機械設計基礎（簡體書）

“機械設計基礎”是高等職業院校機械類、機電類相關專業一門重要的專業基礎課程，主要講授常用機構和零部件的工作原理、特點、適用范圍、選型以及有關的基礎理論和典型機構、傳動、零件的設計計算方法，是相關專業學生在將來的工作中必備的基本知識和基本技能。《高職機械類精品教材：機械設計基礎》分13個項目講述了“機械設計基礎”課程中的主要內容，每個項目都有任務目標、任務描述；在講述中注重實用性；在例題、思考練習題設置方面注重聯繫工程實際；收錄了較多與機械設計有關的圖表、標準以及實用圖例。本《機械設計基礎》結構合理，內容詳盡，實用性強，適合作為高職高專及成人高校機械類、機電類專業教材使用，亦可供工廠技術管理人員參閱。

《機械設計基礎》主要講授常用機構和零部件的工作原理、特點、適用范圍、選型以及有關的基礎理論和典型機構、傳動、零件的設計計算方法，是相關專業學生在將來的工作中必備的基本知識和基本技能。

前言項目1機械設計基礎概論任務1認識機器任務2瞭解課程性質、內容、任務任務3瞭解機械設計的要求、方法和程序項目2平面機構結構分析任務1認識運動副任務2繪製平面機構運動簡圖任務3計算平面機構的自由度項目3平面連杆機構任務1瞭解平面四杆機構的基本形式及其演化機構子任務1瞭解鉸鏈四杆機構的類型、特點和應用子任務2認識平面四杆機構的演化機構任務2分析平面四杆機構的基本特性子任務1分析平面四杆機構有曲柄的條件子任務2分析平面四杆機構的急回特性子任務3分析機構傳力特性任務3設計平面四杆機構子任務1按給定的連杆位置設計四杆機構子任務2按給定的行程速度變化係數K設計四杆機構項目4凸輪機構任務1認識凸輪機構任務2分析從動件常用運動規律任務3設計盤形凸輪輪廓子任務1用圖解法設計對心直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓子任務2用圖解法設計對心直動滾子從動件盤形凸輪輪廓子任務3用圖解法設計偏置直動從動件盤形凸輪輪廓任務4確定凸輪機構的基本尺寸子任務1用反轉法標注凸輪機構壓力角子任務2認識壓力角與基圓半徑的關係子任務3確定滾子半徑任務5認識凸輪加工方法項目5其他常用機構任務1認識間歇運動機構子任務1認識棘輪機構子任務2認識槽輪機構拓展任務不完全齒輪機構和凸輪式間歇運動機構任務2認識聯軸器任務3認識離合器項目6螺紋聯接與螺旋傳動任務1認識螺紋聯接子任務1瞭解螺紋的主要參數及分類子任務2掌握螺紋聯接的基本類型及螺紋聯接的預緊和防松子任務3螺栓聯接的結構設計和強度計算任務2認識螺旋傳動與螺旋機構的應用子任務分析螺旋傳動的特點、類型與原理項目7帶傳動任務1認識各類帶傳動子任務1帶傳動的類型、應用、特點子任務2瞭解V帶和帶輪任務2分析帶傳動工作能力子任務1分析帶傳動受力子任務2應力分析子任務3帶傳動的彈性滑動和傳動比任務3設計計算普通V帶傳動任務4瞭解V帶傳動的使用和維護項目8鏈傳動任務1認識鏈傳動子任務1分析鏈傳動的組成、類型、特點和應用子任務2分析滾子鏈和鏈輪的結構特點任務2設計計算滾子鏈傳動子任務1瞭解鏈傳動失效形式子任務2掌握滾子鏈設計計算的方法及步驟任務3瞭解鏈傳動的佈置、張緊與潤滑項目9齒輪傳動任務1掌握齒輪傳動基本知識子任務1瞭解齒廓嚙合基本定律及漸開線齒廓嚙合特點子任務2計算漸開線標準直齒圓柱齒輪的尺寸子任務3分析漸開線標準直齒圓柱齒輪嚙合傳動子任務4認識齒輪加工原理和根切現象任務2設計直齒圓柱齒輪傳動子任務1認識齒輪常用材料及許用應力子任務2確定輪齒失效形式及設計準則子任務3設計計算直齒圓柱齒輪傳動任務3斜齒圓柱齒輪傳動子任務1認識斜齒圓柱齒輪傳動子任務2計算斜齒圓柱齒輪的強度任務4齒輪的結構設計方法項目10空間齒輪傳動任務1認識直齒錐齒輪傳動任務2認識蝸杆傳動子任務1分析蝸杆的傳動、尺寸、結構子任務2計算蝸杆傳動的強度項目11輪系任務1認識輪系的類型和功用任務2計算定軸輪系的傳動比任務3計算周轉輪系的傳動比任務4計算混合輪系的傳動比任務5認識各類減速器項目12圓軸與軸轂聯接任務1認識軸的類型及材料任務2設計軸子任務1設計軸的結構子任務2校核軸的強度子任務3設計減速器中的軸任務3認識軸轂聯接子任務1認識平鍵聯接子任務2認識其他鍵聯接和銷聯接項目13軸承任務1認識滑動軸承任務2認識滾動軸承子任務1選擇滾動軸承的代號及類型子任務2計算滾動軸承的壽命和靜強度子任務3滾動軸承的組合設計任務3認識潤滑子任務1選擇潤滑劑子任務2認識潤滑方法和潤滑裝置任務4認識密封裝置參考文獻

此時如果以直角坐標系的縱坐標表示從動件位移s，橫坐標表示凸輪的轉角，則可畫出從動件位移s與凸輪轉角之間的關系線圖，如圖4—6（b）所示，這種曲線稱為從動件位移曲線，可用它來描述從動件的運動規律。同樣可有從動件速度曲線、加速度曲線。
由上述分析可知，從動件位移曲線取決于凸輪輪廓曲線的形狀。反之，要設計凸輪的輪廓曲線，則必須首先知道從動件的運動規律。
二、從動件常用運動規律
實際工程中所采用的從動件運動規律的類型很多。現以推程為例，研究幾種常用的從動件運動規律，以及其沖擊特性。
1.等速運動規律
等速運動規律是指從動件在推程或回程中運動速度為常數的運動規律。
凸輪以等角速度轉動，從動件在推程中的行程為h，如圖4—7所示為從動件做等速運動規律的運動曲線圖。其位移曲線為斜直線，速度曲線為平直線，加速度曲線為零線。
值得注意的是：從動件做等速運動時，在行程開始和終止的兩個位置，速度發生突變，理論上加速度無窮大，將產生無窮大的慣性力，這種慣性力會使機構產生強烈的沖擊、振動和噪聲，這種類型的沖擊稱為剛性沖擊。實際上，由于構件材料的彈性，從動件的慣性力不至于無窮大，但仍會在構件中引起極大的沖擊、振動和噪聲，并導致凸輪輪廓和從動件嚴重磨損，工作性能變差。因此，等速運動規律凸輪機構一般僅用于低速輕載的場合。
2.等加速等減速運動規律
等加速等減速運動規律是指從動件在一個行程中，前半行程做等加速運動，后半行程做等減速運動的運動規律。通常加速度與減速度的絕對值相等（根據工作需要，兩者也可以不相等）。
如圖4—8所示為等加速等減速運動曲線圖。其位移曲線由兩段光滑相連開口相反的拋物線在行程中點處相連而成；速度曲線為斜率相等但符號相反的兩段斜直線；加速度曲線為坐標值相反的兩段平直線。其運動曲線的作圖方法如圖4.8所示。
分析圖4—8（c）可知，從動件在運動起始點A、中間點B和終了點C，都有加速度的突變，但其變化為有限值。這種加速度和慣性力的有限變化對凸輪機構所造成的沖擊、振動和噪聲較剛性沖擊要小得多，稱為柔性沖擊。盡管如此，這種具有柔性沖擊的運動規律也不適用于高速凸輪機構，常用在中、低速輕載場合。