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第一模块 机械基础概论1

第1单元 机械的认知1

【学习目标】1

【学习重点和难点】1

【案例导入】1

1.1 本课程的研究对象1

1.2 本课程的研究内容、性质及任务4

1.2.1 本课程的研究内容4

1.2.2 本课程的性质与任务4

1.3 本课程的学习方法4

习题15

第二模块 机械工程材料的分析与应用6

第2单元 机械工程材料6

【学习目标】6

【学习重点和难点】6

【案例导入】6

2.1 金属材料的性能7

2.1.1 金属材料的力学性能8

2.1.2 金属材料的工艺性能12

2.2 钢铁材料及应用14

2.2.1 工业用钢15

2.2.2 铸铁19

2.3 非铁金属和粉末冶金材料20

2.3.1 铝和铝合金20

2.3.2 铜和铜合金22

2.3.3 轴承合金23

2.3.4 粉末冶金材料23

2.4 金属材料的热处理及应用24

2.4.1 金属材料整体热处理25

2.4.2 金属材料表面热处理26

2.5 常用非金属材料26

2.5.1 高分子材料27

2.5.2 陶瓷材料28

2.5.3 复合材料29

综合案例分析31

习题232

第三模块 工程构件的受力分析与承载能力分析33

第3单元 工程构件的受力分析33

【学习目标】33

【学习重点和难点】33

【案例导入】33

3.1 静力学基本概念及其公理34

3.1.1 静力学基本概念34

3.1.2 静力学公理34

3.2 工程中常见约束36

3.2.1 约束与约束反力36

3.2.2 工程中常见约束的分析与比较36

3.3 受力分析与受力图39

3.4 平面力系40

3.4.1 平面汇交力系40

3.4.2 力矩与平面力偶系44

3.4.3 平面任意力系48

综合案例分析51

习题352

第4单元 工程构件的承载能力分析56

【学习目标】56

【学习重点和难点】56

【案例导入】56

4.1 构件承载能力认知57

4.1.1 构件的承载能力57

4.1.2 杆件变形的基本形式57

4.2 轴向拉伸与压缩58

4.2.1 轴向拉伸与压缩的概念58

4.2.2 拉（压）杆的内力与应力59

4.2.3 拉（压）杆的变形及胡克定律61

4.2.4 拉伸和压缩时材料的力学性能62

4.2.5 拉（压）杆的强度计算65

4.2.6 应力集中66

4.3 剪切与挤压67

4.3.1 剪切与挤压的概念67

4.3.2 剪切与挤压强度计算69

4.4 圆轴扭转71

4.4.1 圆轴扭转的概念71

4.4.2 扭矩和扭矩图71

4.4.3 圆轴扭转的强度计算74

4.5 平面弯曲76

4.5.1 平面弯曲的概念77

4.5.2 平面弯曲的内力——剪力和弯矩78

4.5.3 平面弯曲的强度计算84

4.6 组合变形87

4.6.1 组合变形的概念88

4.6.2 组合变形的分析与应用88

综合案例分析90

习题491

第四模块 常用机构和机械传动的分析与应用95

第5单元 平面机构的结构分析95

【学习目标】95

【学习重点和难点】95

【案例导入】95

5.1 构件和运动副96

5.1.1 构件的自由度96

5.1.2 运动副和约束96

5.1.3 运动副的分类96

5.1.4 构件的分类98

5.2 平面机构运动简图98

5.3 机构具有确定相对运动的条件101

5.3.1 平面机构具有确定相对运动的条件101

5.3.2 几种特殊情况的处理102

综合案例分析105

习题5107

第6单元 平面连杆机构109

【学习目标】109

【学习重点和难点】109

【案例导入】109

6.1 铰链四杆机构的认知109

6.1.1 铰链四杆机构的类型110

6.1.2 铰链四杆机构类型的判别112

6.2 平面四杆机构的演化114

6.3 平面四杆机构的工作特性117

6.3.1 急回特性117

6.3.2 压力角与传动角117

6.3.3 死点位置118

综合案例分析120

习题6120

第7单元 凸轮机构122

【学习目标】122

【学习重点和难点】122

【案例导入】122

7.1 凸轮机构的特点、应用和分类122

7.1.1 凸轮机构的特点及应用122

7.1.2 凸轮机构的分类123

7.2 从动件常用的运动规律124

7.2.1 凸轮机构的运动过程及有关名称124

7.2.2 从动件常用的运动规律125

7.3 凸轮轮廓曲线的设计127

7.3.1 图解法设计凸轮的原理127

7.3.2 对心直动从动件盘形凸轮轮廓设计128

7.4 凸轮工作轮廓的校核129

7.4.1 凸轮机构的压力角129

7.4.2 运动失真130

7.5 凸轮机构的结构与材料130

7.5.1 凸轮机构的结构130

7.5.2 凸轮和从动件的材料选择131

综合案例分析131

习题7132

第8单元 间歇机构133

【学习目标】133

【学习重点和难点】133

【案例导入】133

8.1 棘轮机构133

8.1.1 棘轮机构的工作原理和类型133

8.1.2 棘轮机构的特点及应用135

8.2 槽轮机构136

8.2.1 槽轮机构的工作原理和类型137

8.2.2 槽轮机构的特点及应用137

8.3 不完全齿轮机构138

8.3.1 不完全齿轮机构的工作原理138

8.3.2 不完全齿轮机构的特点及应用139

综合案例分析139

习题8140

第9单元 螺旋机构141

【学习目标】141

【学习重点和难点】141

【案例导入】141

9.1 螺纹的基本知识141

9.1.1 螺纹的形成及分类141

9.1.2 螺纹的主要参数143

9.2 螺旋机构及其运动分析144

9.2.1 滑动螺旋机构144

9.2.2 滚动螺旋机构147

综合案例分析148

习题9149

第10单元 齿轮传动150

【学习目标】150

【学习重点和难点】150

【案例导入】150

10.1 齿轮传动基础知识150

10.1.1 齿轮传动的特点、类型和基本要求150

10.1.2 渐开线的形成及其性质151

10.1.3 渐开线齿廓啮合特性152

10.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸153

10.2.1 齿轮各部分的名称和基本参数153

10.2.2 渐开线标准齿轮155

10.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动155

10.3.1 正确啮合条件155

10.3.2 无侧隙传动条件155

10.3.3 连续传动条件156

10.4 齿轮的切削加工和变位齿轮157

10.4.1 齿轮的切削加工原理157

10.4.2 根切与变位齿轮157

10.4.3 渐开线齿轮的测量尺寸158

10.4.4 齿轮传动的精度159

10.5 斜齿圆柱齿轮传动160

10.5.1 斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成和啮合特点160

10.5.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸161

10.5.3 斜齿圆柱齿轮的啮合传动和当量齿数162

10.6 直齿锥齿轮传动162

10.6.1 直齿锥齿轮齿廓曲面与当量齿数163

10.6.2 直齿锥齿轮的基本参数和几何尺寸164

10.7 蜗杆传动165

10.7.1 蜗杆传动的类型和特点165

10.7.2 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸166

10.8 齿轮的结构形式168

10.9 齿轮传动的失效分析与选材170

10.9.1 齿轮传动的失效形式及设计准则170

10.9.2 齿轮材料及热处理171

10.10 各种类型齿轮传动的受力分析与比较173

综合案例分析174

习题10176

第11单元 轮系177

【学习目标】177

【学习重点和难点】177

【案例导入】177

11.1 轮系的类型177

11.2 定轴轮系的传动比179

11.2.1 定轴轮系传动比的计算179

11.2.2 首末轮转向关系的确定181

11.3 周转轮系的传动比182

11.4 混合轮系185

11.5 轮系的功用186

综合案例分析188

习题11189

第12单元 带传动191

【学习目标】191

【学习重点和难点】191

【案例导入】191

12.1 带传动的认知191

12.1.1 带传动的类型191

12.1.2 带传动的特点和应用192

12.2 V带与V带轮193

12.2.1 V带传动的运动和几何关系193

12.2.2 V带构造及其截面尺寸195

12.2.3 V带轮的轮槽结构及其截面尺寸196

12.2.4 带轮的结构和尺寸197

12.2.5 V带轮的制造工艺和材料198

12.3 带传动工作性能分析198

12.3.1 带传动中带的受力分析198

12.3.2 带传动中带的应力分析199

12.3.3 V带传动的失效形式及设计准则200

12.4 带传动的运行与维护200

12.4.1 带传动的张紧与调整200

12.4.2 带传动的安装与维护201

综合案例分析202

习题12203

第五模块 联接与轴系零部件204

第13单元 联接204

【学习目标】204

【学习重点和难点】204

【案例导入】204

13.1 键联接204

13.1.1 键联接的类型和应用205

13.1.2 平键联接的尺寸选择和验算207

13.2 花键联接209

13.3 销联接209

13.4 螺纹联接的类型和应用210

13.4.1 联接用螺纹211

13.4.2 螺纹联接的类型和应用211

13.5 螺纹联接的预紧与防松214

13.5.1 螺纹联接的预紧214

13.5.2 螺纹联接的防松方法214

综合案例分析215

习题13216

第14单元 轴217

【学习目标】217

【学习重点和难点】217

【案例导入】217

14.1 轴的认知217

14.1.1 轴的分类217

14.1.2 轴的材料选择219

14.1.3 轴的失效形式和计算准则220

14.2 轴的结构设计220

14.2.1 轴的结构组成220

14.2.2 轴结构设计的基本要求221

14.2.3 轴径的初步确定221

14.2.4 轴上零件的固定222

14.2.5 轴的结构工艺性224

14.2.6 轴的疲劳强度225

14.2.7 轴的直径和长度225

综合案例分析226

习题14228

第15单元 轴承230

【学习目标】230

【学习重点和难点】230

【案例导入】230

15.1 滑动轴承的类型与结构230

15.1.1 滑动轴承的类型230

15.1.2 轴瓦的结构233

15.1.3 轴承的材料234

15.1.4 滑动轴承的润滑234

15.2 滚动轴承的类型、性能与代号235

15.2.1 滚动轴承的类型和性能236

15.2.2 滚动轴承的代号及其组成238

15.2.3 滚动轴承的失效形式241

15.3 滚动轴承的组合设计242

15.3.1 滚动轴承组合的轴向固定242

15.3.2 滚动轴承组合的调整244

15.3.3 滚动轴承的配合245

15.3.4 支承部位的刚度和同轴度245

15.3.5 滚动轴承的装拆246

15.4 滚动轴承的润滑246

15.5 轴承的密封与维护246

综合案例分析247

习题15248

第16单元 联轴器与离合器249

【学习目标】249

【学习重点和难点】249

【案例导入】249

16.1 联轴器250

16.1.1 联轴器的类型及特点250

16.1.2 联轴器的选择254

16.2 离合器255

综合案例分析258

习题16259

附录260

参考文献267