑

3.6机械零件材料的选用与热处理

3.7零件的结构工艺性

习题

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第二篇动连接

第4章滑动轴承

4.1滑动轴承分类与设计内容

4.2滑动轴承的结构设计

4.2.1滑动轴承结构形式

4.2.2轴瓦结构

4.3设计准则、常用材料及润滑剂的选用

4.3.1失效形式、设计准则

4.3.2常用材料的选用

4.3.3滑动轴承润滑剂的选用

4.4非完全液体润滑滑动轴承性能设计

4.4.1非完全液体润滑径向轴承计算

4.4.2非完全液体润滑推力滑动轴承计算

4.5流体动力润滑基本理论

4.5.1流体动力润滑基本方程

4.5.2油膜承载机理

4.5.3动压油膜形成过程

4.6动压润滑径向滑动轴承性能设计

4.6.1主要几何参数

4.6.2性能设计

4.6.3轴承参数选择

4.7动压滑动轴承设计工程应用实例

4.8其他滑动轴承简介

习题

知识拓展

第5章滚动轴承

5.1概述

5.2滚动轴承特点与分类

5.2.1轴承分类及应用

5.2.2轴承代号

5.3滚动轴承选择及组合结构设计

5.3.1滚动轴承类型的选择

5.3.2滚动轴承的组合结构设计

5.4滚动轴承工作载荷与设计准则

5.4.1轴承内部载荷分布

5.4.2滚动体与套圈应力

5.4.3失效形式及设计准则

5.5滚动轴承性能设计

5.5.1滚动轴承寿命与额定载荷

5.5.2滚动轴承寿命计算公式

5.5.3滚动轴承当量动载荷

5.5.4角接触向心轴承轴向载荷计算

5.5.5滚动轴承静强度

5.5.6滚动轴承的工程应用实例

5.6其他滚动轴承简介

习题

知识拓展

第6章移动副

6.1移动副概述

6.1.1移动副的结构要素

6.1.2移动副的设计要求与内容

6.2典型滑动导轨副及其应用

6.2.1滑动导轨常用结构

6.2.2滑动导轨常用材料

6.2.3滑动导轨副失效及改善措施

6.2.4滑动导轨的载荷分析

6.2.5滑动导轨的压强计算

6.2.6滑动导轨的刚度计算

6.3典型滚动导轨副及其应用

6.3.1滚动直线导轨副的结构

6.3.2滚动直线导轨的设计流程

6.3.3滚动直线导轨的性能参数

6.3.4滚动直线导轨当量载荷计算

6.3.5滚动直线导轨的性能设计

6.3.6滚动直线导轨选型工程实例

6.3.7其他类型滚动导轨支承简介

习题

知识拓展

第7章齿轮副

7.1概述

7.2齿轮副的设计准则

7.2.1齿轮副的失效

7.2.2齿轮副性能设计准则

7.2.3齿轮材料及热处理

7.3直齿圆柱齿轮副的性能设计

7.3.1直齿圆柱齿轮副的载荷

7.3.2直齿圆柱齿轮副的接触疲劳强度设计

7.3.3直齿圆柱齿轮副的弯曲疲劳强度设计

7.3.4齿轮主要参数选择

7.4斜齿圆柱齿轮副的性能设计

7.4.1斜齿圆柱齿轮副的载荷

7.4.2斜齿圆柱齿轮副的接触疲劳强度设计

7.4.3斜齿圆柱齿轮副的弯曲疲劳强度设计

7.5圆柱齿轮副的静强度设计

7.6圆柱齿轮设计的工程实例

7.7直齿锥齿轮副性能设计

7.7.1直齿锥齿轮的计算载荷

7.7.2直齿锥齿轮副的接触疲劳强度设计

7.7.3直齿锥齿轮副的弯曲疲劳强度设计

7.8齿轮副的结构设计

习题

知识拓展

第8章蜗杆副

8.1概述

8.2蜗杆副的结构设计

8.3普通圆柱蜗杆副的性能设计

8.3.1蜗杆副的设计准则

8.3.2蜗杆副的材料

8.3.3普通圆柱蜗杆副的计算载荷

8.3.4蜗轮齿面接触疲劳强度设计

8.3.5蜗轮齿根弯曲疲劳强度设计

8.3.6普通圆柱蜗杆副刚度计算

8.3.7蜗杆副的传动效率

8.3.8蜗杆副的热平衡计算

8.4蜗杆副的精度

8.5蜗杆副设计的工程实例

习题

知识拓展

第三篇静连接

第9章螺纹连接

9.1概述

9.2螺纹及螺纹连接

9.2.1螺纹的类型及应用

9.2.2螺纹的主要参数

9.2.3螺纹连接的类型

9.2.4螺纹连接的标准件

9.3螺纹连接的结构设计

9.3.1螺栓组布局设计

9.3.2螺纹连接的防松

9.4螺纹连接的性能设计

9.4.1螺纹连接的预紧

9.4.2螺栓组连接的受力分析

9.4.3螺纹连接的性能设计计算

9.4.4螺纹连接件的材料及许用应力

9.5提高螺纹连接性能的措施

9.5.1提高螺纹连接的强度

9.5.2提高螺纹连接的刚度

9.6设计实例

习题

知识拓展

第10章键与销连接

10.1键连接

10.1.1键连接的类型及应用

10.1.2键连接强度计算

10.1.3键连接计算实例

10.2花键连接

10.2.1花键连接的类型及应用

10.2.2花键连接强度计算

10.3销连接

习题

知识拓展

第11章过盈连接、铆接、焊接、粘接

11.1过盈连接

11.1.1概述

11.1.2过盈连接的设计

11.2铆接

11.2.1铆缝的种类、特性及应用

11.2.2铆钉

11.2.3铆接的失效形式及设计

11.3焊接

11.3.1焊接的特点及应用

11.3.2电弧焊缝的基本形式

11.3.3焊接件常用材料及焊条

11.3.4焊缝的强度计算

11.4粘接

11.4.1粘接的特点及胶粘剂

11.4.2粘接接头设计要点

习题

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第四篇典 型 零 件

第12章轴

12.1概述

12.1.1轴的功用与类型

12.1.2轴的材料及热处理

12.1.3轴的设计内容

12.2轴的结构设计

12.2.1轴的结构设计原则

12.2.2轴的结构设计

12.2.3轴的结构要素

12.3轴的技术性能设计

12.3.1轴的技术性能设计内容

12.3.2轴强度的扭转计算方法

12.3.3轴强度的弯扭合成计算方法

12.3.4轴的疲劳强度计算

12.3.5轴的静强度计算

12.3.6轴的刚度计算

12.3.7轴的振动稳定性计算

12.3.8多支承轴的性能计算方法

12.4工程设计实例

习题

知识拓展

第13章机架类零件

13.1概述

13.2机架类零件设计要求

13.2.1机架类零件结构工艺

13.2.2机架类零件性能设计要求

13.3机架类零件结构与性能设计

13.3.1几何物理模型建立

13.3.2概念单元设计

13.3.3强度与刚度设计

13.3.4工艺造型设计

13.4工程设计实例

习题

知识拓展

第14章弹簧

14.1概述

14.2圆柱螺旋弹簧的结构设计

14.2.1弹簧结构类型

14.2.2圆柱螺旋弹簧几何参数

14.3圆柱螺旋压缩和拉伸弹簧性能设计

14.3.1弹簧材料

14.3.2圆柱螺旋压缩和拉伸弹簧强度

14.3.3圆柱螺旋压缩和拉伸弹簧刚度

14.3.4圆柱螺旋压缩弹簧的稳定性

14.3.5圆柱螺旋压缩和拉伸弹簧设计

14.4圆柱螺旋扭转弹簧的设计

14.5其他类型弹簧简介

14.5.1环形弹簧

14.5.2蝶形弹簧

14.5.3平面涡卷弹簧

14.5.4板弹簧

14.5.5橡胶弹簧

习题

知识拓展

第五篇典 型 部 件

第15章带传动

15.1概述

15.2带传动工作状况分析

15.2.1带传动的受力分析

15.2.2带传动极限有效拉力及其影响因素

15.2.3带的弹性滑动和打滑

15.2.4带的应力分析

15.3普通V带传动性能设计

15.3.1带传动的设计准则

15.3.2单根V带的基本额定功率与额定功率

15.3.3带传动的参数选择

15.3.4带传动的性能设计

15.4普通V带传动结构设计

15.4.1V带轮的结构设计

15.4.2带传动的张紧装置

15.5V带传动设计工程实例

习题

知识拓展

第16章链传动

16.1概述

16.2滚子链的结构特点

16.3链传动工作状况分析

16.3.1链传动运动特性分析

16.3.2链传动的动载荷

16.3.3链传动的受力分析

16.4链传动性能设计

16.4.1链传动的失效形式

16.4.2链传动的额定功率

16.4.3链传动的参数选择

16.4.4链传动性能设计

16.5链传动结构设计

16.5.1滚子链链轮的结构设计

16.5.2链传动的布置、张紧、润滑和防护

16.6链传动设计工程实例

习题

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第17章齿轮传动

17.1定轴齿轮传动设计条件与流程

17.1.1工作条件

17.1.2性能指标

17.1.3设计流程与内容

17.2定轴齿轮减速器的结构方案规划

17.2.1单级定轴齿轮机构的结构方案

17.2.2多级定轴齿轮机构的结构布局

17.2.3三级定轴齿轮减速器的结构方案设计

17.3三级定轴齿轮减速器结构与强度设计

17.3.1传动比分配

17.3.2运动与动力参数

17.3.3力学模型

17.3.4齿轮副强度设计

17.3.5轴系结构与强度设计

17.3.6轴承选型与寿命设计

17.3.7箱体结构与强度刚度设计

17.4三级定轴齿轮减速器的润滑与密封设计

17.4.1减速器润滑设计

17.4.2减速器密封设计

17.5三级定轴减速器技术方案

17.6行星齿轮传动设计条件与流程

17.6.1工作条件

17.6.2性能指标

17.6.3设计流程与内容

17.7行星齿轮减速器的整体结构方案规划

17.7.1单级行星齿轮机构的结构方案

17.7.2两级行星齿轮传动的构件合并与结构方案

17.7.3三级行星齿轮减速器的结构方案设计

17.8三级行星齿轮传动强度设计

17.8.1传动比分配

17.8.2运动与动力参数

17.8.3力学模型

17.8.4齿轮副强度设计

17.8.5行星轮轴强度设计

17.8.6行星架结构与强度设计

17.8.7轴承选型与寿命设计

17.8.8箱体结构与强度、刚度设计

17.9行星齿轮减速器的润滑与密封设计

17.10变桨减速器技术方案图

习题

知识拓展

第18章螺旋传动

18.1螺旋副概述

18.1.1螺旋副

18.1.2螺旋副的类型及应用

18.1.3螺旋副的技术性能设计

18.2螺旋传动设计条件与流程

18.2.1螺旋传动设计条件

18.2.2螺旋传动设计流程

18.3螺旋传动结构方案规划

18.3.1螺旋副结构与选型

18.3.2转动副结构方案

18.3.3移动副结构方案

18.3.4螺旋传动的总体结构方案

18.4螺旋传动的技术性能设计

18.4.1螺旋传动的力学模型

18.4.2滚动螺旋副性能设计

18.4.3转动副技术性能设计

18.4.4移动副技术性能设计

18.4.5螺旋传动的润滑

18.5螺旋传动的技术方案

18.6静压螺旋副简介

习题

知识拓展

第19章联轴器、离合器、制动器

19.1联轴器

19.1.1联轴器的类型及特点

19.1.2联轴器的选用

19.2离合器

19.2.1离合器的类型及特点

19.2.2离合器的选用

19.3制动器

19.3.1制动器的类型及特点

19.3.2制动器的选用

习题

知识拓展

第六篇典 型 机 器

第20章立式加工中心技术方案设计

20.1立式加工中心的设计条件与流程

20.1.1设计条件

20.1.2设计流程

20.2立式加工中心整机运动与结构方案

20.2.1整体运动方案设计

20.2.2整体布局方案设计

20.2.3整机移动副结构形式

20.2.4X/Y/Z子系统结构方案

20.2.5主轴子系统结构方案

20.2.6整机结构方案

20.3立式加工中心技术性能设计

20.3.1整机力学模型

20.3.2移动副结构参数与滚动导轨载荷

20.3.3X/Y/Z子系统技术性能设计

20.3.4主轴技术性能设计

20.4立式加工中心支承件结构设计

20.5立式加工中心整机结构方案与技术性能

习题

知识拓展

参考文献

《机械创新设计系列：机械设计》是依据教育部高等学校机械基础课程教学指导委员会最新编写的“高等学校机械设计课程基本要求”和“机械设计课程教学改革建议”精神，结合近年来的教学与科研经验，同时考虑到我国机械制造业的发展现状而编写的“机械创新设计系列”丛书教学版之二——机械设计。
　　《机械创新设计系列：机械设计》分六篇。第一篇为机器与零件的结构与性能，主要介绍机器的结构与性能、机器结构与技术性能方案规划、机械零件技术性能设计基础；第二篇为动连接，主要阐述滑动轴承、滚动轴承、移动副、齿轮副、蜗杆副；第三篇为静连接，包含螺纹连接、键与销连接、过盈连接、铆接、焊接、粘接；第四篇为典型零件，主要有轴、机架类零件、弹簧；第五篇为典型部件，包括带传动、链传动、齿轮传动、螺旋传动、联轴器、离合器、制动器等；第六篇为典型机器，主要叙述机器整机设计流程与方法、典型机器（立式加工中心）结构与性能的技术设计。
　　《机械创新设计系列：机械设计》可作为高等学校机械类各专业的教学用书，也可供机械工程领域的研究生和有关工程技术人员参考。