机械设计基础是高等学校机械类、近机类专业学生必修的一门技术基础课，它在教学中起着承前启后的作用，为学生学习后续的专业课打下必要的基础。它主要研究机械中常用机构和通用零部件的工作原理、结构特点、基本设计理论和计算方法，以及材料的选用等内容。本书共分16章，第1章-第7章主要介绍常用机构的分析与设计，如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系等常用机构；第8章为机械的平衡与调速，介绍机器的动力学问题；第9章-第14章介绍机械常用零部件的结构特点和设计方法，主要介绍带传动、链传动、连接、轴、轴承等通用零部件；第15章介绍机械传动系统设计的过程和方法；第16章现代设计方法简介，主要介绍优化设计、有限元法和绿色设计等常用的现代设计方法。
本书是根据高等学校机械设计基础教学基本要求, 以培养应用型人才为指导思想, 结合几年来各校使用本教材的实践经验和教学改革成果以及同行和读者的建议, 按照“十二五”
江苏省高等学校重点教材建设的要求而修订的。
编者对《机械设计基础》第2 版做了较全面、系统的修改和补充, 从满足教学基本要求、贯彻少而精的原则出发, 力求使其更加充实、完善, 重点突出、通俗易懂。与第2 版相比, 本次修订主要更新和增补的内容有:1) 对各章的结构和基本概念进行了仔细推敲和更新, 力求严谨、确切, 便于教学。
2) 增加了现代机械设计方法一章内容, 如优化设计、有限元和计算机辅助设计等设计思想和工程应用实例。还增加了复合材料、同步带传动、开式链机构等新技术概念, 以适应时代的发展要求, 反映学科发展的前沿动态。
3) 根据最新颁布的国家标准对带传动、链传动、螺纹连接、滚动轴承、弹簧和金属材料等内容予以更新。
4) 对基本理论及有关公式的论证与推导予以简化和删减, 着重于其在设计中的应用,如曲柄存在的条件、螺纹的形成、带传动的几何关系等内容, 使其更加清晰、明确。
5) 增补了一些例题和习题, 以加强对学生的训练。
本书第1 版于2001 年出版, 由盐城工学院朱龙英、郁倩, 扬州大学顾玲, 江南大学陈伟明和南通大学杨玉萍编写, 朱龙英担任主编。参加本次修订工作的有: 盐城工学院朱龙英(第1~4、7、8、15、16 章)、郁倩(第5、6 章), 南通大学杨玉萍(第9 ~ 11 章) 和扬州大学陈静(第12~14 章)。由朱龙英任主编, 杨玉萍和陈静任副主编。
本书由南京航空航天大学朱如鹏教授和盐城工学院周海教授审阅, 他们提出了宝贵的意见, 在此表示衷心的感谢。
由于编者水平有限, 殷切希望专家、同仁和读者在使用过程中对本书提出批评指正。
编 者
前言
第1 章 绪论1
1. 1 本课程研究的对象和内容1
1. 2 机械设计的基本要求和一般过程3
1. 3 机械零件的常用材料及选择5
1. 4 机械零件的计算准则及一般设计
步骤10
1. 5 机械零件的结构工艺性及标准化11
思考题及习题14
第2 章 平面机构运动简图及其
自由度15
2. 1 机构的组成15
2. 2 平面机构运动简图17
2. 3 平面机构的自由度18
思考题及习题23
第3 章 平面连杆机构25
3. 1 铰链四杆机构的基本类型及运动特性25
3. 2 铰链四杆机构的演化30
3. 3 平面四杆机构的运动设计33
思考题及习题37
第4 章 凸轮机构39
4. 1 凸轮机构的应用和分类39
4. 2 从动件常用的运动规律41
4. 3 凸轮机构的压力角和基圆半径45
4. 4 图解法设计凸轮轮廓47
4. 5 解析法设计凸轮轮廓50
思考题及习题51
第5 章 齿轮传动53
5. 1 齿轮传动的特点和类型53
5. 2 渐开线齿轮54
5. 3 渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合传动60
5. 4 轮齿的切削加工与变位齿轮的概念62
5. 5 直齿圆柱齿轮的强度计算66
5. 6 斜齿圆柱齿轮传动77
5. 7 直齿锥齿轮传动84
5. 8 蜗杆传动88
思考题及习题92
第6 章 轮系95
6. 1 轮系及其分类95
6. 2 定轴轮系的传动比计算96
6. 3 周转轮系的传动比计算98
6. 4 轮系的功用103
思考题及习题105
第7 章 其他常用机构107
7. 1 棘轮机构107
7. 2 槽轮机构110
7. 3 凸轮式间歇运动机构111
7. 4 不完全齿轮机构112
7. 5 开式链机构113
思考题及习题116
第8 章 机械的调速与平衡117
8. 1 机械的速度波动与调节117
8. 2 回转件的平衡119
思考题及习题125
第9 章 带传动127
9. 1 带传动的类型、特点和应用127
9. 2 带传动工作情况分析131
9. 3 普通V 带传动的设计计算135
9. 4 同步带传动简介142
Ⅴ
9. 5 带传动的使用和维护146
思考题及习题147
第10 章 链传动149
10. 1 链传动的类型、结构和特点149
10. 2 链传动的运动特性153
10. 3 链传动的设计计算154
思考题及习题160
第11 章 连接161
11. 1 概述161
11. 2 螺纹的主要参数162
11. 3 螺纹副的受力分析、效率和自锁164
11. 4 螺纹连接的类型和螺纹连接件167
11. 5 螺纹连接的拧紧与防松168
11. 6 螺栓组连接的设计和强度计算171
11. 7 螺旋传动177
11. 8 轴毂连接180
11. 9 其他连接简介186
思考题及习题188
第12 章 轴192
12. 1 轴的分类和材料192
12. 2 轴的结构设计194
12. 3 轴的设计计算196
思考题及习题200
第13 章 轴承202
13. 1 轴承的分类202
13. 2 滑动轴承的类型、结构和材料202
13. 3 非液体摩擦滑动轴承的设计计算206
13. 4 轴承常用的润滑剂和润滑装置208
13. 5 滚动轴承的类型、结构和代号211
13. 6 滚动轴承选择计算216
13. 7 滚动轴承装置设计220
思考题及习题226
第14 章 其他常用零部件228
14. 1 联轴器228
14. 2 离合器233
14. 3 弹簧236
思考题及习题245
第15 章 机械传动系统设计247
15. 1 机械传动系统方案设计247
15. 2 机械传动系统的运动和动力计算250
思考题及习题254
第16 章 现代机械设计方法简介255
16. 1 优化设计255
16. 2 有限元法260
16. 3 计算机辅助设计265
16. 4 绿色设计268
思考题及习题269
附录271
参考文献273
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