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第1章 机械设计概论 1

1.1 概述 1

1.2 机械设计的基础知识 2

1.3 机械设计的一般过程 3

1.3.1 构思和方案设计 3

1.3.2 强度分析 3

1.3.3 材料的选择 4

1.3.4 外观 6

1.3.5 工艺性 6

1.3.6 经济性 7

1.3.7 安全性 8

思考与练习题 8

第2章 机械零件尺寸的确定 9

2.1 概述 9

2.1.1 失效形式 9

2.1.2 强度分析中的基本概念 9

2.1.3 载荷和应力分类 10

2.2 材料的机械特性 11

2.2.1 静拉伸试验 11

2.2.2 材料的机械特性 11

2.2.3 温度对材料机械性质的影响 12

2.2.4 许用应力和安全系数 13

2.3 疲劳曲线和疲劳极限 13

2.3.1 疲劳现象 13

2.3.2 疲劳曲线 14

2.3.3 表面接触疲劳 14

2.4 零件设计的方法 15

2.4.1 理论设计 15

2.4.2 经验设计 16

2.4.3 计算机辅助设计 16

2.4.4 模型实验设计 17

思考与练习题 18

第3章 平面机构运动简图及自由度 19

3.1 机构的组成 19

3.1.1 运动副 19

3.1.2 运动链 20

3.1.3 机构 20

3.2 平面机构运动简图 20

3.3 平面机构的自由度 22

3.3.1 机构具有确定运动的条件 22

3.3.2 平面机构自由度数的计算 23

3.3.3 计算平面机构自由度的注意事项 24

思考与练习题 26

第4章 平面连杆机构 27

4.1 概述 27

4.2 平面四杆机构的基本形式和演化 29

4.2.1 铰链四杆机构的基本形式 29

4.2.2 平面四杆机构的演化 31

4.3 铰链四杆机构的特性 33

4.3.1 铰链四杆机构中曲柄存在的条件 33

4.3.2 急回运动和行程速比系数 35

4.3.3 压力角与传动角 36

4.3.4 机构的死点位置 37

4.4 平面连杆机构的设计 37

4.4.1 平面四杆机构设计的基本问题 37

4.4.2 平面四杆机构设计 38

思考与练习题 42

第5章 凸轮机构 44

5.1 概述 44

5.1.1 凸轮机构的特点和应用 44

5.1.2 凸轮机构的分类 44

5.2 推杆的常用运动规律 46

5.2.1 等速运动规律 46

5.2.2 等加速、等减速运动规律 47

5.2.3 简谐运动规律 49

5.2.4 改进型运动规律简介 50

5.3 凸轮轮廓曲线的设计 50

5.3.1 凸轮廓线设计方法的基本原理 50

5.3.2 用作图法设计凸轮廓线 51

5.4 凸轮机构设计应注意的问题 52

5.4.1 滚子半径的选择 52

5.4.2 压力角的校核 53

5.4.3 基圆半径的确定 54

思考与练习题 54

第6章 齿轮传动 55

6.1 概述 55

6.1.1 平行轴间的齿轮传动 55

6.1.2 相交轴间的齿轮传动 56

6.1.3 交错轴之间的齿轮传动 56

6.2 渐开线齿廓及其特性 57

6.2.1 渐开线的形成 57

6.2.2 渐开线的特性 57

6.2.3 渐开线齿廓的啮合特点 58

6.3 齿轮的术语和基本尺寸 59

6.3.1 齿轮各部分的名称和符号 59

6.3.2 渐开线齿轮的基本参数 60

6.3.3 渐开线齿轮各部分的几何尺寸 61

6.3.4 齿条和内齿轮的尺寸 62

6.4 齿轮啮合过程 63

6.4.1 正确啮合条件 63

6.4.2 齿轮传动的中心距和啮合角 64

6.4.3 啮合过程及连续传动条件 66

6.5 齿轮加工 66

6.5.1 齿轮的加工 66

6.5.2 渐开线齿轮的根切现象 68

6.5.3 变位齿轮的概念 68

6.6 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 70

6.6.1 齿轮的失效形式及设计准则 70

6.6.2 齿轮的材料及选择 71

6.6.3 齿轮上的载荷分析 72

6.6.4 齿面接触疲劳强度计算 72

6.6.5 齿根弯曲疲劳强度计算 73

6.6.6 直齿圆柱齿轮设计的一般过程 74

6.7 斜齿圆柱齿轮传动 74

6.7.1 斜齿圆柱齿轮的啮合特点 74

6.7.2 斜齿圆柱齿轮的参数及几何尺寸 75

6.7.3 斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件 77

6.7.4 斜齿圆柱齿轮传动的重合度 77

6.7.5 斜齿圆柱齿轮的当量齿轮和当量齿数 78

6.7.6 斜齿圆柱齿轮的强度计算 78

6.8 直齿锥齿轮传动 79

6.8.1 概述 79

6.8.2 直齿锥齿轮的参数和几何尺寸计算 80

6.8.3 直齿锥齿轮传动的正确啮合条件 81

6.8.4 直齿锥齿轮的当量齿轮和当量齿数 81

6.8.5 锥齿轮传动的强度计算 81

6.9 蜗杆传动 82

6.9.1 概述 82

6.9.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 83

6.9.3 蜗杆传动的受力分析 85

6.9.4 齿面滑动速度vs 85

6.9.5 蜗杆传动的失效形式和材料 85

6.9.6 蜗杆传动的承载能力计算 86

6.10 齿轮的结构设计 87

6.10.1 齿轮结构 87

6.10.2 蜗轮和蜗杆的结构 88

思考与练习题 89

第7章 轮系和减速器 90

7.1 概述 90

7.1.1 定轴轮系 90

7.1.2 周转轮系 90

7.2 定轴轮系传动比 91

7.3 周转轮系及其传动比 91

7.3.1 周转轮系的组成 91

7.3.2 周转轮系的传动比 92

7.4 轮系的功用 94

7.4.1 获得大的传动比 94

7.4.2 实现变速、变向传动 95

7.4.3 实现运动的合成和分解 95

7.4.4 实现结构紧凑的大功率传动 95

7.5 减速器 96

思考与练习题 97

第8章 间歇运动机构及组合机构 99

8.1 棘轮机构 99

8.2 槽轮机构 100

8.3 不完全齿轮机构 102

8.4 凸轮间歇机构 105

8.5 组合机构 106

思考与练习题 108

第9章 带传动和链传动 109

9.1 带传动的类型和特点 109

9.2 带传动的工作能力分析 110

9.2.1 带传动中的力分析 110

9.2.2 带的应力分析 111

9.2.3 带的弹性滑动和打滑 112

9.3 普通V带的标准及其传动设计简介 114

9.3.1 V带的标准 114

9.3.2 V带传动设计简介 115

9.4 链传动 122

9.4.1 滚子链的结构特点 122

9.4.2 链轮的齿形和参数 124

9.4.3 链轮的结构和材料 125

9.4.4 链传动的运动分析 125

9.4.5 链传动的设计计算 126

思考与练习题 129

第10章 机械连接 131

10.1 概述 131

10.2 螺纹连接 131

10.2.1 机械制造中常用的连接螺纹 131

10.2.2 螺纹连接的基本类型和螺纹连接件 133

10.2.3 螺纹连接的预紧 136

10.2.4 螺纹连接的计算 137

10.2.5 螺栓连接设计的几个问题 139

10.3 键连接、销连接及型面连接 142

10.3.1 键连接的类型 142

10.3.2 平键连接的尺寸选择和强度校核 143

10.3.3 花键连接 144

10.3.4 销连接 145

10.3.5 型面连接 145

10.4 铆接、焊接和胶接简介 146

10.4.1 铆接 146

10.4.2 焊接 146

10.4.3 胶接 147

思考与练习题 147

第11章 轴承 149

11.1 概述 149

11.2 滑动轴承的结构和材料 150

11.2.1 滑动轴承的结构 150

11.2.2 轴瓦和轴承衬材料 152

11.3 非液体摩擦滑动轴承的设计 154

11.3.1 非液体摩擦径向轴承 154

11.3.2 非液体摩擦推力轴承 155

11.4 动压轴承和静压轴承简介 155

11.4.1 动压轴承的工作原理 155

11.4.2 静压轴承的工作原理 156

11.5 滚动轴承的结构、类型和代号 157

11.5.1 滚动轴承的结构 157

11.5.2 滚动轴承的主要类型及性能 157

11.5.3 滚动轴承代号 159

11.6 滚动轴承的选择 160

11.6.1 滚动轴承的类型选择 160

11.6.2 滚动轴承尺寸的选择 161

11.7 滚动轴承的组合设计简介 164

11.7.1 滚动轴承的组合支承方式 164

11.7.2 滚动轴承的配合 165

11.7.3 滚动轴承的装拆和调整 166

11.7.4 滚动轴承的润滑和密封 167

11.8 滑动轴承和滚动轴承比较 168

思考与练习题 168

第12章 轴和联轴器 170

12.1 轴的分类和材料 170

12.1.1 轴的分类 170

12.1.2 轴的材料 171

12.2 轴的结构设计 172

12.3 轴的计算简介 174

12.3.1 轴的强度计算 174

12.3.2 轴的刚度计算 175

12.3.3 轴的振动计算概念 176

12.4 联轴器、离合器和制动器 177

12.4.1 联轴器 177

12.4.2 离合器 182

12.4.3 制动器 185

思考与练习题 187

第13章 弹簧 188

13.1 概述 188

13.1.1 弹簧的功用 188

13.1.2 弹簧的类型 188

13.2 弹簧的材料和许用应力 189

13.2.1 弹簧材料 189

13.2.2 弹簧的许用应力 189

13.3 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的结构和特性曲线 191

13.3.1 圆柱螺旋弹簧的结构 191

13.3.2 圆柱螺旋弹簧的特性曲线 192

13.4 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算 193

13.4.1 弹簧的应力 194

13.4.2 弹簧的变形 194

13.4.3 弹簧的稳定性 195

13.4.4 圆柱螺旋弹簧的设计计算步骤 195

13.5 其他弹簧简介 196

13.5.1 圆柱螺旋扭转弹簧 196

13.5.2 碟形弹簧 196

思考与练习题 197

第14章 机械的平衡和调速 198

14.1 刚性转子的静平衡和动平衡 198

14.1.1 产生不平衡的原因 198

14.1.2 刚性转子的静平衡计算 198

14.1.3 刚性转子的动平衡计算 199

14.2 机械的速度波动及其调节原理 201

14.2.1 速度波动及其类型 201

14.2.2 周期性速度波动及其调节 201

14.2.3 非周期性速度波动的调节 203

思考与练习题 204

第15章 机械传动系统方案的拟定 205

15.1 概述 205

15.2 机械传动系统方案的拟定 205

15.2.1 拟定机械传动系统方案的一般原则 205

15.2.2 机械传动系统方案设计的一般步骤和方法 206

15.3 机械传动系统设计实例 211

思考与练习题 215

A 机械零件工作能力计算基础 216

A1 机械零件的工作能力及其基本变形形式 216

A1.1 机械零件的工作能力 216

A1.2 机械零件变形的基本形式 217

A2 轴的拉伸与压缩 219

A2.1 轴向拉压杆的内力 219

A2.2 轴向拉压杆的应力 219

A2.3 受拉（压）杆的强度计算 220

A3 剪切和挤压 221

A3.1 挤压的概念 221

A3.2 剪切的实用计算 221

A3.3 挤压的实用计算 222

A4 圆轴的扭转 223

A4.1 外力偶矩的计算 223

A4.2 受扭杆横截面上的内力——扭矩 223

A4.3 圆轴扭转时的强度计算 224

A4.4 圆轴扭转时的变形与刚度计算 224

A5 弯曲 225

A5.1 剪力与弯矩 225

A5.2 剪力与弯矩方程 226

A5.3 剪力图与弯矩图 226

A5.4 纯弯曲时梁的正应力 226

A5.5 横梁弯曲强度条件 227

A5.6 弯曲变形和刚度条件 227

A6 强度理论 228

A6.1 强度理论的概念 228

A6.2 四种常用强度理论 229

附录B 极限与配合 232

B1 互换性与标准化概述 232

B1.1 互换性的概述 232

B1.2 标准化与互换性生产化的关系 233

B2 光滑圆柱的极限与配合 233

B2.1 基本术语及定义 233

B2.2 有关极限偏差、公差的术语与定义 234

B2.3 有关配合的定义 235

B2.4 基准制 235

B2.5 一般公差 236

B3 极限与配合的选用 236

B3.1 基准制的选用 236

B3.2 公差等级的选用 236

B3.3 配合的选用 237

B4 几何公差 238

B5 表面结构和评定参数 239

B5.1 表面粗糙度轮廓的形成和特征 239

B5.2 表面粗糙度对零件功能的影响 240

B5.3 有关检验规范的基本术语 240

附录C 机械零件机械加工工艺简介 242

C1 机械零件机械加工工艺过程 242

C1.1 制定工艺规程的原则、原始资料 242

C1.2 制定工艺规程的步骤 242

C2 典型零件加工工艺 245

附录D 计算机辅助设计简介 250

D1 CAD技术概述 250

D2 机械设计过程与机械CAD过程比较 250

D3 机械CAD系统的软件 252

D4 三维产品建模技术 254

D5 计算机辅助工程分析 256

习题参考答案 259

参考文献 261