机械基础

本书内容主要包括静力学、材料力学、平面机构及自由度计算、平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、轮系、轴的设计、轴承、联接。每章后都提供了习题供读者学习后自测。 本书可供高职高专院校机械类及近机械类专业选用，还可作为相关工程技术人员的参考用书。

前言 项目1绪论1 1.1机械的基本知识2 1.1.1常用机械设备分析2 1.1.2机器和机构2 1.1.3构件和零件3 1.1.4机器的组成及功能3 1.1.5机械的类型及应用特点4 1.2本课程案例4 1.2.1减速器案例4 1.2.2电动机选择5 1.2.3计算减速器的运动和动力参数9 习题9 项目2静力学11 2.1静力学基础12 2.1.1力的基本概念12 2.1.2静力学公理14 2.1.3力矩18 2.1.4力偶20 2.1.5力的平移定理23 2.1.6约束与约束力24 2.1.7受力图27 2.2平面力系31 2.2.1平面任意力系的简化31 2.2.2平面任意力系平衡方程及应用33 2.2.3特殊平面力系的平衡36 2.2.4静定与静不定问题及物系的平衡38 2.3空间力系42 2.3.1力在空间直角坐标轴上的投影43 2.3.2力对轴之矩45 2.3.3空间力系的平衡方程及应用47 习题52 项目3材料力学62 3.1材料力学基础63 3.1.1基本概念63 3.1.2截面法63 3.1.3构件的基本变形64 3.2轴向拉伸与压缩64 3.2.1轴向拉伸与压缩的概念65 3.2.2轴力及轴力图65 3.2.3拉、压杆横截面上的应力68 3.2.4拉、压杆的强度计算69 3.3剪切和挤压72 3.3.1剪切实用计算73 3.3.2挤压强度计算74 3.4圆轴扭转76 3.4.1外力偶矩、扭矩与扭矩图77 3.4.2圆轴扭转时的应力79 3.4.3扭转强度计算79 3.5梁的弯曲81 3.5.1平面弯曲简介81 3.5.2梁弯曲时横截面上的内力82 3.5.3梁的弯曲应力与强度计算88 3.6组合变形91 3.6.1拉伸(压缩）与弯曲的组合变形92 3.6.2弯曲与扭转组合变形94 习题97 项目4平面机构及自由度计算102 4.1平面机构的组成及运动副103 4.1.1平面机构的组成103 4.1.2运动副103 4.1.3构件的自由度和约束104 4.2平面机构运动简图105 4.3平面机构的自由度计算108 4.3.1平面机构的自由度计算公式108 4.3.2计算平面机构自由度时应注意的事项108 4.3.3平面机构具有确定运动的条件111 习题112 项目5平面连杆机构115 5.1概述116 5.1.1定义116 5.1.2分类116 5.1.3平面连杆机构的特点和应用117 5.2铰链四杆机构117 5.2.1铰链四杆机构的组成117 5.2.2铰链四杆机构的基本形式117 5.2.3铰链四杆机构类型的判别119 5.3移副四杆机构120 5.3.1移副四杆机构的组成120 5.3.2单移副四杆机构的基本形式121 5.3.3双移副四杆机构的基本形式123 5.3.4单移副四杆机构类型的判别123 5.4平面四杆机构的基本特性124 5.4.1压力角与传动角125 5.4.2急回特性127 5.4.3死点128 5.5平面四杆机构的设计131 5.5.1概述131 5.5.2按给定的连杆位置设计131 5.5.3按给定的行程速度变化系数设计132 习题134 项目6凸轮机构137 6.1凸轮机构的应用和特点137 6.1.1凸轮机构的组成与应用137 6.1.2凸轮机构的特点138 6.2凸轮机构类型139 6.3凸轮机构从动件常用的运动规律140 6.3.1平面凸轮机构的基本概念和参数140 6.3.2从动件常用运动规律141 6.3.3从动件运动规律的选择143 6.4用图解法设计盘形凸轮的轮廓143 6.4.1反转法原理143 6.4.2对心直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计144 6.4.3对心直动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计145 6.4.4偏置直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计145 6.5凸轮机构设计中的注意事项146 6.5.1凸轮机构的压力角及校核146 6.5.2基圆半径的确定148 6.5.3滚子半径的选择148 6.6凸轮机构常用材料、结构和加工149 6.6.1凸轮及滚子的常用材料149 6.6.2凸轮机构的常用结构149 6.6.3凸轮的加工150 习题151 项目7间歇运动机构154 7.1棘轮机构155 7.1.1棘轮机构的工作原理155 7.1.2棘轮机构的类型155 7.1.3棘轮转角的调节方法157 7.1.4棘轮机构的特点及应用157 7.1.5棘轮的主要参数158 7.2槽轮机构159 7.2.1槽轮机构的工作原理159 7.2.2槽轮机构的类型159 7.2.3槽轮机构的特点和应用160 7.2.4槽轮机构的主要参数160 7.3不完全齿轮机构161 7.3.1不完全齿轮机构的工作原理及类型161 7.3.2不完全齿轮机构的特点及应用162 7.4螺旋机构162 7.4.1螺旋机构的应用和特点162 7.4.2螺旋机构的基本形式163 习题165 项目8带传动167 8.1概述168 8.1.1带传动的组成168 8.1.2带传动的类型168 8.1.3带传动的特点和应用169 8.2V带的结构和尺寸标准169 8.2.1V带结构169 8.2.2V带尺寸170 8.3V带轮的结构和材料171 8.3.1V带轮的结构171 8.3.2V带轮的材料172 8.4带传动的弹性滑动和传动比172 8.4.1带传动的弹性滑动172 8.4.2带传动的传动比173 8.5带传动的设计计算173 8.5.1带传动的失效形式和设计准则173 8.5.2带传动参数选择及设计计算173 8.6带传动的使用与维护179 8.6.1带传动的张紧179 8.6.2带传动的安装181 8.6.3带传动的维护181 习题181 项目9链传动183 9.1概述183 9.1.1链传动的组成及类型183 9.1.2链传动的特点和应用184 9.2滚子链的结构和尺寸标准185 9.2.1滚子链的结构185 9.2.2滚子链的标准185 9.3链轮的结构和材料186 9.3.1链轮的结构186 9.3.2链轮的材料187 9.4链传动的运动特性188 9.4.1平均链速和平均传动比188 9.4.2瞬时链速188 9.5滚子链传动的设计计算189 9.5.1链传动的失效形式189 9.5.2设计计算准则190 9.5.3链传动主要参数的选择192 9.5.4链传动的设计计算193 9.6链传动的使用与维护194 9.6.1链传动的布置194 9.6.2链传动的张紧194 9.6.3链传动的润滑194 习题196 项目10齿轮传动197 10.1齿轮传动的类型、特点及要求198 10.1.1齿轮传动的类型198 10.1.2齿轮传动的特点199 10.1.3齿轮传动的要求199 10.2渐开线的形成及基本性质199 10.2.1渐开线的形成199 10.2.2渐开线的性质200 10.3渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸200 10.3.1齿轮各部分名称及符号200 10.3.2渐开线齿轮的基本参数201 10.3.3标准直齿圆柱齿轮的主要几何尺寸计算202 10.4渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动204 10.4.1正确啮合条件204 10.4.2连续传动条件205 10.4.3正确安装条件205 10.5渐开线齿轮的加工方法206 10.5.1齿轮的加工方法206 10.5.2根切现象及最小齿数207 10.6齿轮的常见失效形式与对策209 10.7齿轮的设计准则211 10.8齿轮的传动精度211 10.9齿轮的材料和许用应力213 10.9.1齿轮材料的基本要求213 10.9.2常用材料213 10.9.3齿轮的许用应力214 10.10直齿圆柱齿轮传动设计216 10.10.1轮齿受力分析217 10.10.2齿轮强度计算218 10.10.3齿轮主要参数选择221 10.10.4典型设计实例分析222 10.11渐开线斜齿圆柱齿轮传动224 10.11.1斜齿齿廓曲面的形成及啮合特点224 10.11.2斜齿圆柱齿轮的基本参数和尺寸计算225 10.11.3正确啮合条件和当量齿数226 10.11.4斜齿圆柱齿轮的受力分析和强度计算227 10.11.5典型设计实例229 10.12直齿锥齿轮传动231 10.12.1概述231 10.12.2锥齿轮基本参数与几何尺寸计算231 10.12.3锥齿轮的齿廓曲线、背锥和当量齿数233 10.12.4直齿锥齿轮的啮合传动234 10.12.5直齿锥齿轮的强度计算234 10.13齿轮的结构235 10.14齿轮传动的润滑与维护237 10.14.1齿轮传动的润滑237 10.14.2齿轮传动的维护238 习题239 项目11蜗杆传动243 11.1蜗杆传动的类型和特点244 11.1.1蜗杆传动的类型244 11.1.2蜗杆传动机构的特点245 11.2蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算245 11.2.1蜗杆传动的主要参数及其选择245 11.2.2蜗杆传动的几何尺寸计算248 11.3蜗杆与蜗轮的材料和结构249 11.3.1蜗杆与蜗轮的材料249 11.3.2蜗杆与蜗轮的结构250 11.4蜗杆传动的强度计算250 11.4.1蜗杆传动的失效形式及计算准则250 11.4.2蜗杆传动的受力分析251 11.4.3蜗杆传动的强度计算251 11.4.4蜗轮材料的许用应力252 11.5蜗杆传动的传动效率、润滑和热平衡计算254 11.5.1蜗杆传动的效率254 11.5.2蜗杆传动的润滑255 11.5.3蜗杆传动的热平衡计算255 11.6蜗杆传动的安装与维护257 习题258 项目12轮系261 12.1轮系及其分类262 12.1.1定轴轮系262 12.1.2行星轮系262 12.1.3混合轮系263 12.2定轴轮系传动比的计算263 12.2.1一对齿轮啮合的传动比263 12.2.2平面定轴轮系的传动比264 12.2.3空间定轴轮系的传动比265 12.3行星轮系与混合轮系传动比的计算265 12.3.1行星轮系传动比的计算265 12.3.2混合轮系传动比的计算267 12.4轮系的应用268 12.4.1实现较远距离的传动268 12.4.2获得大的传动比268 12.4.3实现变速、换向传动269 12.4.4实现分路传动269 12.4.5实现运动的合成和分解269 习题270 项目13轴的设计272 13.1概述273 13.1.1轴的功用273 13.1.2轴的分类273 13.1.3设计轴时要解决的主要问题275 13.2轴的材料及选择275 13.3轴的结构设计276 13.3.1轴的组成276 13.3.2轴上零件的定位与固定276 13.3.3轴的结构工艺性278 13.3.4轴的各段直径和长度确定280 13.4轴的强度计算281 13.4.1按扭转强度计算281 13.4.2按弯扭合成强度计算282 13.5轴的刚度计算283 13.5.1轴的弯曲刚度校核计算283 13.5.2轴的扭转刚度校核计算283 13.6轴的设计方法及设计步骤284 13.6.1类比法284 13.6.2设计计算法284 习题289 项目14轴承291 14.1滚动轴承的结构、类型及特点292 14.1.1滚动轴承的基本结构292 14.1.2滚动轴承的分类293 14.1.3滚动轴承的基本类型及特点294 14.2滚动轴承的代号296 14.2.1基本代号296 14.2.2前置代号297 14.2.3后置代号297 14.2.4滚动轴承代号示例298 14.3滚动轴承的选择299 14.4滚动轴承的失效形式及计算准则300 14.4.1失效形式300 14.4.2滚动轴承的计算准则300 14.5滚动轴承的寿命计算300 14.5.1滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷301 14.5.2滚动轴承的寿命计算公式301 14.5.3滚动轴承的当量动载荷计算302 14.5.4角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷Fa的计算305 14.6滚动轴承的静载荷计算308 14.6.1静强度校核308 14.6.2极限转速校核309 14.7滚动轴承的组合设计310 14.7.1滚动轴承的固定310 14.7.2支承结构形式及其选择311 14.7.3滚动轴承组合的调整312 14.8滚动轴承的装拆313 14.9滚动轴承的润滑与密封314 14.9.1滚动轴承的润滑314 14.9.2滚动轴承的密封315 14.10滑动轴承概述316 14.10.1滑动轴承的特点、应用及分类316 14.10.2滑动轴承的结构317 14.10.3轴瓦结构及轴承衬318 14.10.4滑动轴承的材料319 14.10.5滑动轴承的润滑320 习题323 项目15联接326 15.1螺纹联接327 15.1.1螺纹的形成327 15.1.2螺纹的加工328 15.1.3螺纹的主要参数330 15.1.4螺纹的牙型、特点及应用331 15.1.5螺纹联接的类型和应用331 15.1.6螺纹联接的预紧和防松334 15.1.7螺栓联接的强度计算336 15.1.8螺栓组联接的结构设计340 15.1.9减速器螺栓设计342 15.1.10螺栓组联接的受力分析343 15.2键联接345 15.2.1概述345 15.2.2键联接的类型、特点和应用346 15.2.3键的选择和平键联接的强度校核349 15.3花键联接352 15.4销联接353 15.4.1销联接的类型353 15.4.2销联接的应用353 15.5联轴器与离合器354 15.5.1联轴器354 15.5.2离合器359 习题360 参考文献362