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| 編輯推薦： |
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本教材致力于培训职业院校机电类专业的应用型人才。内容讲解细致，从基础知识到实操项目，层层递进，理论结合实践。让学习效率更高，学生可以学以致用。
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| 內容簡介： |
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本教材是为贯彻落实国家《关于推进中等和高等职业教育协调发展的指导意见》文件精神，以及四川省教育厅关于推进中高职衔接五年贯通培养工作要求而编写。教材致力于探索中高职衔接，贯通人才培养通道，尝试对中职和高职阶段的学习内容进行优化整合，使两部分内容能够相互分工、相互独立、相互承接而不重复浪费。本教材内容包括基础篇和项目篇两部分，分别对应中职和高职两个阶段的学习内容。基础篇包括机械概述、常用机构、机械传动、机械零件等四个章节；项目篇包括工程构件的受力分析、自动送料连杆机构的设计、剪板机自动送料凸轮机构的设计、联轴器的机械连接设计、带式输送机的齿轮传动设计、机床变速箱传动系统分析、台式钻床的V带传动设计、减速器低速轴系零部件的设计等八个项目。本教材主要面向中高职“三二分段”分段培养的机电类专业学生的机械设计基础课程的教学活动，也可作为相近专业或初步涉足机械行业的工作人员的参考图书。
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| 關於作者： |
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刘家伦，高级机械工程师，宜宾职业技术学院智能制造学院副教授。多年来一直从事机械设计基础、液压与气动技术等课程的教学和研究工作，先后发表论文二十余篇，主持各级科研、教研教改项目近十项，主编和参编教材五本。
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| 目錄：
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基 础 篇
第1章 机械的概述
1.1 机器的组成
1.1.1 机械术语
1.1.2 机器的组成
1.2 机械的摩擦与磨损
【思考与练习】
第二章 常用机构
2.1 平面连杆机构
2.1.1 运动副
2.1.2 铰链四杆机构
2.1.3 铰链四杆机构的运动特性
2.1.4 其它平面四杆机构
2.2 凸轮机构
2.2.1 凸轮机构的组成、特点
2.2.2 凸轮机构的分类
2.2.3 凸轮机构的应用
2.2.4 凸轮机构的有关术语
2.3 间隙运动机构
2.3.1 棘轮机构
2.3.2 槽轮机构
【思考与练习】
第三章 机械传动
3.1 带传动
3.1.1 带传动的组成与原理
3.1.2 带传动类型及特点
3.1.3 V带的结构与标准
3.1.4 V带轮的结构
3.1.5 带传动的张紧、使用与维护
3.2 链传动
3.2.1 链传动组成和特点
3.2.2 传动动链的类型
3.3 齿轮传动
3.4 蜗杆传动
3.4.1 蜗杆传动的组成和特点
3.4.2 蜗杆传动的基本参数
3.4.3 蜗杆、蜗轮的材料
3.5 轮系
3.5.1 轮系的分类
3.5.2 定轴轮系的运动分析
【思考与练习】
第四章 机械零件
4.1 轴
4.1.1 轴的分类
4.1.2 轴的材料及选择
4.1.3 轴的结构
4.2 轴承
4.3 机械连接
4.3.1 键连接
4.3.2 花键连接
4.3.3 螺纹连接
4.4 螺旋传动
4.4.1 螺旋传动的类型和特点
4.4.2 普通螺旋传动
4.4.3 差动螺旋传动
4.4.4 滚动螺旋传动
4.5 联轴器、离合器、制动器
4.5.1 联轴器
4.5.2 离合器
4.5.3 制动器
【思考与练习】
项 目 篇
项目一 工程构件的静力分析
任务1 压榨机构的受力分析
任务2 液压增力机构的平衡分析
任务3 悬挂自立式起重机的平衡分析
【思考与练习】
项目二 自动送料连杆机构的设计
任务1 颚式破碎机机构运动简图的绘制
任务2 惯性振动筛的自由度分析
任务3 自动送料连杆机构的设计
项目三 剪板机自动送料凸轮机构的设计
任务 设计剪板机自动送料凸轮机构的凸轮轮廓
【思考与练习】
项目四 联轴器的机械连接设计
任务1 设计联轴器的平键连接
任务2 气缸缸盖的连接螺栓设计
任务3 联轴器的螺栓连接设计
【思考与练习】
项目五 带式输送机的齿轮传动设计
任务1 渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定
任务2 带式输送机减速器的齿轮传动机构设计
【思考与练习】
项目六 机床变速箱传动系统分析
任务1 机床变速系统分析
任务2 收音机短波调谐装置的运动分析
【思考与练习】
项目七 台式钻床的V带传动设计
任务 设计台式钻床的普通V带传动
【思考练习】
项目八 减速器低速轴轴系零部件的设计
任务1 减速器低速轴的结构设计
任务2 校核减速器低速轴的强度
任务2.1 圆轴扭转时的强度计算
任务2.2 梁弯曲时的强度计算
任务2.3 校核减速器低速轴的强度
任务3 滚动轴承的工作能力计算
【思考与练习】
参考文献
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| 內容試閱：
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本教材是为贯彻国家职业教育改革实施方案精神，根据四川省教育厅关于推进中高职衔接五年贯通培养工作要求，促进中?职业教育和高等职业教育衔接发展，同时配合职业院校教学改革和教材建设而编写。
本教材致力于探索中高职衔接，贯通人才培养通道，尝试对中职阶段和高职阶段的学习内容进行优化整合，使两部分内容能够相互分工、相互独立、相互承接而不重复浪费。教材内容分为基础篇和项目篇，分别对应中职和高职两个阶段的学习内容。
结合课程的培养目标及衔接要求，基础篇以学习单元的形式组织教学内容。在教学环节中，将机构的工作原理、特点、应用场合、应用实例，以及机械零件的标准和结构分析作为重点，力图将学生引进机械行业的大门，教学内容力求实用、够用。项目篇按照“项目导向、任务驱动”原则，遵循“教学做合一”教学理念组织教学内容，每个项目及其项目下的任务素材取自工程实际。教材在图例上大量采用实物图和立体图，直观明了，使学生易于认知。
参加本书编写的有：刘家伦（第三章、项目六、项目七），陈琪（项目二、项目三），曾欣（项目四），王海珠（项目一、项目五），王强（章、第四章），管华超（项目八），王信（第二章）。本书由刘家伦、陈琪任主编，曾欣任副主编。
本教材主要面向中高职“三二分段”分段培养的机电类专业学生的机械设计基础课程的教学活动，也可作为相近专业或初步涉足机械行业的工作人员的参考图书。
由于编者水平有限，错漏之处在所难免，恳请广大读者批评指正。
基 础 篇
章 机械的概述
机械是现代社会生产劳动的主要工具之一，是社会生产力发展水平的重要标志。回顾机械发展的历史，从杠杆、滚子、绞盘等简单工具，到内燃机、汽车、数控机床等现代化设备，机械在在人们日常生活和生产中都起到了十分重要的作用。因此使用机器的水平是衡量一个国家现代化程度的重要标志。对于现代工程技术人员，学习和掌握一定的机械基础知识是极为必要的。
1.1 机器的组成
1.1.1 机械术语
1. 机器
机器贯穿在人类历史的全过程中，随着科学技术的发展，机器的概念也在不断地更新和变化。近代真正意义上的“机器”，却是在西方工业革命后才逐步被提出来等。所谓机器，是指由若干实体组成、能消耗能源、可以运转做功的装置，用来变换或传递能量、信息处理、代替或减轻人类的劳动。
尽管机器的类型繁多、功能各异，但它们都具有共同的特征：
1）任何机器都是人为实体（构件）的组合。如图1-1-1所示的单缸内燃机是由缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4、轴承5等组合而成。
2）各实体之间具有确定的相对运动。如图1-1-1所示的活塞2相对缸体1做直线往复运动，曲轴4相对轴承5做回转运动等。
3）能实现能量的转换、代替或减轻人类劳动。例如金属切屑机床能改变工件的开状和尺寸，运输机器可以改变物料的空间位置等。
2. 机构
机构是指具有确定相对运动的实体（构件）的组合。与机器相比较，机构也是人为实体的组合，各实体之间也具有确定的相对运动，但机构不能做工，也不能实现能量转换。
机构的主要功用是传递或转变运动形式。如图1-1-1所示的单缸内燃机，其中的活塞、连杆、曲轴和机架（固定不动的实体）组合形成一个曲柄连杆机构，用来把活塞的往复直线运动转变为曲轴的连续回转运动。
机器必包含一个或一个以上的机构。常用的机构有：齿轮传动机构、带传动机构、连杆机构、凸轮机构、链传动机构等。
3. 构件和零件
我们把机器和机构中具有独立运动的实体称之为构件。因此构件是相互之间能作相对运动的实体，是机构中的运动单元。如图1-1-1所示的单缸内燃机，是由活塞、连杆、曲轴和机架（缸体与轴承）等构件组成。
零件是机械制造的小单元，如齿轮、螺栓等。零件与构件既有联系又有区别：构件可以是单一零件，也可以是由若干个零件连接而成的刚性结构。如单缸内燃机中的曲轴，既是构件，也是零件；而连杆构件则是由连杆体、连杆盖、轴瓦、螺栓等零件连接而成，如图1-1-2所示。属于同一构件的零件，相互之间没有相对运动。
机械零件可分为两大类：一类是在各种机器中经常都能用到的零件，称为通用零件，如齿轮、蜗杆、螺栓、轴等，另一类则是在特定类型的机器中才能用到的零件，称为专用零件，如内燃机的曲轴、汽轮机叶片等。
图1-1-1 单缸内燃机 图1-1-2 内燃机的连杆
1-缸体 2-活塞 3-连杆 4-曲轴 5-轴承
4. 机械
仅从结构和运动的观点看，机器与机构并无区别，它们都是构件的组合。因此，通常我们把机器与机构统称为机械。
1.1.2 机器的组成
机械的种类很多，它们的用途、性能、构造、工作原理各不相同，通常一台完整的机器应包括4个基本部分。
（1）动力部分
动力部分是机器动力的来源，它是将其它各种形式的能量转换为机械能。常用的原动机（动力部分）有电动机、内燃机等。
（2）工作部分
工作部分也叫执行部分，是直接完成机器工作生产任务的部分，是处于机器的终端，结构形式取决于机器的用途。例如冲床的冲头、汽车的车轮、车床的主轴及拖板等。
（3）传动部分
传动部分是将动力部分的运动和动力传递给工作部分的?间环节。利用传动部分可以实现变速、变向或改变运动形式。如汽车的速箱，车床的主轴箱等。
（4）控制部分
用来控制机器的正常运行和工作，使操作者能随时实现或停止各项功能，如机器的开停、运动速度及运动方向的控制等。
1.2 机械的摩擦与磨损
摩擦现象是自然界中普遍存在的物理现象。对于机器来讲，摩擦会使其效率降低，温度升高，表面磨损。过大的磨损会使机器丧失应有的精度，进而产生震动和噪音，缩短使用寿命。据估计，世界工业领域的能源消耗中约有1/3～1/2是由于摩擦造成的，机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过极限而报废和更换的。所以，如果能够尽量的减少无用的摩擦消耗，可以节约大量的能源，降低设备的维修次数和成本，节省制造零件及其所需材料的费用。
1. 机械摩擦的机理与分类
机械摩擦的产生原因从机理上来说，一般存在两种假说。一是“机械说”，即摩擦的产生是物体表面微凸体的相互阻碍作用；二是“分子说”，即摩擦的产生是物体表面材料分子间的吸力作用。
机械摩擦的种类有很多，分类的方法各不相同。
1）根据摩擦发生的部位不同，可以分为外摩擦和内摩擦。外摩擦是在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍作用现象；而内摩擦是在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运动的现象。
2）根据摩擦发生时物体的运动状态不同，可分为静摩擦和动摩擦。静摩擦是指仅有相对运动趋势时的摩擦；而动摩擦是在相对运动进行中的摩擦。
3）根据摩擦发生时物体的运动形式不同，又可分为滑动摩擦和滚动摩擦。物体表面间的运动形式是相对滑动时产生的摩擦为滑动摩擦；而物体表面间的运动形式是相对滚动时产生的摩擦则为滚动摩擦。
按润滑状态的不同，滑动摩擦可分为干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。
2. 机械摩损的机理
机械磨损是指两相互接触产生相对运动的摩擦表面之间由于摩擦而导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移。摩擦是不可避免的自然现象，磨损是摩擦的必然结果，二者均发生于材料表面。磨损是一种微观和动态的过程，在这一过程中，零件不仅发生外形和尺寸的变化，而且会发生其他各种物理、化学和机械的变化，从而降低机器的强度，破坏了机械的正常工作条件，使机器丧失了原有的精度和功能，甚至促使机器提前报废
磨损过程大致包括磨合、稳定磨损和剧烈磨损三个阶段，如图1-1-3所示。
1）磨合阶段：包括摩擦表面轮廓峰的形状变化和表面材料被加工硬化两个过程；
2）稳定磨损阶段：零件在平稳而缓慢的速度下磨损；
3）剧烈磨损阶段：在经过稳定磨损阶段后，零件表面遭到破坏，运动副间隙增大引起而外的动载荷和振动，零件即将进入报废阶段。
图1-1-3 机械磨损曲线图
设计机器时，要求缩短磨合期、延长稳定期、推迟剧烈磨损期的到来。
3. 机械摩损的分类
根据机械磨损产生的机理不同，一般可把机械磨损分为磨粒磨损、粘附磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种形式。
（1）磨粒磨损
外部进入摩擦面间的游离硬颗粒（如空气中的尘土或磨损造成的金属微粒）或硬的轮廓峰尖在软材料表面上犁刨出很多沟纹时被移去的材料，一部分流动到沟纹两旁，一部分则形成一连串的碎片脱落下来成为新的游离颗粒，这样的微粒切削过程就叫磨粒磨损，简称磨损，如图1-1-4a所示。据统计，因磨料磨损而造成的损失，占整个工业范围内磨损损失的50%左右。
（2）粘附磨损
当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点处由于瞬时的温升和压力发生“冷焊”后，在相对运动时，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘附磨损，粘附磨损又称为胶合，如图1-1-4b所示。严重的粘附磨损会导致表面金属会软化或熔化，造成运动副的“咬死”。
（3）疲劳磨损
疲劳磨损也称为点蚀，由于摩擦表面材料微体积在交变的摩擦力作用下，反复变形所产生的材料疲劳所引起的机械磨损。点蚀过程：产生初始疲劳裂纹→扩展→微粒脱落，形成点蚀坑，如图1-1-4c所示。如滚动轴承的滚动体表面、齿轮轮齿节圆附近、钢轨与轮箍接触表面等，常常出现小麻点或痘斑状凹坑，就是疲劳磨损所形成。
（4）腐蚀磨损
当摩擦表面材料在环境的化学或电化学作用下引起腐蚀，在摩擦副相对运动时所产生的磨损即为腐蚀磨损。腐蚀磨损可分为氧化磨损和腐蚀介质磨损。
(a) (b) (c)
图1-1-4 几种常见的磨损
(a)磨粒磨损 (b) 粘附磨损 (c) 疲劳磨损
（5）微动磨损
是指两个接触表面由于受相对低振幅振荡运动而产生的磨损。它产生于相对静止的接合零件上，因而往往易被忽视。例如在键连接处、过盈配合处、螺栓连接处、铆钉连接接头处等结合上产生的磨损。微动磨损使配合精度下降，使配合部件紧度下降甚至松动，连接件松动乃至分离，严重者引起事故。此外，也易引起应力集中，导致连接件疲劳断裂。
【思考与练习】
1）机器和机构之间有什么区别和联系？试举例说明。
2）什么是构件？什么是零件？构件与零件之间有何区别与联系？试举例说明。
3）机器通常是由哪几部分组成？各部分起什么作用？
4）磨损过程分几个阶段？各阶段的特点是什么？
5）哪种磨损对传动件来说是有益的？为什么？
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