精密機械設(shè)計基礎(chǔ)

前言

基本物理量符號

緒論

第一節(jié)精密機械設(shè)計課程的地位和作用

第二節(jié)精密機械設(shè)計的基本任務(wù)和要求

第三節(jié)精密機械設(shè)計的目標(biāo)和一般方法

第一章結(jié)構(gòu)設(shè)計中的靜力學(xué)平衡

第一節(jié)剛體的概念

第二節(jié)力的性質(zhì)

第三節(jié)平面一般力系的簡化

第四節(jié)零件受力分析與受力圖

第五節(jié)平面一般力系的平衡

第六節(jié)摩擦

思考題及習(xí)題

第二章機械工程常用材料及鋼的熱處理

第一節(jié)概述

第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能

第三節(jié)常用的工程材料

第四節(jié)鋼的熱處理

第五節(jié)表面精飾

第六節(jié)精密儀器材料選用原則

思考題及習(xí)題

第三章零件強度、剛度分析的基本知識

第一節(jié)概述

第二節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮

第三節(jié)剪切

第四節(jié)圓軸扭轉(zhuǎn)

第五節(jié)梁的平面彎曲

第六節(jié)復(fù)雜變形的強度計算

思考題及習(xí)題

第四章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

第一節(jié)概述

第二節(jié)運動副及其分類

第三節(jié)平面機構(gòu)的運動簡圖

第四節(jié)平面機構(gòu)的自由度

第五節(jié)平面機構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析

思考題及習(xí)題

第五章平面連桿機構(gòu)

第一節(jié)概述

第二節(jié)平面四桿機構(gòu)的分類

第三節(jié)平面四桿機構(gòu)曲柄存在的條件和幾個基本概念

第四節(jié)平面四桿機構(gòu)的設(shè)計

思考題及習(xí)題

第六章凸輪機構(gòu)

第一節(jié)概述

第二節(jié)從動件常用運動規(guī)律

第三節(jié)圖解法設(shè)計平面凸輪輪廓

第四節(jié)解析法設(shè)計平面凸輪輪廓

第五節(jié)凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定

思考題及習(xí)題

第七章齒輪傳動

第一節(jié)概述

第二節(jié)齒廓嚙合基本定律

第三節(jié)漸開線齒廓曲線

第四節(jié)漸開線齒輪各部分的名稱、符號和幾何尺寸的計算

第五節(jié)漸開線直齒圓柱齒輪傳動

第六節(jié)漸開線齒廓的切制原理、根切和最少齒數(shù)

第七節(jié)變位齒輪

第八節(jié)斜齒圓柱齒輪傳動

第九節(jié)齒輪傳動的失效形式和材料

第十節(jié)圓柱齒輪傳動的強度計算

第十一節(jié)錐齒輪傳動

第十二節(jié)蝸桿傳動

第十三節(jié)輪系

第十四節(jié)齒輪傳動鏈的設(shè)計

思考題及習(xí)題

第八章帶傳動

第一節(jié)概述

第二節(jié)帶傳動的計算基礎(chǔ)

第三節(jié)同步帶傳動

第四節(jié)其他帶傳動簡介

思考題及習(xí)題

第九章螺旋傳動

第一節(jié)概述

第二節(jié)滑動螺旋傳動

第三節(jié)滾珠螺旋傳動

思考題及習(xí)題

第十章軸、聯(lián)軸器、離合器

第一節(jié)概述

第二節(jié)軸

第三節(jié)聯(lián)軸器

第四節(jié)離合器

思考題及習(xí)題

第十一章支承

第一節(jié)概述

第二節(jié)滑動摩擦支承

第三節(jié)滾動摩擦支承

第四節(jié)彈性摩擦支承

第五節(jié)流體摩擦支承及其他形式的支承

第六節(jié)精密軸系

思考題及習(xí)題

第十二章直線運動導(dǎo)軌

第一節(jié)概述

第二節(jié)滑動摩擦導(dǎo)軌

第三節(jié)滾動摩擦導(dǎo)軌

第四節(jié)其他類型的導(dǎo)軌簡介

思考題及習(xí)題

第十三章彈性元件

第一節(jié)概述

第二節(jié)彈性元件的基本特性

第三節(jié)螺旋彈簧

第四節(jié)游絲

第五節(jié)片簧

第六節(jié)熱雙金屬彈簧

第七節(jié)其他彈性元件簡介

思考題及習(xí)題

第十四章零件的聯(lián)接

第一節(jié)聯(lián)接的分類與要求

第二節(jié)可拆聯(lián)接

第三節(jié)不可拆連接

第四節(jié)光學(xué)零件的連接

思考題及習(xí)題

第十五章零件的精度設(shè)計與互換性

第一節(jié)概述

第二節(jié)尺寸精度設(shè)計

第三節(jié)形狀與位置精度設(shè)計

第四節(jié)表面粗糙度

第五節(jié)零、部件典型結(jié)構(gòu)的公差與配合標(biāo)準(zhǔn)簡介

思考題及習(xí)題

參考文獻(xiàn)

裘祖榮，工學(xué)博士，1958年5月生于上海市靜安區(qū)。現(xiàn)任天津大學(xué)學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院副院長，教授、博士生導(dǎo)師。從事精密機械設(shè)計、精密儀器設(shè)計、傳感器等方面的教學(xué)科研工作。曾赴英國Kingston大學(xué)和新加坡Gintic制造技術(shù)研究院工作，從事國際合作項目研究。

現(xiàn)任中國機械工程學(xué)會生產(chǎn)工程分會常務(wù)委員，測試技術(shù)專業(yè)委員會主任，全國高?；Q性與技術(shù)測量研究會副理事長，中國儀器儀表學(xué)會測量控制與儀器儀表工程師資格認(rèn)證教材編審與考試委員會副主任，中國機械工程學(xué)會微納米制造分會委員。

多次主持和參加國際、國家及省部級科研項目，通過科研成果鑒定4項，獲得省部級科技進(jìn)步二等獎，省部級教學(xué)成果二等獎和首屆山西青年科技獎等多項獎勵，獲國家發(fā)明專利4項，發(fā)表及合作發(fā)表的研究論文60余篇，其中SCI24篇，EI38篇。

《普通高等教育十一五國家級規(guī)劃教材·精密機械設(shè)計基礎(chǔ)》以基本的力學(xué)分析和零件的力學(xué)性能校核為起點，對精密機械及儀器儀表中常用機構(gòu)和零、部件的工作原理，適用范圍，結(jié)構(gòu)，設(shè)計計算方法，丁程材料選擇和熱處理，以及零件的幾何精度設(shè)計的基礎(chǔ)知識，均作了較為詳細(xì)的闡述。

全書共分，其中包括：緒論、結(jié)構(gòu)設(shè)計中的靜力學(xué)平衡，機械工程常用材料及鋼的熱處理，零件強度、剛度分析的基本知識，平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析，平面連桿機構(gòu)，凸輪機構(gòu)，齒輪傳動，帶傳動，螺旋傳動，軸、聯(lián)軸器、離合器，支承，直線運動導(dǎo)軌，彈性元件，零件的聯(lián)接，零件的精度設(shè)計與互換性。

緒論 1

第1章 精密機械零件的受力分析與平衡 3

1.1 力學(xué)的基本概念 3

1.2 約束、約束反力與受力圖 5

1.3 精密機械零件的受力平衡 7

習(xí)題1 11

第2章 精密機械零件受力變形與應(yīng)力分析 12

2.1 精密機械零件的強度和剛度 12

2.2 桿件的拉伸與壓縮 13

2.3 機械零件的剪切 16

2.4 機械零件的扭轉(zhuǎn) 18

2.4.1 軸類零件的扭轉(zhuǎn)內(nèi)力和應(yīng)力 18

2.4.2 軸類零件的扭轉(zhuǎn)強度和剛度計算 20

2.5 梁類零件的平面彎曲 22

2.5.1 梁類零件的類型 22

2.5.2 梁類零件彎曲時的內(nèi)力與應(yīng)力 23

2.5.3 梁類零件彎曲的強度計算 26

習(xí)題2 27

第3章 平面機構(gòu)的運動簡圖與自由度計算 30

3.1 運動副及其分類 30

3.2 平面機構(gòu)運動簡圖 31

3.3 平面機構(gòu)的自由度計算 33

習(xí)題3 37

第4章 平面連桿機構(gòu) 38

4.1 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式和特性 38

4.1.1 曲柄搖桿機構(gòu) 38

4.1.2 雙曲柄機構(gòu) 40

4.1.3 雙搖桿機構(gòu) 41

4.2 鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在的條件 42

4.3 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化 43

4.4 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計 45

習(xí)題4 46

第5章 凸輪機構(gòu) 48

5.1 凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和分類 48

5.1.1 凸輪機構(gòu)的應(yīng)用 48

5.1.2 凸輪機構(gòu)的分類 48

5.2 從動件的常用運動規(guī)律 49

5.2.1 等速運動規(guī)律 50

5.2.2 等加速等減速運動規(guī)律 51

5.2.3 簡諧運動規(guī)律 51

5.3 圖解法設(shè)計盤形凸輪輪廓 52

5.4 凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定 53

習(xí)題5 55

第6章 齒輪機構(gòu) 56

6.1 齒輪機構(gòu)的特點和分類 56

6.2 齒廓嚙合基本定理 56

6.3 漸開線齒廓 57

6.4 齒輪各部分名稱及漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算 59

6.4.1 齒輪各部分名稱 59

6.4.2 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計算 60

6.5 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動 61

6.6 漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象 64

6.6.1 漸開線齒輪的切齒原理 64

6.6.2 根切現(xiàn)象和最小齒數(shù) 66

6.6.3 變位齒輪 66

6.7 斜齒圓柱齒輪機構(gòu) 67

6.7.1 斜齒圓柱齒輪齒廓曲面的形成及其嚙合特點 67

6.7.2 斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸的計算 68

6.7.3 斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件和重合度 70

6.7.4 斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù) 70

6.7.5 斜齒圓柱齒輪的優(yōu)缺點 71

6.8 圓錐齒輪機構(gòu) 71

6.9 蝸桿蝸輪機構(gòu) 74

習(xí)題6 78

第7章 輪系 79

7.1 輪系的類型 79

7.2 定軸輪系傳動比計算 79

7.3 周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算 81

7.4 復(fù)合輪系傳動比計算 84

7.5 輪系的功能 85

7.6 幾種特殊的行星齒輪傳動簡介 87

習(xí)題7 88

第8章 精密機械設(shè)計概論 90

8.1 精密機械設(shè)計的要求、程序與方法 90

8.1.1 精密機械設(shè)計的基本要求 90

8.1.2 精密機械設(shè)計的一般程序 90

8.1.3 精密機械設(shè)計方法 91

8.2 精密機械零件的強度 92

8.2.1 載荷和應(yīng)力 92

8.2.2 靜應(yīng)力作用下零件的強度 93

8.2.3 變應(yīng)力作用下零件的強度 93

8.2.4 零件的接觸疲勞強度 94

8.3 精密機械零件的常用材料及鋼的熱處理 95

8.3.1 常用材料 96

8.3.2 鋼的熱處理 97

8.3.3 材料的選用原則 99

8.4 精密機械零件的結(jié)構(gòu)工藝性 100

8.5 精密機械零件的剛度 100

習(xí)題8 101

第9章 齒輪傳動 102

9.1 齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 102

9.2 齒輪材料及熱處理 104

9.3 齒輪傳動精度 105

9.4 直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 106

9.4.1 受力分析 106

9.4.2 計算載荷 107

9.4.3 齒面接觸強度計算 107

9.4.4 齒根彎曲強度計算 109

9.5 斜齒圓柱齒輪傳動強度計算 112

9.6 直齒圓錐齒輪傳動 114

9.7 蝸桿傳動 115

9.8 齒輪傳動鏈的設(shè)計 117

9.8.1 齒輪傳動形式的選擇 117

9.8.2 傳動比的分配 117

9.8.3 齒數(shù)、模數(shù)的確定 119

9.8.4 齒輪傳動的空回及消除方法 120

9.8.5 齒輪傳動鏈的結(jié)構(gòu)設(shè)計 121

習(xí)題9 124

第10章 帶傳動 126

10.1 帶傳動的類型和應(yīng)用 126

10.2 帶傳動的受力分析 127

10.3 帶傳動中帶的應(yīng)力分析 129

10.4 帶傳動的彈性滑動和打滑 130

10.5 普通V帶傳動的設(shè)計計算 131

10.5.1 單根普通V帶的許用功率 132

10.5.2 普通V帶的型號和根數(shù)的確定 134

10.5.3 主要參數(shù)的選擇 134

10.6 V帶輪設(shè)計及帶傳動張緊裝置 136

10.6.1 V帶輪設(shè)計 136

10.6.2 V帶傳動的張緊裝置 136

10.7 同步帶傳動簡介 139

10.7.1 概述 139

10.7.2 帶輪 142

10.7.3 同步帶傳動的設(shè)計計算 142

習(xí)題10 144

第11章螺旋傳動 145

11.1 螺旋傳動的類別 145

11.2 螺旋傳動的計算 145

11.3 螺旋機構(gòu)誤差分析 149

11.4 提高螺旋傳動精度的措施 152

11.5 螺旋傳動的結(jié)構(gòu)形式 155

11.5.1 滑動螺旋傳動 155

11.5.2 滾珠螺旋傳動 157

習(xí)題11 161

第12章 軸 162

12.1 概述 162

12.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 164

12.3 軸的強度計算 166

12.4 軸的剛度計算 169

習(xí)題12 170

第13章 軸承 171

13.1 軸承的分類 171

13.2 滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式與軸承材料 171

13.3 滾動軸承的基本類型和特點 173

13.4 滾動軸承的代號 175

13.5 滾動軸承的選擇計算 177

13.6 滾動軸承的組合設(shè)計 181

習(xí)題13 186

第14章 彈性元件 187

14.1 彈性元件的類型、功能及材料 187

14.2 螺旋彈簧 189

14.3 片簧和熱敏雙金屬片簧 194

14.4 其他類型的彈性元件簡介 196

習(xí)題14 199

第15章 導(dǎo)軌和基座 200

15.1 導(dǎo)軌的作用、特點和分類 200

15.2 導(dǎo)軌設(shè)計的基本要求 201

15.3 導(dǎo)軌導(dǎo)向設(shè)計 205

15.4 滾動導(dǎo)軌 206

15.5 基座 208

15.5.1 基座的結(jié)構(gòu)特點及主要技術(shù)要求 208

15.5.2 基座與支撐件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 211

15.5.3 基座與支撐件的材料選擇 214

習(xí)題15 215

第16章 連接 216

16.1 概述 216

16.2 螺紋的基本知識 216

16.3 螺紋連接的主要類型及應(yīng)用 217

16.4 螺紋連接的預(yù)緊與防松 218

16.5 鍵連接和花鍵連接 220

16.6 銷連接 221

習(xí)題16 222

參考文獻(xiàn) 223

本書是"十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材，應(yīng)教育部高等教育儀器類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會的要求，適當(dāng)精簡教學(xué)內(nèi)容，將機械精度設(shè)計編入本課程組織教學(xué)，以精密機械中常用機構(gòu)和零部件為研究對象，從設(shè)計該類機構(gòu)和零部件時應(yīng)具備的基礎(chǔ)理論、基本技能和基本方法等方面介紹其工作原理、特點、應(yīng)用范圍、選型、材料、精度和設(shè)計計算的一般原理和方法。 除緒論外，全書包括17章內(nèi)容。第1～2章講述精密機械設(shè)計所需的力學(xué)基礎(chǔ)知識；第3～7章講述精密機械中常用機構(gòu)的工作原理和運動特性等基本知識；第8～13章講述精密機械設(shè)計中所用材料的熱處理方法、精度設(shè)計、常用機械零部件的特點和設(shè)計計算的知識；第14～16章講述在精密機械中常用彈性元件、基座和導(dǎo)軌的設(shè)計方法；第17章對精密機械設(shè)計中常用連接形式——螺紋連接進(jìn)行了簡單介紹。 本書適合作為測控技術(shù)與儀器、光學(xué)工程、電子信息工程及機電類專業(yè)精密機械設(shè)計課程的教材，也可供有關(guān)專業(yè)師生、工程技術(shù)人員參考使用。

精密機械設(shè)計預(yù)備知識

學(xué)習(xí)精密機械設(shè)計課程需要具備工程制圖等課程基礎(chǔ)知識。

精密機械設(shè)計學(xué)習(xí)資料

（注：表格內(nèi)容參考資料）