本书为机械工程创新人才培养系列教材之一,根据高等工科院校机械设计基础课程最新基本要求,结合重庆大学国家工科机械基础教学基地多年的教学实践经验,经精心组织教学内容、精心构建数字设计、精心打磨细节编写而成。
本书将机械原理与设计内容有机结合,共有13章,主要内容包括:机械设计基础概论,平面机构的运动简图及自由度,平面连杆机构,凸轮机构与间歇运动机构,平面齿轮传动,空间齿轮传动,轮系,挠性传动,机械传动系统设计,轴的设计,轴承,螺纹连接,机械的平衡和调速。章后附习题和知识拓展。为方便“教”和“学”,本书已建设成为新形态教材,配套微视频动画 (扫描二维码可直接观看)等数字资源包。
本书可作为高等学校非机械类、近机械类专业的机械设计基础课程教材,也可作为高等职业学校、高等专科学校及成人高校相关专业教材,还可供有关工程技术人员参考。
本书为机械工程创新人才培养系列教材之一,根据高等工科院校机械设计基础课程最新基本要求,结合重庆大学国家工科机械基础教学基地多年的教学实践经验,经精心组织教学内容、精心构建教学设计、精心打磨细节编写而成。
本书可作为高等院校近机械类、非机械类专业的机械设计基础课程教材,也可作为高等职业学校、高等专科学校及成人高校相关专业教材,还可供有关工程技术人员参考。本书主要特点有:
1)以读者视角进行启发性学习导读,培养学生提出问题、分析问题的能力。教材编写通过案例引入,将学生逐渐引入到工程实际角色中,比起教材刻板介绍或概述,更具有亲和力、感染力和启发性。
2)注重机械工程领域新的理念和发展介绍。在第一章中,以独立一节内容介绍了前沿技术在机械设计中的应用,简明阐述了现代先进设计技术,譬如数字孪生、人工智能在结构设计、应力分析、产品制造等环节中的应用,使学生了解到计算机和信息技术的发展给机械设计带来的巨大影响,以及相互促进的关系。
3)紧密结合学科前沿发展,通过介绍高水平的科学研究成果来支持高质量的本科教学。在知识拓展中引入机械传动国家重点实验室的最新成果——中国空间站“问天”实验舱“对构齿轮”、世界最大“涡轮压裂车传动系统”等,通过科教融合,将机械工程领域最新发展和技术传授给学生。
4)通过大量制作精美、结构详尽的照片或插图等,介绍工程和生活实际应用的典型结构,使学生对机械结构有更加直观的认识和理解,为学生进行机械设计提供实用的参考资料。
参加本书编写工作的有:金鑫、王利明、陈霞(第1、5、6、11、12章),谢建华、任亨斌(第2章),马卫彬、李俊(第3章)、岳勇、伍驭美(第4、8、10章),亚森江、杜雪松(第7章),李良军、郭俊先(第9章),管晓虎、王长云、魏静(第13章)。全书由重庆大学机械与运载工程学院金鑫、新疆农业大学机电工程学院岳勇任主编,李良军、郭俊先任副主编。
本书由重庆大学江桂云教授主审。在编写过程中,许多同行提出了很多好的意见与建议,机械传动国家重点实验室陈兵奎教授、石万凯研究员、杜静教授、陈永洪副教授、罗洋老师提供了前沿工程案例。在此一并表示衷心的感谢。
由于编者水平有限,缺点在所难免,敬请广大读者批评指正。
编者
目录
前言
第1章概论1
11机械及其组成2
12机械设计的基本要求和一般过程6
13机械零件的设计准则8
14机械零件的工艺性及标准化11
15现代机械设计理论概述13
16习题17
17知识拓展17
第2章平面机构的运动简图及
自由度21
21运动副及其分类22
22平面机构运动简图24
23平面机构的自由度27
24习题31
25知识拓展32
第3章平面连杆机构35
31平面四杆机构的基本类型36
32平面四杆机构曲柄存在的条件39
33平面四杆机构的工作特性40
34平面四杆机构的演化43
35平面四杆机构的设计47
36习题50
37知识拓展51
第4章凸轮机构与间歇运动机构54
41凸轮机构的类型与应用56
42从动件常用运动规律58
43盘形凸轮轮廓设计62
44凸轮机构基本尺寸的确定66
45间歇运动机构68
46习题75
47知识拓展75
第5章平面齿轮传动79
51齿轮传动的特点和类型80
52齿廓啮合基本定律82
53渐开线及渐开线齿轮83
54渐开线标准直齿轮的参数与计算85
55渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动87
56渐开线齿廓切削加工的原理89
57齿轮传动的失效形式与设计准则92
58标准直齿轮传动强度计算95
59斜齿圆柱齿轮传动104
510齿轮的结构设计109
511习题110
512知识拓展110
第6章空间齿轮传动114
61直齿锥齿轮的齿廓曲面与当量齿轮115
62直齿锥齿轮传动的运动要求116
63直齿锥齿轮受力分析、强度计算特点
及典型结构117
64蜗杆传动的组成和特点118
65普通圆柱蜗杆传动的基本参数和几何
尺寸119
66蜗杆传动的啮合特性、失效形式及
材料选择122
67蜗杆传动受力分析、承载能力计算
特点及典型结构124
68习题127
69知识拓展128
第7章轮系131
71轮系的功用132
72轮系的分类135
73定轴轮系传动比136
74周转轮系传动比138
75复合轮系的传动比140
76减(增)速器141
77习题147
78知识拓展147
第8章挠性传动151
81带传动的类型、结构和主要几何
尺寸152
82带传动的受力分析和运动特性156
83普通V带传动的设计计算160
84带传动的张紧、安装与维护166
85链传动的类型及应用167
86链传动的结构特点168
87链传动的运动特性和受力分析170
88链传动的布置、张紧、润滑172
89滚子链传动的设计计算173
810习题178
811知识拓展179
第9章机械传动系统设计181
91概述182
92机械传动系统方案设计184
93设计实例186
94习题192
第10章轴的设计193
101轴的分类和材料194
102轴的结构设计197
103轴的强度计算199
104轴毂连接203
105常用联轴器和离合器208
106习题216
107知识拓展217
第11章轴承219
111滑动轴承的主要类型、结构和
材料220
112非液体摩擦滑动轴承的计算224
113液体摩擦滑动轴承简介225
114滚动轴承的结构、类型和特点226
115滚动轴承的尺寸选择计算232
116滚动轴承的组合设计237
117轴承的润滑、润滑装置和密封
装置239
118习题242
119知识拓展243
第12章螺纹连接246
121螺纹的主要参数和常用类型247
122螺旋副的受力分析、效率和自锁250
123螺纹连接的类型和螺纹连接件251
124单个螺栓连接的强度计算252
125螺纹连接的拧紧和防松258
126提高螺栓连接强度的措施260
127习题263
128知识拓展264
第13章机械的平衡和调速267
131机械平衡概述268
132刚性回转构件的平衡设计及实验269
133机械速度波动的调节273
134习题276
参考文献277