普通高等教育“十二五”机电类规划教材·机械设计：机械零件设计

第四篇机械零件设计

第13章 机械零件设计概论

13.1 引言

13.2 机械零件设计的基本要求、一般步骤和设计计算方法

13.2.1 机械零件设计的基本要求

13.2.2 机械零件设计的一般步骤

13.2.3 机械零件设计计算方法

13.3 载荷与应力的分类

13.3.1 载荷分类

13.3.2 应力分类

13.4 机械零件的主要失效形式及设计准则

13.4.1 机械零件的主要失效形式

13.4.2 机械零件设计准则

13.5 机械零件的强度计算

13.5.1 机械零件的静强度

13.5.2 机械零件的疲劳强度

13.6 机械零件的表面强度

13.6.1 表面挤压强度

13.6.2 表面接触强度

13.6.3 表面磨损强度

13.7 机械零件的摩擦、磨损和润滑

13.7.1 摩擦的种类及其性质

13.7.2 磨损

13.7.3 流体动力润滑原理

13.7.4 润滑和润滑剂

13.8 机械零件的常用材料及其选择原则

13.8.1 机械零件的常用材料

13.8.2 机械零件材料的选择原则

13.9 零件设计中的工艺性

习题

第14章 螺纹连接与螺旋传动

14.1 引言

14.2 螺纹

14.2.1 螺纹的类型

14.2.2 螺纹参数

14.2.3 螺纹紧固件的性能等级和材料

14.2.4 螺纹的公差和精度

14.3 螺纹连接的类型、预紧和防松

14.3.1 螺纹连接的类型

14.3.2 螺纹连接的预紧

14.3.3 螺纹连接的防松

14.4 螺栓组连接设计

14.4.1 螺栓组连接的结构设计

14.4.2 螺栓组连接的受力分析

14.5 单个螺栓连接的强度计算

14.5.1 受拉螺栓连接

14.5.2 受剪螺栓连接

14.5.3 许用应力

14.6 提高螺栓连接强度的措施

14.6.1 使螺纹牙受力均匀

14.6.2 减小附加应力

14.6.3 减轻应力集中

14.6.4 降低应力幅

14.6.5 改善螺纹制造工艺

14.7 螺旋传动

14.7.1 螺旋传动机构

14.7.2 螺旋传动

习题

第15章 带传动和链传动

15.1 引言

15.1.1 带传动的特点

15.1.2 链传动特点

15.1.3 带传动、链传动的应用

15.2 带和带轮

15.2.1 平带和带轮

15.2.2 V带和V带轮

15.2.3 同步带和带轮

15.3 带传动的工作情况分析

15.3.1 带传动几何计算

15.3.2 带传动作用力分析

15.3.3 带的应力分析

15.3.4 带传动的弹性滑动和打滑

15.4 普通V带传动的设计

15.4.1 单根V带基本额定功率

15.4.2 V带传动的设计计算

15.5 带传动的张紧装置及使用维护

15.5.1 带传动张紧方法及装置

15.2.2 带传动的使用维护

15.6 滚子链和链轮

15.6.1 滚子传动链结构

15.6.2 滚子链链轮

15.7 链传动的运动特性与受力分析

15.7.1 链传动的运动特性

15.7.2 链传动的动载荷

15.7.3 链传动的受力分析

15.8 滚子链传动的设计

15.8.1 链传动的失效形式和设计准则

15.8.2 滚子传动链的额定功率曲线和额定功率

15.8.3 滚子传动链设计（GB/T18150—2006）

15.8.4 主要参数选择

15.9 链传动的正确使用和维护

15.9.1 链传动的合理布置

15.9.2 链传动的张紧

15.9.3 链传动的润滑

习题

第16章 齿轮传动

16.1 引言

16.2 齿轮传动的失效形式和设计准则

16.2.1 齿轮传动的主要失效形式与原因

16.2.2 齿轮传动的设计准则

16.3 齿轮的材料及其选择原则

16.3.1 齿轮材料

16.3.2 齿轮热处理

16.3.3 许用应力

16.4 齿轮传动的受力分析和计算载荷

16.4.1 直齿圆柱齿轮传动的受力分析

16.4.2 斜齿圆柱齿轮传动的受力分析

16.4.3 圆锥齿轮传动的受力分析

16.4.4 计算载荷

16.5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算

16.5.1 齿面接触疲劳强度计算

16.5.2 弯曲疲劳强度计算

16.6 齿轮设计参数选择

16.6.1 压力角α的选择

16.6.2 小齿轮齿数z的选择

16.6.3 齿宽系数φd的选择

16.6.4 齿面硬度的选择

16.7 齿轮传动精度

16.8 斜齿圆柱齿轮传动设计

16.8.1 斜齿轮齿面接触疲劳强度计算

16.8.2 斜齿轮齿根弯曲疲劳强度计算

16.9 轴交角为90°直齿锥齿轮传动设计

16.9.1 齿面接触疲劳强度计算

16.9.2 齿根弯曲疲劳强度计算

16.1 齿轮传动的效率与润滑

16.10.1 齿轮传动的效率

16.10.2 齿轮传动的润滑方式

16.10.3 润滑剂的选择

16.11 齿轮结构

16.12 圆弧齿轮传动简介

习题

第17章 蜗杆传动

17.1 引言

17.1.1 蜗杆传动的特点

17.1.2 蜗杆传动的应用

17.1.3 蜗杆传动的类型

17.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算

17.2.1 普通圆柱蜗杆传动的主要参数

17.2.2 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算

17.3 蜗杆传动的失效形式和材料选择

17.3.1 失效形式

17.3.2 材料选择

17.3.3 计算准则

17.4 普通圆柱蜗杆传动的设计计算

17.4.1 蜗杆传动中的作用力分析

17.4.2 计算载荷

17.4.3 普通圆柱蜗杆传动的强度计算

17.4.4 蜗杆轴挠度计算

17.5 蜗杆传动的润滑与热平衡计算

17.5.1 蜗杆传动的齿面滑动速度vs

17.5.2 蜗杆传动的效率

17.5.3 蜗杆传动的润滑

17.5.4 蜗杆传动的热平衡计算

17.6 蜗杆、蜗轮的结构

习题

第18章 轴及相关零件

18.1 引言

18.2 轴

18.2.1 轴的分类、材料和一般设计步骤

18.2.2 轴的结构设计

18.2.3 轴的计算

18.3 轴毂连接

18.3.1 键连接

18.3.2 花键连接

18.3.3 无键连接

18.3.4 销连接

18.3.5 过盈连接

18.4 联轴器和离合器

18.4.1 联轴器

18.4.2 离合器

习题

第19章 滚动轴承

19.1 引言

19.2 滚动轴承的类型、代号和选择

19.2.1 滚动轴承的分类

19.2.2 滚动轴承的代号

19.2.3 滚动轴承类型的选择

19.3 滚动轴承的受载情况、应力情况和失效

19.3.1 滚动轴承的受载情况

19.3.2 滚动轴承零件的应力情况

19.3.3 滚动轴承的失效

19.4 滚动轴承的尺寸选择和寿命计算

19.4.1 滚动轴承尺寸选择计算准则

19.4.2 按额定动载荷计算

19.4.3 按额定静载荷计算

19.5 滚动轴承的极限转速

19.6 滚动轴承轴系的支承结构设计

19.6.1 滚动轴承轴系的轴向位置固定

19.6.2 滚动轴承的轴向固定方法

19.6.3 轴承间隙及轴系轴向位置的调整

19.6.4 滚动轴承的配合

19.6.5 滚动轴承的拆装

19.7 滚动轴承的润滑和密封

19.7.1 滚动轴承的润滑

19.7.2 滚动轴承的密封

习题

第20章 滑动轴承

20.1 引言

20.2 滑动轴承的结构

20.2.1 径向滑动轴承的结构

20.2.2 止推滑动轴承的结构

20.3 轴瓦（轴套）材料和结构

20.3.1 轴瓦（轴套）材料

20.3.2 轴瓦（轴套）结构

20.4 混合润滑滑动轴承的设计

20.4.1 失效和设计准则

20.4.2 设计内容

20.5 液体动压径向滑动轴承的设计

20.5.1 形成流液动力润滑的条件和雷诺方程

20.5.2 液体动压径向滑动轴承的工作过程

20.5.3 液体动压径向滑动轴承的承载能力及最小油膜厚度

20.5.4 液体动压滑动轴承的热平衡计算

20.5.5 液体动压滑动轴承主要参数及其选择

20.6 液体静压滑动轴承简介

习题

第21章 弹簧

21.1 引言

21.2 弹簧的材料、许用应力及制造

21.2.1 弹簧的材料及许用应力

21.2.2 圆柱螺旋弹簧的结构形式

21.2.3 弹簧的制造

21.3 圆柱压缩（拉伸）螺旋弹簧的设计计算

21.3.1 弹簧的几何参数计算

21.3.2 弹簧的特性线

21.3.3 圆截面圆柱螺旋弹簧的计算

21.3.4 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计

习题

第22章 机架与直线导轨

22.1 机架

22.1.1 机架的功能和分类

22.1.2 机架设计的要求和步骤

22.2 直线导轨

22.2.1 导轨的功能和导轨设计的基本要求

22.2.2 滑动导轨简介

22.2.3 滚动导轨简介

习题

第五篇 现代机械设计方法概论

第23章 现代设计方法特征及内容

23.1 引言

23.2 现代设计方法的特征

23.2.1 现代设计方法的产生背景

23.2.2 现代设计方法的特征

23.3 现代设计方法的主要内容

习题

第24章 部分现代设计方法简介

24.1 优化设计

24.1.1 优化设计概述

24.1.2 优化设计问题的数学模型

24.1.3 优化方法的选择及其程序化

24.1.4 计算结果的处理

24.2 有限元法

24.2.1 有限元法概述

24.2.2 有限元法的应用

24.2.3 有限元分析过程

24.2.4 常用有限元软件

24.3 机械可靠性设计

24.3.1 可靠性概述

24.3.2 机械零件可靠性设计

24.3.3 机械系统可靠性设计

习题

附录

参考文献

版权页：

插图：

本书是根据2011年教育部高等学校机械基础课程教学指导分委员会编制的机械原理课程教学基本要求、机械设计课程教学基本要求和编者多年教学实践经验，并考虑学生掌握机器设计规律、加强学生机器设计能力培养，结合机械工程实践需要编写的。 本书配套的还有《机械设计（上册）——机器与机构分析和设计》（该书包含三篇，从第1～12章，已于2013年5月由电子工业出版社出版），上、下册内容共分为五篇和附录。本书包含两篇（第13～24章）和附录，即第四篇机械零件设计和第五篇现代机械设计方法概论。

突出机器设计规律和一般步骤,提高学生使用现代设计方法的能力。

杨世明，天津工业大学机械工程学院教授，长期从事从事机械设计及理论的教学和科研及技术开发；中国机械工程学会会员，天津市机械设计教学研究会副理事长。

前言

本书根据教育部机械基础课程教学指导分委员会2012年编制的机械原理课程教学基本要求、机械设计课程教学基本要求、机械工程实践需要和多年教学实践经验编写而成。

与本书配套出版的还有《机械设计（上册）——机器与机构分析和设计》，本书为下册，上、下册共包含五篇：第一篇导论，第二篇机构分析与综合和机械系统运动方案设计，第三篇机械系统动力学，第四篇机械零件设计，第五篇现代机械设计方法概论，包括我国高等院校机械类专业机械原理和机械设计课程教学内容，且按机械设计实践的一般步骤编排教材内容。这样编写是基于下述考虑：突出机器设计规律和一般步骤，便于学生掌握机器设计的内涵和规律，加强学生机器设计能力培养；传统机械设计课程（教材）并没有包含机械系统运动设计部分，实质上主要还是机械零件设计的内容。

上册主要内容为机械原理课程教学基本要求规定的教学的内容，下册主要内容为机械设计课程教学基本要求规定的教学内容。

本书比较系统地讲述了机器设计概念、目标、内容、原则与主要考虑的问题、机械设计工程师社会责任和职业道德等内容，目的是使学生能在产品研发的开始阶段有章可循，提高学生设计机器的能力。为了培养学生的创新意识、提高学生使用现代设计方法的能力，把现代机械设计方法概论单独编写为一篇，介绍了常用的现代机械设计方法。

机械零件设计部分尽量采用实物照片或立体图和新的国家标准，在附录中给出了学生完成习题需要的一些资料。

参加本书编写工作的有杨世明（第1章、第2章、第19章、第20章和第22章），金国光（第3章）、刘卉（第4章）、冯志友（第5章、第8章、第9章、第10章、第11章和第12章）、武宝林（第6章、第7章）、赵镇宏（第13章、第14章、第15章、第16章、第17章和第18章）、高淑英（第21章、第23章和第24章），主编杨世明，副主编冯志友、刘卉和赵镇宏。上册由冯志友统稿，下册由杨世明、赵镇宏统稿。本书由天津大学陈树昌教授审稿。

尽管编者为本书付出了许多努力和心血，但疏漏和不当之处在所难免，希望从事机械原理、机械设计课程教学的教师及其他读者批评指正。

编者2013年8月 2100433B

《普通高等教育"十二五"规划教材:保险学》是一部专门阐述保险基本原理的教学用书。主要面向普通高等院校，是保险专业、金融专业、理财专业和投资专业等专业课和专业基础课教材，也是其他各类院校经济类专业和非经济类专业的选修课教材。

《普通高等教育"十二五"规划教材:ISO 14001&OHSAS 18001环境和职业健康安全管理体系建立与实施》由中国石化出版社出版。

《建筑材料(建筑专业普通高等教育十二五规划教材)》可作为高职高专、应用型本科院校建筑工程类专业和其他相关专业的教材，也可作为电大、职大、函大、自学及本行业相关专业培训的教学用书，还可供有关技术人员参考。

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