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第0章 绪论1

0.1本课程研究的对象1

0.2本课程的内容、性质和任务3

第一篇 机械工程材料5

第1章 工程材料及热处理5

1.1金属材料的性能5

1.1.1金属材料的力学性能5

1.1.2金属材料的工艺性能8

1.2金属与合金的结构及铁碳合金相图9

1.2.1纯金属的晶体结构及其结晶9

1.2.2合金的晶体结构12

1.2.3铁碳合金相图12

1.3钢的热处理17

1.3.1钢热处理的组织转变原理17

1.3.2常用的热处理方法19

1.4常用金属材料21

1.4.1黑色金属材料21

1.4.2有色金属及粉末冶金材料25

1.5常用非金属材料简介28

1.5.1高分子材料28

1.5.2陶瓷材料28

1.5.3复合材料29

习题30

第二篇 机械工程力学33

第2章 静力学33

2.1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36

2.1.4构件的受力分析及受力图38

2.2平面汇交力系39

2.2.1平面汇交力系合成的几何法40

2.2.2平面汇交力系合成的解析法40

2.3力矩与平面力偶系45

2.3.1力矩及其计算45

2.3.2力偶和力偶矩46

2.4平面任意力系49

2.4.1力的平移定理49

2.4.2平面任意力系的简化50

2.4.3平面任意力系的平衡条件50

2.4.4平面平行力系的平衡方程52

2.4.5物系的平衡54

2.5摩擦与自锁55

2.5.1滑动摩擦55

2.5.2考虑摩擦时的平衡问题57

2.5.3摩擦角和自锁现象57

习题58

第3章 材料力学63

3.1杆件拉伸和压缩强度计算63

3.1.1轴向拉伸和压缩的概念63

3.1.2轴向拉压杆的内力64

3.1.3轴向拉伸和压缩的应力应变65

3.1.4材料在拉伸和压缩时的力学性能69

3.1.5拉压杆的强度计算73

3.2杆件剪切和挤压强度计算75

3.2.1剪切强度计算75

3.2.2挤压强度计算76

3.3圆轴扭转强度计算77

3.3.1圆轴扭转的内力78

3.3.2圆轴扭转时的应力80

3.3.3圆轴扭转的强度和刚度计算81

3.4杆件（直梁）弯曲强度计算83

3.4.1平面弯曲的概念83

3.4.2梁弯曲时的内力85

3.4.3梁弯曲时横截面上的应力90

3.4.4梁弯曲时的强度计算95

3.4.5梁的变形和刚度计算99

3.5组合变形105

3.5.1组合变形的概念及分析方法105

3.5.2拉（压）弯组合变形强度计算106

3.5.3圆轴弯扭组合变形强度计算108

3.6压杆稳定111

3.6.1压杆稳定的概念111

3.6.2压杆的临界力与临界应力111

习题113

第三篇 金属制造工艺119

第4章 毛坯的生产与选择119

4.1铸造119

4.1.1铸造的工艺基础119

4.1.2砂型铸造120

4.1.3特种铸造简介122

4.2锻压生产125

4.2.1锻压的工艺基础125

4.2.2自由锻造125

4.2.3模型锻造126

4.2.4板料冲压126

4.2.5其他锻压方法简介128

4.3焊接生产128

4.3.1焊接的工艺基础128

4.3.2手工电弧焊129

4.3.3气焊与气割132

4.4毛坯的选择134

4.4.1毛坯种类的选择135

4.4.2毛坯的形状和尺寸135

习题136

第5章 金属切削加工与机械装配138

5.1金属切削加工基础138

5.1.1切削加工运动138

5.1.2金属切削刀具140

5.1.3金属切削过程142

5.1.4提高切削加工质量的途径144

5.1.5金属切削机床146

5.2常用切削加工简介147

5.2.1车削加工147

5.2.2孔加工151

5.2.3刨削和铣削加工154

5.2.4磨削加工156

5.3机械加工工艺过程和工艺文件158

5.3.1生产过程和工艺过程158

5.3.2机械加工工艺过程的组成158

5.3.3生产纲领及生产类型160

5.3.4工艺规程和工艺文件161

5.3.5零件结构工艺性162

5.3.6工艺路线的拟定163

5.4机械装配工艺基础165

5.4.1概述165

5.4.2装配工作的基本内容166

5.4.3装配方法167

5.4.4装配系统图和装配顺序168

习题169

第四篇 机械设计172

第6章 平面机构的运动简图及自由度172

6.1平面机构的组成172

6.1.1构件及其自由度172

6.1.2运动副及其分类172

6.1.3运动链和机构174

6.1.4机构中构件的分类174

6.2平面机构运动简图174

6.2.1机构运动简图及其作用174

6.2.2构件、运动副及机构的常用符号175

6.2.3平面机构运动简图的绘制176

6.3平面机构的自由度177

6.3.1自由度计算公式178

6.3.2运动链具有确定运动的条件178

6.3.3计算自由度时应注意的问题179

习题182

第7章 平面连杆机构184

7.1平面四杆机构的基本形式及其演化184

7.1.1概述184

7.1.2平面四杆机构的基本形式184

7.1.3平面四杆机构的演化187

7.2平面四杆机构的运动特性191

7.2.1铰链四杆机构存在曲柄的条件191

7.2.2压力角和传动角191

7.2.3急回特性192

7.2.4死点193

7.3铰链四杆机构的设计194

7.3.1按给定连杆位置设计四杆机构195

7.3.2按给定行程速度变化系数K设计四杆机构196

习题196

第8章 凸轮机构和其他常用机构199

8.1凸轮机构的应用和分类199

8.1.1凸轮机构的特点199

8.1.2凸轮机构的分类200

8.2常用的从动件运动规律201

8.2.1平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数201

8.2.2常用的从动件运动规律203

8.2.3从动件运动规律的选择204

8.3盘形凸轮轮廓曲线设计205

8.3.1对心移动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计205

8.3.2偏置移动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计206

8.3.3移动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计207

8.4凸轮设计中的几个问题208

8.4.1凸轮机构的压力角和自锁208

8.4.2基圆半径的确定209

8.4.3滚子半径的确定210

8.5间歇运动机构210

8.5.1棘轮机构210

8.5.2槽轮机构213

8.5.3其他间歇运动机构214

习题215

第9章 连接217

9.1螺纹连接217

9.1.1螺纹217

9.1.2螺纹连接的基本类型219

9.1.3螺纹连接件220

9.1.4螺纹连接的预紧和防松222

9.1.5螺栓连接的强度计算224

9.1.6螺栓连接件的材料和许用应力228

9.1.7提高螺栓连接强度的措施229

9.2键连接和销连接231

9.2.1键连接231

9.2.2销连接234

9.3联轴器、离合器和制动器235

9.3.1联轴器235

9.3.2离合器240

9.3.3制动器243

习题244

第10章 带传动和链传动245

10.1带传动概述245

10.1.1带传动的组成245

10.1.2带传动的主要类型245

10.1.3带传动的特点246

10.2带传动的工作性能分析247

10.2.1带传动的受力分析247

10.2.2带传动的应力分析248

10.2.3带传动的弹性滑动及其传动比249

10.3普通V带和带轮结构250

10.3.1普通V带的结构和标准250

10.3.2普通V带轮的常用材料和结构252

10.4普通V带传动的设计253

10.4.1带传动的失效形式和设计准则253

10.4.2V带传动的设计步骤256

10.4.3V带传动的张紧、安装和维护260

10.5链传动263

10.5.1链传动概述263

10.5.2滚子链264

10.5.3链传动的运动特性266

10.5.4链传动的主要失效形式268

10.5.5链传动的润滑和布置269

习题270

第11章 齿轮传动271

11.1齿轮传动的特点和类型271

11.1.1齿轮传动的特点271

11.1.2齿轮传动的类型271

11.2渐开线与渐开线齿廓272

11.2.1渐开线的形成及其性质272

11.2.2渐开线齿廓的啮合特性273

11.3渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算274

11.3.1齿轮各部分名称274

11.3.2主要参数275

11.3.3几何尺寸计算276

11.4渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动277

11.4.1正确啮合条件277

11.4.2连续传动条件278

11.4.3标准中心距279

11.5渐开线齿轮的加工方法与根切现象279

11.5.1渐开线齿轮的加工方法279

11.5.2根切现象和最少齿数282

11.6变位齿轮传动简介282

11.6.1变位齿轮的概念282

11.6.2变位齿轮传动的类型及其应用284

11.7齿轮传动的失效形式与设计准则284

11.7.1失效形式284

11.7.2设计准则286

11.8齿轮常用材料及精度等级286

11.8.1齿轮的常用材料286

11.8.2齿轮的精度等级287

11.9渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算287

11.9.1轮齿的受力分析和计算载荷287

11.9.2齿面接触疲劳强度计算289

11.9.3齿根弯曲疲劳强度计算289

11.9.4齿轮的许用应力和参数选择290

11.10斜齿圆柱齿轮传动294

11.10.1斜齿轮齿廓曲面的形成及其啮合特点294

11.10.2斜齿轮参数与尺寸计算295

11.10.3正确啮合条件与重合度297

11.10.4斜齿圆柱齿轮的当量齿数297

11.10.5斜齿圆柱齿轮传动的设计计算298

11.11直齿圆锥齿轮传动301

11.11.1圆锥齿轮传动概述301

11.11.2直齿圆锥齿轮的齿廓曲面与当量齿轮301

11.11.3主要参数与几何尺寸计算302

11.11.4直齿圆锥齿轮传动的强度计算303

11.12齿轮的结构设计305

11.13齿轮传动的润滑307

11.13.1常用润滑方式307

11.13.2润滑剂的选择308

习题308

第12章 蜗杆传动311

12.1蜗杆传动的类型和特点311

12.1.1蜗杆传动的类型311

12.1.2蜗杆传动的特点312

12.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸312

12.2.1蜗杆传动的主要参数312

12.2.2蜗杆传动的几何尺寸计算314

12.3蜗杆传动的失效形式、材料和精度314

12.3.1齿面间滑动速度314

12.3.2失效形式315

12.3.3蜗杆蜗轮常用材料315

12.3.4蜗杆传动的精度等级316

12.4蜗杆传动的强度计算316

12.4.1受力分析316

12.4.2强度计算317

12.5蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算318

12.5.1蜗杆传动的效率318

12.5.2蜗杆传动的润滑318

12.5.3蜗杆传动的热平衡计算319

12.6蜗杆和蜗轮的结构319

12.6.1蜗杆的结构319

12.6.2蜗轮的结构320

习题321

第13章 齿轮系323

13.1轮系的分类323

13.1.1定轴轮系323

13.1.2行星轮系323

13.2定轴轮系的传动比计算324

13.2.1一对齿轮的传动比324

13.2.2定轴轮系的传动比计算324

13.3行星轮系的传动比计算326

13.3.1行星轮系的组成326

13.3.2行星轮系的传动比326

13.4复合轮系的传动比计算329

13.5轮系的功用331

习题332

第14章 轴335

14.1轴的概述335

14.1.1轴的类型335

14.1.2轴的材料336

14.1.3轴的失效形式与设计准则337

14.2轴的结构设计337

14.2.1轴的结构337

14.2.2轴的结构设计要求338

14.2.3轴的结构设计步骤341

14.3轴的强度及刚度计算342

14.3.1轴的强度计算342

14.3.2轴的刚度计算344

14.3.3轴的设计过程344

习题348

第15章 轴承350

15.1滑动轴承350

15.1.1概述350

15.1.2滑动轴承的结构和材料351

15.1.3轴瓦结构353

15.1.4滑动轴承的润滑354

15.1.5非液体摩擦滑动轴承的设计计算356

15.2滚动轴承357

15.2.1滚动轴承的构造358

15.2.2滚动轴承的类型及特点358

15.2.3滚动轴承的代号和选择360

15.3滚动轴承的寿命计算362

15.3.1滚动轴承的失效形式与计算准则362

15.3.2轴承寿命、基本额定寿命及基本额定动载荷363

15.3.3寿命计算公式363

15.3.4当量动载荷364

15.3.5角接触轴承轴向载荷的计算366

15.3.6静强度计算368

15.4滚动轴承的组合设计369

15.4.1轴系的轴向定位369

15.4.2轴向位置的调整371

15.4.3提高轴承系统的刚度和同轴度371

15.4.4配合和装拆372

15.4.5滚动轴承的润滑373

15.4.6滚动轴承的密封374

习题374

第16章 弹簧376

16.1弹簧的功用、类型及材料376

16.1.1弹簧的功用376

16.1.2弹簧的类型376

16.1.3弹簧的材料和制造377

16.2圆柱螺旋弹簧的结构、几何参数和特性曲线379

16.2.1圆柱螺旋弹簧的结构379

16.2.2圆柱螺旋弹簧的参数、主要尺寸及特性曲线380

16.3圆柱螺旋弹簧的设计计算382

16.3.1弹簧的强度计算382

16.3.2弹簧的刚度计算383

16.3.3弹簧的稳定性校核384

习题385

参考文献386