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- 内容简介
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本教材根据最新《机械设计基础教学大纲》，依据目前高职高专院校专业教学的基本方向，总结近几年教学改革实践经验编写而成，以培养技能型人才为目标，以适应新世纪对高职高专院校人才专业知识的要求。本教材共13个项目，主要内容包括工程材料及热处理、静力学、材料力学、金属制造工艺、机械加工工艺与装配、平面机构的运动简图及自由度、平面连杆机构、凸轮机构和其他常用机构、机械连接及螺旋传动、带传动和链传动、齿轮传动、齿
轮系与减速器、轴系零部件等。各项目配有适量的思考与练习以及必要的学习目标、案例导入、知识小结等。本教材可作为高职高专机械类专业和近机类专业教材，亦可作为成人教育、高等教育自学考试相关专业的教学用书，以及有关工程技术人员的参考用书。
目录
绪论 17
【学习目标】 17
【案例导入】 17
任务1 本课程研究的对象 17
任务2 本课程的内容、性质和任务 19
任务3 机械零件的失效形式及设计准则 19
任务4 机械设计的基本要求及程序 20
【知识小结】 21
项目1 工程材料及热处理 23
【学习目标】 23
【案例导入】 23
任务1 金属材料的力学性能 23
1.1.1 强度和塑性 24
1.1.2 硬度 24
1.1.3 冲击韧度 25
1.1.4 疲劳强度 26
任务2 金属与合金的结构及铁碳合金相图 27
1.2.1 纯金属的晶体结构及其结晶 27
1.2.2 合金的晶体结构 30
1.2.3 铁碳合金相图 31
任务3 钢的热处理 34
1.3.1 钢热处理的组织转变原理 34
1.3.2 常用的热处理方法 36
1.3.3 热处理零件的结构工艺性 37
任务4 常用金属材料 38
1.4.1 钢 38
1.4.2 铸铁 40
1.4.3 有色金属及硬质合金 41
任务5 常用非金属材料简介 43
1.5.1 高分子材料 43
1.5.2 陶瓷材料 44
1.5.3 复合材料 45
【知识小结】 46
思考与练习 46
项目2 静力学 48
【学习目标】 48
【案例导入】 48
任务1 静力学分析基础 49
2.1.1 静力学基本概念 49
2.1.2 静力学公理 50
2.1.3 约束与约束反力 51
2.1.4 构件的受力分析及受力图 53
任务2 力矩与平面力偶系 54
2.2.1 力矩及其计算 54
2.2.2 力偶和力偶矩 55
任务3 平面力系 57
2.3.1 平面汇交力系 57
2.3.2 力的平移定理 59
2.3.3 平面任意力系的简化 59
2.3.4 平面任意力系的平衡条件 60
2.3.5 平面平行力系的平衡方程 62
2.3.6 物系的平衡 62
任务4 摩擦与自锁 62
2.4.1 滑动摩擦 63
2.4.2 考虑摩擦时的平衡问题 64
2.4.3 摩擦角和自锁现象 64
【知识小结】 65
思考与练习 65
项目3 材料力学 69
【学习目标】 69
【案例导入】 69
任务1 杆件拉伸和压缩强度计算 70
3.1.1 轴向拉伸和压缩的概念 70
3.1.2 轴向拉压杆的内力 71
3.1.3 轴向拉伸和压缩的应力应变 72
3.1.4 材料在拉伸和压缩时的力学性能 76
3.1.5 拉压杆的强度计算 79
任务2 杆件剪切和挤压强度计算 81
3.2.1 剪切强度计算 81
3.2.2 挤压强度计算 82
任务3 圆轴扭转强度计算 84
3.3.1 圆轴扭转的内力 84
3.3.2 圆轴扭转时的应力 86
3.3.3 圆轴扭转的强度和刚度计算 88
任务4 直梁弯曲强度计算 90
3.4.1 平面弯曲的概念 90
3.4.2 梁弯曲时的内力 91
3.4.3 梁弯曲时横截面上的应力 96
3.4.4 梁弯曲时的强度计算 100
3.4.5 梁的变形和刚度计算 103
任务5 组合变形简介 105
【知识小结】 106
思考与练习 106
项目4 金属制造工艺 110
【学习目标】 110
【案例导入】 110
任务1 铸造生产 110
4.1.1 铸造的工艺基础 110
4.1.2 砂型铸造 111
任务2 锻压生产 113
4.2.1 锻压的工艺基础 113
4.2.2 自由锻造 113
4.2.3 模型锻造 114
4.2.4 板料冲压 115
任务3 焊接生产 116
4.3.1 焊接的工艺基础 116
4.3.2 焊条电弧焊 117
4.3.3 气焊 118
任务4 金属切削加工 120
4.4.1 切削加工基础 120
4.4.2 金属切削刀具 121
4.4.3 金属切削过程 122
4.4.4 常用切削加工简介 123
【知识小结】 129
思考与练习 130
项目5 机械加工工艺与装配 131
【学习目标】 131
【案例导入】 131
任务1 机械加工工艺过程 131
5.1.1 生产过程和工艺过程 131
5.1.2 机械加工工艺过程的组成 131
5.1.3 生产纲领和生产类型 133
任务2 机械加工工艺规程的制定 134
5.2.1 工艺规程的概念和作用 134
5.2.2 制定工艺规程的步骤 135
5.2.3 零件结构工艺性 135
任务3 工艺路线的拟定 137
任务4 机械装配工艺基础 138
5.4.1 概述 138
5.4.2 装配工作的基本内容 139
5.4.3 装配方法 139
【知识小结】 140
思考与练习 140
项目6 平面机构的运动简图及自由度 141
【学习目标】 141
【案例导入】 141
任务1 平面机构的组成 141
6.1.1 构件的自由度 141
6.1.2 运动副及其分类 142
6.1.3 运动链和机构 143
6.1.4 机构中构件的分类 143
任务2 平面机构运动简图 144
6.2.1 机构运动简图 144
6.2.2 运动副的常用符号 144
6.2.3 平面机构运动简图的绘制 145
任务3 平面机构的自由度 146
6.3.1 自由度计算公式 146
6.3.2 机构具有确定运动的条件 147
6.3.3 计算自由度时应注意的问题 147
【知识小结】 150
思考与练习 150
项目7 平面连杆机构 153
【学习目标】 153
【案例导入】 153
任务1 平面四杆机构的基本类型及应用 153
7.1.1 平面连杆机构的组成 153
7.1.2 铰链四杆机构的类型和应用 154
7.1.3 铰链四杆机构存在曲柄的条件 156
7.1.4 含有移动副的四杆机构 157
任务2 平面四杆机构的运动特性 160
7.2.1 急回特性 160
7.2.2 压力角和传动角 161
7.2.3 死点位置 162
任务3 铰链四杆机构的设计 163
7.3.1 按给定连杆位置设计四杆机构 163
7.3.2 按给定行程速度变化系数K设计四杆机构 164
【知识小结】 165
思考与练习 165
项目8 凸轮机构和其他常用机构 167
【学习目标】 167
【案例导入】 167
任务1 凸轮机构的应用和分类 167
8.1.1 凸轮机构的特点 167
8.1.2 凸轮机构的分类 168
任务2 常用的从动件运动规律 170
8.2.1 平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数 170
8.2.2 常用的从动件运动规律及其选择 171
任务3 盘形凸轮轮廓曲线设计 171
8.3.1 对心移动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计 172
8.3.2 对心移动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计 173
任务4 凸轮设计中的几个问题 174
8.4.1 凸轮机构的压力角和自锁 174
8.4.2 基圆半径的确定 175
8.4.3 滚子半径的确定 175
任务5 间歇运动机构 176
8.5.1 棘轮机构 176
8.5.2 槽轮机构 179
8.5.3 不完全齿轮机构 180
8.5.4 凸轮式间歇运动机构 181
【知识小结】 181
思考与练习 182
项目9 机械连接与螺旋传动 183
【学习目标】 183
【案例导入】 183
任务1 螺纹连接 183
9.1.1 螺纹 183
9.1.2 螺纹连接 185
9.1.3 螺纹连接件 186
9.1.4 螺纹连接的预紧和防松 187
9.1.5 螺栓连接的强度计算 189
9.1.6 螺栓连接件的材料和许用应力 190
9.1.7 提高螺栓连接强度的措施 191
任务2 键连接和销连接 192
9.2.1 键连接 192
9.2.2 销连接 196
任务3 螺旋传动 197
9.3.1 螺旋传动的类型及应用 197
9.3.2 滑动螺旋传动的结构和材料 198
9.3.3 滚动螺旋简介 200
【知识小结】 200
思考与练习 201
项目10 带传动和链传动 202
【学习目标】 202
【案例导入】 202
任务1 带传动概述 202
10.1.1 带传动的组成 202
10.1.2 带传动的主要类型 202
10.1.3 带传动的特点 203
任务2 带传动的工作性能分析 204
10.2.1 带传动的受力分析 204
10.2.2 带传动的弹性滑动 205
任务3 普通V带传动 206
10.3.1 普通V带的结构和标准 206
10.3.2 普通V带轮的常用材料和结构 207
10.3.3 带传动的失效形式和设计准则 207
10.3.4 V带传动的设计步骤 208
10.3.5 V带传动的张紧、安装和维护 209
任务4 链传动 211
10.4.1 链传动概述 211
10.4.2 滚子链 212
10.4.3 链传动的运动特性 214
10.4.4 链传动的主要失效形式 215
10.4.5 链传动的润滑和布置 216
【知识小结】 217
思考与练习 217
项目11 齿轮传动 218
【学习目标】 218
【案例导入】 218
任务1 齿轮传动的特点和类型 218
11.1.1 齿轮传动的特点 218
11.1.2 齿轮传动的类型 218
任务2 渐开线与渐开线齿廓 219
11.2.1 渐开线的形成及其性质 219
11.2.2 渐开线齿廓的啮合特性 220
任务3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 221
11.3.1 齿轮各部分名称 221
11.3.2 主要参数和几何尺寸 222
任务4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 224
11.4.1 正确啮合条件 224
11.4.2 连续传动条件 224
11.4.3 标准中心距 225
任务5 渐开线齿轮的切齿原理 226
11.5.1 渐开线齿轮的加工方法 226
11.5.2 根切现象和最少齿数 228
11.5.3 齿轮的精度等级 229
任务6 齿轮传动的失效形式与齿轮常用材料 229
11.6.1 失效形式 230
11.6.2 设计准则 231
11.6.3 齿轮的常用材料 231
任务7 斜齿圆柱齿轮传动 232
11.7.1 斜齿轮齿廓曲面的形成及其啮合特点 232
11.7.2 斜齿轮参数与尺寸计算 233
11.7.3 正确啮合条件与重合度 235
任务8 直齿圆锥齿轮传动 236
11.8.1 圆锥齿轮传动概述 236
11.8.2 直齿圆锥齿轮传动的主要参数 236
任务9 齿轮的结构设计及润滑 236
11.9.1 齿轮的结构 236
11.9.2 齿轮传动的润滑 238
任务10 蜗杆传动 238
11.10.1 蜗杆传动的类型和特点 238
11.10.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 239
11.10.3 蜗杆传动的失效形式、材料和精度 242
11.10.4 蜗杆传动的效率、润滑和散热方法 243
11.10.5 蜗杆和蜗轮的结构 243
【知识小结】 245
思考与练习 245
项目12 齿轮系与减速器 247
【学习目标】 247
【案例导入】 247
任务1 轮系的分类 247
12.1.1 定轴轮系 247
12.1.2 行星轮系 248
任务2 定轴轮系的传动比计算 248
12.2.1 一对齿轮的传动比 248
12.2.2 定轴轮系的传动比计算 249
任务3 行星轮系的传动比计算 250
12.3.1 行星轮系的组成 250
12.3.2 行星轮系的传动比 251
任务4 轮系的应用及新型齿轮系 254
12.4.1 轮系的应用 254
12.4.2 新型齿轮系 255
任务5 减速器 257
12.5.1 常用减速器的主要类型、特点和应用 257
12.5.2 减速器传动比的分配 258
12.5.3 减速器的结构 258
【知识小结】 260
思考与练习 260
项目13 轴系零部件 263
【学习目标】 263
【案例导入】 263
任务1 轴 263
13.1.1 轴的概述 263
13.1.2 轴的结构设计 266
13.1.3 轴的强度及刚度计算 269
任务2 轴承 271
13.2.1 滑动轴承 271
13.2.2 滚动轴承 277
13.2.3 滚动轴承与滑动轴承性能及优缺点应用对比 288
任务3 联轴器、离合器和制动器 289
13.3.1 联轴器 289
13.3.2 离合器 293
13.3.3 制动器 295
【知识小结】 296
思考与练习 296
参考文献 298
