具体描述
本书取材于生产实践，注重理论联系实际，机械电子有机结合。全书分为绪论、数控机床进给传动系统设计、数控机床控制系统设计、数控机床进给传动系统设计实例四章。其中包括：进给传动系统的轴向负载计算；导轨的设计与选型；滚珠丝杠螺母副的选型与计算；进给传动系统的刚度计算与误差分析；驱动电动机的选型与计算；进给传动系统的动态特性分析；驱动电动机与滚珠丝杠的连接；控制系统软件、硬件的基本组成及结构；计算机伺服控制系统、PLC控制系统等内容。本书特别列举了三个设计实例(立式数控铣床工作台(X轴)设计、立式加工中心工作台(X轴)设计、普通车床数控化改造设计)，并附录了设计时需查阅的各类表格、设计图纸，为设计提供了详细的参考资料。
本书可作为普通本科院校机械类专业数控技术课程设计的指导书，也可供高职高专院校的师生以及从事数控机床设计和普通机床数控化改造工作的工程技术。
《机械设计基础》 图书简介 本书旨在为机械设计领域的初学者提供系统、扎实的理论基础和实践指导。内容涵盖机械工程中最核心、最基础的设计原理、方法和工具，为读者将来深入学习和从事复杂的机械系统设计打下坚实根基。 第一部分：机械设计的基本概念与原则 本部分将从宏观角度出发，介绍机械设计在现代工业中的地位与作用，以及机械设计的基本流程和思维模式。 机械工程概论： 深入探讨机械工程的发展历程，分析其在国民经济和社会发展中的关键作用。介绍机械工程师的职责、职业素养以及在创新和解决工程问题中的重要性。我们将重点分析不同类型的机械系统，从简单的机械传动装置到复杂的自动化设备，揭示其背后蕴含的通用设计原理。 机械设计的基本要求： 详细阐述机械设计中不可忽视的四大基本要求：强度、刚度、刚度和寿命。 强度设计： 重点讲解应力与应变的基本概念，分析不同载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切）下的应力分布规律。介绍材料力学中的重要公式，如胡克定律、弯曲应力公式、扭转应力公式等。强调安全系数的概念，以及如何根据材料性能、载荷大小和许用应力来选择合适的结构尺寸，确保零件在工作载荷下不发生断裂或塑性变形。 刚度设计： 探讨变形的概念，分析不同结构形式在载荷作用下的变形量。介绍弹性模量、泊松比等材料力学参数，以及杆件弯曲变形、扭转变形的计算方法。阐述刚度对机械设备精度和工作性能的影响，例如机床的加工精度、仪器仪表的测量准确性等。讲解如何通过改变结构截面、材料选择等手段来提高构件的刚度。 刚性设计（稳定性）： 重点讲解构件在受压时可能发生的失稳现象，即“屈曲”。深入分析细长杆件在轴向压力作用下的临界力计算，介绍欧拉公式及其适用范围。讨论长柱、短柱的稳定性问题，以及影响稳定性的因素，如材料的弹性模量、截面惯性矩、支撑条件等。强调稳定设计在桥梁、高层建筑、车辆等结构中的重要性，防止结构发生突然的、灾难性的破坏。 寿命设计： 引入疲劳的概念，解释材料在反复载荷作用下可能发生的疲劳破坏，即使应力低于材料的屈服强度。详细介绍疲劳曲线（S-N曲线）的含义，分析应力幅、平均应力、应力集中等对疲劳寿命的影响。讲解疲劳强度设计方法，包括损伤累积理论、Miner法则等。分析表面处理、材料选择对提高疲劳寿命的作用。讨论磨损、老化等其他影响机械部件寿命的因素，并提出相应的防护措施。 机械零件设计的一般步骤： 归纳总结机械零件设计从需求分析到最终定型的完整流程，包括： 1. 确定零件的工作条件和性能要求： 明确零件需要承受的载荷、工作环境、精度要求、使用寿命等。 2. 进行初步方案设计： 构思多种可能的结构形式，并进行初步的优劣比较。 3. 进行主要尺寸和材料的选择： 根据强度、刚度等要求，估算主要尺寸并选择合适的材料。 4. 进行详细设计和校核： 绘制详细的零件图，并进行细致的力学计算和校核，确保各项设计要求得到满足。 5. 考虑工艺性： 在设计过程中，始终兼顾零件的制造、装配和维修的可行性。 6. 绘制零件图和技术文件： 完成符合标准的零件图和相关的技术说明。 第二部分：基础机械零件的设计与计算 本部分将聚焦于机械系统中不可或缺的几种基础零件，深入讲解其结构特点、工作原理、失效模式以及设计计算方法。 连接件设计： 螺纹连接： 详细介绍螺纹的基本知识，如螺纹牙形、公称直径、螺距、旋向等。分析螺栓连接的受力特点，讲解螺栓连接的强度计算（剪切、拉伸、挤压），以及考虑预紧力的重要性。介绍螺母、垫圈的选用和作用。讨论不同连接形式（如承受拉力、剪力、振动等）下的螺纹连接设计要点，并强调防松措施的应用，如开口销、弹簧垫圈、专用螺母等。 键和花键连接： 讲解键连接在轴和轮毂之间的作用，介绍键的类型（如半圆键、方键、平行键、锥度键）及其适用范围。分析键连接的受力，讲解键的挤压和剪切强度计算。介绍花键连接在传递较大扭矩和承受轴向力方面的优势，讲解花键的类型（如矩形花键、渐开线花键）及其设计计算。 销连接： 介绍圆柱销、圆锥销、槽销等类型，分析其在定位和传递载荷方面的作用，以及相应的强度计算。 焊接连接： 简要介绍焊接的基本原理，分析焊缝的受力特点，讲解不同焊缝形式（如角焊缝、坡口焊缝）的强度计算，以及选择合适的焊接工艺。 轴与轴系设计： 轴的分类与功用： 介绍传动轴、心轴、转轴等不同类型的轴，以及它们在机械传动系统中的作用。 轴的强度计算： 重点分析轴在弯矩、扭矩、轴向力以及它们组合作用下的受力情况。讲解轴的刚度计算，分析轴的挠度和临界转速。 轴的材料选择与热处理： 介绍常用的轴材料及其性能，以及热处理对提高轴的强度和耐磨性的作用。 轴的结构设计： 考虑轴颈、键槽、油孔、轴肩等结构要素的设计，以及轴的加工工艺性。 轴系设计： 介绍轴系的布置原则，以及如何合理选择轴的尺寸、材料和支承方式。 轴承设计： 轴承的分类与基本原理： 详细介绍滚动轴承（如球轴承、滚子轴承）和滑动轴承（如轴瓦）的基本结构、工作原理和性能特点。 滚动轴承的选择： 讲解如何根据载荷、转速、工作寿命等因素选择合适的滚动轴承型号、尺寸和精度等级。介绍轴承的当量动载荷计算和寿命计算。 滑动轴承的设计： 分析滑动轴承的工作机理，讲解油膜润滑的形成和作用。介绍滑动轴承的材料选择、间隙计算和散热设计。 轴承的安装与润滑： 强调轴承正确安装和润滑对保证其正常工作和延长使用寿命的重要性。 齿轮与齿轮传动设计： 齿轮基本参数与啮合原理： 介绍齿轮的基本术语，如模数、压力角、齿数、分度圆、顶圆、根圆等。深入分析渐开线齿廓的形成和啮合特点，讲解齿轮传动的传动比、效率等。 齿轮强度计算： 详细讲解齿轮的轮齿弯曲强度计算和齿面接触强度计算。分析载荷系数、应力集中系数、接触疲劳系数等的影响。 齿轮传动设计： 介绍设计标准直齿圆柱齿轮减速器的基本步骤，包括确定传动比、功率、选择齿轮材料和精度等级，进行齿轮尺寸和齿形的计算。 齿轮的失效模式与改进： 分析齿轮可能出现的磨损、疲劳、断齿等失效形式，并提出相应的改进措施，如选择合适的材料、热处理、优化齿形设计、改进润滑等。 带传动与链传动设计： 带传动： 介绍三角带、v型带、同步带等常见带的结构和特点。分析带传动的受力，讲解带的张紧力计算、拉力计算以及功率计算。介绍带传动的中心距、带长计算。讨论带传动的效率、使用寿命和失效原因，以及提高传动性能的措施。 链传动： 介绍滚子链、齿形链等链的结构和特点。分析链传动的传动比、效率和受力。讲解链轮的设计与计算。讨论链传动的优点和缺点，以及在选择和使用中的注意事项。 第三部分：机械装置的集成与应用 本部分将引导读者将前面学到的零件设计知识融会贯通，理解如何在实际工程中组合运用这些基础零件，构成完整的机械装置。 机构的组成与运动分析： 介绍最基本的低副机构（如铰链四杆机构、齿轮齿条机构、凸轮机构）的组成要素、自由度计算和运动分析方法。通过分析简单机构的运动规律，理解机械运动的转换和传递。 润滑与密封技术： 润滑： 深入讲解润滑的基本作用（减少摩擦、降低磨损、散热、防锈等），介绍不同润滑剂（油、脂）的性能和选择原则。分析不同润滑方式（如浸油润滑、压油润滑、喷油润滑）的特点和适用范围。 密封： 讲解密封在防止介质泄漏、防止外部污染物进入等方面的重要性。介绍常见的密封结构（如油封、O型圈、迷宫密封、填料密封），并分析它们的适用条件和设计要点。 机械加工工艺基础： 简要介绍机械零件的常用加工方法，如车削、铣削、钻削、磨削等，以及热处理、表面处理工艺。强调设计时应充分考虑零件的加工工艺性，选择易于制造、成本合理的加工方案。 机械装配与调试： 介绍机械装置的装配流程、精度保证和调试方法。强调良好的装配质量对机械设备性能的直接影响。 机械设计中的标准化与系列化： 讲解标准件在机械设计中的重要性，以及采用标准化、系列化设计对提高设计效率、降低制造成本、实现互换性的意义。 案例分析： 通过分析一些典型的机械装置（如简单的起重装置、机床夹具、包装机械等）的设计过程，将书中讲解的理论知识与实际应用相结合，加深读者对机械设计整体思路的理解。 本书的编写力求理论与实践相结合，内容详实，图文并茂，旨在培养读者扎实的机械设计功底，为他们将来从事更高级的机械设计和制造工作奠定坚实基础。
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