基本介紹
- 中文名：機械設計基礎與課程設計
- 作者：於文強、趙相路、孫冰、宋道沙、孫慧、牛艷萍
- 出版社：清華大學出版社
- 出版時間：2016年8月
- 定價：39.8 元
- ISBN：9787302447061
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書按照教育部高等學校機械基礎課程教學指導分委員會制定的“機械設計基礎課程教學基本要求”編寫，並在此基礎上適當地擴充了內容。
全書共分為4篇，第一篇主要介紹了常用的機構原理及相應的設計資料；第二篇主要介紹了包括齒輪傳動、蝸桿傳動、撓性傳動、輪系、軸承、軸、聯軸器與離合器等傳動零部件在內的設計計算相關知識；第三篇主要介紹了連線與支撐零部件的相關設計資料；第四篇以圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器與圓柱蝸桿減速器為設計對象，較為詳細、具體地介紹了課程設計的具體步驟及設計規範。各章節經典例題選用現代設計工具軟體進行設計、最佳化分析，實現基礎理論與現代工具的運用融合；每章後附有習題，可輔助讀者進行知識的鞏固學習。
本書可作為高職高專院校機械工程、機電工程、機械製造以及與機械有關專業的教材，也可以作為機械設計與製造行業培訓或職業資格認證的參考讀物。
圖書目錄
緒論 1
0.1 機械的組成 1
0.1.1 機器與機構 1
0.1.2 機構、部件、構件與零件 2
0.2 本課程的研究內容和任務 2
0.2.1 本課程研究的主要內容 2
0.2.2 本課程的主要任務 3
0.3 機械設計的基本要求和一般步驟 3
0.3.1 機械設計的基本要求 3
0.3.2 機械零件的設計準則 4
0.3.3 機械零件設計的一般步驟 4
0.4 課程設計的基本要求和內容 5
0.4.1 課程設計的目的 5
0.4.2 課程設計的內容及任務 5
0.4.3 課程設計的一般步驟 6
0.4.4 課程設計應注意的問題 7
第1篇 常用機構原理及設計資料
第1章 平面機構的運動簡圖及
自由度 8
1.1 機構的組成 8
1.1.1 運動副的概念 8
1.1.2 自由度與約束條件 8
1.1.3 平面運動副的分類 9
1.2 平面機構的運動簡圖 9
1.2.1 機構運動簡圖的定義 9
1.2.2 平面機構運動簡圖的繪製 10
1.2.3 利用ADAMS進行顎式
破碎機的運動分析 12
1.2.4 利用ADAMS進行單缸
內燃機的運動分析 13
1.3 平面機構的自由度 14
1.3.1 平面機構自由度的計算 14
1.3.2 平面機構具有確定運動的
條件 15
1.3.3 計算平面機構自由度時應
注意的事項 16
習題 18
第2章 平面連桿機構 19
2.1 鉸鏈四桿機構的基本類型與工作
特性 19
2.1.1 鉸鏈四桿機構的基本類型 19
2.1.2 鉸鏈四桿機構的工作特性 21
2.1.3 利用ADAMS進行牛頭
刨床機構的運動分析 23
2.2 鉸鏈四桿機構的曲柄存在條件 25
2.3 平面四桿機構的演化 26
2.3.1 曲柄滑塊機構 26
2.3.2 導桿機構 27
2.3.3 搖塊機構和定塊機構 28
2.3.4 偏心輪機構 28
2.4 平面四桿機構的圖解法設計 29
2.4.1 按給定的行程速比係數K
設計平面四桿機構 29
2.4.2 按給定的連桿位置設計
平面四桿機構 30
習題 30
第3章 凸輪機構 32
3.1 凸輪機構的組成和分類 32
3.1.1 凸輪機構的組成 32
3.1.2 凸輪機構的分類 33
3.2 從動件的常用運動規律 34
3.2.1 等速運動規律 35
3.2.2 等加速等減速運動規律 35
3.2.3 簡諧運動規律 36
3.3 圖解法設計凸輪輪廓 36
3.3.1 凸輪輪廓設計的基本原理 36
3.3.2 對心直動從動件盤形凸輪
輪廓曲線的設計 37
3.3.3 偏置直動從動件盤形凸輪
輪廓曲線的設計 39
3.3.4 利用ADAMS進行凸輪
機構的設計與仿真 40
3.4 凸輪機構基本參數的確定 42
3.4.1 凸輪機構壓力角及其許用值 42
3.4.2 滾子半徑的選擇 43
3.4.3 基圓半徑的確定 44
3.5 圓柱凸輪機構的課程設計 44
3.5.1 滾子直動從動件圓柱凸輪
輪廓的設計 45
3.5.2 滾子擺動從動件圓柱凸輪
展開輪廓曲線的設計 46
3.5.3 直動-擺動從動件圓柱凸輪
組合機構設計實例 49
習題 52
第4章 間歇運動機構 53
4.1 棘輪機構 53
4.1.1 棘輪機構的工作原理 53
4.1.2 棘輪機構的類型 53
4.1.3 棘輪機構的套用 55
4.2 槽輪機構 55
4.2.1 槽輪機構的組成及工作原理 55
4.2.2 槽輪機構的分類及運用 56
4.3 不完全齒輪機構 57
4.4 凸輪間歇運動機構 58
4.5 間歇運動機構的課程設計 58
4.5.1 棘輪機構的設計 58
4.5.2 槽輪機構的設計 60
習題 62
第2篇 傳動零部件資料及設計
第5章 齒輪傳動 63
5.1 齒輪傳動的類型、特點及套用 63
5.1.1 齒輪傳動的類型 63
5.1.2 齒輪傳動的特點及套用 63
5.2 齒廓嚙合基本定律 64
5.3 漸開線和漸開線齒廓的嚙合特性 65
5.3.1 漸開線及其性質 65
5.3.2 漸開線齒廓滿足定傳動比
傳動的要求 66
5.3.3 漸開線齒廓的嚙合特性 67
5.4 標準直齒圓柱齒輪的基本參數和
幾何尺寸 68
5.4.1 齒輪各部分的名稱及符號 68
5.4.2 標準直齒圓柱齒輪的基本
參數及幾何尺寸計算 69
5.5 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合
傳動 71
5.5.1 正確嚙合條件 71
5.5.2 連續傳動條件 72
5.5.3 正確安裝條件 73
5.6 漸開線直齒圓柱齒輪的加工 74
5.6.1 齒輪輪齒的加工方法 74
5.6.2 輪齒的根切現象、齒輪的
最小齒數 76
5.6.3 變位齒輪簡介 76
5.7 輪齒的失效形式和齒輪材料 77
5.7.1 輪齒的失效形式 77
5.7.2 設計準則 79
5.7.3 齒輪材料 79
5.8 直齒圓柱齒輪的強度計算 81
5.8.1 輪齒的受力分析和載荷計算 81
5.8.2 齒根彎曲強度計算 82
5.8.3 齒面接觸疲勞強度計算 83
5.8.4 輪齒的許用彎曲應力和許用
接觸應力 84
5.8.5 齒輪強度計算中的參數選擇 85
5.8.6 利用ADAMS進行圓柱齒輪
嚙合的仿真分析 86
5.9 斜齒圓柱齒輪傳動 88
5.9.1 斜齒圓柱齒輪齒廓的形成及
嚙合特點 88
5.9.2 斜齒圓柱齒輪的基本參數和
幾何尺寸計算 89
5.9.3 斜齒輪正確嚙合的條件和
重合度 91
5.10 直齒圓錐齒輪傳動 92
5.10.1 圓錐齒輪傳動概述 92
5.10.2 圓錐齒輪的齒廓曲線、
背錐和當量齒數 93
5.10.3 標準直齒圓錐齒輪的幾何
尺寸計算 95
5.11 齒輪傳動的潤滑 96
5.12 斜齒圓柱齒輪SolidWorks三維
設計實例 97
5.12.1 繪製齒形 97
5.12.2 創建齒條 98
5.12.3 創建齒輪基體 99
5.12.4 創建齒輪安裝孔 100
習題 101
第6章 蝸桿傳動 103
6.1 概述 103
6.1.1 蝸桿傳動的特點 103
6.1.2 蝸桿傳動的類型 104
6.1.3 利用ADAMS進行蝸桿
傳動嚙合的運動仿真 105
6.2 圓柱蝸桿傳動的主要參數和幾何
尺寸 107
6.2.1 圓柱蝸桿傳動的主要參數 107
6.2.2 蝸桿傳動的幾何尺寸計算 109
6.3 蝸桿傳動的失效形式、材料
和結構 111
6.3.1 蝸桿傳動的失效形式及材料
選擇 111
6.3.2 蝸桿、蝸輪的結構 111
6.4 蝸桿傳動的受力分析和強度計算 112
6.4.1 蝸桿傳動的受力分析 112
6.4.2 蝸桿傳動的強度計算 113
6.5 蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡
計算 113
6.5.1 蝸桿傳動的效率 113
6.5.2 蝸桿傳動的潤滑 114
6.5.3 熱平衡計算 114
6.6 阿基米德蝸輪蝸桿在SolidWorks
中的建模與裝配 115
6.6.1 阿基米德蝸桿的建模方法 115
6.6.2 阿基米德蝸輪輪齒的建模
方法 116
6.6.3 阿基米德蝸輪蝸桿建模與
裝配實例 117
習題 119
第7章 撓性傳動 120
7.1 帶傳動的類型、特點及運用 120
7.1.1 帶傳動的類型 120
7.1.2 帶傳動的特點與運用 121
7.2 V帶和帶輪的結構 122
7.2.1 普通V帶的結構和尺寸
標準 122
7.2.2 V帶輪的結構 124
7.3 帶傳動的工作情況分析 125
7.3.1 帶傳動的受力分析 125
7.3.2 帶傳動的應力分析 126
7.4 普通V帶傳動的計算 128
7.4.1 帶傳動的失效形式和設計
準則 128
7.4.2 單根V帶的基本額定
功率P0 128
7.4.3 帶傳動設計的原始數據及
內容 130
7.4.4 設計步驟和傳動參數的選擇 130
7.5 帶傳動的張緊、安裝及維護 133
7.5.1 V帶傳動的張緊 133
7.5.2 帶傳動的安裝與維護 134
7.6 鏈傳動簡介 134
7.6.1 鏈傳動的組成、特點、
分類及套用 134
7.6.2 滾子鏈的結構及標準 135
7.6.3 鏈傳動的運動特性 136
7.6.4 鏈傳動的設計簡介及主要
參數的選擇 137
習題 138
第8章 輪系 139
8.1 輪系及其分類 139
8.1.1 定軸輪系 139
8.1.2 周轉輪系 139
8.1.3 複合輪系 140
8.2 定軸輪系傳動比的計算 140
8.2.1 一對齒輪嚙合的傳動比 141
8.2.2 定軸輪系傳動比的計算 141
8.3 周轉輪系傳動比的計算 143
8.3.1 周轉輪系的組成 143
8.3.2 周轉輪系傳動比的計算 144
8.4 複合輪系傳動比的計算 146
8.5 輪系的套用 147
8.5.1 輪系的套用 147
8.5.2 利用ADAMS進行汽車後
橋差速器輪系的設計與運動
分析 148
習題 151
第9章 軸承 152
9.1 軸承的分類 152
9.2 滾動軸承的結構、類型和代號 152
9.2.1 滾動軸承的結構 152
9.2.2 滾動軸承的特性和類型 153
9.2.3 滾動軸承的代號 155
9.3 滾動軸承的壽命計算和尺寸選擇 157
9.3.1 滾動軸承的載荷分析 157
9.3.2 滾動軸承的失效形式及
設計準則 158
9.3.3 基本額定壽命和基本額
定動載荷 158
9.3.4 滾動軸承的壽命計算 160
9.3.5 角接觸軸承的軸向載荷
計算 161
9.3.6 滾動軸承的靜強度計算 163
9.4 滾動軸承的組合設計 164
9.4.1 軸系的軸向固定 164
9.4.2 軸承組合的調整 165
9.4.3 滾動軸承的配合 166
9.4.4 滾動軸承的裝拆 167
9.4.5 滾動軸承的潤滑和密封 167
9.5 滑動軸承的類型及結構 169
9.5.1 滑動軸承的類型與摩擦
狀態 169
9.5.2 滑動軸承的結構 170
9.5.3 軸瓦的結構及材料 171
9.5.4 滑動軸承的潤滑 173
9.6 非液體摩擦滑動軸承的設計計算 174
9.6.1 向心滑動軸承的計算 175
9.6.2 推力滑動軸承的計算 176
習題 176
第10章 軸 178
10.1 概述 178
10.1.1 軸的類型 178
10.1.2 軸的材料 179
10.2 軸的結構設計 180
10.2.1 軸的組成 180
10.2.2 零件在軸上的固定方法 181
10.2.3 軸的結構工藝性 182
10.2.4 減小應力集中、提高軸的
疲勞強度 183
10.2.5 軸的結構尺寸 183
10.3 軸的強度計算 184
10.3.1 按扭轉強度條件計算 184
10.3.2 按彎扭合成強度條件計算 185
10.4 軸的剛度計算 186
習題 187
第11章 聯軸器、離合器和制動器 188
11.1 聯軸器 188
11.1.1 剛性聯軸器 189
11.1.2 撓性聯軸器 190
11.2 離合器 193
11.2.1 嵌合式離合器 193
11.2.2 摩擦式離合器 194
11.2.3 超越離合器 195
11.3 制動器 196
11.3.1 帶式制動器 196
11.3.2 塊式制動器 197
11.3.3 盤式制動器 197
習題 198
第12章 傳動零件的設計計算 199
12.1 軸徑的初算 199
12.2 聯軸器的選擇 199
12.3 減速器箱體外部傳動零件的
設計 200
12.3.1 帶傳動 200
12.3.2 鏈傳動 201
12.3.3 開式齒輪傳動 201
12.4 減速器箱體內部傳動零件的設計 202
12.4.1 圓柱齒輪傳動 202
12.4.2 圓錐齒輪傳動 203
12.4.3 蝸桿傳動 203
習題 204
第3篇 連線、支撐零部件資料及設計
第13章 螺紋連線 205
13.1 螺紋連線的基本知識 205
13.1.1 螺紋的形成 205
13.1.2 螺紋的類型和套用 205
13.1.3 螺紋的主要參數 206
13.1.4 螺紋連線的主要類型和
套用 207
13.2 螺紋連線的預緊和防松 208
13.2.1 螺紋連線的預緊 208
13.2.2 螺紋連線的防松 209
13.3 螺栓連線的強度計算和結構
設計 210
13.3.1 普通螺栓連線的強度
計算 210
13.3.2 螺紋連線的結構設計要點 214
13.3.3 利用ANSYS進行螺栓的
強度校核 215
習題 217
第14章 鍵連線和銷連線 219
14.1 鍵連線 219
14.1.1 鍵連線的類型與特點 219
14.1.2 平鍵連線的尺寸選擇和
強度驗算 221
14.1.3 花鍵連線 223
14.1.4 利用ANSYS進行平鍵的
有限元分析 224
14.2 銷連線 226
習題 228
第4篇 減速器的課程設計
第15章 傳動裝置的總體設計 229
15.1 減速器簡介 229
15.1.1 減速器的類型、特點及
套用 229
15.1.2 減速器的典型結構 230
15.2 傳動裝置的布置 232
15.3 電動機的選擇 233
15.3.1 電動機類型和結構形式 233
15.3.2 電動機功率的確定 233
15.3.3 電動機轉速的確定 235
15.3.4 總傳動比的計算和各級
傳動比的分配 235
15.3.5 計算傳動裝置的運動和
動力參數 237
第16章 減速器的結構與附屬檔案 241
16.1 減速器的構造 241
16.2 軸系部件 241
16.3 箱體 242
16.4 減速器附屬檔案 242
16.4.1 視孔和視孔蓋 242
16.4.2 通氣器 243
16.4.3 油麵指示器 244
16.4.4 放油孔和螺塞 246
16.4.5 啟蓋螺釘 247
16.4.6 定位銷 247
16.4.7 起吊裝置 248
16.4.8 擋油盤 249
16.4.9 軸承蓋 249
第17章 圓柱齒輪減速器軸系部件
設計 251
17.1 確定齒輪及箱體軸承座的位置 251
17.1.1 確定齒輪的位置 251
17.1.2 確定箱體與軸承座位置 253
17.2 軸承類型選擇及其在箱體座孔中
位置的確定 253
17.2.1 軸承類型選擇 253
17.2.2 確定軸承在箱體座孔中的
軸向位置 253
17.3 軸的結構設計 254
17.3.1 確定軸的徑向尺寸 254
17.3.2 確定軸的軸向尺寸 256
17.3.3 確定軸上鍵槽位置和尺寸 258
17.4 軸、軸承、鍵的校核計算 258
17.5 軸承組合設計 259
17.5.1 軸系部件的軸向固定 260
17.5.2 軸承的潤滑與密封 260
17.6 齒輪結構設計 263
第18章 圓柱齒輪減速器箱體及附屬檔案
設計 265
18.1 箱體結構設計 265
18.1.1 箱體的剛度 265
18.1.2 箱體的密封 268
18.1.3 箱體結構的工藝性 268
18.2 附屬檔案的結構選擇與設計 270
18.2.1 視孔和視孔蓋 270
18.2.2 通氣器 271
18.2.3 油標 272
18.2.4 放油孔和螺塞 273
18.2.5 啟蓋螺釘 274
18.2.6 定位銷 274
第19章 圓錐齒輪減速器裝配工作
圖設計 276
19.1 軸系部件設計 276
19.1.1 確定傳動零件、箱體內壁
及軸承座位置 276
19.1.2 軸的結構設計和軸承類型
的選擇 278
19.1.3 確定力作用點及校核軸、
鍵、軸承 278
19.1.4 小圓錐齒輪軸系部件的
軸承組合設計 278
19.2 箱體及附屬檔案設計 281
第20章 圓柱蝸桿減速器裝配
工作圖設計 282
20.1 軸系部件設計 282
20.1.1 確定傳動零件、箱體內壁
及軸承座位置 282
20.1.2 軸的結構設計和軸承類型
的選擇 283
20.1.3 確定力的作用點及校核軸、
鍵、軸承 284
20.1.4 蝸桿軸系部件的軸承組合
設計 284
20.1.5 蝸桿減速器的散熱 286
20.2 箱體及附屬檔案設計 287
第21章 零件圖的設計與繪製 289
21.1 軸類零件圖的設計及繪製 289
21.1.1 視圖的選擇 289
21.1.2 標註尺寸 289
21.1.3 標註尺寸的極限偏差和
形位公差 290
21.1.4 標註表面粗糙度 290
21.1.5 編寫技術要求 291
21.2 齒輪類零件工作圖的設計與繪製 291
21.2.1 視圖的選擇 291
21.2.2 尺寸的標註 291
21.2.3 嚙合特性表 292
21.2.4 主要技術要求 292
21.3 箱體類零件圖的設計及繪製 292
21.3.1 視圖的選擇 292
21.3.2 尺寸標註 292
21.3.3 形位公差和表面粗糙度 292
21.3.4 編寫技術要求 293
第22章 編制設計計算說明書與
準備答辯 294
22.1 設計計算說明書的要求 294
22.2 設計計算說明書的主要內容 295
22.3 準備答辯 296
第23章 現代機械設計實例--
減速器 298
23.1 減速器零部件建模設計 298
23.1.1 箱體造型設計 298
23.1.2 主動軸造型設計 305
23.1.3 從動軸齒輪造型設計 307
23.2 減速器虛擬裝配設計 309
23.3 減速器關鍵零部件力學性能分析
與結構最佳化 312
23.3.1 箱體的力學分析 312
23.3.2 從動軸的力學分析 314
23.4 減速器運動仿真 317
參考文獻 319
