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頁數:235

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出版時間:2008-8

價格:22.50元

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isbn號碼:9787109120891

叢書系列:

圖書標籤:

• 電工基礎
• 電路原理
• 電氣技術
• 基礎教育
• 職業教育
• 電力係統
• 電子技術
• 電工技能
• 理論學習
• 實踐操作

機械設計基礎 第一章 緒論 1.1 機械及其在國民經濟中的地位 機械是現代工業和社會發展不可或缺的工具。從宏觀上看，機械貫穿瞭農業、工業、交通運輸、國防等各個領域。在農業中，拖拉機、收割機等機械化設備極大地提高瞭生産效率；在工業製造中，精密機床、自動化生産綫是實現高質量、大規模生産的基石；在日常生活中，從簡單的傢用電器到復雜的交通工具，無不依賴於機械原理的應用。機械不僅是物質生産力的重要組成部分，更是技術進步和文明演進的直接體現。 1.2 機械設計及其在工程實踐中的作用 機械設計是將工程需求轉化為具體機械結構和係統的過程。它不僅涉及理論知識的運用，更考驗設計者的創造力、經驗和對實際工況的深刻理解。一個優秀的機械設計方案，需要在滿足功能需求的同時，兼顧可靠性、經濟性、可製造性和可維修性。在工程實踐中，機械設計是連接科學理論與工程産品的橋梁，直接決定瞭産品的性能和市場競爭力。本課程將係統地介紹機械設計的基本原理、方法和規範，為未來從事機械研發和製造的工程師打下堅實基礎。 1.3 機械設計課程的特點與學習要求 《機械設計基礎》是一門理論性與實踐性高度結閤的課程。它要求學習者不僅要掌握材料力學、工程熱力學等基礎理論，更要學會如何將這些理論應用於實際的零部件設計和機構分析中。學習本課程需要培養嚴謹的邏輯思維和空間想象能力。未來的工程師應具備獨立分析問題、選擇計算方法、繪製符閤國傢標準的工程圖樣的能力。 --- 第二章 機構的運動與動力學分析 2.1 機構的組成與分類 機械機構是由構件（如連杆、齒輪、軸等）通過連接件（如鉸鏈、滑移麵）按特定方式組閤而成的係統，用於傳遞運動、力和能量。根據運動形式，機構可分為平麵機構和空間機構；根據功能，可分為運動傳遞機構和功能機構。本章將重點研究平麵連杆機構、凸輪機構、齒輪機構和帶傳動等常見機構的結構特徵。 2.2 機構的運動分析 運動分析是機構設計的第一步。主要包括運動的相對性原理、速度和加速度的瞬心法、瞬時速度中心法（如基諾法）以及利用解析法或圖解法確定機構在特定位置時的位移、速度和加速度。對機構運動特性的深入理解，是優化設計參數的前提。 2.3 機構的動力學分析 動力學分析涉及分析作用在機構上的力（包括靜力、慣性力、摩擦力）以及由此産生的運動和力矩。本節將介紹達朗貝爾原理在機構運動中的應用，並探討如何進行運動件的慣性力計算。理解機構在動態工作條件下的受力情況，對於閤理選擇零部件尺寸和確定驅動源的扭矩至關重要。 --- 第三章 機械傳動基礎 3.1 機械傳動概述 機械傳動是機器中實現能量和運動轉換的核心環節。有效的傳動係統能夠保證輸齣運動的精確性、平穩性和所需功率的有效傳遞。本章將側重於分析齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動和摩擦輪傳動的工作原理、優缺點及適用範圍。 3.2 齒輪傳動 齒輪傳動是應用最廣泛的傳動形式之一，具有傳動比準確、效率高、結構緊湊的優點。 標準直齒圓柱齒輪：詳細解析齒輪的基本參數（模數、壓力角、齒數），齒廓幾何尺寸的計算，以及齒輪的嚙閤原理，包括漸開綫輪廓的特性和保證正確嚙閤的條件。 齒輪的強度計算：這是齒輪設計的核心內容。將分彆進行齒麵接觸強度（防止點蝕）和齒根彎麯強度（防止疲勞斷裂）的校核與設計計算。計算中需要考慮材料的許用應力、載荷性質、齒寬、齒數以及工作時數等因素。 3.3 帶傳動與鏈傳動 帶傳動：分析平帶和V帶傳動的基本工作原理，著重於張緊力與有效拉力之間的關係，以及打滑現象的控製。討論帶的材料選擇和帶輪的結構設計。 鏈傳動：研究鏈條的節距、鏈輪的嚙閤特性，以及鏈傳動在需要較大中心距和衝擊載荷場閤的應用。 --- 第四章 機械的可靠性與強度設計基礎 4.1 材料的機械性能與選擇 機械零部件的性能直接取決於所用材料的特性。本章迴顧工程材料的主要力學性能，如強度、硬度、塑性、韌性和疲勞極限。重點討論結構鋼、鑄鐵等常用材料的牌號、熱處理對性能的改變，以及在實際設計中如何依據工作條件（靜載、交變載荷、衝擊、高溫等）進行材料的閤理選擇。 4.2 機械零件的失效形式 瞭解零件可能發生的失效模式是進行可靠性設計的基礎。主要失效形式包括： 靜強度失效：零部件在一次性過載荷作用下發生的斷裂或塑性變形。 疲勞失效：在交變應力作用下，零件在屈服極限以下的應力水平下發生逐步擴展的裂紋，最終導緻斷裂。這是最常見的失效形式。 磨損：零件錶麵在相對運動中因接觸摩擦而逐漸損失材料。 腐蝕：材料在化學或電化學作用下性能劣化。 4.3 機械零件的強度設計原則 強度設計目標是確保零件在規定工作條件下，其安全係數滿足設計要求。 靜力強度設計：基於許用應力法，通過計算零件在最大載荷下的應力，與材料的屈服強度或極限強度進行比較。 疲勞強度設計：根據零件承受的交變應力循環次數，利用S-N麯綫（Wöhler麯綫）確定安全係數。涉及平均應力、應力幅值、應力集中係數以及不同失效模式下的疲勞校核。 --- 第五章 常用機械零件設計 5.1 軸的設計 軸是傳遞運動和扭矩的主要零件。本章將探討軸的分類（如傳動軸、心軸、車軸）及其在工作中的受力特點（彎麯、扭轉、軸嚮力及組閤載荷）。軸的設計過程包括：初步尺寸確定、材料選擇、疲勞強度校核、以及對關鍵部位（如鍵槽、油孔、配閤麵）進行局部加強設計。 5.2 鍵和聯軸器 鍵聯接：鍵是將軸與軸上零件（如齒輪、帶輪）可靠連接並傳遞扭矩的連接件。詳細分析平鍵、花鍵、楔鍵的結構、受力特點和強度計算，重點關注鍵與軸、鍵與輪之間的工作麵剪切和擠壓強度的校核。 聯軸器：用於連接不需要軸嚮移動的兩軸，以補償其安裝誤差或吸收衝擊。介紹剛性聯軸器、彈性元件聯軸器（如膜片聯軸器、蛇形彈簧聯軸器）的結構特點、適用範圍及承載能力校核。 5.3 滾動軸承 滾動軸承是現代機械中應用最廣泛的支承元件，用以承受徑嚮和/或軸嚮載荷，並保證鏇轉件的精確迴轉。 軸承的類型與代號：瞭解深溝球軸承、角接觸球軸承、圓柱滾子軸承等主要類型的結構和適用性。 軸承的壽命與可靠性計算：基於疲勞理論，計算軸承的基本額定壽命（$L_{10}$壽命）和額定動載荷。設計中需要根據實際工作載荷、轉速和期望壽命來選擇閤適的軸承型號。 軸承的安裝與遊隙選擇：討論軸承與軸、軸承座的配閤選擇，以及預緊力的施加對軸承剛度和壽命的影響。 --- 第六章 摩擦、潤滑與密封 6.1 機械摩擦與磨損 摩擦力是限製機器運動、消耗能量的主要因素。本章闡述摩擦的本質，區分靜摩擦與動摩擦，並介紹摩擦係數的影響因素。針對磨損問題，分析主要的磨損類型（磨粒磨損、粘著磨損等）及其預防措施。 6.2 潤滑基礎理論 潤滑的目的是減小摩擦和磨損，並起到冷卻、清洗和防腐蝕的作用。 潤滑狀態：區分流體潤滑、邊界潤滑和混閤潤滑，理解雷諾數在判斷潤滑狀態中的作用。 潤滑劑的選擇：介紹潤滑油和潤滑脂的種類、性能指標（如粘度、粘度指數），以及依據工作溫度、壓力和轉速選擇閤適的潤滑劑。 6.3 機械密封 在需要承受較高壓力或防止泄漏的場閤，需要使用密封技術。本章介紹動密封和靜密封的常用形式，重點分析機械密封的工作原理、結構組成和失效模式，確保設備在復雜工況下仍能保持良好的密封性能。

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