機械設計基礎
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【作 者】主編 張洪麗 孫建俊
【I S B N 】978-7-5170-7819-7
【責任編輯】高輝
【適用讀者群】中職中專
【出版時間】2019-06-20
【開 本】16開
【裝幀信息】平裝(光膜)
【版 次】第1版第1次印刷
【頁 數】268
【千字數】421
【印 張】16.75
【定 價】¥42
【叢 書】高等職業教育“十三五”規劃教材(機械工程課程群)
【備注信息】
簡介
本書特色
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內 容 提 要
本書是編者根據近年來相關課程教學改革的實踐經驗,并參照教育部《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010—2020年)》提出的最新的職業教育教學改革要求編寫的。本書在內容編排上,突出高職教育的教學特色,注重理論與實際應用相結合,注重培養學生能力與職業素質。本書內容包括緒論,平面機構運動簡圖和自由度,平面連桿機構,凸輪機構,間歇運動機構,帶傳動和鏈傳動,齒輪傳動,蝸桿傳動,輪系,軸,軸承,聯軸器、離合器和制動器,螺紋連接,鍵和銷。每章后均附有習題以供學生練習用。
本書以項目的形式導入,組織教學內容,結構清晰、圖例豐富、綜合性強,可作為高職高專及中職院校的機械類和近機械類專業的基礎課教材,也可作為應用型本科、電視大學、成人教育、函授學院、中職學校、培訓班的教材,還可作為企業工程技術人員的自學參考書。
本書配有免費電子教案,讀者可以從中國水利水電出版社網站以及萬水書苑下載,網址為:http://www.waterpub.com.cn/softdown/或http://www.dgboyong.cn。
加強緒論部分的作用,使緒論真正起到提領全書的作用。
每章均以“項目任務”引出,使學生直接了解到本章的主要學習任務,通過解決實際問題,激發學生思考問題的積極性與主動性。
為關鍵知識點設置了“小思考”或“小提示”,加深學生對相關知識的印象。
每章的最后給出“項目任務”的分析求解方法,使學生具備運用理論知識解決實際問題的能力,達到“學以致用”的最終目的。
前 言
“機械設計基礎”是高等學校和職業院校近機械類及非機械類專業學科基礎課之一。來自多所高校和職業院校有豐富教學經驗的教授“機械設計基礎”課程的教師在專業建設和課程教學改革實踐的基礎上,認真討論了擬定的《機械設計基礎》編寫大綱并達成共識,經過通力合作,精心編寫了本書。本書采用“項目式”教學的理念和模式,以提高學生解決實際問題的能力為目標,激發學生學習的熱情,使學生感到學有所用,從而提高學生的工程應用能力和實踐創新能力。
在本書的編寫過程中,編者從培養學生實踐能力出發,對本書的體系和內容進行了適當的重新組合。本書主要具有以下特點。
(1)加強緒論部分的作用,使緒論真正起到提領全書的作用。
(2)每章均以“項目任務”引出,使學生直接了解到本章的主要學習任務,通過解決實際問題,激發學生思考問題的積極性與主動性。
(3)為關鍵知識點設置了“小思考”或“小提示”,加深學生對相關知識的印象。
(4)每章的最后給出“項目任務”的分析求解方法,使學生具備運用理論知識解決實際問題的能力,達到“學以致用”的最終目的。
本書由張洪麗、孫建俊任主編,江長愛、孫愛春、劉愛華、周淑霞任副主編。書稿編寫具體分工如下:山東交通學院張洪麗編寫了緒論、項目二、項目三、項目五、項目七,歷城職業中等專業學校江長愛編寫了項目一、項目四,山東勞動職業技術學院孫建春編寫了項目十、項目十二、項目十三,威海職業學院孫愛春編寫了項目六的1~7節、項目十一,山東交通學院周淑霞編寫了項目六的8~13節,山東交通學院劉愛華編寫了項目八、項目九。張洪麗負責全書的統稿。
另外,山東交通學院的領導及董強、管志光、房強漢和張琳,歷城職業中等專業學校、山東勞動職業技術學院、威海職業學院的領導和教師給出了許多寶貴的意見和建議,為本書的編寫給予了很大幫助;中國水利水電出版社萬水分社的編輯們也為本書的出版花費了大量心血,在此一并致以衷心的感謝。
由于作者水平有限,書中難免有錯誤和不妥之處,敬請廣大讀者批評指正!
編 者
2019年4月
0 緒論 1
0.1 機械的組成 1
0.1.1 機器和機構 2
0.1.2 零件、部件和構件 4
0.1.3 機器的分類、組成及發展 5
0.2 機械設計的任務、要求和程序 7
0.3 機械設計方法簡介 8
0.3.1 傳統機械設計方法 8
0.3.2 傳統機械設計方法 9
0.4 “機械設計基礎”課程的性質、任務
和學習內容 10
練習題 10
項目一 慣性篩 13
1 平面機構運動簡圖和自由度 13
1.1 平面機構運動簡圖 15
1.1.1 平面機構運動簡圖及其作用 15
1.1.2 平面機構運動簡圖的符號 15
1.1.3 平面機構運動簡圖的繪制 17
1.2 平面機構的自由度 18
1.2.1 平面機構自由度計算公式 18
1.2.2 計算平面機構自由度的注意事項 19
1.2.3 機構具有確定運動的條件 21
項目一 慣性篩——分析求解 21
練習題 22
項目二 往復活塞式內燃機 24
2 平面連桿機構 24
2.1 平面連桿機構的特點和應用 25
2.2 鉸鏈四桿機構的基本形式及其演化 26
2.2.1 鉸鏈四桿機構的基本類型 27
2.2.2 鉸鏈四桿機構的演化 29
2.3 平面四桿機構的基本特性 31
2.3.1 鉸鏈四桿機構存在曲柄的條件 32
2.3.2 急回特性 33
2.3.3 壓力角和傳動角 33
2.3.4 死點位置 34
2.4 平面四桿機構的設計 35
2.4.1 給定行程速比系數的設計問題 35
2.4.2 給定連桿位置的設計問題 36
2.5 平面多桿機構簡介 36
項目二 往復活塞式內燃機——分析求解 38
練習題 39
項目三 縫紉機 41
3 凸輪機構 41
3.1 凸輪機構的應用、分類和特點 42
3.1.1 凸輪機構的應用 42
3.1.2 凸輪機構的分類 43
3.1.3 凸輪機構的特點 44
3.2 常用從動件的運動規律 44
3.2.1 基本概念 44
3.2.2 常用運動規律 45
3.3 凸輪輪廓曲線設計圖解法 48
3.4 凸輪結構設計 51
3.4.1 壓力角 51
3.4.2 凸輪基本尺寸的確定 52
3.4.3 凸輪的結構及其與軸的連接 54
項目三 縫紉機——分析求解 55
練習題 56
項目四 蜂窩煤壓制機 59
4 間歇運動機構 59
4.1 棘輪機構 60
4.1.1 棘輪的工作原理和類型 60
4.1.2 棘爪的工作條件 61
4.1.3 棘輪和棘爪的幾何尺寸 61
4.1.4 棘輪機構的應用 62
4.2 槽輪機構 63
4.2.1 槽輪機構的工作原理 63
4.2.2 槽輪機構的主要參數 64
4.2.3 槽輪機構的其他幾何尺寸 65
4.3 不完全齒輪機構 65
項目四 蜂窩煤壓制機——分析求解 66
練習題 66
項目五 帶式輸送機 67
5 帶傳動和鏈傳動 67
5.1 帶傳動類型、特點和應用 68
5.2 V帶和帶輪 69
5.2.1 V帶的結構和規格 69
5.2.2 帶輪 72
5.3 帶傳動工作情況分析 75
5.3.1 帶傳動的主要參數 75
5.3.2 帶傳動受力分析 76
5.3.3 帶的應力分析 78
5.3.4 帶傳動的運動學特性 80
5.4 普通V帶傳動設計 81
5.4.1 單根普通V帶的基本額定功率 81
5.4.2 帶傳動設計的計算步驟和參數選擇 82
5.5 帶傳動的張緊與維護 85
5.6 同步帶傳動簡介 87
5.7 鏈傳動的分類、特點和應用 88
5.8 滾子鏈和鏈輪 89
5.8.1 滾子鏈的結構和規格 89
5.8.2 滾子鏈的鏈輪 91
5.9 鏈傳動工作情況分析 93
5.9.1 鏈傳動的運動特性分析 93
5.9.2 鏈傳動的受力分析 94
5.10 滾子鏈傳動設計 95
5.10.1 鏈傳動的主要失效形式 95
5.10.2 功率曲線圖 95
5.10.3 鏈傳動設計計算步驟和參數選擇 96
5.11 鏈傳動的使用和維護 99
項目五 帶式輸送機—分析求解 101
項目六 帶式輸送機 105
6 齒輪傳動 105
6.1 齒輪機構的特點和分類 106
6.2 漸開線齒廓 107
6.2.1 漸開線的生成 107
6.2.2 漸開線的性質 108
6.2.3 漸開線齒廓的嚙合特性 108
6.3 齒輪各部分名稱、基本參數及漸開線
標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸計算 110
6.3.1 齒輪各部分名稱 110
6.3.2 漸開線標準直齒圓柱齒輪幾何
尺寸計算 110
6.4 漸開線標準齒輪嚙合傳動 112
6.4.1 正確嚙合條件 112
6.4.2 正確安裝條件 113
6.4.3 連續傳動條件 113
6.5 漸開線齒輪的切齒原理 114
6.6 漸開線齒輪的根切、最少齒數和
變位齒輪 117
6.6.1 根切與最少齒數 117
6.6.2 變位齒輪 118
6.7 齒輪的失效形式及計算準則 119
6.7.1 齒輪的失效形式 119
6.7.2 設計準則 121
6.8 齒輪材料及精度等級 122
6.8.1 齒輪的材料及其選擇 122
6.8.2 齒輪傳動的精度等級 124
6.9 標準直齒圓柱齒輪傳動設計計算 125
6.9.1 標準直齒圓柱齒輪輪齒的受力分析 125
6.9.2 標準直齒圓柱齒輪齒面接觸疲勞
強度計算 127
6.9.3 標準直齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞
強度計算 128
6.9.4 齒輪傳動設計參數的選擇 129
6.10 斜齒圓柱齒輪傳動 130
6.10.1 斜齒輪齒廓的形成和特點 130
6.10.2 斜齒圓柱齒輪的主要參數 131
6.10.3 平行軸斜齒輪傳動的重合度 132
6.10.4 平行軸斜齒輪傳動的當量齒輪
和當量齒數 133
6.10.5 斜齒圓柱齒輪傳動設計計算 134
6.11 直齒錐齒輪傳動 135
6.11.1 圓錐齒輪傳動的特點及應用 135
6.11.2 直齒圓錐齒輪的背錐和當量齒數 137
6.11.3 直齒錐齒輪傳動設計計算 137
6.12 齒輪的結構、潤滑和效率 138
6.12.1 齒輪的結構設計 139
6.12.2 齒輪的潤滑 140
6.12.3 齒輪的效率 141
6.12.4 低速級齒輪傳動設計 141
項目六 帶式輸送機——分析求解 144
練習題 145
項目七 帶式輸送機 148
7 蝸桿傳動 148
7.1 蝸桿傳動的類型、特點和應用 148
7.2 蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸 151
7.2.1 圓柱蝸桿傳動的主要參數 151
7.2.2 圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計算 154
7.3 蝸桿傳動的失效形式、材料和結構 154
7.4 圓柱蝸桿傳動的設計計算 156
7.4.1 圓柱蝸桿傳動的受力分析 156
7.4.2 圓柱蝸桿傳動的強度計算 157
7.5 蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算 159
項目七 帶式輸送機—分析求解 162
練習題 164
項目八 龍門刨床工作臺 165
8 輪系 165
8.1 輪系的類型 165
8.2 定軸輪系傳動比計算 166
8.2.1 定軸輪系傳動比大小的計算 166
8.2.2 首、末輪轉向關系的確定 167
8.3 周轉輪系傳動比計算 168
8.3.1 周轉輪系的組成 168
8.3.2 周轉輪系傳動比的計算 169
8.4 復合輪系傳動比計算 172
8.5 輪系的功用 173
項目八 龍門刨床工作臺——分析求解 175
練習題 176
項目九 礦用鑿井絞車 180
9 軸 180
9.1 軸的功用和分類 180
9.2 軸的常用材料 181
9.3 軸的結構設計 182
9.3.1 軸上零件的定位和固定 182
9.3.2 軸的各段直徑和長度的確定 184
9.3.3 改善軸的受力狀況和結構工藝性 184
9.4 軸的強度計算 185
9.4.1 軸的扭轉強度計算 185
9.4.2 軸的彎扭合成強度計算 186
9.5 軸的剛度計算 187
項目九 礦用鑿井絞車——分析求解 187
練習題 190
項目十 帶式輸送機和紡織機 192
10 軸承 192
10.1 滾動軸承的結構、類型及特點 193
10.1.1 滾動軸承的結構 193
10.1.2 滾動軸承的類型、性能和特點 193
10.1.3 滾動軸承的代號 196
10.2 滾動軸承的選擇計算 197
10.2.1 主要失效形式 197
10.2.2 軸承壽命 198
10.2.3 向載荷的計算 200
10.3 滾動軸承的組合設計 202
10.3.1 軸承的固定 202
10.3.2 軸承組合的調整 203
10.4 滑動軸承的結構及特點 204
10.5 滑動軸承常用材料 206
10.6 滑動軸承的潤滑 207
10.7 非液體摩擦滑動軸承的計算 208
10.7.1 徑向滑動軸承的計算 208
10.7.2 止推滑動軸承的計算 209
項目十 帶式輸送機和紡織機——分析求解 209
練習題 210
項目十一 卷揚機 212
11 聯軸器、離合器和制動器 212
11.1 聯軸器 212
11.1.1 固定式剛性聯軸器 213
11.1.2 可移動式剛性聯軸器 214
11.1.3 聯軸器的選擇 216
11.2 離合器 217
11.3 制動器 218
項目十一 卷揚機——分析求解 219
練習題 220
項目十二 卷揚機和法蘭結構 221
12 螺紋連接 221
12.1 常用螺紋的類型特點、應用和參數 221
12.1.1 螺紋的類型、特點和應用 222
12.1.2 螺紋的參數 223
12.1.3 螺紋的標注 225
12.2 螺紋連接的基本類型和螺紋緊固件 225
12.2.1 螺紋連接的基本類型 226
12.2.2 螺紋緊固件 227
12.3 螺紋連接的預緊和防松 228
12.3.1 螺紋連接的預緊 228
12.3.2 螺紋連接的防松 230
12.4 螺栓的強度計算 231
12.4.1 螺栓的失效形式和設計準則 232
12.4.2 松螺栓連接 232
12.4.3 緊螺栓連接 233
12.4.4 單個螺栓的強度計算總結 235
12.4.5 螺紋連接件的許用應力 236
12.5 螺栓連接的結構設計 237
12.5.1 螺栓組連接的結構 237
12.5.2 螺栓組連接的受力分析 239
12.6 提高螺紋連接強度的措施 243
項目十二 卷揚機——分析求解 246
練習題 247
項目十三 帶式輸送機 250
13 鍵和銷 250
13.1 鍵連接 250
13.1.1 平鍵連接 251
13.1.2 半圓鍵連接 253
13.1.3 楔鍵和切向鍵連接 253
13.1.4 平鍵連接的設計計算 254
13.2 花鍵連接 255
13.2.1 花鍵的分類和應用 256
13.2.2 花鍵連接的強度計算 256
13.3 銷連接 257
項目十三 帶式輸送機——分析求解 258
練習題 259
參考文獻 260
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