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出版者:人民交通出版社

作者:曹建明

出品人:

页数:205

译者:

出版时间:2002-2

价格:22.00元

装帧:平装

isbn号码:9787114041280

丛书系列:

图书标签:

• 内燃机测试技术
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• 测试
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《齿轮传动设计与应用》 内容简介 本书深入探讨了齿轮传动系统的设计原理、关键技术、应用领域及其发展趋势。全书共分为十二章，逻辑清晰，结构严谨，力求为读者提供一个全面而深入的齿轮传动知识体系。 第一章 绪论 本章首先阐述了齿轮传动在现代机械工程中的重要地位和广泛应用。从最古老的轮系到现代高精度、大功率的齿轮传动装置，其发展历程被简要回顾，并强调了其在提高传动效率、实现变速变矩、传递运动和动力等方面的不可替代性。接着，本章对齿轮传动系统的基本组成、工作原理进行了概述，引入了齿轮的基本术语，如齿顶高、齿根高、齿厚、齿距、模数、压力角、齿数等，为后续章节的学习打下基础。最后，对齿轮传动技术的未来发展方向进行了展望，包括小型化、轻量化、高精度化、智能化以及新材料、新工艺的应用等。 第二章 渐开线齿轮几何设计 本章聚焦于渐开线齿轮的几何参数设计。首先详细介绍了渐开线齿轮的生成原理，以及其在实现定传动比、平稳传动方面的优势。随后，深入分析了决定渐开线齿轮工作特性的各种几何参数，包括基准参数（模数、压力角、齿数）的选取原则，以及由此派生的齿顶高、齿根高、齿全高、齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆等关键尺寸的计算方法。本章着重讲解了实际齿轮设计中经常遇到的根切现象的产生原因、判断准则以及避免措施，并介绍了变位齿轮的概念和其在解决根切、提高承载能力、优化接触区等方面的作用。通过大量的图示和实例，帮助读者掌握如何根据传动要求精确计算和设计渐开线齿轮的几何尺寸。 第三章 齿轮传动的强度计算 齿轮传动的强度是保证其可靠工作和使用寿命的关键。本章详细阐述了齿轮传动的强度计算方法，主要包括两个方面：齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度。 齿根弯曲疲劳强度计算： 本章首先介绍了齿根弯曲应力的产生机理，分析了影响弯曲应力的主要因素，如载荷大小、齿形系数、应力集中系数、材料的许用弯曲应力等。随后，详细讲解了基于ISO标准和AGMA标准的齿根弯曲疲劳强度计算公式，并解释了各个参数的含义及取值方法。特别地，本章强调了载荷谱的影响，介绍了如何根据实际工况确定等效载荷，以及应力集中系数的修正方法。 齿面接触疲劳强度计算： 紧接着，本章深入探讨了齿面接触疲劳失效的机理，包括表面压痕、麻点、剥落等。分析了影响接触应力的因素，如载荷大小、齿宽、弹性系数、曲率半径等。详细介绍了基于ISO和AGMA标准的齿面接触疲劳强度计算公式，并阐述了赫兹接触应力的计算方法。本章同样强调了载荷系数、润滑条件、表面处理等对接触疲劳强度的影响，并提供了相应的修正系数。 综合考虑与安全系数： 最后，本章将弯曲疲劳强度和接触疲劳强度计算结果进行综合比较，确保齿轮在两种失效模式下都能满足设计要求。并介绍了安全系数的选取原则，包括材料性能、载荷变动性、失效后果、加工精度等多种因素。 第四章 齿轮传动的润滑与冷却 有效的润滑和冷却对于齿轮传动的正常运行至关重要，能够显著降低磨损、减少发热、延长使用寿命。本章系统地介绍了齿轮传动的润滑和冷却技术。 润滑目的与机理： 阐述了润滑在减少摩擦、降低磨损、带走热量、清洁齿面、防锈等方面的作用。重点讲解了润滑油膜的形成机理，包括流体润滑、边界润滑和混合润滑等模式，并分析了不同润滑模式对齿轮传动性能的影响。 润滑方式： 详细介绍了各种常用的润滑方式，包括飞溅润滑、压力润滑、循环润滑、滴油润滑等。分析了各种润滑方式的适用范围、优缺点以及设计要点。例如，对于高速、重载的齿轮箱，通常采用压力润滑或循环润滑。 润滑剂的选择： 介绍了不同类型润滑剂（矿物油、合成油、脂类）的性能特点、适用环境以及选择原则。重点讨论了黏度、黏温性能、氧化安定性、极压性能、抗泡沫性等关键指标的意义。 冷却技术： 对于大功率、高速运转的齿轮传动，过高的温度会导致润滑油老化、材料性能下降，因此需要有效的冷却措施。本章介绍了自然冷却、风冷、油冷却（油浴冷却、喷油冷却、外置油冷却器）等多种冷却方式，并分析了其散热原理和适用性。 润滑与冷却系统的设计： 结合实际应用，指导读者如何根据齿轮箱的结构、工作条件、发热量等因素，设计合理的润滑和冷却系统，包括油池容积、油泵选型、滤油器配置、冷却器选型和管路设计等。 第五章 螺旋伞齿轮传动 螺旋伞齿轮传动在需要改变传动轴线方向且传动比相对较大的场合应用广泛，例如汽车差速器、减速机等。本章专门针对螺旋伞齿轮传动进行深入研究。 螺旋伞齿轮的结构与特点： 介绍了螺旋伞齿轮的种类（如直齿锥齿轮、圆弧齿锥齿轮、格里森锥齿轮等）及其几何形状，强调了其啮合时轴线相交（或平行，如准双曲面齿轮）且具有螺旋角的特点。分析了其传动比范围、载荷能力、效率等方面的优缺点。 几何设计与参数选取： 详细讲解了螺旋伞齿轮的母线、节锥、齿形等关键几何参数的设计方法，以及如何根据设计要求合理选择齿数、模数、压力角、螺旋角等。 强度计算： 针对螺旋伞齿轮的特殊啮合情况，深入分析了其弯曲疲劳强度和接触疲劳强度计算方法，并与圆柱齿轮传动进行了对比。 安装与调试： 强调了螺旋伞齿轮传动安装的精度要求，包括轴线位置、轴向间隙、径向间隙、齿合侧隙等，并介绍了调整的方法和技巧。 应用实例： 通过具体的应用案例，如汽车差速器、工业减速机等，展示了螺旋伞齿轮传动的实际工程应用。 第六章 蜗杆蜗轮传动 蜗杆蜗轮传动是一种能实现大传动比、常用于垂直轴线交错场合的传动形式。本章对其进行详细介绍。 蜗杆蜗轮的结构与特点： 介绍了单头蜗杆、多头蜗杆、阿基米德蜗杆、沃尔沃蜗杆等不同类型的蜗杆，以及蜗轮的结构。分析了蜗杆蜗轮传动的优点（传动比大、结构紧凑、自锁性强）和缺点（效率较低、发热量大、易磨损）。 几何设计与参数选取： 讲解了蜗杆蜗轮的模数、蜗杆头数、蜗杆直径系数、蜗杆导程角、蜗轮齿数等关键参数的设计原则。 强度计算： 重点阐述了蜗杆蜗轮传动的弯曲疲劳强度、接触疲劳强度以及磨损的强度计算方法。 传动效率与自锁性： 深入分析了影响传动效率的因素，如导程角、摩擦系数等，并详细解释了自锁现象的产生原因、判断条件及工程应用。 润滑与散热： 讨论了蜗杆蜗轮传动特有的润滑需求，如需要润滑剂具有良好的边界润滑性能，以及如何进行有效的散热。 第七章 齿轮的失效模式与分析 齿轮在工作过程中可能出现多种失效模式，及时准确地分析失效原因对于改进设计、提高可靠性至关重要。本章系统地介绍了齿轮的常见失效模式。 疲劳失效： 包括齿根弯曲疲劳（断齿）和齿面接触疲劳（麻点、剥落）。详细分析了产生原因，如过载、应力集中、材料缺陷、加工误差、润滑不良等。 磨损： 包括粘着磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损等。分析了磨损的原因，如润滑不良、表面粗糙度过大、异物进入啮合区等。 塑性变形： 发生在重载或冲击载荷作用下，齿面或齿根发生永久变形。 烧蚀： 由于极端过载或润滑失效导致齿面局部温度急剧升高，金属熔化并粘连。 腐蚀： 润滑剂变质或工作环境恶劣导致的金属腐蚀。 失效分析方法： 介绍了宏观检查、微观检查（如金相分析、扫描电镜分析）等常用的失效分析手段，并结合典型案例，讲解如何通过综合分析确定失效机理。 第八章 齿轮的材料与热处理 齿轮材料的选择和热处理工艺对齿轮的性能有着决定性的影响。本章对此进行详细介绍。 常用齿轮材料： 介绍了各种常用齿轮材料的性能特点，包括碳素结构钢、合金结构钢、渗碳钢、氮化钢、铸铁、粉末冶金材料以及一些高性能特种钢。重点分析了屈服强度、抗拉强度、硬度、韧性、疲劳极限等与齿轮性能相关的指标。 热处理工艺： 详细阐述了各种热处理工艺对齿轮性能的影响，包括退火、正火、淬火（水淬、油淬）、回火、渗碳、氮化、感应淬火、火焰淬火等。重点介绍了渗碳淬火和氮化处理在提高齿轮表面硬度、耐磨性和齿根韧性方面的作用，并给出了不同工艺的适用范围和关键参数。 材料与工艺的匹配： 强调了根据齿轮的工作条件、载荷要求、成本等因素，合理选择材料和热处理工艺的重要性，以达到最佳的综合性能。 第九章 齿轮的加工方法与精度 高精度的齿轮加工是实现高性能齿轮传动的关键。本章介绍齿轮的主要加工方法和精度要求。 齿轮加工原理： 介绍了仿形法、范成法（连续范成、分度范成）等齿轮加工基本原理。 常用齿轮加工设备与工艺： 详细介绍了滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿、研磨等主要的齿轮加工方法，分析了各种方法的特点、适用范围、加工精度和表面质量。例如，滚齿适合加工外啮合渐开线齿轮，而插齿适合加工内啮合齿轮。 齿轮加工精度等级： 介绍了国际标准（如ISO）和国家标准（如GB）中关于齿轮加工精度的划分，包括分度精度、齿距累积误差、齿形误差、齿向误差、径向跳动等关键指标。 加工中的误差分析与控制： 分析了影响齿轮加工精度的主要因素，如机床刚性、刀具精度、夹具稳定性、热变形等，并介绍了提高加工精度的措施。 第十章 齿轮的动力学分析 齿轮传动在高速运转时会产生动态载荷，影响传动精度和噪声。本章介绍齿轮的动力学分析。 齿轮啮合力分析： 详细分析了齿轮在啮合过程中产生的动载荷，包括齿距误差、齿形误差、齿高误差等引起的激励力。 齿轮系统的振动与噪声： 介绍了齿轮传动系统的固有频率、模态分析，以及如何通过动力学分析预测和控制系统的振动和噪声。 动力学仿真与优化： 介绍了使用有限元分析（FEA）等数值计算方法进行齿轮动力学仿真的应用，并探讨了如何通过优化设计参数来降低动载荷和噪声。 第十一章 现代齿轮传动技术发展 本章对近年来齿轮传动领域涌现的新技术和新趋势进行介绍。 高精度齿轮： 介绍超精密加工技术、齿轮测量技术在提高齿轮精度方面的应用。 齿轮箱集成与模块化： 探讨齿轮箱的集成化设计、模块化生产以及标准化组件的应用。 高性能齿轮材料与表面处理： 介绍新型合金钢、陶瓷材料、表面强化技术（如DLC涂层）在提升齿轮性能方面的潜力。 智能齿轮与健康监测： 探讨在齿轮上集成传感器，实现状态监测、故障诊断和预测性维护的技术。 绿色齿轮传动： 关注齿轮传动的能效提升、材料可回收性以及环保型润滑剂的应用。 先进设计方法： 如拓扑优化、多物理场耦合仿真等在齿轮设计中的应用。 第十二章 齿轮传动的应用实例 本章通过多个典型应用案例，生动展示了齿轮传动在各个领域的广泛应用。 汽车工业： 变速箱、差速器、转向系统中的齿轮应用。 航空航天： 飞机起落架、发动机、操纵系统中的齿轮应用。 工业机械： 减速机、机床、印刷机械、纺织机械、冶金设备等中的齿轮应用。 新能源领域： 风力发电机、电动汽车驱动系统中的齿轮应用。 机器人与自动化： 机器人关节、精密驱动系统中的齿轮应用。 通过对以上各章节内容的深入学习，读者将能够系统掌握齿轮传动的理论知识和工程实践技能，为齿轮的设计、制造、应用和维护提供坚实的理论基础和技术指导。

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**评价一** 这本书简直是为那些对宇宙的浩瀚与奥秘心驰神往的探索者准备的“星际导航手册”。作者以一种近乎诗意的笔触，带领我们穿梭于广袤的星云之间，深入解析了黑洞的形成机制以及引力波的神秘信号。我尤其欣赏它对暗物质和暗能量最新研究成果的梳理，那部分内容详实而又不失趣味性，即便是像我这样仅有基础天文知识的读者，也能领略到前沿科学的魅力。书中对不同理论模型的比较分析非常到位，让读者能够清晰地辨析当前物理学界仍在争论的焦点。读完后，感觉自己对我们身处的宇宙结构有了更深层次的理解，那种由知识带来的震撼感，是难以言喻的。书中插图精美，许多深空天体的照片清晰度令人惊叹，它们不仅仅是装饰，更是对文字描述的有力佐证。如果说有什么遗憾，或许是某些复杂的数学推导部分对于非专业人士来说略显晦涩，但总体而言，这是一本能点燃你对宇宙热情，并为你指明探索方向的绝佳读物。

评分☆☆☆☆☆

**评价五** 这是一本关于早期航海技术发展史的精妙叙事，它巧妙地避开了纯粹的机械工程描述，转而将焦点放在了人类在未知海洋上面对恐惧与不确定性时所做的认知革新上。作者以“经纬度测定”的千年难题为核心线索，串联起了从古希腊的星盘到十六世纪精密计时器的漫长技术演进史。阅读过程中，我仿佛能感受到船长们在风暴中紧盯星辰，依靠经验与有限工具进行“赌博式”航行的紧张感。书中对不同文化群体（如腓尼基人、维京人、葡萄牙探险家）在导航技术上的独特贡献进行了平等的比较，避免了单一民族中心主义的叙述倾向。尤其精彩的是它对“航海钟”发明背后社会需求和技术突破的交叉分析，揭示了科学进步往往是市场驱动和偶然发现的合力。这本书不仅是技术史，更是一部关于人类认知边界拓展的宏大史诗，它让我们重新审视那些被视为理所当然的地理常识是如何一步步被勇敢和智慧建立起来的。

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**评价二** 这本聚焦于文艺复兴时期佛罗伦萨艺术史的专著，简直就是一场穿越时空的视觉盛宴与思想激荡之旅。作者对美第奇家族的赞助体系及其如何催生了达芬奇、米开朗基罗等巨匠的创作环境，进行了极其细致入微的考证。书中的章节安排颇具匠心，从早期的乔托对立体感的初步探索，到盛期文艺复兴的完美和谐，再到后期风格的演变，脉络清晰得如同精心绘制的壁画草图。我特别赞叹作者对于“人文主义”这一核心精神如何渗透到每一笔色彩、每一道光影中的论述，这种深入骨髓的文化剖析，远非一般的艺术鉴赏书籍所能比拟。书中收录的大量高清局部细节图，使得即便是书架上的一个普通版本，也能让人仿佛置身于乌菲兹美术馆的展厅之中，细细品味艺术家们笔触下的微小颤动。对于想要真正理解那个时代艺术与权力、信仰、哲学如何交织缠绕的读者来说，这本书提供了无可替代的深度和广度。

评分☆☆☆☆☆

**评价三** 我原以为这是一本关于城市规划与可持续发展的标准教科书，但阅读体验完全超出了预期。它以东京和哥本哈根作为核心案例，探讨了在极端人口密度和气候变化压力下，现代大都市如何实现“韧性”与“宜居性”的辩证统一。书中大量运用了地理信息系统（GIS）的数据可视化分析，将交通流量、绿色空间覆盖率、废弃物处理效率等硬指标以直观的图表呈现出来，逻辑严密到让人几乎无法反驳其论点。特别是关于“最后一公里”公共交通服务的优化策略，书中提出了一种结合物联网和社区自治的混合模式，这个构想极具前瞻性，并且详述了在不同社会文化背景下实施的难点与契机。这本书的行文风格非常务实，少有空泛的理论口号，多的是经过实践检验的工程学思维和政策设计。如果你是一名关注城市未来走向的工程师、政策制定者，或者仅仅是对如何让我们的城市生活得更美好抱有好奇心的市民，这本书都会为你提供一套强有力的问题分析框架。

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**评价四** 对于一个痴迷于古典音乐，却对和声学理论感到头疼不已的人来说，这本书无异于一把开启了和声大门的钥匙。作者没有采用传统的枯燥的规则堆砌方式，而是将巴赫赋格曲的严谨结构、莫扎特奏鸣曲的优雅旋律，以及浪漫主义时期和声色彩的爆发，都融入到一系列精心设计的“听力练习”和“结构解析”之中。最妙的是，书中大量引用了真实乐段，并通过二维码链接到高质量的音频示例，使得理论概念不再是纸面上的抽象符号，而是可以直接在耳朵里得到验证和感受。我对书中关于“调性中心漂移”的讲解印象尤为深刻，作者通过分析德彪西的作品，清晰地展示了印象派如何逐步瓦解传统的大小调体系，这种对音乐史发展动力的洞察力，极大地丰富了我对二十世纪音乐的理解。这本书要求读者投入时间和精力去倾听和实践，但回报是巨大的——它能让你的聆听体验从“听到声音”跃升到“理解结构”的层次。

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