机械结构设计与维护（高朝祥）

本教材是在研究高等职业教育机电类专业特征，吸取相关专业机械基础类课程教学改革经验的基础上，将理论力学、材料力学、机械原理、机械零件及通用零部件维修等课程内容进行了衔接、整合及渗透，把知识和技能有机地融合为一个整体，形成12个模块，即物体的受力及其分析、平面机构的组成及其运动分析、平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构、机械连接、挠性传动、齿轮传动、蜗杆传动、齿轮系、轴和轴承等。每个模块都通过“观察与思考”引出问题，以“问题为中心”进行综合。
本教材可作为高职高专、技师学院机械类专业教材，也可作为成人教育和职工培训教材，还可供工程技术人员参考。

绪论
　节　机器及其组成
　第二节　本课程的内容、性质和任务
　　一、课程的内容
　　二、课程的性质
　　三、课程的任务
　第三节　机械设计的基本要求及一般程序
　　一、机械设计的基本要求
　　二、机械设计的一般程序
　　三、机械零部件的标准化
　　四、现代机械设计发展动态
　第四节　机械的摩擦、磨损及润滑
　　一、摩擦
　　二、磨损
　　三、润滑
　第五节　机械零件的失效与修理
　　一、机械零件的失效形式
　　二、机械零件的拆卸
　　三、机械零件的清洗
　　四、机械零件的检验方法
　　五、机械零件修理方法
　　六、机械零件的装配方法
　同步练习
章　物体的受力及其分析
　节　静力分析基础
　　一、基本概念
　　二、力的基本性质
　　三、力在坐标轴上的投影
　　四、力矩与力偶
　　五、力的平移定理
　第二节　物体的受力分析与受力图
　　一、约束及约束反力
　　二、物体的受力分析
　第三节　平面力系的平衡
　　一、 平面任意力系的简化
　　二、平面任意力系简化结果的讨论
　　三、平面任意力系的平衡
　　四、平面特殊力系的平衡
　第四节　考虑摩擦时的平衡问题
　　一、滑动摩擦
　　二、摩擦角与自锁现象
　　三、考虑摩擦时的平衡问题
　第五节　空间力系简介
　　 一、空间约束
　　 二、空间力系平衡的平面解法
　 同步练习
第二章　平面机构的组成及其运动分析
　节　平面机构的组成及其运动简图
　　一、运动副
　　二、平面机构的组成
　　三、平面机构运动简图
　第二节　平面机构具有确定相对运动的条件
　　一、平面机构的自由度
　　二、平面机构具有确定相对运动的条件
　　三、平面机构自由度计算的注意事项
　第三节　构件的运动分析
　　一、构件的平动
　　二、构件的定轴转动
　　三、构件的平面运动
　同步练习
第三章　平面连杆机构
　节　平面四杆机构的类型及应用
　　一、铰链四杆机构的基本形式
　　二、铰链四杆机构类型判别
　　三、含有移动副的四杆机构
　第二节　平面四杆机构的工作特性
　　一、急回特性
　　二、传力特性
　第三节　平面四杆机构运动设计简介
　　一、按连杆的给定位置设计四杆机构
　　二、按给定行程速度变化系数K设计四杆机构
　第四节　平面连杆机构的结构与维护
　　一、平面连杆机构的结构
　　二、平面连杆机构的维护
　第五节　杆件的拉压强度和变形分析
　　一、轴向拉伸与压缩时的内力
　　二、 轴向拉伸与压缩时横截面上的应力
　　三、轴向拉伸与压缩的变形
　　四、材料在拉伸和压缩时的力学性能
　　五、拉、压杆的强度条件及其应用
　　六、应力集中
　　七、压杆稳定
　同步练习
第四章　凸轮机构
　节　凸轮机构的应用和分类
　　一、凸轮机构的应用和特点
　　二、凸轮机构的分类
　第二节　凸轮机构工作过程及从动件常用运动规律
　　一、凸轮机构工作过程及运动参数
　　二、从动件的运动规律
　第三节　凸轮轮廓曲线设计
　　一、凸轮轮廓曲线设计的基本原理——反转法
　　二、图解法的方法和步骤
　第四节　凸轮机构设计中的几个问题
　　一、滚子半径rT的选择
　　二、压力角
　　三、基圆半径rb的确定
　　四、凸轮的材料、结构与加工
　同步练习
第五章　间歇运动机构
　节　棘轮机构
　　一、棘轮机构的工作原理
　　二、棘轮机构的类型、特点及应用
　　三、棘轮转角的调节方法
　　四、棘轮机构主要参数
　第二节　槽轮机构
　　一、槽轮机构的工作原理
　　二、槽轮机构的类型及应用
　　三、槽轮机构的主要参数
　第三节　不完全齿轮机构
　同步练习
第六章　机械连接
　节　键连接
　　一、键连接的类型、特点及应用
　　二、平键连接的尺寸选择及强度校核
　　三、键连接的拆卸
　　四、键连接的装配
　第二节　销连接
　　一、 销连接的类型和应用
　　二、销连接的拆装
　第三节　螺纹连接
　　一、 螺纹的形成及其主要参数
　　二、常用螺纹连接件
　　三、螺纹连接的类型
　　四、螺纹组连接的结构设计
　　五、螺纹连接件的拆卸
　　六、螺纹连接装配方法
　　七、螺旋传动
　第四节　联轴器和离合器
　　一、 联轴器的类型及应用
　　二、联轴器的选择
　　三、联轴器的装配
　　四、离合器
　同步练习
第七章　挠性传动
　节　带传动的类型和工作情况分析
　　一、啮合带传动
　　二、摩擦带传动
　　三、摩擦带传动工作情况分析
　　四、摩擦带传动的特点
　第二节　普通V带传动的设计
　　一、普通V带的结构和标准
　　二、V带轮的材料和结构
　　三、单根V带的许用功率
　　四、普通V带传动的设计计算
　第三节　普通V带传动的安装与维护
　　一、带传动的张紧
　　二、V带传动的安装
　　三、带传动的维护
　第四节　链传动
　　一、链传动的特点和应用
　　二、链传动的类型
　　三、链传动的润滑
　　四、链传动的安装
　同步练习
第八章　齿轮传动
　节　齿轮传动的特点和类型
　　一、齿轮传动的特点
　　二、齿轮传动的类型
　　三、齿轮传动的基本要求
　第二节　渐开线直齿圆柱齿轮
　　一、渐开线的形成及其性质
　　二、直齿圆柱齿轮各部分名称及其基本参数
　　三、标准直齿圆柱齿轮的主要几何尺寸
　　四、渐开线标准直齿圆柱齿轮的测量尺寸
　第三节　渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动
　　一、渐开线齿廓的啮合特性
　　二、正确啮合条件
　　三、中心距与啮合角
　　四、连续传动条件
　第四节　渐开线齿轮的加工原理、变位齿轮与精度简介
　　一、渐开线轮齿的加工原理
　　二、根切现象及少齿数
　　三、变位齿轮简介
　　四、齿轮的精度
　第五节　齿轮传动的失效形式
　第六节　齿轮的材料及设计准则
　　一、齿轮常用材料及热处理方法
　　二、设计准则
　第七节　标准直齿圆柱齿轮传动的设计
　　一、轮齿受力分析和计算载荷
　　二、齿面接触疲劳强度计算
　　三、齿根弯曲疲劳强度计算
　　四、齿轮主要参数选择
　　五、圆柱齿轮的结构设计
　第八节　斜齿圆柱齿轮传动
　　一、斜齿圆柱齿轮的主参数和几何尺寸
　　二、斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件
　　三、当量齿数
　　四、斜齿圆柱齿轮传动的受力分析
　　五、斜齿圆柱齿轮传动的强度计算
　第九节　直齿圆锥齿轮传动
　　一、圆锥齿轮的特点和应用
　　二、直齿圆锥齿轮的基本参数和几何尺寸
　第十节　齿轮传动的维护和修复
　　一、齿轮传动的润滑
　　二、齿轮传动的维护
　　三、齿轮的修复
　第十一节　齿轮传动的装配
　　一、 圆柱齿轮传动的装配
　　二、圆锥齿轮传动的装配
　同步练习
第九章　蜗杆传动
　节　蜗杆传动的特点和类型
　　一、蜗杆传动的特点
　　二、蜗杆传动的类型
　第二节　蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算
　　一、蜗杆传动的主要参数及其选择
　　二、蜗杆传动的正确啮合条件
　　三 、蜗杆传动的几何尺寸
　第三节　蜗杆传动精度、失效形式和设计准则
　　一、蜗杆传动精度
　　二、失效形式
　　三、蜗杆传动的设计准则
　第四节　蜗杆与蜗轮的材料及结构
　　一、蜗杆与蜗轮的常用材料
　　二、蜗杆与蜗轮结构
　第五节　蜗杆传动的强度计算
　　一、蜗杆传动的受力分析
　　二、蜗轮齿面接触疲劳强度计算
　第六节　蜗杆传动的效率、润滑和热平衡
　　一、蜗杆传动的效率
　　二、蜗杆传动的润滑
　　三、蜗杆传动热平衡计算
　第七节　蜗杆传动的装配
　　一、蜗杆传动的装配顺序
　　二、蜗杆传动装配的技术要求
　　三、蜗杆传动装配后的检查与调整
　同步练习
第十章　齿轮系
　节　定轴轮系的传动比
　　一、传动比大小的计算
　　二、输出轮转向的确定
　第二节　行星轮系传动比的计算
　　一、行星轮系的转化轮系
　　二、行星轮系传动比的计算
　第三节　混合轮系
　第四节　轮系的功用
　　一、获得较大的传动比
　　二、实现远距离传动
　　三、实现换向、变速传动
　　四、实现分路传动
　　五、实现运动的合成与分解
　第五节　几种特殊行星齿轮传动简介
　　一、渐开线少齿差行星齿轮传动
　　二、摆线针轮行星齿轮传动
　　三、谐波齿轮传动
　同步练习
第十一章　轴
　节　轴的分类和材料
　　一、轴的分类
　　二、轴的材料
　第二节　轴的结构
　　一、轴上零件的装拆
　　二、轴及轴上零件的轴向定位
　　三、轴上零件的固定
　　四、提高轴的疲劳强度的措施
　　五、轴的加工和装配工艺性
　　六、确定各轴段的直径和长度
　第三节　传动轴强度与刚度
　　一、扭转的概念和外力偶矩的计算
　　二、扭矩和扭矩图
　　三、传动轴扭转时的应力
　　四、传动轴扭转时的强度计算
　　五、传动轴扭转时的变形
　第四节　心轴的强度计算
　　一、平面弯曲的概念
　　二、弯曲的内力和弯矩图
　　三、纯弯曲的应力
　　四、弯曲强度计算
　第五节　转轴的强度计算
　　一、转轴的受力分析
　　二、应力状态和强度理论
　　三、弯、扭组合变形的强度条件
　　四、转轴的交变应力及疲劳破坏
　　五、转轴的强度计算
　第六节　轴类零件的修理
　　一、轴颈的修复
　　二、圆角的修复
　　三、螺纹的修复
　　四、键槽的修复
　　五、裂纹的修复
　　六、折断的修复
　　七、弯曲变形的矫直
　同步练习
第十二章　轴承
　节　滑动轴承的类型、结构与材料
　　一、 滑动轴承的类型和结构
　　二、轴瓦的结构
　　三、滑动轴承的材料
　第二节　滑动轴承的维护与装配
　　一、滑动轴承的润滑
　　二、滑动轴承常见故障及维护
　　三、滑动轴承的修复方法
　　四、滑动轴承的装配
　第三节　滚动轴承的类型、代号及选择
　　一、滚动轴承的结构
　　二、滚动轴承的类型及特性
　　三、滚动轴承的代号
　　四、滚动轴承的选择
　第四节　滚动轴承的计算
　　一、失效形式及计算准则
　　二、动载荷计算
　　三、静载荷计算
　第五节　滚动轴承的组合设计
　　一、轴承的轴向固定
　　二、轴系的轴向固定
　　三、轴承组合的调整
　　四、滚动轴承的预紧
　　五、支承部分的刚度和同轴度
　　六、滚动轴承的配合
　第六节　滚动轴承的维护
　　一、滚动轴承的润滑和密封
　　二、滚动轴承的保管与使用
　　三、滚动轴承常见故障及维护
　　四、滚动轴承的拆卸与检查
　　五、滚动轴承的修复方法
　第七节　滚动轴承的装配
　　一、滚动轴承的装配要点
　　二、滚动轴承的装配方法
　　三、常见轴承的装配
　同步练习
参考文献

高等职业教育是以就业为导向的教育，以培养学生职业岗位或行业技术需要的综合职业能力为主要目标，课程体系的改革、教材建设应遵循“以能力为本位，以就业为导向” 的高等职业教育办学思想，课程内容的知识选择应紧紧围绕能力要求进行组织，既包括学科理论知识，又包括工作过程知识，知识的组合不是简单的各门理论课程的叠加，而是以能力需要进行有机整合。
本教材以常用机构、通用零部件的设计、使用、维护和修理能力或技能的形成为主线，将“理论力学”、“材料力学”、“机械原理”、“机械零件”及“通用零部件维修”等课程内容进行了衔接、整合及渗透，把知识和技能有机地融合为一个整体，形成12个模块（章）。每个模块都通过“观察与思考”引出问题，以“问题为中心”进行综合化。
本书在编写过程中，充分考虑了高职高专机械类及近机类专业的特点，突出实用性，理论推导从简，直接切入应用主题；力求做到基本概念阐述清晰，内容精炼、浅显易懂；从读者的认知规律出发，深入浅出，循序渐进，注重素质与能力的提高；编写人员来自教学和生产一线，具有丰富的教学和实践经验，实现课程标准与职业标准相融合、理论实践的无缝对接；引导学生认识和理解相关标准、规范，培养运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。
本书的绪论、第六章由高朝祥编写，章由邹修敏编写，第二章由魏圣坤编写，第三章由张国勇编写，第四章由屈超编写，第五章由陈勇编写，第七章由陈晓燕编写，第八章由任小鸿编写，第九章由曾敏编写，第十章由沈印编写，第十一章由王充编写，第十二章由邓小川编写。全书由高朝祥担任主编并统稿，王充担任副主编，祝林主审。
由于编者水平所限，不足之处在所难免，诚恳希望专家及读者批评指正。

编者
2013年5月