目 錄第1章 機械設計概論1.1 機械的組成1.2 本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和學習方法1.3 設計機械及零件應滿足的基本要求1.4 機械及零件設計的指導思想和一般步驟1.5 機械零件的載荷1.6 機械零件的失效形式1.7 機械零件工作能力的計算準則1.8 機械零部件的標準化1.9 機械設計的新發(fā)展思考題習題第2章 機械零件強度計算的理論基礎2.1 機械零件在靜應力作用下的強度計算2.2 變應力的類型和特性2.3 材料的疲勞極限和極限應力線圖2.2 影響機械零件疲勞強度的因素及機械零件的極限應力線圖2.3 穩(wěn)定循環(huán)變應力作用下的機械零件疲勞強度計算2.4 單向不穩(wěn)定循環(huán)變應力作用下的機械零件疲勞強度計算思考題習題第3章 機械的摩擦、磨損與潤滑3.1 摩擦3.2 磨損3.3 潤滑思考題習題第4章 螺紋連接設計4.1 螺紋連接的基本類型4.2 螺紋連接的預緊與放松4.3 螺栓組連接的受力分析4.4 單個螺栓的強度計算4.5 提高螺旋連接性能的措施思考題習題第5章 鍵連接設計5.1 鍵連接5.1.1 鍵連接的分類及其結構形式5.1.2 鍵的選擇和鍵連接的強度計算5.2 花鍵連接5.2.1 花鍵的類型、特點和應用52.2 花鍵連接的強度計算思考題習題第6章 帶傳動設計6.1 帶傳動的類型及特點6.2 帶傳動的工作原理6.3 帶傳動的受力分析與應力分析6.4 帶傳動的運動特性6.5 帶傳動的設計計算6.6 V帶輪結構與張緊裝置6.7 其他帶傳動簡介思考題習題第7章 鏈傳動設計7.1 鏈傳動的類型、結構和標準7.2 鏈傳動的運動特性7.3 鏈傳動的受力分析7.4 套筒滾自戀傳動的設計計算7.5 鏈輪的結構和材料7.6 鏈傳動的布置、張緊和潤滑思考題習題第8章 齒輪傳動設計8.1 齒輪的失效與齒輪傳動的設計準則8.2 齒輪材料與許用應力8.3齒輪傳動精度等級及其選擇8.4 直齒圓柱齒輪的承載能力計算8.5 斜齒圓柱齒輪的承載能力計算8.6 直齒圓錐齒輪的承載能力計算8.7 齒輪的結構設計8.8 齒輪傳動的效率和潤滑思考題習題第9章 蝸桿傳動設計9.1 蝸桿傳動的特點及類型9.2 蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸9.3 蝸桿傳動的失效形式和材料選擇9.4 蝸桿傳動的強度計算9.5 蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡9.6 蝸桿和蝸輪的結構思考題習題第10章 軸的設計10.1 軸的功用和類型10.2 軸的材料選擇10.3 軸的結構設計10.4 軸的強度計算思考題習題第11章 滑動軸承設計11.1 滑動軸承的結構型式和材料11.2 混合潤滑滑動軸承的設計計算11.3 流體動壓油膜形成原理11.4 靜壓液體潤滑滑動軸承和氣體滑動軸承思考題習題第12章 滾動軸承設計12.1 滾動軸承的結構、類型和代號12.2 滾動軸承的受力分析及其失效形式12.3 滾動軸承的類型選擇12.4 滾動軸承組合設計12.5 滾動軸承與滑動軸承的比較思考題習題第13章 聯(lián)軸器與離合器設計13.1 聯(lián)軸器13.1.1 剛性聯(lián)軸器13.1.2 彈性聯(lián)軸器13.2 離合器思考題習題第14章 彈簧設計14.1 彈簧的類型及功用14.2 彈簧的材料和制造14.3 彈簧的工作原理14.4圓柱螺旋壓縮和拉伸彈簧的設計14.5受變載荷螺旋彈簧的疲勞強度驗算思考題習題第15章 計算機輔助三維機械設計15.1 計算機輔助三維參數(shù)化設計15.1.1三維參數(shù)化設計思想15.1.2三維參數(shù)化設計軟件15.1.3三維參數(shù)化設計步驟15.2計算機輔助三維機械結構強度有限元分析15.2.1 創(chuàng)建有限元模型15.2.2 定義約束及施加載荷15.2.3 網(wǎng)格劃分及后處理15.3計算機輔助三維機械動態(tài)仿真15.3.1 三維機械動態(tài)仿真分析軟件15.3.2 建模、仿真及優(yōu)化求解思考題習題參考文獻樣 章（可以是前言或部分章節(jié)）第九章 蝸桿傳動設計第一節(jié) 蝸桿傳動的特點及類型蝸桿傳動由蝸桿1和蝸輪2組成，如圖9-1所示。用于傳遞空間交錯軸間的運動和動力，兩軸在空間的交錯角為90o，通常以蝸桿1為主動件，蝸輪2為從動件。由于蝸桿傳動具有傳動比大，工作平穩(wěn)、噪聲低、結構緊湊、可以實現(xiàn)自鎖等優(yōu)點，因此，在各種機械和儀器中得到了廣泛的應用。它的主要缺點是蝸桿齒與蝸輪齒相對滑動速度大，發(fā)熱大和磨損嚴重，傳動效率低（一般為0.7～0.9）。為了減摩和散熱，蝸輪齒圈常采用青銅等減磨性良好的材料，故成本較高。圖9-1 蝸桿傳動根據(jù)蝸桿形狀的不同，蝸桿傳動可分為：圓柱蝸桿傳動、環(huán)面蝸桿傳動以及錐蝸桿傳動三種類型，如圖9-2所示。圓柱蝸桿傳動又分為普通圓柱蝸桿傳動和圓弧齒圓柱蝸桿傳動，在普通圓柱蝸桿傳動中，又有多種型式，其中阿基米德蝸桿傳動制造簡單，在機械傳動中應用廣泛，而且也是認識其他類型蝸桿傳動的基礎，故本節(jié)將以阿基米德蝸桿傳動為例，介紹蝸桿傳動的一些基本知識和設計計算問題。a)圓柱蝸桿傳動 b) 環(huán)面蝸桿傳動 c) 錐蝸桿傳動圖 9-2 蝸桿傳動的類型第二節(jié) 蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸圖9-3所示為阿基米德蝸桿的加工。當車削阿基米德蝸桿時，刀刃頂平面通過蝸桿軸線，切成的蝸桿齒廓是：蝸桿軸線平面內(nèi)為齒條形直線齒廓，齒廓與垂直于蝸桿軸線平面的交線為阿基米德螺旋線。這種蝸桿加工測量方便；缺點是齒面不易磨削，不能采用硬齒面，傳動效率低。通常將通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面稱為中間平面。在此平面上，蝸桿與蝸輪的嚙合類似于齒條與齒輪的嚙合，如圖9-4所示。所以，蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算以及承載能力計算都與齒條、齒輪傳動類似。圖9-3 阿基米德蝸桿的加工圖9-4 阿基米德蝸桿傳動1．模數(shù)m和壓力角α由于在中間平面蝸桿與蝸輪的嚙合情況類似齒條和齒輪的嚙合。由此不難推知，蝸桿傳動的正確嚙合條件是（9-1）式中， 蝸桿的軸面模數(shù)； 蝸輪的端面模數(shù)； 為標準模數(shù)； 為蝸桿的軸面壓力角； 為蝸輪的端面壓力角； 為標準壓力角； 為蝸桿的導程角； 為蝸輪的螺旋角； 與 必須大小相等且旋向相同。標準規(guī)定壓力角 ，模數(shù)m的標準值見表9-1。表9-1 蝸桿傳動的基本尺寸和參數(shù)（摘自GB/T 10085-1988）模數(shù)m/mm分度圓直徑d1/mm直徑系數(shù)q蝸桿頭數(shù)z1m2d1/mm311818.0001181.252016.000131.2522.417.9201351.62012.5001，2，451.22817.500171.68222.411.2001，2，4，689.635.517.75011422.52811.2001，2，4，61754518.0001281.33.1535.511.2701，2，4，6352.35617.7781555.744010.0001，2，4，66407117.7501113655010.0001，2，4，612509018.000122506.36310.0001，2，4，6250011217.7781444588010.0001，2，4，6512014017.5001896010909.0001，2，4，6900016016.00011600012.51128.9601，2，4，61750020016.000131250161408.7501，2，43584025015.625164000201608.0001，2，46400031515.7501126000252008.0001，2，412500040016.00012500002．蝸桿分度圓直徑d1當用滾刀加工蝸輪時，為了保證蝸桿與該蝸輪的正確嚙合，所用蝸輪滾刀的直徑及齒形參數(shù)必須與相嚙合的蝸桿相同。如果不做必要的限制，滾刀的規(guī)格數(shù)量勢必太多，這將給設計和制造帶來困難。因此，為了限制滾刀的規(guī)格數(shù)量，便于滾刀標準化，規(guī)定蝸桿分度圓直徑d1為標準值，且與模數(shù)m相匹配，q為導出值， 。其對應關系見表9-1。3．蝸桿導程角γ蝸桿螺旋面和分度圓柱的交線是螺旋線。設蝸桿分度圓柱上的螺旋線導程角為 ，其頭數(shù)為 ，軸面齒距為 ，螺旋線的導程為 ，則蝸桿導程角γ可表示為（9-2）4．蝸桿的頭數(shù) 、蝸輪齒數(shù) 和傳動比 i蝸桿頭數(shù) ，即蝸桿螺旋線的線數(shù)，通常 1～4，最多到6。單線蝸桿容易切削，升角 小，自鎖性好，但效率低；多線蝸桿則相反。當要求傳動比大時， 取小值；當要求傳遞功率大，傳動效率高，傳動速度大時， 取大值，一般可按表9-2選�。槐�9-2 不同傳動比時薦用的蝸桿頭數(shù) 值傳動比i5～87～1615～3230～80蝸桿頭數(shù) 6421蝸輪齒數(shù) ，i為傳動比。為了避免蝸輪輪齒發(fā)生根切，提高傳動平穩(wěn)性，一般取 ；但 也不宜過大，因當 一定時， 愈大則蝸輪直徑愈大，蝸桿支承跨距也愈大，蝸桿易發(fā)生撓曲而使嚙合情況惡化，所以通常 。蝸桿傳動比i是蝸桿轉速 與蝸輪轉速 之比，亦是蝸輪齒數(shù) 與蝸桿頭數(shù) 之比，即（9-3）變位系數(shù) 為了配湊中心距和傳動比，使之符合薦用值，或提高蝸桿傳動的承載能力及傳動效率，常采用變位蝸桿傳動。由于蝸桿的齒廓形狀和尺寸與加工配偶的蝸輪的滾刀形狀和尺寸相同，為了保持刀具不變，蝸桿的尺寸是不能變動的。因此變位的只是蝸輪。變位的方法是在滾切蝸輪時，利用滾刀相對蝸輪毛坯的徑向移動來實現(xiàn)。變位后蝸桿的尺寸雖保持不變，但節(jié)圓位置有所改變；蝸輪的尺寸變動了，但其節(jié)圓與分度圓始終重合。蝸桿傳動的變位示意圖如圖9-5所示。