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内容简介

　　

　　《机械创新设计系列：机械设计》是依据教育部高等学校机械基础课程教学指导委员会全新编写的“高等学校机械设计课程基本要求”和“机械设计课程教学改革建议”精神，结合近年来的教学与科研经验，同时考虑到我国机械制造业的发展现状而编写的“机械创新设计系列”丛书教学版之二——机械设计。

　　《机械创新设计系列：机械设计》分六篇。第一篇为机器与零件的结构与性能，主要介绍机器的结构与性能、机器结构与技术性能方案规划、机械零件技术性能设计基础；第二篇为动连接，主要阐述滑动轴承、滚动轴承、移动副、齿轮副、蜗杆副；第三篇为静连接，包含螺纹连接、键与销连接、过盈连接、铆接、焊接、粘接；第四篇为典型零件，主要有轴、机架类零件、弹簧；第五篇为典型部件，包括带传动、链传动、齿轮传动、螺旋传动、联轴器、离合器、制动器等；第六篇为典型机器，主要叙述机器整机设计流程与方法、典型机器（立式加工中心）结构与性能的技术设计。

　　《机械创新设计系列：机械设计》可作为高等学校机械类各专业的教学用书，也可供机械工程领域的研究生和有关工程技术人员参考。

目录

前言
第一篇机器与零件的结构与性能
第1章机器的结构与性能
1.1机器结构组成
1.1.1活塞式压缩机的结构组成
1.1.2定工作台立式加工中心的结构组成
1.2机器连接方式
1.2.1零件间的连接
1.2.2组件间的连接
1.2.3部件间的连接
1.3机器的性能
习题
知识拓展
第2章机器结构与技术性能方案规划
2.1机器设计的一般要求与过程
2.1.1机器设计的一般要求
2.1.2机器设计的一般过程
2.1.3机器结构与技术性能设计的条件和任务
2.2机器结构方案规划设计
2.2.1整机的总体结构方案规划设计
2.2.2部件与组件的结构规划
2.3机器技术性能规划设计
2.3.1机器的技术性能规划
2.3.2齿轮减速器技术性能规划设计
习题
知识拓展
第3章机械零件技术性能设计基础
3.1机械零件技术性能设计概述
3.2机械零件的失效与设计准则
3.2.1载荷与应力
3.2.2机械零件的失效形式
3.2.3机械零件的设计准则
3.3机械零件的强度设计
3.3.1材料的疲劳特性
3.3.2机械零件的静强度设计
3.3.3机械零件整体疲劳强度设计
3.3.4机械零件的表面强度设计
3.3.5机械零件强度设计实例
3.4机械零件的刚度设计
3.4.1静刚度设计
3.4.2动刚度设计
3.4.3热刚度设计
3.5机械零件的摩擦学设计
3.5.1摩擦
3.5.2磨损
3.5.3润滑
3.6机械零件材料的选用与热处理
3.7零件的结构工艺性
习题
知识拓展
第二篇动连接
第4章滑动轴承
4.1滑动轴承分类与设计内容
4.2滑动轴承的结构设计
4.2.1滑动轴承结构形式
4.2.2轴瓦结构
4.3设计准则、常用材料及润滑剂的选用
4.3.1失效形式、设计准则
4.3.2常用材料的选用
4.3.3滑动轴承润滑剂的选用
4.4非完全液体润滑滑动轴承性能设计
4.4.1非完全液体润滑径向轴承计算
4.4.2非完全液体润滑推力滑动轴承计算
4.5流体动力润滑基本理论
4.5.1流体动力润滑基本方程
4.5.2油膜承载机理
4.5.3动压油膜形成过程
4.6动压润滑径向滑动轴承性能设计
4.6.1主要几何参数
4.6.2性能设计
4.6.3轴承参数选择
4.7动压滑动轴承设计工程应用实例
4.8其他滑动轴承简介
习题
知识拓展
第5章滚动轴承
5.1概述
5.2滚动轴承特点与分类
5.2.1轴承分类及应用
5.2.2轴承代号
5.3滚动轴承选择及组合结构设计
5.3.1滚动轴承类型的选择
5.3.2滚动轴承的组合结构设计
5.4滚动轴承工作载荷与设计准则
5.4.1轴承内部载荷分布
5.4.2滚动体与套圈应力
5.4.3失效形式及设计准则
5.5滚动轴承性能设计
5.5.1滚动轴承寿命与额定载荷
5.5.2滚动轴承寿命计算公式
5.5.3滚动轴承当量动载荷
5.5.4角接触向心轴承轴向载荷计算
5.5.5滚动轴承静强度
5.5.6滚动轴承的工程应用实例
5.6其他滚动轴承简介
习题
知识拓展
第6章移动副
6.1移动副概述
6.1.1移动副的结构要素
6.1.2移动副的设计要求与内容
6.2典型滑动导轨副及其应用
6.2.1滑动导轨常用结构
6.2.2滑动导轨常用材料
6.2.3滑动导轨副失效及改善措施
6.2.4滑动导轨的载荷分析
6.2.5滑动导轨的压强计算
6.2.6滑动导轨的刚度计算
6.3典型滚动导轨副及其应用
6.3.1滚动直线导轨副的结构
6.3.2滚动直线导轨的设计流程
6.3.3滚动直线导轨的性能参数
6.3.4滚动直线导轨当量载荷计算
6.3.5滚动直线导轨的性能设计
6.3.6滚动直线导轨选型工程实例
6.3.7其他类型滚动导轨支承简介
习题
知识拓展
第7章齿轮副
7.1概述
7.2齿轮副的设计准则
7.2.1齿轮副的失效
7.2.2齿轮副性能设计准则
7.2.3齿轮材料及热处理
7.3直齿圆柱齿轮副的性能设计
7.3.1直齿圆柱齿轮副的载荷
7.3.2直齿圆柱齿轮副的接触疲劳强度设计
7.3.3直齿圆柱齿轮副的弯曲疲劳强度设计
7.3.4齿轮主要参数选择
7.4斜齿圆柱齿轮副的性能设计
7.4.1斜齿圆柱齿轮副的载荷
7.4.2斜齿圆柱齿轮副的接触疲劳强度设计
7.4.3斜齿圆柱齿轮副的弯曲疲劳强度设计
7.5圆柱齿轮副的静强度设计
7.6圆柱齿轮设计的工程实例
7.7直齿锥齿轮副性能设计
7.7.1直齿锥齿轮的计算载荷
7.7.2直齿锥齿轮副的接触疲劳强度设计
7.7.3直齿锥齿轮副的弯曲疲劳强度设计
7.8齿轮副的结构设计
习题
知识拓展
第8章蜗杆副
8.1概述
8.2蜗杆副的结构设计
8.3普通圆柱蜗杆副的性能设计
8.3.1蜗杆副的设计准则
8.3.2蜗杆副的材料
8.3.3普通圆柱蜗杆副的计算载荷
8.3.4蜗轮齿面接触疲劳强度设计
8.3.5蜗轮齿根弯曲疲劳强度设计
8.3.6普通圆柱蜗杆副刚度计算
8.3.7蜗杆副的传动效率
8.3.8蜗杆副的热平衡计算
8.4蜗杆副的精度
8.5蜗杆副设计的工程实例
习题
知识拓展
第三篇静连接
第9章螺纹连接
9.1概述
9.2螺纹及螺纹连接
9.2.1螺纹的类型及应用
9.2.2螺纹的主要参数
9.2.3螺纹连接的类型
9.2.4螺纹连接的标准件
9.3螺纹连接的结构设计
9.3.1螺栓组布局设计
9.3.2螺纹连接的防松
9.4螺纹连接的性能设计
9.4.1螺纹连接的预紧
9.4.2螺栓组连接的受力分析
9.4.3螺纹连接的性能设计计算
9.4.4螺纹连接件的材料及许用应力
9.5提高螺纹连接性能的措施
9.5.1提高螺纹连接的强度
9.5.2提高螺纹连接的刚度
9.6设计实例
习题
知识拓展
第10章键与销连接
10.1键连接
10.1.1键连接的类型及应用
10.1.2键连接强度计算
10.1.3键连接计算实例
10.2花键连接
10.2.1花键连接的类型及应用
10.2.2花键连接强度计算
10.3销连接
习题
知识拓展
第11章过盈连接、铆接、焊接、粘接
11.1过盈连接
11.1.1概述
11.1.2过盈连接的设计
11.2铆接
11.2.1铆缝的种类、特性及应用
11.2.2铆钉
11.2.3铆接的失效形式及设计
11.3焊接
11.3.1焊接的特点及应用
11.3.2电弧焊缝的基本形式
11.3.3焊接件常用材料及焊条
11.3.4焊缝的强度计算
11.4粘接
11.4.1粘接的特点及胶粘剂
11.4.2粘接接头设计要点
习题
知识拓展
第四篇典 型 零 件
第12章轴
12.1概述
12.1.1轴的功用与类型
12.1.2轴的材料及热处理
12.1.3轴的设计内容
12.2轴的结构设计
12.2.1轴的结构设计原则
12.2.2轴的结构设计
12.2.3轴的结构要素
12.3轴的技术性能设计
12.3.1轴的技术性能设计内容
12.3.2轴强度的扭转计算方法
12.3.3轴强度的弯扭合成计算方法
12.3.4轴的疲劳强度计算
12.3.5轴的静强度计算
12.3.6轴的刚度计算
12.3.7轴的振动稳定性计算
12.3.8多支承轴的性能计算方法
12.4工程设计实例
习题
知识拓展
第13章机架类零件
13.1概述
13.2机架类零件设计要求
13.2.1机架类零件结构工艺
13.2.2机架类零件性能设计要求
13.3机架类零件结构与性能设计
13.3.1几何物理模型建立
13.3.2概念单元设计
13.3.3强度与刚度设计
13.3.4工艺造型设计
13.4工程设计实例
习题
知识拓展
第14章弹簧
14.1概述
14.2圆柱螺旋弹簧的结构设计
14.2.1弹簧结构类型
14.2.2圆柱螺旋弹簧几何参数
14.3圆柱螺旋压缩和拉伸弹簧性能设计
14.3.1弹簧材料
14.3.2圆柱螺旋压缩和拉伸弹簧强度
14.3.3圆柱螺旋压缩和拉伸弹簧刚度
14.3.4圆柱螺旋压缩弹簧的稳定性
14.3.5圆柱螺旋压缩和拉伸弹簧设计
14.4圆柱螺旋扭转弹簧的设计
14.5其他类型弹簧简介
14.5.1环形弹簧
14.5.2蝶形弹簧
14.5.3平面涡卷弹簧
14.5.4板弹簧
14.5.5橡胶弹簧
习题
知识拓展
第五篇典 型 部 件
第15章带传动
15.1概述
15.2带传动工作状况分析
15.2.1带传动的受力分析
15.2.2带传动极限有效拉力及其影响因素
15.2.3带的弹性滑动和打滑
15.2.4带的应力分析
15.3普通V带传动性能设计
15.3.1带传动的设计准则
15.3.2单根V带的基本额定功率与额定功率
15.3.3带传动的参数选择
15.3.4带传动的性能设计
15.4普通V带传动结构设计
15.4.1V带轮的结构设计
15.4.2带传动的张紧装置
15.5V带传动设计工程实例
习题
知识拓展
第16章链传动
16.1概述
16.2滚子链的结构特点
16.3链传动工作状况分析
16.3.1链传动运动特性分析
16.3.2链传动的动载荷
16.3.3链传动的受力分析
16.4链传动性能设计
16.4.1链传动的失效形式
16.4.2链传动的额定功率
16.4.3链传动的参数选择
16.4.4链传动性能设计
16.5链传动结构设计
16.5.1滚子链链轮的结构设计
16.5.2链传动的布置、张紧、润滑和防护
16.6链传动设计工程实例
习题
知识拓展
第17章齿轮传动
17.1定轴齿轮传动设计条件与流程
17.1.1工作条件
17.1.2性能指标
17.1.3设计流程与内容
17.2定轴齿轮减速器的结构方案规划
17.2.1单级定轴齿轮机构的结构方案
17.2.2多级定轴齿轮机构的结构布局
17.2.3三级定轴齿轮减速器的结构方案设计
17.3三级定轴齿轮减速器结构与强度设计
17.3.1传动比分配
17.3.2运动与动力参数
17.3.3力学模型
17.3.4齿轮副强度设计
17.3.5轴系结构与强度设计
17.3.6轴承选型与寿命设计
17.3.7箱体结构与强度刚度设计
17.4三级定轴齿轮减速器的润滑与密封设计
17.4.1减速器润滑设计
17.4.2减速器密封设计
17.5三级定轴减速器技术方案
17.6行星齿轮传动设计条件与流程
17.6.1工作条件
17.6.2性能指标
17.6.3设计流程与内容
17.7行星齿轮减速器的整体结构方案规划
17.7.1单级行星齿轮机构的结构方案
17.7.2两级行星齿轮传动的构件合并与结构方案
17.7.3三级行星齿轮减速器的结构方案设计
17.8三级行星齿轮传动强度设计
17.8.1传动比分配
17.8.2运动与动力参数
17.8.3力学模型
17.8.4齿轮副强度设计
17.8.5行星轮轴强度设计
17.8.6行星架结构与强度设计
17.8.7轴承选型与寿命设计
17.8.8箱体结构与强度、刚度设计
17.9行星齿轮减速器的润滑与密封设计
17.10变桨减速器技术方案图
习题
知识拓展
第18章螺旋传动
18.1螺旋副概述
18.1.1螺旋副
18.1.2螺旋副的类型及应用
18.1.3螺旋副的技术性能设计
18.2螺旋传动设计条件与流程
18.2.1螺旋传动设计条件
18.2.2螺旋传动设计流程
18.3螺旋传动结构方案规划
18.3.1螺旋副结构与选型
18.3.2转动副结构方案
18.3.3移动副结构方案
18.3.4螺旋传动的总体结构方案
18.4螺旋传动的技术性能设计
18.4.1螺旋传动的力学模型
18.4.2滚动螺旋副性能设计
18.4.3转动副技术性能设计
18.4.4移动副技术性能设计
18.4.5螺旋传动的润滑
18.5螺旋传动的技术方案
18.6静压螺旋副简介
习题
知识拓展
第19章联轴器、离合器、制动器
19.1联轴器
19.1.1联轴器的类型及特点
19.1.2联轴器的选用
19.2离合器
19.2.1离合器的类型及特点
19.2.2离合器的选用
19.3制动器
19.3.1制动器的类型及特点
19.3.2制动器的选用
习题
知识拓展
第六篇典 型 机 器
第20章立式加工中心技术方案设计
20.1立式加工中心的设计条件与流程
20.1.1设计条件
20.1.2设计流程
20.2立式加工中心整机运动与结构方案
20.2.1整体运动方案设计
20.2.2整体布局方案设计
20.2.3整机移动副结构形式
20.2.4X/Y/Z子系统结构方案
20.2.5主轴子系统结构方案
20.2.6整机结构方案
20.3立式加工中心技术性能设计
20.3.1整机力学模型
20.3.2移动副结构参数与滚动导轨载荷
20.3.3X/Y/Z子系统技术性能设计
20.3.4主轴技术性能设计
20.4立式加工中心支承件结构设计
20.5立式加工中心整机结构方案与技术性能
习题
知识拓展
参考文献

前言/序言

　　机械设计课程是机械类专业的一门主干技术基础课，是本科生从基础理论课程学习过渡到研究机械工程技术问题的桥梁，承担培养学生机器及零部件性能与结构设计的任务，在机械类系列课程体系中占有十分重要的地位。近年来全国机械设计课程教学研究与改革成果十分丰富，出版了很多具有各校特点的机械设计教材，呈现出从传统的以机械零件结构与性能校核分析为主线的内容体系过渡到零件校核分析与设计并重，向以机器及零件设计为主线的趋势发展，尤其是加强机器整机结构与性能的技术方案设计，使得教学由机械零件向机械设计课程内涵延伸和扩展，体现了机械设计课程与机械工程实际的结合日益紧密，突出了学生机械创新设计能力的培养。
　　本书以培养学生具有一定的机器及零部件结构与性能技术方案创新设计能力为目标，建立“以结构与性能设计为主线，整机方案设计为牵引，零部件及其连接技术设计为支撑”的新体系。全书由六篇组成，第一篇为机器与零件的结构与性能，主要介绍机器的结构与性能、机器结构与技术性能方案规划、机械零件技术性能设计基础；第二篇为动连接，主要阐述滑动轴承、滚动轴承、移动副、齿轮副、蜗杆副；第三篇为静连接，包含螺纹连接、键与销连接、过盈连接、铆接、焊接、粘接；第四篇为典型零件，主要有轴、机架类零件、弹簧；第五篇为典型部件，包括带传动、链传动、齿轮传动、螺旋传动、联轴器、离合器、制动器等；第六篇为典型机器，主要叙述机器整机设计流程与方法，并以三轴立式加工中心为例介绍机器整机结构与性能的技术方案设计。通过这一新体系，力求使学生能够初步具有机器及零部件结构与性能的技术方案创新设计能力。
　　在全书内容安排上，编者根据多年的教学和科研经验，并密切联系机械制造企业的实际，在以下几方面作出探索和尝试。
　　1�笨纬棠诤�机械设计课程是由机械零件课程发展和演变而来的，因而现有“机械设计”的教学要求、方式和内容体系都带有浓厚的机械零件色彩，使得学生的理解和思维聚焦在局部零件上。然而，零件设计需要服从整机结构与性能要求，不能游离整机之外；同时，课程内容需要体现出零件结构与性能的技术方案设计，而不是零件细节设计。因此，本书在机械设计原有内涵基础上加以调整，增加机器整体结构与性能的技术方案设计，扩充整机与部件、零件的结构及技术性能联系，强化零件及其连接的结构与性能的技术设计过程、计算依据和表达准确性。培养学生的整机设计视野与大局观，使蕴藏在机器结构与性能设计中的独特魅力得到体现，如创新性与多样性，激发学生的学习热情，培养创新设计意识和能力。
　　2�蹦谌萏逑当臼橐曰�器整机技术设计为牵引，机器结构组成与技术性能展开为相关部件、零件及其连接性能，形成机械设计的主题与系统性，继而分别阐述动连接，静连接，零件、部件的结构与性能的技术设计内涵，再回归到机器整机技术方案设计，构建一个较完整的机械设计课程内容体系。其中动连接是指运动副，包括转动副、移动副和高副（齿轮副与凸轮副）；部件是功能与结构相对独立的组合体，如驱动、传动和执行部件，典型传动与连接部件包括带传动、链传动、齿轮传动、螺旋传动以及联轴器与离合器等。
　　3�敝�识表达与扩展传统的机械零件课程研究对象是机器中的零部件设计，不是机器整机设计，而设计的前提相对独立。由于机器整机及其零部件设计需要在机器构型方案与运动设计基础上开展，本书保留原有机械零件课程的基本内容，增加了与机械原理课程知识体系密切联系的设计内容，如运动副、构件、机构的结构设计等，将体现机器运动方案和尺度的机构简图进行结构展开和技术性能设计，与实际机器设计过程更接近。对于课时少的学校可以选讲第一篇部分内容、第二、三、四篇内容，即可保持原有课程内容；对于课时充裕的学

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内容有点小失望，没撒新意，都是炒现饭。

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