工程力學與機械設計基礎(簡體書)
- 系列名:高等職業教育十二五規劃教材
- ISBN13:9787030361189
- 出版社:科學出版社
- 作者:唐劍兵
- 裝訂/頁數:平裝/355頁
- 規格:23.5cm*16.8cm (高/寬)
- 出版日:2013/06/01
商品簡介
本書可以滿足教學計劃在80~120課時的教學需要,在教學時各專業可根據教學需求,對相關章節內容進行取舍。本書可供高職高專機械類及機電、測控、印刷、環保等近機類應用技術類專業的學生使用。
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目次
第1章機械設計基礎概論
1.1概述
1.1.1機器和機械
1.1.2課程簡介
1.2機械設計的內容和基本要求
1.2.1機械設計產生的歷史背景及其含義
1.2.2現代機械設計的特點
1.2.3機械設計的基本要求
1.2.4機械設計類型
1.2.5機械設計的一般方法
1.2.6機械設計的一般程序
1.3機械零件的失效形式和設計準則
1.3.1機械零件的失效形式
1.3.2機械零件的設計準則
1.4機械零件的材料選用
1.4.1機械零件的工作、使用條件
1.4.2材料選擇的基本原則
1.5機械零件的結構工藝性和標準化
1.5.1機械零件的工藝性
1.5.2機械設計中的標準化
習題
第2章結構的靜力分析
2.1靜力分析基礎
2.1.1力的概念
2.1.2靜力學的基本公理
2.1.3約束與約束反力
2.1.4物體的受力分析與受力圖
2.2平面力系的簡化與平衡
2.2.1力系的分類和力系等效的概念
2.2.2平面匯交力系的簡化與平衡
2.3力矩與平面力偶系
2.3.1力矩的概念與計算
2.3.2力偶及其性質
2.3.3平面力偶系的合成和平衡
2.4平面任意力系簡化與平衡
2.4.1力的平移定理
2.4.2平面任意力系向平面內任意一點簡化
2.4.3平面任意力系簡化結果分析
2.4.4平面任意力系的平衡方程及應用
2.4.5靜定與靜不定問題
2.4.6物系的平衡
2.5空間力系簡介
2.5.1力沿空間直角坐標軸的分解與投影
2.5.2力對軸之矩
2.5.3空間任意力系的平衡方程及應用
2.6滑動摩擦簡介
2.6.1摩擦力
2.6.2摩擦角和自鎖現象
2.6.3考慮摩擦時物體的平衡問題
習題
第3章構件的變形及強度計算
3.1概述
3.1.1基本要求
3.1.2變形固體的基本假設
3.1.3內力、截面法和應力
3.1.4桿件變形的基本形式
3.2構件的拉伸和壓縮
3.2.1軸向拉伸和壓縮的概念
3.2.2軸向拉伸和壓縮時橫截面的內力、應力計算
3.2.3軸向拉伸和壓縮時的變形
3.2.4材料拉伸與壓縮的力學性能及強度計算
3.3剪切與擠壓
3.3.1剪切的概念及剪切胡克定律
3.3.2擠壓的概念及實用計算
3.4圓軸的扭轉
3.4.1扭轉的概念
3.4.2圓軸扭轉時橫截面上的內力——扭矩
3.4.3圓軸扭轉時橫截面上的應力
3.4.4圓軸扭轉時的強度和剛度計算
3.5直梁的彎曲
3.5.1直梁平面彎曲的概念
3.5.2梁的計算簡圖
3.5.3梁橫截面上的內力——剪力和彎矩
3.5.4平面彎曲時梁橫截面上的正應力
3.5.5梁彎曲時的強度、剛度計算
3.6構件組合變形的強度計算
3.7交變應力作用下零件的疲勞強度
3.7.1交變應力及其特征
3.7.2疲勞破壞與材料的持久極限
3.7.3交變應力作用下零件的強度計算
習題
第4章機構的自由度及運動分析
4.1機構的組成
4.1.1構件
4.1.2運動副
4.1.3運動鏈與機構
4.2平面機構運動簡圖
4.2.1運動副及構件的表達
4.2.2繪制平面機構運動簡圖
4.3平面機構的自由度
4.3.1平面機構的自由度
4.3.2機構具有確定運動的條件
4.3.3計算機構自由度的注意事項
4.4平面機構的運動分析
4.4.1點的運動
4.4.2剛體的運動
4.4.3速度瞬心
習題
第5章機械的潤滑和密封
5.1潤滑的作用和常用潤滑劑
5.1.1潤滑的作用
5.1.2潤滑劑
5.2潤滑方式的選取和潤滑裝置
5.3常用傳動裝置的潤滑
5.3.1滑動軸承的潤滑
5.3.2滾動軸承的潤滑
5.3.3齒輪傳動的潤滑
5.4密封方式及密封裝置
5.4.1概述
5.4.2靜密封
5.4.3動密封
習題
第6章機械聯接
6.1鍵聯接
6.1.1鍵聯接的類型
6.1.2鍵的選擇
6.1.3花鍵聯接
6.2銷聯接
6.3螺紋聯接
6.4軸間聯接
6.4.1聯軸器
6.4.2離合器
6.5不可拆卸聯接
6.5.1焊接
6.5.2膠接
6.5.3鉚接
習題
第7章軸和軸承
7.1軸的概述
7.1.1軸的分類
7.1.2軸的材料及其選擇
7.2軸的結構設計
7.2.1擬定軸上零件的裝配方案
7.2.2軸上零件的定位
7.2.3各軸段直徑和長度的確定
7.2.4提高軸的強度的常用措施
7.2.5軸的結構工藝性
7.3軸的強度計算
7.3.1按扭轉強度條件計算
7.3.2按彎扭合成強度條件計算
7.3.3軸的設計步驟
7.4滾動軸承
7.4.1滾動軸承的構造、類型和特點
7.4.2滾動軸承的代號及類型選擇
7.5滾動軸承的組合結構設計
7.5.1軸承的配置
7.5.2軸向位置的調整
7.5.3提高軸承系統的剛度和同軸度
7.5.4配合和裝拆
7.6滑動軸承
7.6.1徑向滑動軸承
7.6.2止推滑動軸承
習題
第8章撓性傳動
8.1帶傳動
8.1.1帶傳動的組成及應用
8.1.2V帶輪的設計
8.1.3帶傳動的工作情況分析
8.1.4普通V帶傳動設計計算
8.1.5V帶傳動的張緊和維護
8.2鏈傳動
8.2.1鏈傳動的組成及應用
8.2.2滾子鏈和鏈輪
8.2.3鏈傳動的布置、張緊和維護
習題
第9章齒輪傳動
9.1齒輪傳動的特點和類型
9.1.1齒輪傳動的特點
9.1.2齒輪傳動的類型
9.1.3齒廓嚙合基本定律
9.2漸開線齒廓
9.2.1漸開線的形成及其特性
9.2.2漸開線齒廓的嚙合特性
9.3漸開線標準直齒圓柱齒輪的主要參數和幾何尺寸
9.3.1漸開線齒輪各部分的名稱、定義
9.3.2漸開線齒輪的基本參數
9.4漸開線直齒圓柱齒輪傳動的性質
9.4.1一對漸開線齒輪的正確嚙合條件
9.4.2齒輪傳動連續性的條件
9.4.3齒輪傳動的無側隙嚙合條件及標準中心距
9.5漸開線齒輪的加工方法及根切現象
9.5.1齒輪輪齒的加工方法
9.5.2漸開線齒廓的根切現象與最少齒數
9.6輪齒的失效和齒輪的材料
9.6.1輪齒的失效形式
9.6.2設計準則
9.6.3齒輪的材料及熱處理
9.7標準直齒圓柱齒輪傳動的設計
9.7.1齒輪強度計算理論
9.7.2輪齒的受力分析
9.7.3輪齒的計算載荷
9.7.4齒面接觸疲勞強度計算
9.7.5齒根彎曲疲勞強度計算
9.7.6齒輪傳動的許用應力
9.7.7齒輪的主要參數選擇
9.7.8齒輪精度等級的選擇
9.7.9圓柱齒輪的結構與潤滑
9.8平行軸斜齒圓柱齒輪傳動
9.8.1斜齒輪齒廓曲面的形成及其嚙合特點
9.8.2斜齒圓柱齒輪的幾何參數及幾何尺寸計算
9.8.3斜齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件
9.8.4斜齒圓柱齒輪的當量齒數
9.8.5斜齒圓柱齒輪的受力分析
9.8.6斜齒圓柱齒輪的強度計算
9.9圓錐齒輪傳動簡介
9.9.1錐齒輪傳動的特點和應用
9.9.2直齒圓錐齒輪基本參數及幾何尺寸
9.10蝸桿傳動
9.10.1蝸桿傳動的類型和特點
9.10.2圓柱蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸
9.10.3蝸桿傳動的失效形式、材料、結構和精度
9.10.4蝸桿傳動的計算
習題
第10章齒輪系
10.1齒輪系的分類
10.2定軸齒輪系的傳動比
10.3行星齒輪系的傳動比
10.4組合齒輪系的傳動比
10.5齒輪系的應用
習題
第11章常用機構及運動分析
11.1平面連桿機構
11.1.1平面四桿機構的特點及應用
11.1.2平面四桿機構的運動特性
11.1.3平面四桿機構的傳力特性
11.1.4平面四桿機構的設計
11.2凸輪機構
11.2.1凸輪機構的組成、特點與分類
11.2.2凸輪機構的運動特性
11.2.3凸輪機構的傳力特性
11.2.4圖解法設計凸輪輪廓
11.2.5凸輪工作輪廓的校核
11.3螺旋機構
11.3.1螺旋傳動的類型
11.3.2螺旋傳動機構的工作原理
11.3.3螺旋傳動機構的結構及材料
習題
第12章其他常用機構
12.1間歇運動機構
12.1.1棘輪機構
12.1.2槽輪機構
12.1.3不完全齒輪機構
12.2微位移機構
12.2.1機械式微位移機構
12.2.2熱變形和彈性變形式微位移機構
12.2.3壓電元件式微位移機構
習題
第13章支承及導軌
13.1支承
13.1.1圓柱支承
13.1.2軸尖支承、刀支承
13.1.3彈性支承、電磁支承
13.2導軌
13.2.1滑動導軌
13.2.2滾動導軌
13.2.3靜壓導軌
13.3箱體
習題
第14章彈性元件
14.1彈簧的功用與類型
14.1.1彈簧的用途
14.1.2彈簧的分類
14.2圓柱螺旋彈簧
14.2.1圓柱螺旋彈簧的結構
14.2.2圓柱螺旋彈簧的設計計算
習題
第15章機械創新設計簡介
15.1機械創新設計的基本原理
15.1.1創新的概念
15.1.2機械創新設計的特點
15.1.3機械創新設計的分類
15.1.4常用創新技法
15.2機構組合與創新
15.3機構演化與創新
15.3.1改變構件的結構尺寸和運動性質
15.3.2機構的機架變換
15.4機械運動方案與創新設計
主要參考文獻
書摘/試閱
9.6.2設計準則
前面介紹的幾種失效形式并不會同時出現在一個齒輪上。不同的工作條件會有不同的失效形式。因此,應根據齒輪的具體情況確定相應的設計準則。但是,目前對于齒面磨損和齒面塑性變形還沒有較成熟的計算方法。關于齒面膠合,我N_aP,制定出漸開線圓柱齒輪膠合承載能力的計算方法,但只在設計高速重載齒輪傳動中,才做膠合計算。對于一般齒輪傳動,通常只按照齒根彎曲疲勞強度或齒面接觸疲勞強度進行計算。
對于軟齒面(HBW≤350)閉式齒輪傳動,由于主要失效形式是齒面點蝕,因此應按齒面接觸疲勞強度進行設計計算,再校核齒根彎曲疲勞強度。
對于硬齒面(HBW>350)閉式齒輪傳動,由于主要失效形式是輪齒折斷,因此應按齒根彎曲疲勞強度進行設計計算,再校核齒面接觸疲勞強度。
開式齒輪傳動或鑄鐵齒輪,僅按齒根彎曲疲勞強度設計計算。考慮到磨損的影響,可將模數增加100~20%,不校核齒面接觸疲勞強度。
9.6.3齒輪的材料及熱處理
在選擇齒輪材料及熱處理方式時,要根據齒輪傳動所受載荷的性質、精度要求、工作條件、容易出現的失效形式等因素綜合考慮確定。設計齒輪傳動時,應使齒面具有較高的抗點蝕、抗膠合、抗磨損及抗塑性變形的能力,齒根要有較高的抗折斷能力。因此,對齒輪材料性能的基本要求可以歸納為以下幾點。
(1)輪齒表面層有足夠的硬度和足夠高的耐磨性。
(2)齒輪輪齒要有足夠的彎曲強度和沖擊韌性。
(3)易于加工,能進行熱處理及表面處理,使其能達到所需的硬度及表面粗糙度。
常用的齒輪材料是鍛鋼,其次是鑄鋼和鑄鐵。目前塑料齒輪的應用也日漸增多。
1)鍛鋼
大多數齒輪都采用鍛鋼制造。常用的是含碳量在0.15%~0.6%的碳鋼或合金鋼。齒輪的熱處理和化學熱處理主要采用下列方法。
(1)正火。正火能消除內應力、細化晶粒,并改善力學性能和切削性能。機械強度要求不高的齒輪可用中碳鋼正火處理,大直徑的齒輪可用鑄鋼正火處理。
(2)調質。適用于調質處理的鋼有40、45、38SiMnMo、40Cr、40CrNi等,調質后的齒輪具有以下特點:①硬度不很高(HB<350)而機械強度較高;②調質齒輪可用于載荷循環總數很大的情況;③調質處理的齒輪可以進行精加工。>350)而機械強度較高;②調質齒輪可用于載荷循環總數很大的情況;③調質處理的齒輪可以進行精加工。>
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