本書以基本的力學分析和零件的力學性能校核為起點,對精密機械及儀器儀表中常用機構和零、部件的工作原理,適用范圍,結構、設計計算方法,工程材料的選擇和熱處理,以及零件的幾何精度設計的基礎知識,均作了較為詳細的闡述?勺鳛楦叩葘W校儀器儀表專業精密機械設計課程和儀器儀表結構設計的課程教材。
《精密機械設計基礎》自2007年出版以來,多次重印,受到了廣大讀者的歡迎和支持。作為儀器類專業重要技術基礎課程的教科書,伴隨著第一批國家級精品資源共享課“精密機械設計基礎”的建設過程,本書的內容選擇、知識體系及其知識點的編排較好地適應了儀器類專業的教學和人才培養的要求。與此同時,廣大讀者的用書體會,特別是各學校在教學過程中使用本書的具體實踐,為本書第2版的編寫起到了關鍵的指導作用。 隨著儀器科學與技術的不斷發展,對人才知識結構和能力要求方面都提出了新的要求。在秉承簡明扼要、突出精密機械特色、少學時條件下幫助學生掌握系統實用的精密機械設計知識的前提下,第2版主要在以下方面做了修訂:①將書中涉及標準部分的內容,全部更新為最近頒布執行的版本,幫助讀者在學習知識的同時,了解相關設計規范最新的執行標準;②增加了諸如“螺紋作用中徑”“提取組成要素”等諸多新的術語概念,在教學大綱規定的知識范圍內保證了本書在相關知識點上的前沿性;③修訂了一些知識點的表述方法(包括圖、文和表格),力求表達精準,便于掌握,易于融會貫通;④對知識點的選擇做了部分調整和取舍,將部分章節列為建議自選內容(以*號標識),可以更好地適應不同專業背景教學計劃的需要;⑤更新了部分習題,并補充了部分習題的指導和參考答案(可訪問wwwcmpeducom注冊后在本書相關頁面上獲取,或者訪問wwwicoursescn進入“資源共享課”欄目,在“精密機械設計基礎”課程相關頁面上獲取),便于自學或“慕課(MOOCs)”教學形式的使用。 第2版的總體內容布局與第1版基本相同。參加編寫的有天津大學裘祖榮(緒論、第十五章),趙英(第一、三、六、七章);清華大學王伯雄(第二、十章),合肥工業大學陶曉杰(第四章),張勇(第十二章),重慶大學劉京誠(第五、十四章),北京信息科技大學燕必希(第八章),四川大學謝馳(第九章),中國科學技術大學李永新(第十一章),上海交通大學劉華(第十三章)。天津大學宮虎編寫了網絡版的習題解答,在本版教材的資料整理和編寫過程的組織協調方面做了大量工作。對黃其圣、陳雍樂、董明利、洪海濤老師的無私貢獻,編者表示衷心的感謝。 在本書編寫過程中,得到了主審天津大學張國雄和哈爾濱工業大學蔣秀珍教授以及天津大學有關方面的大力支持,在此表示衷心的感謝。 由于水平有限,書中不妥之處在所難免,衷心希望廣大讀者不吝賜教。 編者第1版前言“精密機械設計基礎”是儀器儀表類專業重要的技術基礎課程,儀器科學與技術的不斷發展,對課程知識體系和人才知識結構都提出了新的要求。為了更好地適應儀器類專業的教學要求,我們編寫了這本教材,供各院校精密機械設計類課程使用。 考慮到儀器儀表類各專業不同的人才培養特色和儀器儀表類專業機械類課程總學時普遍減少的情況,編者根據多年的教學經驗,對知識點進行了精心編排和必要的精簡取舍,突出精密機械特色,期望在學時少的條件下,幫助學生掌握相對系統實用的精密機械設計知識。 本書簡明扼要,以基本的力學分析和零件的力學性能校核為起點,將精密機械及儀器儀表中常用機構和零、部件的工作原理,適用范圍,結構,設計計算方法,工程材料選擇和熱處理,以及零件的幾何精度設計的知識點融會貫通。在內容編排上突出重點,相關的知識盡可能獨立成章,既可以保持知識點的系統化,又方便教師按需取舍,適合不同專業背景的教學要求。 全書共分十五章,內容包括:緒論,結構設計中的靜力學平衡,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,平面機構的結構分析,平面連桿機構,凸輪機構,齒輪傳動,帶傳動,螺旋傳動,軸、聯軸器、離合器,支承,直線運動導軌,彈性元件,零件的連接,零件的精度設計與互換性。 參加本書編寫的有天津大學裘祖榮(緒論、第十五章),趙英(第一、三、六、七章),清華大學王伯雄(第二、十章),合肥工業大學陶曉杰(第四章),黃其圣(第十二章),重慶大學陳雍樂、劉京誠(第五、十四章),北京機械工業學院董明利(第八章),四川大學謝馳(第九章),中國科學技術大學李永新(第十一章),上海交通大學洪海濤(第十三章)。 作為高等學校儀器類專業精密機械設計課程和儀器儀表機構設計的課程教材,本書被列為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。編寫過程中,得到了天津大學有關方面的大力支持,天津大學付魯華為本書編寫做了大量的輔助工作,合肥工業大學張勇對本書第十二章做了部分修改工作,天津大學張國雄教授、哈爾濱工業大學蔣秀珍教授對本書做了細致的審閱,提出了許多建設性的意見,在此,編者一并表示衷心的感謝。 由于水平有限,書中不妥之處在所難免,編者衷心希望廣大讀者不吝賜教。 編者
目錄第2版前言第1版前言基本物理量符號緒論1第一節精密機械設計課程的地位和作用1第二節精密機械設計的基本任務和要求1第三節精密機械設計的目標和一般方法3*第一章結構設計中的靜力學平衡5第一節剛體的概念5第二節力的性質5第三節平面一般力系的簡化12第四節零件受力分析與受力圖18第五節平面一般力系的平衡20第六節摩擦24思考題及習題26第二章機械工程常用材料及鋼的熱處理28第一節概述28第二節金屬材料的力學性能28第三節常用的工程材料31*第四節鋼的熱處理34第五節表面精飾38第六節精密儀器材料選用原則40思考題及習題41*第三章零件強度、剛度分析的基本知識43第一節概述43第二節直桿軸向拉伸與壓縮44第三節剪切47第四節圓軸扭轉49第五節梁的平面彎曲53第六節復雜變形的強度計算61思考題及習題64第四章平面機構的結構分析67第一節概述67第二節運動副及其分類67第三節平面機構的運動簡圖69第四節平面機構的自由度71第五節平面機構的組成原理和結構分析76思考題及習題79第五章平面連桿機構82第一節概述82第二節平面四桿機構的分類82第三節平面四桿機構曲柄存在的條件和幾個基本概念85第四節平面四桿機構的設計89思考題及習題100第六章凸輪機構102第一節概述102第二節從動件常用運動規律103第三節圖解法設計平面凸輪輪廓106第四節解析法設計平面凸輪輪廓108第五節凸輪機構基本尺寸的確定109思考題及習題112第七章齒輪傳動113第一節概述113第二節齒廓嚙合基本定律113第三節漸開線齒廓曲線115第四節漸開線齒輪各部分的名稱、符號和幾何尺寸的計算117第五節漸開線直齒圓柱齒輪傳動121第六節漸開線齒廓的切制原理、根切和最少齒數125*第七節變位齒輪128第八節斜齒圓柱齒輪傳動131*第九節齒輪傳動的失效形式和材料135*第十節圓柱齒輪傳動的強度計算137第十一節錐齒輪傳動150第十二節蝸桿傳動154第十三節輪系159第十四節齒輪傳動鏈的設計165思考題及習題172第八章帶傳動175第一節概述175第二節帶傳動的計算基礎175第三節同步帶傳動180第四節其他帶傳動簡介190思考題及習題191第九章螺旋傳動192第一節概述192第二節滑動螺旋傳動192第三節滾珠螺旋傳動208思考題及習題211第十章軸、聯軸器、離合器213第一節概述213第二節軸214第三節聯軸器223第四節離合器233思考題及習題235第十一章支承237第一節概述237第二節滑動摩擦支承237第三節滾動摩擦支承244第四節彈性摩擦支承267第五節流體摩擦支承及其他形式的支承268第六節精密軸系269思考題及習題274第十二章直線運動導軌275第一節概述275第二節滑動摩擦導軌276第三節滾動摩擦導軌285第四節其他類型的導軌簡介291思考題及習題293第十三章彈性元件294第一節概述294第二節彈性元件的基本特性297第三節螺旋彈簧300第四節游絲308第五節片簧312第六節熱雙金屬彈簧313第七節其他彈性元件簡介315思考題及習題320第十四章零件的聯接321第一節聯接的分類與要求321第二節可拆聯接321第三節不可拆連接330第四節光學零件的連接336思考題及習題339第十五章零件的精度設計與互換性340第一節概述340第二節尺寸精度設計344第三節幾何精度設計361第四節表面粗糙度375第五節零、部件典型結構的公差與配合標準簡介380思考題及習題394參考文獻396基本物理量符號A——面積,斷后伸長率a——中心距,加速度,系數B,b——寬度C——系數,彈簧旋繞比c——系數D,d——直徑E——彈性模量,能e——偏心距F——力,載荷,自由度F′——剛度f——頻率,摩擦因數,系數G——切變模量,重力g——重力加速度H——高度HBW——布氏硬度HRC——洛氏硬度HV——維氏硬度h——高度,厚度J——轉動慣量,截面慣性矩Ia——截面慣性矩Ip——極慣性矩i——傳動比K,k——系數L——長度,壽命l——長度,距離M——力矩Mb——彎矩,內彎矩MO——力系對點O的主矩m——模數,質量,系數N——循環次數,正壓力n——轉速P——功率p——壓強,齒距r——半徑S——安全系數[S]——許用安全系數s——齒厚,弧長,位移T——轉矩,溫度,周期t——攝氏溫度,時間V——體積v——速度W——截面系數,功x,y,z——坐標軸符號Z——斷面收縮率z——齒數,個數α,β、γ——角度δ——角度,厚度,相對誤差,斷面伸長率Δ——絕對誤差ε——應變,重合度η——效率θ——角度λ——變形量,撓度μ——泊松比,黏度ρ——摩擦角,曲率半徑σ——正應力,拉應力σb——抗拉強度,Rmσs——屈服點σeH——上屈服強度σeL——下屈服強度σc——臨界應力σp——比例極限τ——切應力φ——角度ω——角速度x——變位系數ψ——系數,角度