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內容簡介:
本书是编写团队根据近年来相关课程教学改革的实践经验,并参照高等学校机械基础课程教学指导分委员会制定的《高等学校机械基础系列课程调查分析报告暨机械基础系列课程教学基本要求》组织编写的。在内容编排上,注重理论与实际应用相结合,注重学生能力的培养与职业素质的养成,并融入思政要素,强化素质教育。本书共13章,内容包括:绪论、平面机构的组成及分析、平面连杆机构、凸轮机构、其他常用机构、齿轮传动、蜗杆传动、轮系、带传动与链传动、连接、轴、轴承以及联轴器和离合器。每章均安排有企业应用案例内容,有助于学生将理论知识与实际工程问题相结合,提升实践能力。各章后附有适量习题以供选用,并附有必要的数据和资料以供查阅。本书结构清晰、图例丰富、综合性强,可作为普通高等院校机械类专业以及近机类专业的基础课教材,也可供有关工程技术人员参考。
目錄 :
第1章 绪论 1
本章知识导图 1
本章学习目标 2
1.1 本课程的研究对象 2
1.2 本课程中的基本概念和研究内容 2
1.2.1 基本概念 2
1.2.2 本课程研究的内容 4
1.3 本课程在教学中的地位及学习方法 4
1.3.1 本课程在教学中的地位 4
1.3.2 本课程的学习方法 5
思考题与习题 5
第2章 平面机构的组成及分析 6
本章知识导图 6
本章学习目标 7
2.1 机构的组成 7
2.1.1 运动副的概念 7
2.1.2 运动副的分类 7
2.2 平面机构的运动简图 8
2.2.1 机构运动简图的概念 8
2.2.2 平面机构运动简图的绘制 9
2.3 平面机构的自由度 10
2.3.1 平面机构的自由度计算 10
2.3.2 平面机构自由度计算的注意事项 11
2.4 平面机构运动分析的速度瞬心法 14
2.4.1 速度瞬心 14
2.4.2 瞬心的求法 14
2.5 企业应用案例——牛头刨床的运动分析 16
思考题与习题 17
第3章 平面连杆机构 19
本章知识导图 19
本章学习目标 20
3.1 平面连杆机构及其传动特点 20
3.2 平面连杆机构的基本形式及演化 20
3.2.1 平面连杆机构的基本形式 20
3.2.2 平面四杆机构的演化 23
3.3 平面四杆机构的运动特性 25
3.3.1 铰链四杆机构曲柄存在的条件 25
3.3.2 急回特性和行程速比系数 26
3.3.3 压力角与传动角 27
3.3.4 死点位置 28
3.4 平面四杆机构的运动设计 29
3.4.1 按给定连杆位置设计平面四杆机构 29
3.4.2 按给定行程速比系数K设计平面四杆机构 30
3.5 企业应用案例——热处理加热炉的炉门启闭机构设计 31
思考题与习题 32
第4章 凸轮机构 34
本章知识导图 34
本章学习目标 35
4.1 凸轮机构的组成及分类 35
4.1.1 凸轮机构的组成及应用 35
4.1.2 凸轮机构的分类 36
4.2 从动件常用的运动规律 38
4.2.1 凸轮机构中的基本名词术语 38
4.2.2 等速运动规律 39
4.2.3 等加速等减速运动规律 39
4.3 图解法设计盘形凸轮轮廓 40
4.3.1 反转法原理 40
4.3.2 直动从动件盘形凸轮轮廓设计 41
4.3.3 摆动从动件盘形凸轮轮廓设计 43
4.4 凸轮机构设计中应注意的几个问题 44
4.4.1 压力角 44
4.4.2 基圆半径的确定 45
4.4.3 滚子半径的确定 45
4.5 企业应用案例——凸轮分割器 46
思考题与习题 47
第5章 其他常用机构 49
本章知识导图 49
本章学习目标 50
5.1 棘轮机构 50
5.1.1 棘轮机构的组成及其工作特点 50
5.1.2 棘轮机构的类型与应用 50
5.1.3 棘轮机构设计中的主要问题 53
5.2 槽轮机构 54
5.2.1 槽轮机构的组成及工作原理 54
5.2.2 槽轮机构的类型、特点及应用 54
5.3 不完全齿轮机构 55
5.3.1 不完全齿轮机构的工作原理 55
5.3.2 不完全齿轮机构的类型、特点及应用 56
5.4 企业应用案例——棘轮扳手 57
思考题与习题 57
第6章 齿轮传动 58
本章知识导图 58
本章学习目标 59
6.1 齿轮传动的特点和类型 59
6.1.1 齿轮传动的特点 59
6.1.2 齿轮传动的类型 59
6.2 渐开线齿廓及其啮合特性 60
6.2.1 渐开线的形成及其特性 60
6.2.2 渐开线齿廓的啮合特性 61
6.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数 62
6.3.1 齿轮各部分的名称和符号 62
6.3.2 标准齿轮的基本参数 63
6.3.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸 64
6.4 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 64
6.4.1 渐开线齿轮正确啮合条件 64
6.4.2 渐开线齿轮连续传动条件 65
6.4.3 轮齿的相对滑动及齿轮传动的标准中心距 66
6.5 渐开线齿轮轮齿的切削加工与变位齿轮的概念 67
6.5.1 轮齿的切削加工原理 67
6.5.2 渐开线齿廓的根切现象和最小齿数 68
6.5.3 变位齿轮的概念 69
6.6 齿轮传动的失效形式、设计准则与材料选择 69
6.6.1 齿轮传动的失效形式 69
6.6.2 齿轮传动设计准则 71
6.6.3 齿轮的常用材料 72
6.7 渐开线标准直齿圆柱齿轮强度计算 73
6.7.1 轮齿的受力分析和计算载荷 73
6.7.2 齿轮的强度计算 74
6.7.3 齿轮传动设计参数的选择 78
6.8 斜齿圆柱齿轮传动 79
6.8.1 斜齿圆柱齿轮齿廓的形成及其啮合 79
6.8.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 79
6.8.3 斜齿圆柱齿轮正确啮合条件 81
6.8.4 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 81
6.9 直齿锥齿轮传动 83
6.9.1 锥齿轮传动的特点和应用 83
6.9.2 直齿锥齿轮的基本参数和几何尺寸 83
6.9.3 背锥和当量齿数 84
6.9.4 直齿锥齿轮传动的强度计算 85
6.10 齿轮的结构 86
6.11 企业应用案例——带式运输机减速器齿轮传动设计 89
思考题与习题 91
第7章 蜗杆传动 93
本章知识导图 93
本章学习目标 94
7.1 蜗杆传动的特点与类型 94
7.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 96
7.2.1 蜗杆传动的主要参数及其选择 96
7.2.2 蜗杆传动的几何尺寸计算 99
7.3 蜗杆传动的工作情况分析及结构设计 99
7.3.1 蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料 99
7.3.2 蜗杆传动的转向判定及受力分析 100
7.3.3 蜗杆传动的自锁 101
7.3.4 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计 102
7.4 普通圆柱蜗杆传动的强度计算 103
7.4.1 蜗轮齿面接触疲劳强度计算 103
7.4.2 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 104
7.5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 104
7.5.1 蜗杆传动的效率 104
7.5.2 蜗杆传动的润滑 106
7.5.3 蜗杆传动的热平衡计算 106
7.6 企业应用案例——混料机用蜗杆传动设计 107
思考题与习题 109
第8章 轮系 111
本章知识导图 111
本章学习目标 112
8.1 轮系的类型 112
8.2 定轴轮系传动比计算 113
8.3 周转轮系传动比计算 115
8.4 复合轮系传动比计算 118
8.5 轮系的功用 119
8.6 企业应用案例——精密传动领域的RV减速器 122
思考题与习题 123
第9章 带传动与链传动 125
本章知识导图 125
本章学习目标 126
9.1 带传动的特点、类型及几何参数 126
9.1.1 带传动的特点 126
9.1.2 带传动的类型 126
9.1.3 带传动的主要几何参数 128
9.2 V带及带轮 128
9.2.1 V带的类型与结构 128
9.2.2 V带轮 130
9.3 带传动的工作情况分析 130
9.3.1 带传动的受力分析 130
9.3.2 带传动的最大有效拉力及其主要影响因素 132
9.3.3 带传动的应力分析 133
9.3.4 带传动的弹性滑动和打滑 134
9.4 V带传动的设计计算 135
9.4.1 失效形式和设计准则 135
9.4.2 单根V带所能传递的功率 135
9.4.3 设计计算和参数选择 139
9.4.4 V带传动的张紧设计、使用与维护 143
9.5 链传动概述 145
9.6 链传动的运动特性分析 147
9.7 滚子链传动的设计计算 148
9.7.1 链运动的主要失效形式 148
9.7.2 链传动的承载能力 149
9.7.3 链传动主要参数的选择 150
9.7.4 链传动的布置 152
9.8 企业应用案例——带式输送机 153
思考题与习题 155
第10章 连接 156
本章知识导图 156
本章学习目标 157
10.1 螺纹连接的基本知识 157
10.1.1 螺纹的类型、应用及主要参数 157
10.1.2 螺纹连接的类型 159
10.1.3 标准螺纹连接件 161
10.2 螺纹连接的预紧和防松 162
10.2.1 螺纹连接的预紧 162
10.2.2 螺纹连接的防松 163
10.3 螺纹连接的强度计算 164
10.3.1 螺栓的失效形式及计算准则 164
10.3.2 单个螺栓连接的强度计算 165
10.3.3 螺纹连接件的材料及许用应力 171
10.4 螺栓组连接的设计 172
10.4.1 螺栓组连接的结构设计 172
10.4.2 螺栓组连接的受力分析 173
10.4.3 提高螺栓连接强度的措施 176
10.5 螺旋传动 180
10.5.1 螺旋传动的类型和应用 180
10.5.2 滑动螺旋传动螺杆及螺母的材料 180
10.5.3 滑动螺旋传动的失效形式和设计准则 180
10.6 键连接和花键连接 182
10.6.1 键连接类型和结构特点 182
10.6.2 平键连接的尺寸选择强度校核 184
10.6.3 花键连接 184
10.7 销连接 186
10.8 企业应用案例——卷扬机 187
思考题与习题 188
第11章 轴 190
本章知识导图 190
本章学习目标 191
11.1 轴的分类及材料 191
11.1.1 轴的分类 191
11.1.2 轴的材料 193
11.2 轴的结构设计 194
11.2.1 轴上零件的装配方案 194
11.2.2 轴上零件的固定 195
11.2.3 轴结构的工艺要求 197
11.2.4 提高轴的强度的常用措施 198
11.3 轴的性能分析与计算要点 200
11.3.1 轴的失效形式及设计准则 200
11.3.2 轴的强度计算 200
11.3.3 轴的刚度计算 204
11.3.4 轴的振动计算 204
11.4 轴的使用与维护 205
11.4.1 轴的使用 205
11.4.2 轴的维护 205
11.5 企业应用案例——化工设备输送装置 205
思考题与习题 210
第12章 轴承 212
本章知识导图 212
本章学习目标 213
12.1 轴承的分类与应用 213
12.2 滑动轴承的类型、结构和材料 213
12.2.1 滑动轴承的类型 213
12.2.2 滑动轴承的结构 213
12.2.3 滑动轴承的材料 217
12.3 滚动轴承的类型、代号及选用 218
12.3.1 滚动轴承的基本构造 218
12.3.2 滚动轴承的材料 219
12.3.3 滚动轴承的重要结构特性 219
12.3.4 滚动轴承的主要类型 219
12.3.5 滚动轴承的代号 221
12.3.6 滚动轴承类型的选择 223
12.4 滚动轴承的工作能力计算 224
12.4.1 滚动轴承的失效形式和计算准则 224
12.4.2 基本额定寿命和基本额定动载荷 225
12.4.3 滚动轴承的寿命计算公式 226
12.4.4 滚动轴承的当量动载荷 227
12.4.5 角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷Fr与轴向载荷Fa 229
12.4.6 滚动轴承的静强度计算 230
12.5 滚动轴承装置设计 233
12.5.1 轴承的配置 233
12.5.2 滚动轴承的轴向紧固 235
12.5.3 滚动轴承的配合 236
12.5.4 滚动轴承的润滑 236
12.5.5 滚动轴承的密封装置 237
12.6 企业应用案例——带式输送机减速器高速轴轴承选型 239
思考题与习题 240
第13章 联轴器和离合器 242
本章知识导图 242
本章学习目标 243
13.1 联轴器 243
13.1.1 联轴器的分类和特性 243
13.1.2 联轴器的选择 247
13.2 离合器 248
13.2.1 离合器的分类 248
13.2.2 常用离合器的结构和特点 249
13.3 企业应用案例——起重机 252
思考题与习题 252
参考文献 253
內容試閱 :
制造业是立国之本、兴国之器、强国之基。党的二十大报告提出“推动制造业高端化、智能化、绿色化发展”,并将其作为建设现代化产业体系的一个重要着力点。总书记指出:“深入实施制造业重大技术改造升级和大规模设备更新工程,推动制造业高端化、智能化、绿色化发展,让传统产业焕发新的生机活力。”在科技日新月异、国际竞争白热化的当下,机械设计作为国家工业发展的中流砥柱,其关键作用愈发凸显。它不仅是技术层面的创新实践,更承载着厚重的社会责任与家国情怀。本教材的编写旨在为机械类及相关专业的学生提供一本系统、全面且深入浅出的学习资料,帮助他们构建扎实的机械设计知识体系,掌握机械设计的基本理论、方法和技能,培养创新思维和工程实践能力,以适应现代机械设计领域的发展需求。
本书采用新工科创新系列教材的编写理念和模式,注重学科交叉与融合,强调工程实践与创新能力的培养。通过引入企业案例,调动学生积极性,强化理论与实践结合,提升学生解决实际工程问题的能力。本书从培养学生实践能力出发,对体系和内容进行了适当的重新组合,主要有以下特点。
① 以培养应用型人才为出发点,遵循基础理论知识“必需、够用”的原则,力求简单、实用,删除了纯理论的公式推导,对机械原理部分的内容进行了适度的删减,对机械零件部分的内容进行了合理的整合,对设计类问题也进行了尽可能的简化,而更多地论述生产实际中的应用问题,使学生易学、易懂。
② 应用性、实用性强。为加强应用型人才培养,本书通篇贯彻应用及实用原则,在典型机械传动和通用零部件部分适当编入了使用与维护方面的知识,在例题与习题的安排上注重培养学生分析问题和解决问题的能力。
③ 每章最后一节均为企业应用案例,通过工程案例综合本章的知识点,利于学生深化对所学理论知识的理解和掌握,使学生能够运用理论知识解决实际问题。
参加本书编写工作的有:沈阳大学李莉(第2、6、10章)、沈阳大学佟安时及沈阳机床股份有限公司田苗(第1、3、4、5章)、沈阳大学张涛(第7、8章)、沈阳大学毕春晓(第9章)、沈阳大学丛文瑞及沈阳大学关怀(第11、13章)、沈阳大学潘苏蓉及华晨宝马汽车有限公司邢宏亮(第12章)。全书由李莉负责统稿,并由沈阳大学吴洁教授主审。
为了更好地体现校企双元合作育人理念,本书特邀请企业专家参与编写,他们是沈阳机床股份有限公司工程师、技术支持部部长田苗,华晨宝马汽车有限公司工程师、生产经理邢宏亮。他们从内容贴近实际工程的需求出发,对本书提出了很多宝贵的意见和建议,在此对他们表示衷心的感谢!
本书配套课件、习题参考答案、拓展阅读等电子资源,读者可扫描书中二维码获取。由于编者水平有限,书中难免存在疏漏之处,恳请广大读者批评指正。
编者