简介
本书按照教育部高等学校机械基础课程教学指导分委员会制定的“机械设计基础课程教学基本要求”编写，并在此基础上适当地扩充了内容。全书共分为4篇，第一篇主要介绍了常用的机构原理及相应的设计资料；第二篇主要介绍了包括齿轮传动、蜗杆传动、挠性传动、轮系、轴承、轴、联轴器与离合器等传动零部件在内的设计计算相关知识；第三篇主要介绍了连接与支撑零部件的相关设计资料；第四篇以圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器与圆柱蜗杆减速器为设计对象，较为详细、具体地介绍了课程设计的具体步骤及设计规范。各章节经典例题选用现代设计工具软件进行设计、优化分析，实现基础理论与现代工具的运用融合；每章后附有习题，可辅助读者进行知识的巩固学习。本书可作为高职高专院校机械工程、机电工程、机械制造以及与机械有关专业的教材，也可以作为机械设计与制造行业培训或职业资格认证的参考读物。
目录
目 录
绪论 1
0.1 机械的组成 1
0.1.1 机器与机构 1
0.1.2 机构、部件、构件与零件 2
0.2 本课程的研究内容和任务 2
0.2.1本课程研究的主要内容 2
0.2.2本课程的主要任务 3
0.3 机械设计的基本要求和一般步骤 3
0.3.1机械设计的基本要求 3
0.3.2机械零件的设计准则 4
0.3.3机械零件设计的一般步骤 4
0.4 课程设计的基本要求和内容 5
0.4.1课程设计的目的 5
0.4.2课程设计的内容及任务 5
0.4.3课程设计的一般步骤 6
0.4.4课程设计应注意的问题 7
第1篇 常用机构原理及设计资料
第1章 平面机构的运动简图及
自由度 8
1.1 机构的组成 8
1.1.1 运动副的概念 8
1.1.2 自由度与约束条件 8
1.1.3 平面运动副的分类 9
1.2 平面机构的运动简图 9
1.2.1机构运动简图的定义 9
1.2.2 平面机构运动简图的绘制 10
1.2.3利用ADAMS进行颚式
破碎机的运动分析 12
1.2.4利用ADAMS进行单缸
内燃机的运动分析 13
1.3 平面机构的自由度 14
1.3.1平面机构自由度的计算 14
1.3.2平面机构具有确定运动的
条件 15
1.3.3计算平面机构自由度时应
注意的事项 16
习题 18
第2章 平面连杆机构 19
2.1 铰链四杆机构的基本类型与工作
特性 19
2.1.1铰链四杆机构的基本类型 19
2.1.2 铰链四杆机构的工作特性 21
2.1.3利用ADAMS进行牛头
刨床机构的运动分析 23
2.2 铰链四杆机构的曲柄存在条件 25
2.3 平面四杆机构的演化 26
2.3.1曲柄滑块机构 26
2.3.2导杆机构 27
2.3.3 摇块机构和定块机构 28
2.3.4偏心轮机构 28
2.4 平面四杆机构的图解法设计 29
2.4.1按给定的行程速比系数Ｋ
设计平面四杆机构 29
2.4.2按给定的连杆位置设计
平面四杆机构 30
习题 30
第3章 凸轮机构 32
3.1 凸轮机构的组成和分类 32
3.1.1凸轮机构的组成 32
3.1.2凸轮机构的分类 33
3.2 从动件的常用运动规律 34
3.2.1等速运动规律 35
3.2.2等加速等减速运动规律 35
3.2.3简谐运动规律 36
3.3 图解法设计凸轮轮廓 36
3.3.1凸轮轮廓设计的基本原理 36
3.3.2 对心直动从动件盘形凸轮
轮廓曲线的设计 37
3.3.3 偏置直动从动件盘形凸轮
轮廓曲线的设计 39
3.3.4利用ADAMS进行凸轮
机构的设计与仿真 40
3.4 凸轮机构基本参数的确定 42
3.4.1 凸轮机构压力角及其许用值 42
3.4.2 滚子半径的选择 43
3.4.3 基圆半径的确定 44
3.5 圆柱凸轮机构的课程设计 44
3.5.1 滚子直动从动件圆柱凸轮
轮廓的设计 45
3.5.2 滚子摆动从动件圆柱凸轮
展开轮廓曲线的设计 46
3.5.3 直动-摆动从动件圆柱凸轮
组合机构设计实例 49
习题 52
第4章 间歇运动机构 53
4.1 棘轮机构 53
4.1.1 棘轮机构的工作原理 53
4.1.2棘轮机构的类型 53
4.1.3棘轮机构的应用 55
4.2 槽轮机构 55
4.2.1 槽轮机构的组成及工作原理 55
4.2.2槽轮机构的分类及运用 56
4.3 不完全齿轮机构 57
4.4 凸轮间歇运动机构 58
4.5 间歇运动机构的课程设计 58
4.5.1棘轮机构的设计 58
4.5.2槽轮机构的设计 60
习题 62
第2篇 传动零部件资料及设计
第5章 齿轮传动 63
5.1 齿轮传动的类型、特点及应用 63
5.1.1齿轮传动的类型 63
5.1.2 齿轮传动的特点及应用 63
5.2 齿廓啮合基本定律 64
5.3 渐开线和渐开线齿廓的啮合特性 65
5.3.1 渐开线及其性质 65
5.3.2 渐开线齿廓满足定传动比
传动的要求 66
5.3.3 渐开线齿廓的啮合特性 67
5.4 标准直齿圆柱齿轮的基本参数和
几何尺寸 68
5.4.1 齿轮各部分的名称及符号 68
5.4.2 标准直齿圆柱齿轮的基本
参数及几何尺寸计算 69
5.5 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合
传动 71
5.5.1 正确啮合条件 71
5.5.2 连续传动条件 72
5.5.3 正确安装条件 73
5.6 渐开线直齿圆柱齿轮的加工 74
5.6.1 齿轮轮齿的加工方法 74
5.6.2 轮齿的根切现象、齿轮的
最小齿数 76
5.6.3 变位齿轮简介 76
5.7 轮齿的失效形式和齿轮材料 77
5.7.1 轮齿的失效形式 77
5.7.2 设计准则 79
5.7.3 齿轮材料 79
5.8 直齿圆柱齿轮的强度计算 81
5.8.1 轮齿的受力分析和载荷计算 81
5.8.2 齿根弯曲强度计算 82
5.8.3 齿面接触疲劳强度计算 83
5.8.4 轮齿的许用弯曲应力和许用
接触应力 84
5.8.5 齿轮强度计算中的参数选择 85
5.8.6利用ADAMS进行圆柱齿轮
啮合的仿真分析 86
5.9 斜齿圆柱齿轮传动 88
5.9.1 斜齿圆柱齿轮齿廓的形成及
啮合特点 88
5.9.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数和
几何尺寸计算 89
5.9.3 斜齿轮正确啮合的条件和
重合度 91
5.10直齿圆锥齿轮传动 92
5.10.1 圆锥齿轮传动概述 92
5.10.2 圆锥齿轮的齿廓曲线、
背锥和当量齿数 93
5.10.3 标准直齿圆锥齿轮的几何
尺寸计算 95
5.11 齿轮传动的润滑 96
5.12斜齿圆柱齿轮SolidWorks三维
设计实例 97
5.12.1绘制齿形 97
5.12.2创建齿条 98
5.12.3创建齿轮基体 99
5.12.4创建齿轮安装孔 100
习题 101
第6章 蜗杆传动 103
6.1 概述 103
6.1.1蜗杆传动的特点 103
6.1.2 蜗杆传动的类型 104
6.1.3利用ADAMS进行蜗杆
传动啮合的运动仿真 105
6.2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何
尺寸 107
6.2.1 圆柱蜗杆传动的主要参数 107
6.2.2 蜗杆传动的几何尺寸计算 109
6.3 蜗杆传动的失效形式、材料
和结构 111
6.3.1 蜗杆传动的失效形式及材料
选择 111
6.3.2 蜗杆、蜗轮的结构 111
6.4 蜗杆传动的受力分析和强度计算 112
6.4.1 蜗杆传动的受力分析 112
6.4.2 蜗杆传动的强度计算 113
6.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡
计算 113
6.5.1 蜗杆传动的效率 113
6.5.2 蜗杆传动的润滑 114
6.5.3 热平衡计算 114
6.6 阿基米德蜗轮蜗杆在SolidWorks
中的建模与装配 115
6.6.1阿基米德蜗杆的建模方法 115
6.6.2阿基米德蜗轮轮齿的建模
方法 116
6.6.3阿基米德蜗轮蜗杆建模与
装配实例 117
习题 119
第7章 挠性传动 120
7.1 带传动的类型、特点及运用 120
7.1.1 带传动的类型 120
7.1.2带传动的特点与运用 121
7.2V带和带轮的结构 122
7.2.1 普通V带的结构和尺寸
标准 122
7.2.2V带轮的结构 124
7.3 带传动的工作情况分析 125
7.3.1带传动的受力分析 125
7.3.2 带传动的应力分析 126
7.4 普通V带传动的计算 128
7.4.1带传动的失效形式和设计
准则 128
7.4.2 单根V带的基本额定
功率P0 128
7.4.3带传动设计的原始数据及
内容 130
7.4.4 设计步骤和传动参数的选择 130
7.5 带传动的张紧、安装及维护 133
7.5.1 V带传动的张紧 133
7.5.2带传动的安装与维护 134
7.6 链传动简介 134
7.6.1 链传动的组成、特点、
分类及应用 134
7.6.2 滚子链的结构及标准 135
7.6.3 链传动的运动特性 136
7.6.4链传动的设计简介及主要
参数的选择 137
习题 138
第8章 轮系 139
8.1 轮系及其分类 139
8.1.1 定轴轮系 139
8.1.2 周转轮系 139
8.1.3 复合轮系 140
8.2 定轴轮系传动比的计算 140
8.2.1 一对齿轮啮合的传动比 141
8.2.2 定轴轮系传动比的计算 141
8.3 周转轮系传动比的计算 143
8.3.1周转轮系的组成 143
8.3.2周转轮系传动比的计算 144
8.4 复合轮系传动比的计算 146
8.5 轮系的应用 147
8.5.1轮系的应用 147
8.5.2利用ADAMS进行汽车后
桥差速器轮系的设计与运动
分析 148
习题 151
第9章 轴承 152
9.1 轴承的分类 152
9.2 滚动轴承的结构、类型和代号 152
9.2.1 滚动轴承的结构 152
9.2.2 滚动轴承的特性和类型 153
9.2.3 滚动轴承的代号 155
9.3 滚动轴承的寿命计算和尺寸选择 157
9.3.1 滚动轴承的载荷分析 157
9.3.2滚动轴承的失效形式及
设计准则 158
9.3.3基本额定寿命和基本额
定动载荷 158
9.3.4滚动轴承的寿命计算 160
9.3.5 角接触轴承的轴向载荷
计算 161
9.3.6 滚动轴承的静强度计算 163
9.4 滚动轴承的组合设计 164
9.4.1 轴系的轴向固定 164
9.4.2 轴承组合的调整 165
9.4.3 滚动轴承的配合 166
9.4.4 滚动轴承的装拆 167
9.4.5 滚动轴承的润滑和密封 167
9.5 滑动轴承的类型及结构 169
9.5.1滑动轴承的类型与摩擦
状态 169
9.5.2滑动轴承的结构 170
9.5.3轴瓦的结构及材料 171
9.5.4滑动轴承的润滑 173
9.6 非液体摩擦滑动轴承的设计计算 174
9.6.1向心滑动轴承的计算 175
9.6.2推力滑动轴承的计算 176
习题 176
第10章 轴 178
10.1概述 178
10.1.1轴的类型 178
10.1.2 轴的材料 179
10.2 轴的结构设计 180
10.2.1 轴的组成 180
10.2.2 零件在轴上的固定方法 181
10.2.3 轴的结构工艺性 182
10.2.4 减小应力集中、提高轴的
疲劳强度 183
10.2.5 轴的结构尺寸 183
10.3轴的强度计算 184
10.3.1 按扭转强度条件计算 184
10.3.2按弯扭合成强度条件计算 185
10.4轴的刚度计算 186
习题 187
第11章 联轴器、离合器和制动器 188
11.1联轴器 188
11.1.1刚性联轴器 189
11.1.2 挠性联轴器 190
11.2离合器 193
11.2.1嵌合式离合器 193
11.2.2摩擦式离合器 194
11.2.3 超越离合器 195
11.3制动器 196
11.3.1 带式制动器 196
11.3.2 块式制动器 197
11.3.3 盘式制动器 197
习题 198
第12章 传动零件的设计计算 199
12.1轴径的初算 199
12.2联轴器的选择 199
12.3减速器箱体外部传动零件的
设计 200
12.3.1带传动 200
12.3.2链传动 201
12.3.3 开式齿轮传动 201
12.4减速器箱体内部传动零件的设计 202
12.4.1圆柱齿轮传动 202
12.4.2圆锥齿轮传动 203
12.4.3蜗杆传动 203
习题 204
第3篇 连接、支撑零部件资料及设计
第13章 螺纹连接 205
13.1螺纹连接的基本知识 205
13.1.1 螺纹的形成 205
13.1.2 螺纹的类型和应用 205
13.1.3 螺纹的主要参数 206
13.1.4 螺纹连接的主要类型和
应用 207
13.2螺纹连接的预紧和防松 208
13.2.1 螺纹连接的预紧 208
13.2.2 螺纹连接的防松 209
13.3螺栓连接的强度计算和结构
设计 210
13.3.1普通螺栓连接的强度
计算 210
13.3.2 螺纹连接的结构设计要点 214
13.3.3利用ANSYS进行螺栓的
强度校核 215
习题 217
第14章 键连接和销连接 219
14.1键连接 219
14.1.1键连接的类型与特点 219
14.1.2平键连接的尺寸选择和
强度验算 221
14.1.3花键连接 223
14.1.4利用ANSYS进行平键的
有限元分析 224
14.2销连接 226
习题 228
第4篇 减速器的课程设计
第15章 传动装置的总体设计 229
15.1减速器简介 229
15.1.1减速器的类型、特点及
应用 229
15.1.2 减速器的典型结构 230
15.2传动装置的布置 232
15.3电动机的选择 233
15.3.1电动机类型和结构形式 233
15.3.2电动机功率的确定 233
15.3.3电动机转速的确定 235
15.3.4总传动比的计算和各级
传动比的分配 235
15.3.5计算传动装置的运动和
动力参数 237
第16章 减速器的结构与附件 241
16.1减速器的构造 241
16.2轴系部件 241
16.3箱体 242
16.4减速器附件 242
16.4.1视孔和视孔盖 242
16.4.2通气器 243
16.4.3油面指示器 244
16.4.4放油孔和螺塞 246
16.4.5启盖螺钉 247
16.4.6定位销 247
16.4.7起吊装置 248
16.4.8挡油盘 249
16.4.9轴承盖 249
第17章 圆柱齿轮减速器轴系部件
设计 251
17.1确定齿轮及箱体轴承座的位置 251
17.1.1确定齿轮的位置 251
17.1.2确定箱体与轴承座位置 253
17.2轴承类型选择及其在箱体座孔中
位置的确定 253
17.2.1轴承类型选择 253
17.2.2确定轴承在箱体座孔中的
轴向位置 253
17.3轴的结构设计 254
17.3.1确定轴的径向尺寸 254
17.3.2确定轴的轴向尺寸 256
17.3.3确定轴上键槽位置和尺寸 258
17.4轴、轴承、键的校核计算 258
17.5轴承组合设计 259
17.5.1轴系部件的轴向固定 260
17.5.2轴承的润滑与密封 260
17.6齿轮结构设计 263
第18章 圆柱齿轮减速器箱体及附件
设计 265
18.1箱体结构设计 265
18.1.1箱体的刚度 265
18.1.2箱体的密封 268
18.1.3箱体结构的工艺性 268
18.2附件的结构选择与设计 270
18.2.1视孔和视孔盖 270
18.2.2通气器 271
18.2.3油标 272
18.2.4放油孔和螺塞 273
18.2.5启盖螺钉 274
18.2.6定位销 274
第19章 圆锥齿轮减速器装配工作
图设计 276
19.1轴系部件设计 276
19.1.1确定传动零件、箱体内壁
及轴承座位置 276
19.1.2轴的结构设计和轴承类型
的选择 278
19.1.3确定力作用点及校核轴、
键、轴承 278
19.1.4小圆锥齿轮轴系部件的
轴承组合设计 278
19.2箱体及附件设计 281
第20章 圆柱蜗杆减速器装配
工作图设计 282
20.1轴系部件设计 282
20.1.1确定传动零件、箱体内壁
及轴承座位置 282
20.1.2 轴的结构设计和轴承类型
的选择 283
20.1.3确定力的作用点及校核轴、
键、轴承 284
20.1.4蜗杆轴系部件的轴承组合
设计 284
20.1.5蜗杆减速器的散热 286
20.2箱体及附件设计 287
第21章 零件图的设计与绘制 289
21.1轴类零件图的设计及绘制 289
21.1.1视图的选择 289
21.1.2标注尺寸 289
21.1.3标注尺寸的极限偏差和
形位公差 290
21.1.4标注表面粗糙度 290
21.1.5编写技术要求 291
21.2齿轮类零件工作图的设计与绘制 291
21.2.1视图的选择 291
21.2.2尺寸的标注 291
21.2.3啮合特性表 292
21.2.4主要技术要求 292
21.3箱体类零件图的设计及绘制 292
21.3.1视图的选择 292
21.3.2尺寸标注 292
21.3.3形位公差和表面粗糙度 292
21.3.4编写技术要求 293
第22章 编制设计计算说明书与
准备答辩 294
22.1设计计算说明书的要求 294
22.2设计计算说明书的主要内容 295
22.3准备答辩 296
第23章 现代机械设计实例--
减速器 298
23.1减速器零部件建模设计 298
23.1.1箱体造型设计 298
23.1.2主动轴造型设计 305
23.1.3从动轴齿轮造型设计 307
23.2减速器虚拟装配设计 309
23.3减速器关键零部件力学性能分析
与结构优化 312
23.3.1箱体的力学分析 312
23.3.2从动轴的力学分析 314
23.4减速器运动仿真 317
参考文献 319
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