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机械设计 定 价:¥59.8 中 教 价:¥46.05 (7.70折) 库 存 数: 0 丛 书 名:机械创新设计系列
本书内容分六篇:机器与零件的结构与性能;动连接;静连接;典型零件;典型部件;典型机器。
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课程内涵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内容体系本书以机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知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;对于课时充裕的学校可以全部讲授,使得学生对机器技术设计过程和课程设计环节有更全面与深入的了解和掌握。 4知识性与趣味性本书以设计为主线,各章既独立又联系的内容可以形成更严密的学术体系,但为了避免枯燥、增加趣味性以引人入胜,本书采用案例阐述方式,并在各章节开头和正文穿插工程或生活中的实际问题案例,在每章结尾增加与本章内容密切相关的人物或科学故事介绍,以增加读者的兴趣。 5系统性与适用性本书中各章节内容具有相关性,可以遵循知识体系集中安排,而为了便于教学过程安排,把部分内容分开在不同章节,虽然略显重复,但兼顾全书总体呼应。例如,第一篇第一章中介绍机器的结构组成与技术性能,并总结了几种常见连接形式与特点,为第二章机器结构与技术性能方案规划铺垫,虽然在第二篇和第三篇中又有较详细的论述,但全书内容围绕机器整机结构与性能的技术方案设计展开阐述,也使得课程设计等实践环节可以安排与课堂教学同步进行,既可集中也可分散进行,有利于多环节教学内容协调融合。第五、六篇把本课程内容适当延伸,便于结合课程设计和后续课程进行教学。 本书的编写者有:第1、2、3章(王德伦、马雅丽),第4、5章(毛范海),第6章(孙守林、马雅丽),第7、8章(马雅丽),第9章(杨光辉),第10、11、12章(马雅丽),第13章(马雅丽、王德伦),第14章(马雅丽),第15、16章(朱林剑),第17、18章(申会鹏、王德伦),第19章(朱林剑),第20章(申会鹏、王德伦)。 陈观慈编写了本书第3、5章初稿。全书由王德伦、马雅丽担任主编并统稿。本课题组的2010~2012届硕士研究生和部分博士研究生也为本书的编写发挥了重要作用,在此一并表示感谢。 本书是编者领导的课题组编著的“机械创新设计系列”丛书之二,该丛书共五本,包括学术版《机构运动微分几何学分析与综合》,工程应用版《机械创新设计及应用》,教学版《机械原理》《机械设计》《机械原理与机械设计实践》,是编者多年从事机械基础领域理论研究、解决机械企业设计制造中的大量实际问题以及开展教学研究和改革的成果总结。本书力图将有关机器结构强度学、摩擦学、机械设计方法学等领域的研究成果引入教学,体现了编者对机械设计课程内涵的理解,并与当前中国机械制造业由制造大国向制造强国转变过程中对人才类型与能力需求相适应,同时在教材内容体系和表达方式上有一定的变化,如果能够在机械设计教材理论联系实际,体现中国机械企业现状与时代需求,激发学生的学习热情和兴趣等方面发挥积极作用,那就是编者的心愿。 本书由哈尔滨工业大学王黎钦教授、吉林大学谭庆昌教授任主审,大连机床集团薛孺牛高级工程师审阅了第6、18、20章内容,在此一并致谢。 本书的编写从策划到定稿出版历时四年,由于采用新内容、新体系、新方式阐述,加之时间仓促,书中误漏欠妥在所难免,恳请同仁和读者批评指正。 编者
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
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