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绪论1

0.1 机械的组成1

0.1.1 机器与机构1

0.1.2 机构、部件、构件与零件2

0.2 本课程的研究内容和任务2

0.2.1 本课程研究的主要内容2

0.2.2 本课程的主要任务3

0.3 机械设计的基本要求和一般步骤3

0.3.1 机械设计的基本要求3

0.3.2 机械零件的设计准则4

0.3.3 机械零件设计的一般步骤4

0.4 课程设计的基本要求和内容5

0.4.1 课程设计的目的5

0.4.2 课程设计的内容及任务5

0.4.3 课程设计的一般步骤6

0.4.4 课程设计应注意的问题7

第1篇 常用机构原理及设计资料8

第1章 平面机构的运动简图及自由度8

1.1 机构的组成8

1.1.1 运动副的概念8

1.1.2 自由度与约束条件8

1.1.3 平面运动副的分类9

1.2 平面机构的运动简图9

1.2.1 机构运动简图的定义9

1.2.2 平面机构运动简图的绘制10

1.2.3 利用ADAMS进行颚式破碎机的运动分析12

1.2.4 利用ADAMS进行单缸内燃机的运动分析13

1.3 平面机构的自由度14

1.3.1 平面机构自由度的计算14

1.3.2 平面机构具有确定运动的条件15

1.3.3 计算平面机构自由度时应注意的事项16

习题18

第2章 平面连杆机构19

2.1 铰链四杆机构的基本类型与工作特性19

2.1.1 铰链四杆机构的基本类型19

2.1.2 铰链四杆机构的工作特性21

2.1.3 利用ADAMS进行牛头刨床机构的运动分析23

2.2 铰链四杆机构的曲柄存在条件25

2.3 平面四杆机构的演化26

2.3.1 曲柄滑块机构26

2.3.2 导杆机构27

2.3.3 摇块机构和定块机构28

2.3.4 偏心轮机构28

2.4 平面四杆机构的图解法设计29

2.4.1 按给定的行程速比系数K设计平面四杆机构29

2.4.2 按给定的连杆位置设计平面四杆机构30

习题30

第3章 凸轮机构32

3.1 凸轮机构的组成和分类32

3.1.1 凸轮机构的组成32

3.1.2 凸轮机构的分类33

3.2 从动件的常用运动规律34

3.2.1 等速运动规律35

3.2.2 等加速等减速运动规律35

3.2.3 简谐运动规律36

3.3 图解法设计凸轮轮廓36

3.3.1 凸轮轮廓设计的基本原理36

3.3.2 对心直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计37

3.3.3 偏置直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计39

3.3.4 利用ADAMS进行凸轮机构的设计与仿真40

3.4 凸轮机构基本参数的确定42

3.4.1 凸轮机构压力角及其许用值42

3.4.2 滚子半径的选择43

3.4.3 基圆半径的确定44

3.5 圆柱凸轮机构的课程设计44

3.5.1 滚子直动从动件圆柱凸轮轮廓的设计45

3.5.2 滚子摆动从动件圆柱凸轮展开轮廓曲线的设计46

3.5.3 直动-摆动从动件圆柱凸轮组合机构设计实例49

习题52

第4章 间歇运动机构53

4.1 棘轮机构53

4.1.1 棘轮机构的工作原理53

4.1.2 棘轮机构的类型53

4.1.3 棘轮机构的应用55

4.2 槽轮机构55

4.2.1 槽轮机构的组成及工作原理55

4.2.2 槽轮机构的分类及运用56

4.3 不完全齿轮机构57

4.4 凸轮间歇运动机构58

4.5 间歇运动机构的课程设计58

4.5.1 棘轮机构的设计58

4.5.2 槽轮机构的设计60

习题62

第2篇 传动零部件资料及设计63

第5章 齿轮传动63

5.1 齿轮传动的类型、特点及应用63

5.1.1 齿轮传动的类型63

5.1.2 齿轮传动的特点及应用63

5.2 齿廓啮合基本定律64

5.3 渐开线和渐开线齿廓的啮合特性65

5.3.1 渐开线及其性质65

5.3.2 渐开线齿廓满足定传动比传动的要求66

5.3.3 渐开线齿廓的啮合特性67

5.4 标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸68

5.4.1 齿轮各部分的名称及符号68

5.4.2 标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算69

5.5 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动71

5.5.1 正确啮合条件71

5.5.2 连续传动条件72

5.5.3 正确安装条件73

5.6 渐开线直齿圆柱齿轮的加工74

5.6.1 齿轮轮齿的加工方法74

5.6.2 轮齿的根切现象、齿轮的最小齿数76

5.6.3 变位齿轮简介76

5.7 轮齿的失效形式和齿轮材料77

5.7.1 轮齿的失效形式77

5.7.2 设计准则79

5.7.3 齿轮材料79

5.8 直齿圆柱齿轮的强度计算81

5.8.1 轮齿的受力分析和载荷计算81

5.8.2 齿根弯曲强度计算82

5.8.3 齿面接触疲劳强度计算83

5.8.4 轮齿的许用弯曲应力和许用接触应力84

5.8.5 齿轮强度计算中的参数选择85

5.8.6 利用ADAMS进行圆柱齿轮啮合的仿真分析86

5.9 斜齿圆柱齿轮传动88

5.9.1 斜齿圆柱齿轮齿廓的形成及啮合特点88

5.9.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算89

5.9.3 斜齿轮正确啮合的条件和重合度91

5.10 直齿圆锥齿轮传动92

5.10.1 圆锥齿轮传动概述92

5.10.2 圆锥齿轮的齿廓曲线、背锥和当量齿数93

5.10.3 标准直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算95

5.11 齿轮传动的润滑96

5.12 斜齿圆柱齿轮SolidWorks三维设计实例97

5.12.1 绘制齿形97

5.12.2 创建齿条98

5.12.3 创建齿轮基体99

5.12.4 创建齿轮安装孔100

习题101

第6章 蜗杆传动103

6.1 概述103

6.1.1 蜗杆传动的特点103

6.1.2 蜗杆传动的类型104

6.1.3 利用ADAMS进行蜗杆传动啮合的运动仿真105

6.2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸107

6.2.1 圆柱蜗杆传动的主要参数107

6.2.2 蜗杆传动的几何尺寸计算109

6.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构111

6.3.1 蜗杆传动的失效形式及材料选择111

6.3.2 蜗杆、蜗轮的结构111

6.4 蜗杆传动的受力分析和强度计算112

6.4.1 蜗杆传动的受力分析112

6.4.2 蜗杆传动的强度计算113

6.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算113

6.5.1 蜗杆传动的效率113

6.5.2 蜗杆传动的润滑114

6.5.3 热平衡计算114

6.6 阿基米德蜗轮蜗杆在SolidWorks中的建模与装配115

6.6.1 阿基米德蜗杆的建模方法115

6.6.2 阿基米德蜗轮轮齿的建模方法116

6.6.3 阿基米德蜗轮蜗杆建模与装配实例117

习题119

第7章 挠性传动120

7.1 带传动的类型、特点及运用120

7.1.1 带传动的类型120

7.1.2 带传动的特点与运用121

7.2 V带和带轮的结构122

7.2.1 普通V带的结构和尺寸标准122

7.2.2 V带轮的结构124

7.3 带传动的工作情况分析125

7.3.1 带传动的受力分析125

7.3.2 带传动的应力分析126

7.4 普通V带传动的计算128

7.4.1 带传动的失效形式和设计准则128

7.4.2 单根V带的基本额定功率P0128

7.4.3 带传动设计的原始数据及内容130

7.4.4 设计步骤和传动参数的选择130

7.5 带传动的张紧、安装及维护133

7.5.1 V带传动的张紧133

7.5.2 带传动的安装与维护134

7.6 链传动简介134

7.6.1 链传动的组成、特点、分类及应用134

7.6.2 滚子链的结构及标准135

7.6.3 链传动的运动特性136

7.6.4 链传动的设计简介及主要参数的选择137

习题138

第8章 轮系139

8.1 轮系及其分类139

8.1.1 定轴轮系139

8.1.2 周转轮系139

8.1.3 复合轮系140

8.2 定轴轮系传动比的计算140

8.2.1 一对齿轮啮合的传动比141

8.2.2 定轴轮系传动比的计算141

8.3 周转轮系传动比的计算143

8.3.1 周转轮系的组成143

8.3.2 周转轮系传动比的计算144

8.4 复合轮系传动比的计算146

8.5 轮系的应用147

8.5.1 轮系的应用147

8.5.2 利用ADAMS进行汽车后桥差速器轮系的设计与运动分析148

习题151

第9章 轴承152

9.1 轴承的分类152

9.2 滚动轴承的结构、类型和代号152

9.2.1 滚动轴承的结构152

9.2.2 滚动轴承的特性和类型153

9.2.3 滚动轴承的代号155

9.3 滚动轴承的寿命计算和尺寸选择157

9.3.1 滚动轴承的载荷分析157

9.3.2 滚动轴承的失效形式及设计准则158

9.3.3 基本额定寿命和基本额定动载荷158

9.3.4 滚动轴承的寿命计算160

9.3.5 角接触轴承的轴向载荷计算161

9.3.6 滚动轴承的静强度计算163

9.4 滚动轴承的组合设计164

9.4.1 轴系的轴向固定164

9.4.2 轴承组合的调整165

9.4.3 滚动轴承的配合166

9.4.4 滚动轴承的装拆167

9.4.5 滚动轴承的润滑和密封167

9.5 滑动轴承的类型及结构169

9.5.1 滑动轴承的类型与摩擦状态169

9.5.2 滑动轴承的结构170

9.5.3 轴瓦的结构及材料171

9.5.4 滑动轴承的润滑173

9.6 非液体摩擦滑动轴承的设计计算174

9.6.1 向心滑动轴承的计算175

9.6.2 推力滑动轴承的计算176

习题176

第10章 轴178

10.1 概述178

10.1.1 轴的类型178

10.1.2 轴的材料179

10.2 轴的结构设计180

10.2.1 轴的组成180

10.2.2 零件在轴上的固定方法181

10.2.3 轴的结构工艺性182

10.2.4 减小应力集中、提高轴的疲劳强度183

10.2.5 轴的结构尺寸183

10.3 轴的强度计算184

10.3.1 按扭转强度条件计算184

10.3.2 按弯扭合成强度条件计算185

10.4 轴的刚度计算186

习题187

第11章 联轴器、离合器和制动器188

11.1 联轴器188

11.1.1 刚性联轴器189

11.1.2 挠性联轴器190

11.2 离合器193

11.2.1 嵌合式离合器193

11.2.2 摩擦式离合器194

11.2.3 超越离合器195

11.3 制动器196

11.3.1 带式制动器196

11.3.2 块式制动器197

11.3.3 盘式制动器197

习题198

第12章 传动零件的设计计算199

12.1 轴径的初算199

12.2 联轴器的选择199

12.3 减速器箱体外部传动零件的设计200

12.3.1 带传动200

12.3.2 链传动201

12.3.3 开式齿轮传动201

12.4 减速器箱体内部传动零件的设计202

12.4.1 圆柱齿轮传动202

12.4.2 圆锥齿轮传动203

12.4.3 蜗杆传动203

习题204

第3篇 连接、支撑零部件资料及设计205

第13章 螺纹连接205

13.1 螺纹连接的基本知识205

13.1.1 螺纹的形成205

13.1.2 螺纹的类型和应用205

13.1.3 螺纹的主要参数206

13.1.4 螺纹连接的主要类型和应用207

13.2 螺纹连接的预紧和防松208

13.2.1 螺纹连接的预紧208

13.2.2 螺纹连接的防松209

13.3 螺栓连接的强度计算和结构设计210

13.3.1 普通螺栓连接的强度计算210

13.3.2 螺纹连接的结构设计要点214

13.3.3 利用ANSYS进行螺栓的强度校核215

习题217

第14章 键连接和销连接219

14.1 键连接219

14.1.1 键连接的类型与特点219

14.1.2 平键连接的尺寸选择和强度验算221

14.1.3 花键连接223

14.1.4 利用ANSYS进行平键的有限元分析224

14.2 销连接226

习题228

第4篇 减速器的课程设计229

第15章 传动装置的总体设计229

15.1 减速器简介229

15.1.1 减速器的类型、特点及应用229

15.1.2 减速器的典型结构230

15.2 传动装置的布置232

15.3 电动机的选择233

15.3.1 电动机类型和结构形式233

15.3.2 电动机功率的确定233

15.3.3 电动机转速的确定235

15.3.4 总传动比的计算和各级传动比的分配235

15.3.5 计算传动装置的运动和动力参数237

第16章 减速器的结构与附件241

16.1 减速器的构造241

16.2 轴系部件241

16.3 箱体242

16.4 减速器附件242

16.4.1 视孔和视孔盖242

16.4.2 通气器243

16.4.3 油面指示器244

16.4.4 放油孔和螺塞246

16.4.5 启盖螺钉247

16.4.6 定位销247

16.4.7 起吊装置248

16.4.8 挡油盘249

16.4.9 轴承盖249

第17章 圆柱齿轮减速器轴系部件设计251

17.1 确定齿轮及箱体轴承座的位置251

17.1.1 确定齿轮的位置251

17.1.2 确定箱体与轴承座位置253

17.2 轴承类型选择及其在箱体座孔中位置的确定253

17.2.1 轴承类型选择253

17.2.2 确定轴承在箱体座孔中的轴向位置253

17.3 轴的结构设计254

17.3.1 确定轴的径向尺寸254

17.3.2 确定轴的轴向尺寸256

17.3.3 确定轴上键槽位置和尺寸258

17.4 轴、轴承、键的校核计算258

17.5 轴承组合设计259

17.5.1 轴系部件的轴向固定260

17.5.2 轴承的润滑与密封260

17.6 齿轮结构设计263

第18章 圆柱齿轮减速器箱体及附件设计265

18.1 箱体结构设计265

18.1.1 箱体的刚度265

18.1.2 箱体的密封268

18.1.3 箱体结构的工艺性268

18.2 附件的结构选择与设计270

18.2.1 视孔和视孔盖270

18.2.2 通气器271

18.2.3 油标272

18.2.4 放油孔和螺塞273

18.2.5 启盖螺钉274

18.2.6 定位销274

第19章 圆锥齿轮减速器装配工作图设计276

19.1 轴系部件设计276

19.1.1 确定传动零件、箱体内壁及轴承座位置276

19.1.2 轴的结构设计和轴承类型的选择278

19.1.3 确定力作用点及校核轴、键、轴承278

19.1.4 小圆锥齿轮轴系部件的轴承组合设计278

19.2 箱体及附件设计281

第20章 圆柱蜗杆减速器装配工作图设计282

20.1 轴系部件设计282

20.1.1 确定传动零件、箱体内壁及轴承座位置282

20.1.2 轴的结构设计和轴承类型的选择283

20.1.3 确定力的作用点及校核轴、键、轴承284

20.1.4 蜗杆轴系部件的轴承组合设计284

20.1.5 蜗杆减速器的散热286

20.2 箱体及附件设计287

第21章 零件图的设计与绘制289

21.1 轴类零件图的设计及绘制289

21.1.1 视图的选择289

21.1.2 标注尺寸289

21.1.3 标注尺寸的极限偏差和形位公差290

21.1.4 标注表面粗糙度290

21.1.5 编写技术要求291

21.2 齿轮类零件工作图的设计与绘制291

21.2.1 视图的选择291

21.2.2 尺寸的标注291

21.2.3 啮合特性表292

21.2.4 主要技术要求292

21.3 箱体类零件图的设计及绘制292

21.3.1 视图的选择292

21.3.2 尺寸标注292

21.3.3 形位公差和表面粗糙度292

21.3.4 编写技术要求293

第22章 编制设计计算说明书与准备答辩294

22.1 设计计算说明书的要求294

22.2 设计计算说明书的主要内容295

22.3 准备答辩296

第23章 现代机械设计实例——减速器298

23.1 减速器零部件建模设计298

23.1.1 箱体造型设计298

23.1.2 主动轴造型设计305

23.1.3 从动轴齿轮造型设计307

23.2 减速器虚拟装配设计309

23.3 减速器关键零部件力学性能分析与结构优化312

23.3.1 箱体的力学分析312

23.3.2 从动轴的力学分析314

23.4 减速器运动仿真317

参考文献319