机械基础简明教程

　　现代工业生产中，广泛地使用着各种机械设备和工程结构。在机械以外的众多工程领域，如纺织、冶金、电力、运输、采矿、石化、高分子材料加工成型工艺、工业电气化、制冷与空调、电子技术应用、工业自动化及仪表、造纸、电子技术应用及土建（可统称为工艺、工程类专业，或非机械类专业）等工程技术人员及管理人员必然要经常接触到工程设备的安装、使用、改造、检修、起重、维护等问题。具备机械方面的基础知识，对工程技术人员来说是必不可少的。由于专业要求不同和学时的限制，机械方面*必要的基础理论和基础知识就通过学习本课程来完成。
　　可见，“机械基础”是为众多工艺、工程类专业开设的一门综合性技术基础课程。该课程的开设，将改善学生的知识结构，提高学生的技术应用能力，更好地为社会服务，更广泛地适应人才市场的需求。
　　本教材内容的编写以“必须、够用”为度。精选内容、保证基础、加强实践、重在应用，讲究教学方法为原则。
　　考虑到学习本课程的学生先修的与之相关的基础课一般较少，并且各校本、专科各专业对这门课的教学要求差异比较大等特点，我们在编写时有针对性地考虑了三条。
　　1.内容的选取着眼于加强实践和学以致用。
　　2.讲述方法要适应工艺、工程类专业学生的特点，力求做到由浅入深，循序渐进，实例较多，分析步骤较简明，并且有相当部分适合自学。
　　3.不同的层次、不同的专业对本课程的深度和广度要求有较大差异，即教学要求有较大的弹性。为了适应这一特点，使学时数在45～60学时之间均可使用本教材，所以本书采编内容较广泛，分为基本、基础部分和选学部分，如书中标有*号的章节一般为加深加宽或根据专业不同的要求，供选择使用。 
　　本书内容包括工程力学基础、工程材料、机构机械传动与零件基础、液压与气压传动基础，共四篇的基础知识。对这四部分，我们在既要尊重它们原学科体系、保证相对的独立性，同时又在分析这几部分内容内在联系的基础上，探讨改变某些传统讲法，力求更贴近实际应用，为使本课程逐步形成自己的课程体系方面作了初步的尝试。
　　另外还设计制作了相配套的电子课件，内容包括电子教案、动画演示、对教材中的复习题给出了参考解答（或提示）等。
　　受篇幅所限，有些内容如极限与配合、附录机械零件制造工艺简介也与电子课件放在网上（www.cipedu.com.cn)，供选用本教材的教师和读者下载使用。
　　参加本书编写的人员（以姓氏笔画排序）及分工如下：
　　于冰（第5~9章）；
　　马迎亚（附录机械零件制造工艺简介）；
　　王秀田（绪论，第12~19章）；
　　王沙沙、刘营（极限与配合）；
　　田俊峰（第10章）；
　　闫芳、徐博成（设计制做了与本教材相配套的电子课件）；
　　戚丽丽（第11章）；
　　陆银梅（设计制做本教材的大部分图表）；
　　杨枫（第1~4章）；
　　姜振华（附录型钢表）；
　　王秀田、于冰负责统稿。
　　参加本书编写的单位有青岛科技大学、青岛技师学院、烟台南山学院和青岛市职业教育公共实训基地等。
　　本书聘请青岛科技大学孟庆东教授担任主审，他对全书内容取舍、编写风格等做了具体指导，提出了许多宝贵建议，表示深切的感谢。
　　本书可以作为工艺、工程类专业及其他近机械类专业的本专科教学用书。亦适合上述专业的高职、高专、函授、夜大等成人教育使用，也可供工程技术人员参考。
　　本书在编写过程中曾参阅了多本同类教材和习题集，采用了其中部分素材和插图，得到有关院校教学主管部门的协助和支持，在此一并致谢。
　　因水平所限，书中定有不妥之处，望各位读者不吝赐教。

　　编者
　　2015年7月

绪论

篇工程力学基础

章力的基本概念和物体的受力分析

节力学基础的几个基本概念

一、力的概念

二、力的三要素

三、力对物体作用的两种形式--集中力和载荷集度

四、平衡的概念

五、力系、平衡力系、等效力系、合力的概念

六、刚体的概念

第二节力的四个公理

第三节约束和约束反力

一、主动力和约束反力

二、常见的约束形式和确定约束反力的分析

三、物体的受力分析与受力图

复习题

习题

第二章平面力系

节平面汇交力系的简化与平衡

一、平面汇交力系的概念与实例

二、平面汇交力系的简化

三、平面汇交力系平衡的解析条件和平衡方程

第二节力矩和平面力偶系

一、力矩

二、平面力偶系的简化与平衡

第三节平面任意力系

一、力的平移定理

二、固定端约束

三、平面任意力系的简化与平衡的条件

四、平面任意力系的平衡方程

五、平面任意力系平衡方程式的应用举例

第四节物体系统的平衡

第五节滑动摩擦简介

一、滑动摩擦力

二、考虑滑动摩擦的平衡问题

*三、摩擦角的概念和自锁现象

*第六节空间平衡力系

一、空间力系的概念

二、径向轴承(向心轴承)

三、空间平衡力系的平面解法

四、物体的重心和形心

复习题 

习题

第三章轴向拉伸与压缩

节轴向拉伸与压缩的概念与实例

第二节轴向拉伸或压缩时横截面上的内力

一、构件内力的概念

二、截面法、轴力

三、轴力图

第三节轴向拉伸(压缩)时横截面上的应力

一、应力的概念

二、拉(压)杆截面上的应力

第四节轴向拉伸或压缩时的应变

一、变形和应变的概念

二、胡克定律

第五节应力集中

一、应力集中现象

二、理论应力集中系数

三、应力系中的利弊及其应用

第六节材料在拉伸或压缩时的力学性质

一、拉伸时材料的机械性质

二、材料在压缩时的力学性能

第七节拉伸和压缩的强度计算

一、许用应力

二、拉伸和压缩时的强度条件

*第八节圆柱形薄壁容器的计算

一、纵截面上的应力

二、横截面上的应力

第九节压杆稳定的概念及失稳分析

一、压杆稳定问题的提出

二、失稳分析

三、构件稳定性的概念

四、提高压杆稳定性的措施

复习题 

习题

第四章剪切和挤压

节剪切和挤压的概念

第二节剪切的实用计算

一、剪力

二、切应力

三、剪切强度条件

第三节挤压实用计算

一、挤压力和挤压应力

二、挤压强度条件

复习题

习题

第五章圆轴扭转

节扭转概念·外力偶矩和扭矩的计算

一、扭转概念

二、外力偶矩和扭矩的计算

第二节圆轴扭转时的应力与强度计算

一、圆轴扭转时的应力

二、圆轴扭转强度条件

第三节圆轴扭转变形和刚度条件

一、圆轴扭转时的变形计算

二、刚度条件

复习题 

习题

第六章直梁平面弯曲

节弯曲和平面弯曲的概念与实例

第二节梁的计算简图及分类

第三节梁横截面上的内力--剪力和弯矩

第四节剪力图和弯矩图

一、剪力图和弯矩图绘制的基本方法

二、弯矩图的查表法与叠加法

第五节弯曲时的正应力

一、纯弯曲时梁横截面上的正应力

二、纯弯曲梁正应力公式的推广

第六节梁弯曲时的强度计算

一、梁的强度条件

二、梁的强度条件计算举例

第七节梁的弯曲变形计算和刚度校核

一、弯曲变形的概念

二、挠度和转角

*第八节简单超静定梁的解法

一、超静定梁的概念

二、用变形比较法解超静定梁

第九节提高梁的承载能力的措施

一、采用合理的截面形状

二、合理布置支座位置，降低梁上的弯矩值

复习题

习题

第七章工程力学的其他常用知识

节杆件组合变形的强度计算

一、组合变形的概念

二、 拉伸(或压缩)与弯曲的组合变形

三、圆轴弯曲与扭转的组合变形

第二节交变应力与疲劳破坏的概念

一、交变应力的概念

二、疲劳破坏的特点

三、疲劳破坏的危害

*第三节动荷应力的概念

复习题

习题

第二篇工程材料

第八章金属材料及其热处理

节金属材料的力学性能和工艺性能

一、金属材料的力学性能

二、金属材料的工艺性能

第二节金属材料的种类和用途

一、金属材料综述

二、金属材料的分类

三、黑色金属(铁碳合金)材料

第三节钢铁材料的热处理

一、热处理的综述

二、热处理工艺过程和分类

三、普通热处理

四、表面热处理

第四节有色金属及其合金

一、铝及铝合金

二、铜及铜合金 

复习题 

第九章非金属材料和复合材料

节非金属材料

一、有机非金属材料

二、无机非金属材料

第二节复合材料

一、复合材料的组成和分类

二、常用纤维增强复合材料

第三节机械工程材料的选用

一、机械零件的失效形式

二、选材的基本原则

复习题 

第三篇机构机械传动与零件基础

第十章常用机构

节机构分析基本知识

一、机器、机构和机械

二、构件和零件

第二节平面机构的组成

一、平面运动副及其分类

二、构件的分类

第三节平面连杆机构

一、平面四杆机构的基本形式

二、平面四杆机构的演变形式

第四节凸轮机构

一、凸轮机构的应用及特点

二、凸轮机构的分类

三、凸轮轮廓曲线与从动杆运动规律的关系

四、常用从动件的运动规律

五、凸轮的材料和热处理

六、凸轮与轴的固定

第五节间歇运动机构

一、棘轮机构

二、槽轮机构

复习题

第十一章螺纹连接与螺旋传动机构

节螺纹的基本知识

一、螺纹的类型

二、常用螺纹的特点及应用

第二节螺纹连接的基本类型和螺纹连接件

一、螺纹连接的基本类型

二、螺纹连接的预拧紧和防松

三、标准螺纹连接零件

第三节螺栓连接的强度计算

一、松螺栓连接

二、紧螺栓连接

三、受横向载荷的配合(铰制孔)螺栓连接

四、螺纹连接许用应力

第四节螺旋传动机构

复习题

习题

第十二章带传动链传动

节带传动的概述

一、带传动的组成及工作原理

二、摩擦式带传动的特点和类型

三、带传动的应用

第二节V带和V带轮

一、V带结构和类型

二、普通V带轮的材料及结构选择

第三节带传动的失效、张紧、安装与维护

一、带传动的失效

二、带传动的张紧

三、带传动的安装与维护

第四节链传动

一、链传动的工作原理、类型、特点及应用

二、链传动的布置、张紧及润滑

复习题

第十三章齿轮传动

节齿轮传动的原理、特点、类型、应用及传动比

一、齿轮传动的原理和特点

二、齿轮传动的类型及应用

三、齿轮传动的传动比

第二节渐开线直齿圆柱齿轮传动

一、标准直齿圆柱齿轮各部分名称及符号

二、渐开线直齿圆柱齿轮的主要参数

三、标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算

四、直齿圆柱齿轮的正确啮合条件

五、直齿圆柱齿轮的结构

第三节斜齿圆柱齿轮传动

一、斜齿圆柱齿轮的形成

二、斜齿圆柱齿轮传动的特点

第四节齿轮传动的失效形式

第五节齿轮常用材料及润滑

一、齿轮常用材料

二、齿轮润滑

第六节蜗杆传动简介

一、蜗杆传动组成、原理、传动比

二、蜗杆传动的类型及应用场合

三、蜗杆传动的特点

*第七节轮系与减速器

*一、轮系

二、齿轮减速器简介

复习题 

第十四章轴及轴毂连接

节概述

一、轴的分类

二、轴的结构

三、轴的设计要求和一般设计步骤

第二节轴的材料

一、碳素钢

二、合金钢

第三节轴结构的选择设计

*一、确定装配方案

二、轴上零件的定位和固定

三、轴上各段的结构尺寸

第四节轴的强度计算

一、传动轴的强度计算

二、心轴的强度计算

*三、转轴的强度计算

第五节轴的刚度校核

第六节轴毂连接

一、键连接

*二、花键连接

三、销

复习题 

习题

第十五章轴承

节滑动轴承的类型与构造

一、向心滑动轴承

二、推力滑动轴承

第二节轴瓦的材料与结构

一、轴瓦的结构

二、轴瓦材料

第三节滑动轴承的润滑及润滑装置

一、润滑剂的种类、性能及其选择

二、润滑方式和润滑装置

第四节滚动轴承的基本构造和类型

一、滚动轴承的基本构造

二、常用滚动轴承的类型

三、滚动轴承的代号

四、滚动轴承的选用

五、滚动轴承的润滑、密封与维护

复习题

第十六章其他常见的零件和部件

节联轴器

一、联轴器的功用

二、联轴器的分类

三、联轴器的选择

第二节离合器

一、牙嵌式离合器

二、摩擦离合器

第三节制动器

一、对制动器的要求

二、几种典型的制动器

第四节联轴器、离合器、制动器的使用和维护

第五节弹簧

复习题 

习题

第四篇液压与气压传动

第十七章液压传动基本知识

节液压传动的基本概念

一、概述

二、液压传动的工作过程

三、液压传动装置的组成

四、液压传动系统的图示方法

五、液压传动的优缺点 

第二节液压油

一、 液压油的物理性质

二、对液压油的基本要求及选用

三、使用液压油的注意事项

第三节液压传动的基本参数及压力损失

一 、液压传动中*基本的参数

二、液流连续性原理

三、压力的建立与压力的传递

四、压力损失及其与流量的关系

五、泄漏和流量损失

六、液压传动功率的计算

复习题

习题

第十八章液压元件

节液压泵

一、 液压泵的工作原理及条件

二、常用液压泵的种类

三、液压泵的选择

四、使用液压泵的注意事项

*五、液压泵的故障分析与排除

第二节液压缸和液压马达

一、液压缸

二、液压缸的密封、排气和缓冲

三、液压马达

*四、液压缸的故障分析与排除

第三节液压控制阀

一、方向阀

二、 压力阀

第四节液压辅助装置

一、过滤器

二、蓄能器

三、油管和管接头

四、油箱

第五节液压系统基本回路

一、几种典型的基本回路

*二、基本回路应用的举例

第六节液压系统的使用维护和保养

一、使用液压设备应具备的基本知识

二、液压系统的维护保养

复习题 

第十九章气压传动基础

节气压传动概述

一、气压传动的特点

二、气压传动与液压传动的区别

第二节气压传动系统的工作原理和组成

一、气压传动系统的工作原理

二、气压传动系统的组成

三、气动元件

第三节气动基本回路

第四节气动系统的故障分析与排除

一、压缩空气中的杂质引起气动系统的故障

二、气动元件的故障

复习题 

附录型钢表

参考文献