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绪论1

【学习目标】1

【案例导入】1

任务1本课程研究的对象1

任务2本课程的内容、性质和任务3

任务3机械零件的失效形式及设计准则3

任务4机械设计的基本要求及程序4

【知识小结】5

项目1 工程材料及热处理7

【学习目标】7

【案例导入】7

任务1金属材料的力学性能7

1.1.1 强度和塑性8

1.1.2 硬度8

1.1.3 冲击韧度9

1.1.4 疲劳强度10

任务2金属与合金的结构及铁碳合金相图11

1.2.1 纯金属的晶体结构及其结晶11

1.2.2 合金的晶体结构14

1.2.3 铁碳合金相图15

任务3钢的热处理18

1.3.1 钢热处理的组织转变原理18

1.3.2 常用的热处理方法20

1.3.3 热处理零件的结构工艺性21

任务4常用金属材料22

1.4.1 钢22

1.4.2 铸铁24

1.4.3 有色金属及硬质合金25

任务5常用非金属材料简介27

1.5.1 高分子材料27

1.5.2 陶瓷材料28

1.5.3 复合材料29

【知识小结】30

思考与练习30

项目2 静力学32

【学习目标】32

【案例导入】32

任务1静力学分析基础33

2.1.1 静力学基本概念33

2.1.2 静力学公理34

2.1.3 约束与约束反力35

2.1.4 构件的受力分析及受力图37

任务2力矩与平面力偶系38

2.2.1 力矩及其计算38

2.2.2 力偶和力偶矩39

任务3平面力系41

2.3.1 平面汇交力系41

2.3.2 力的平移定理43

2.3.3 平面任意力系的简化43

2.3.4 平面任意力系的平衡条件44

2.3.5 平面平行力系的平衡方程46

2.3.6 物系的平衡46

任务4摩擦与自锁46

2.4.1 滑动摩擦47

2.4.2 考虑摩擦时的平衡问题48

2.4.3 摩擦角和自锁现象48

【知识小结】49

思考与练习49

项目3 材料力学53

【学习目标】53

【案例导入】53

任务1杆件拉伸和压缩强度计算54

3.1.1 轴向拉伸和压缩的概念54

3.1.2 轴向拉压杆的内力55

3.1.3 轴向拉伸和压缩的应力应变56

3.1.4 材料在拉伸和压缩时的力学性能60

3.1.5 拉压杆的强度计算63

任务2杆件剪切和挤压强度计算65

3.2.1 剪切强度计算65

3.2.2 挤压强度计算66

任务3圆轴扭转强度计算68

3.3.1 圆轴扭转的内力68

3.3.2 圆轴扭转时的应力70

3.3.3 圆轴扭转的强度和刚度计算72

任务4直梁弯曲强度计算74

3.4.1 平面弯曲的概念74

3.4.2 梁弯曲时的内力75

3.4.3 梁弯曲时横截面上的应力80

3.4.4 梁弯曲时的强度计算84

3.4.5 梁的变形和刚度计算87

任务5组合变形简介89

【知识小结】90

思考与练习90

项目4 金属制造工艺94

【学习目标】94

【案例导入】94

任务1铸造生产94

4.1.1 铸造的工艺基础94

4.1.2 砂型铸造95

任务2锻压生产97

4.2.1 锻压的工艺基础97

4.2.2 自由锻造97

4.2.3 模型锻造98

4.2.4 板料冲压99

任务3焊接生产100

4.3.1 焊接的工艺基础100

4.3.2 焊条电弧焊101

4.3.3 气焊102

任务4金属切削加工104

4.4.1 切削加工基础104

4.4.2 金属切削刀具105

4.4.3 金属切削过程106

4.4.4 常用切削加工简介107

【知识小结】113

思考与练习114

项目5 机械加工工艺与装配115

【学习目标】115

【案例导入】115

任务1机械加工工艺过程115

5.1.1 生产过程和工艺过程115

5.1.2 机械加工工艺过程的组成115

5.1.3 生产纲领和生产类型117

任务2机械加工工艺规程的制定118

5.2.1 工艺规程的概念和作用118

5.2.2 制定工艺规程的步骤119

5.2.3 零件结构工艺性119

任务3工艺路线的拟定121

任务4机械装配工艺基础122

5.4.1 概述122

5.4.2 装配工作的基本内容123

5.4.3 装配方法123

【知识小结】124

思考与练习124

项目6 平面机构的运动简图及自由度125

【学习目标】125

【案例导入】125

任务1平面机构的组成125

6.1.1 构件的自由度125

6.1.2 运动副及其分类126

6.1.3 运动链和机构127

6.1.4 机构中构件的分类127

任务2平面机构运动简图128

6.2.1 机构运动简图128

6.2.2 运动副的常用符号128

6.2.3 平面机构运动简图的绘制129

任务3平面机构的自由度130

6.3.1 自由度计算公式130

6.3.2 机构具有确定运动的条件131

6.3.3 计算自由度时应注意的问题131

【知识小结】134

思考与练习134

项目7 平面连杆机构137

【学习目标】137

【案例导入】137

任务1平面四杆机构的基本类型及应用137

7.1.1 平面连杆机构的组成137

7.1.2 铰链四杆机构的类型和应用138

7.1.3 铰链四杆机构存在曲柄的条件140

7.1.4 含有移动副的四杆机构141

任务2平面四杆机构的运动特性144

7.2.1 急回特性144

7.2.2 压力角和传动角145

7.2.3 死点位置146

任务3铰链四杆机构的设计147

7.3.1 按给定连杆位置设计四杆机构147

7.3.2 按给定行程速度变化系数K设计四杆机构148

【知识小结】149

思考与练习149

项目8 凸轮机构和其他常用机构151

【学习目标】151

【案例导入】151

任务1凸轮机构的应用和分类151

8.1.1 凸轮机构的特点151

8.1.2 凸轮机构的分类152

任务2常用的从动件运动规律154

8.2.1 平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数154

8.2.2 常用的从动件运动规律及其选择155

任务3盘形凸轮轮廓曲线设计155

8.3.1 对心移动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计156

8.3.2 对心移动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计157

任务4凸轮设计中的几个问题158

8.4.1 凸轮机构的压力角和自锁158

8.4.2 基圆半径的确定159

8.4.3 滚子半径的确定159

任务5间歇运动机构160

8.5.1 棘轮机构160

8.5.2 槽轮机构163

8.5.3 不完全齿轮机构164

8.5.4 凸轮式间歇运动机构165

【知识小结】165

思考与练习166

项目9 机械连接与螺旋传动167

【学习目标】167

【案例导入】167

任务1螺纹连接167

9.1.1 螺纹167

9.1.2 螺纹连接169

9.1.3 螺纹连接件170

9.1.4 螺纹连接的预紧和防松171

9.1.5 螺栓连接的强度计算173

9.1.6 螺栓连接件的材料和许用应力174

9.1.7 提高螺栓连接强度的措施175

任务2键连接和销连接176

9.2.1 键连接176

9.2.2 销连接180

任务3螺旋传动181

9.3.1 螺旋传动的类型及应用181

9.3.2 滑动螺旋传动的结构和材料183

9.3.3 滚动螺旋简介184

【知识小结】185

思考与练习185

项目10 带传动和链传动186

【学习目标】186

【案例导入】186

任务1带传动概述186

10.1.1 带传动的组成186

10.1.2 带传动的主要类型186

10.1.3 带传动的特点187

任务2带传动的工作性能分析188

10.2.1 带传动的受力分析188

10.2.2 带传动的弹性滑动189

任务3普通V带传动190

10.3.1 普通V带的结构和标准190

10.3.2 普通V带轮的常用材料和结构191

10.3.3 带传动的失效形式和设计准则191

10.3.4 V带传动的设计步骤192

10.3.5 V带传动的张紧、安装和维护193

任务4链传动195

10.4.1 链传动概述195

10.4.2 滚子链196

10.4.3 链传动的运动特性198

10.4.4 链传动的主要失效形式199

10.4.5 链传动的润滑和布置200

【知识小结】201

思考与练习201

项目11 齿轮传动202

【学习目标】202

【案例导入】202

任务1齿轮传动的特点和类型202

11.1.1 齿轮传动的特点202

11.1.2 齿轮传动的类型202

任务2渐开线与渐开线齿廓203

11.2.1 渐开线的形成及其性质203

11.2.2 渐开线齿廓的啮合特性204

任务3渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算205

11.3.1 齿轮各部分名称205

11.3.2 主要参数和几何尺寸206

任务4渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动208

11.4.1 正确啮合条件208

11.4.2 连续传动条件208

11.4.3 标准中心距210

任务5渐开线齿轮的切齿原理210

11.5.1 渐开线齿轮的加工方法210

11.5.2 根切现象和最少齿数212

11.5.3 齿轮的精度等级213

任务6齿轮传动的失效形式与齿轮常用材料213

11.6.1 失效形式214

11.6.2 设计准则215

11.6.3 齿轮的常用材料215

任务7斜齿圆柱齿轮传动216

11.7.1 斜齿轮齿廓曲面的形成及其啮合特点216

11.7.2 斜齿轮参数与尺寸计算217

11.7.3 正确啮合条件与重合度219

任务8直齿圆锥齿轮传动220

11.8.1 圆锥齿轮传动概述220

11.8.2 直齿圆锥齿轮传动的主要参数220

任务9齿轮的结构设计及润滑220

11.9.1 齿轮的结构220

11.9.2 齿轮传动的润滑222

任务10蜗杆传动222

11.10.1 蜗杆传动的类型和特点222

11.10.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸223

11.10.3 蜗杆传动的失效形式、材料和精度226

11.10.4 蜗杆传动的效率、润滑和散热方法227

11.10.5 蜗杆和蜗轮的结构227

【知识小结】229

思考与练习229

项目12 齿轮系与减速器231

【学习目标】231

【案例导入】231

任务1轮系的分类231

12.1.1 定轴轮系231

12.1.2 行星轮系232

任务2定轴轮系的传动比计算232

12.2.1 一对齿轮的传动比232

12.2.2 定轴轮系的传动比计算233

任务3行星轮系的传动比计算234

12.3.1 行星轮系的组成234

12.3.2 行星轮系的传动比235

任务4轮系的应用及新型齿轮系238

12.4.1 轮系的应用238

12.4.2 新型齿轮系239

任务5减速器241

12.5.1 常用减速器的主要类型、特点和应用241

12.5.2 减速器传动比的分配242

12.5.3 减速器的结构242

【知识小结】244

思考与练习244

项目13 轴系零部件247

【学习目标】247

【案例导入】247

任务1轴247

13.1.1 轴的概述247

13.1.2 轴的结构设计250

13.1.3 轴的强度及刚度计算253

任务2轴承255

13.2.1 滑动轴承255

13.2.2 滚动轴承261

13.2.3 滚动轴承与滑动轴承性能及优缺点应用对比272

任务3联轴器、离合器和制动器273

13.3.1 联轴器273

13.3.2 离合器276

13.3.3 制动器278

【知识小结】280

思考与练习280

参考文献282