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1 绪论 1

1.1 本课程的研究对象 1

1.1.1 本课程的研究对象 1

1.1.2 基本概念 2

1.2 本课程的主要内容和任务 3

1.2.1 本课程的主要内容 3

1.2.2 本课程的主要任务 3

1.3 机械设计的基本要求与一般过程 3

1.3.1 对机器设计的基本要求 3

1.3.2 机械设计的一般过程 4

1.4 机械设计方法 4

1.4.1 机械传统设计方法 5

1.4.2 机械现代设计方法简介 5

小结 6

思考与习题 6

2 平面机构的结构分析及速度分析 7

2.1 平面机构的组成 7

2.1.1 构件的自由度与约束 7

2.1.2 运动副的分类 7

2.2 平面机构的运动简图 8

2.2.1 平面机构运动简图的概念 8

2.2.2 平面机构运动简图的绘制 10

2.3 平面机构自由度 12

2.3.1 平面机构自由度的计算公式 12

2.3.2 机构具有确定相对运动的条件 12

2.3.3 计算平面机构自由度时的注意事项 13

2.4 速度瞬心法及应用 16

2.4.1 速度瞬心的概念及机构中速度瞬心的数目 16

2.4.2 机构中瞬心位置的确定 17

2.4.3 速度瞬心法的应用举例 18

小结 18

思考与习题 18

3 平面连杆机构 21

3.1 平面四杆机构的类型 21

3.1.1 铰链四杆机构 21

3.1.2 四杆机构的演化 23

3.2 平面四杆机构的工作特性 26

3.2.1 曲柄存在的条件 26

3.2.2 急回特性与行程速比系数 27

3.2.3 压力角和传动角 28

3.2.4 死点位置 29

3.3 平面四杆机构的设计 30

3.3.1 用图解法设计四杆机构 31

3.3.2 用实验法设计四杆机构 33

3.3.3 用解析法设计平面四杆机构 34

小结 36

思考与习题 36

4 凸轮机构 38

4.1 凸轮机构的特点和类型 38

4.1.1 凸轮机构的特点及应用 38

4.1.2 凸轮机构的类型 38

4.2 从动件的常用的运动规律 40

4.2.1 凸轮机构的基本名词和术语 40

4.2.2 从动件常用的运动规律 41

4.2.3 从动件运动规律的选择 44

4.3 用图解法设计凸轮轮廓 45

4.3.1 对心移动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 45

4.3.2 偏置尖顶移动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 47

4.3.3 尖顶摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 48

4.4 用解析法设计凸轮轮廓 49

4.4.1 凸轮的理论轮廓曲线方程 49

4.4.2 凸轮的实际轮廓曲线方程 50

4.4.3 刀具中心运动轨迹方程 51

4.5 凸轮机构设计时应注意的问题 51

4.5.1 滚子半径的选择 51

4.5.2 平底长度L的确定 52

4.5.3 压力角与传力性能 52

4.5.4 基圆半径rb的确定 53

4.5.5 凸轮机构的结构 53

小结 54

思考与习题 54

5 齿轮机构 56

5.1 齿轮机构的特点和类型 56

5.1.1 齿轮机构的特点及应用 56

5.1.2 齿轮机构的类型 56

5.2 渐开线齿轮的齿廓与啮合特性 57

5.2.1 齿廓啮合基本定律 57

5.2.2 渐开线的形成与特性 58

5.2.3 渐开线齿廓的啮合特性 59

5.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸 60

5.3.1 外齿轮的主要参数和几何尺寸 60

5.3.2 内齿轮的主要参数和几何尺寸 62

5.3.3 标准齿条的简介 63

5.3.4 径节制简介 63

5.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 63

5.4.1 正确啮合条件 63

5.4.2 连续传动条件 64

5.4.3 标准中心距 65

5.5 渐开线齿轮的加工 66

5.5.1 加工方法 66

5.5.2 根切与最少齿数 68

5.5.3 齿轮测量 69

5.6 变位齿轮的简介 70

5.6.1 变位齿轮的提出 70

5.6.2 变位原理和变位齿轮的类型 70

5.6.3 变位齿轮的特点 71

5.6.4 变位齿轮传动的类型 72

5.7 斜齿圆柱齿轮机构 73

5.7.1 齿廓形成及啮合特点 73

5.7.2 基本参数及几何尺寸的计算 74

5.7.3 标准斜齿轮的啮合传动 76

5.7.4 当量齿轮和当量齿数 77

5.7.5 斜齿轮机构的主要优缺点 77

5.8 标准直齿圆锥齿轮机构 78

5.8.1 圆锥齿轮及传动特点 78

5.8.2 标准直齿圆锥齿轮的基本参数和几何尺寸的计算 78

5.8.3 当量齿轮 80

5.9 蜗杆蜗轮机构 81

5.9.1 蜗杆蜗轮机构的特点 81

5.9.2 蜗杆蜗轮机构的类型 82

5.9.3 蜗杆蜗轮机构的正确啮合条件 83

5.9.4 蜗杆蜗轮机构的主要参数和几何尺寸 84

小结 88

思考与习题 88

6 轮系 90

6.1 轮系的类型 90

6.1.1 平行轴轮系和非平行轴轮系 90

6.1.2 定轴轮系和周转轮系 90

6.2 定轴轮系传动比的计算 91

6.2.1 定轴轮系传动比的计算公式 91

6.2.2 计算时的注意事项 92

6.3 周转轮系传动比计算 94

6.3.1 周转轮系的组成 94

6.3.2 周转轮系传动比计算公式 94

6.3.3 计算时的注意事项 95

6.4 复合轮系传动比计算 96

6.5 轮系的应用 98

6.6 几种特殊的行星传动简介 100

6.6.1 渐开线少齿差行星传动 100

6.6.2 摆线针轮行星传动 100

6.6.3 谐波齿轮传动 101

小结 101

思考与习题 102

7 其他常用机构 104

7.1 棘轮机构 104

7.1.1 棘轮机构的工作原理及特点 104

7.1.2 齿式棘轮机构类型及其应用 104

7.1.3 摩擦式棘轮机构 106

7.1.4 棘轮机构的主要参数和几何尺寸 107

7.2 槽轮机构 108

7.2.1 槽轮机构的工作原理和基本型式 108

7.2.2 槽轮机构的特点和应用 109

7.2.3 槽轮机构的设计要点 110

7.2.4 槽轮机构的尺寸计算 110

7.3 不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构简介 111

7.3.1 不完全齿轮机构 111

7.3.2 凸轮式间歇运动机构 111

7.4 螺旋机构 112

7.4.1 螺旋机构的工作原理及类型 112

7.4.2 螺旋机构的特点及功能 113

小结 113

思考与习题 114

8 回转件的平衡与机械速度波动调节 115

8.1 回转件的平衡 115

8.1.1 平衡的目的与分类 115

8.1.2 刚性回转件的平衡 116

8.2 机械速度波动调节 120

8.2.1 周期性速度波动的调节 121

8.2.2 非周期性速度波动的调节 122

小结 123

思考与习题 123

9 机械零件设计概论 125

9.1 机械零件设计基础知识 125

9.1.1 机械零件的失效 125

9.1.2 机械零件的载荷和应力 125

9.1.3 机械零件的设计准则 127

9.1.4 机械零件设计的一般步骤 128

9.2 机械零件的常用材料及热处理简介 129

9.2.1 金属材料 129

9.2.2 非金属材料 130

9.2.3 机械零件材料的选用原则 131

9.2.4 热处理工艺简介 131

9.3 机械零件的工艺性及标准化 132

9.3.1 机械零件的工艺性 132

9.3.2 机械零件的标准化 133

小结 133

思考与习题 134

10 带传动设计 135

10.1 带传动的工作原理、类型和特点 135

10.1.1 带传动的工作原理 135

10.1.2 摩擦式带传动的类型 135

10.1.3 带传动的工作特点和适用范围 136

10.2 V带和V带轮 136

10.2.1 V带的结构和标准 136

10.2.2 V带轮的材料和结构设计 137

10.3 带传动的受力分析和弹性滑动 139

10.3.1 带传动的受力分析 139

10.3.2 带传动的最大有效拉力及其影响因素 140

10.3.3 带传动的弹性滑动和打滑 141

10.4 带传动的应力分析和设计准则 142

10.4.1 带传动的应力分析 142

10.4.2 带传动的主要失效形式 143

10.4.3 V带传动的设计准则和基本额定功率 143

10.5 带传动的设计计算 146

10.5.1 已知条件和设计内容 146

10.5.2 设计步骤和设计参数的选择 146

10.6 带传动的张紧、安装和维护 151

10.6.1 带传动的张紧 151

10.6.2 V带的安装和维护 152

小结 152

思考与习题 152

11 链传动设计 154

11.1 链传动的类型和应用 154

11.1.1 链传动的类型 154

11.1.2 链传动的工作特点和适用范围 154

11.2 链条和链轮 155

11.2.1 链条 155

11.2.2 链轮 157

11.3 链传动的运动特性 158

11.3.1 链传动的运动不均匀性 158

11.3.2 链传动的动载荷 160

11.4 滚子链传动的设计 160

11.4.1 链传动的失效形式 160

11.4.2 额定功率P0 161

11.4.3 中、高速（v≥0.6 m/s）链传动的设计 162

11.4.4 低速链传动（v＜0.6 m/s）的设计 164

11.5 链传动的布置、润滑和张紧 166

11.5.1 链传动的布置 166

11.5.2 链传动的润滑 167

11.5.3 链传动的张紧 167

小结 168

思考与习题 168

12 齿轮传动设计 169

12.1 齿轮的失效形式与材料选择 169

12.1.1 齿轮传动的形式 169

12.1.2 齿轮的主要失效形式 169

12.1.3 齿轮的材料和热处理 171

12.2 齿轮的精度 173

12.2.1 精度等级 173

12.2.2 精度等级选择 173

12.2.3 侧隙、齿厚偏差 174

12.3 标准直齿圆柱齿轮传动的载荷计算 174

12.3.1 轮齿的受力分析 174

12.3.2 计算载荷 175

12.4 标准直齿圆柱齿轮传动的设计 175

12.4.1 齿面接触疲劳强度 175

12.4.2 齿根弯曲疲劳强度 178

12.4.3 齿轮材料的许用应力 179

12.4.4 齿轮的主要设计参数 180

12.4.5 标准直齿轮传动的设计步骤与示例 181

12.5 标准斜齿圆柱齿轮传动设计 183

12.5.1 轮齿的受力分析 184

12.5.2 齿面接触疲劳强度 185

12.5.3 齿根弯曲疲劳强度 185

12.5.4 标准斜齿轮传动的设计示例 187

12.6 标准直齿圆锥齿轮传动设计 190

12.6.1 轮齿的受力分析 190

12.6.2 标准直齿圆锥齿轮传动的强度设计 191

12.6.3 标准直齿圆锥齿轮传动的设计示例 192

12.7 齿轮的结构设计 194

12.7.1 齿轮轴 195

12.7.2 实心式齿轮 195

12.7.3 腹板式齿轮 195

12.7.4 轮辐式齿轮 195

12.7.5 组合式齿轮 196

12.8 齿轮传动的润滑 196

12.8.1 润滑剂的选择 197

12.8.2 润滑方式的选择 198

12.9 蜗杆传动设计 199

12.9.1 蜗杆传动的失效形式和设计准则 199

12.9.2 蜗杆、蜗轮的材料和结构 199

12.9.3 蜗杆传动的受力分析与强度计算 201

12.9.4 蜗杆传动设计示例 203

12.9.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 204

小结 206

思考与习题 207

13 联接 209

13.1 机械制造中常用的螺纹 209

13.1.1 螺纹的形成 209

13.1.2 螺纹的主要参数 209

13.1.3 螺纹的类型、特点及应用 210

13.2 普通螺纹联接 212

13.2.1 普通螺纹联接的基本类型及应用 212

13.2.2 常用螺纹联接件 213

13.3 螺旋副的受力分析、自锁条件及效率 215

13.3.1 螺旋副的受力分析 215

13.3.2 自锁条件 216

13.3.3 螺旋副的效率 216

13.4 螺纹联接的预紧、防松及结构设计 217

13.4.1 螺纹联接的预紧 217

13.4.2 螺纹联接的防松 217

13.4.3 螺栓组联接的结构设计要点 219

13.5 螺栓联接的强度计算 220

13.5.1 松螺栓联接的强度计算 220

13.5.2 紧螺栓联接的强度计算 221

13.5.3 螺纹联接件的常用材料及其许用应力 223

13.6 键联接 225

13.6.1 键联接的类型、标准及应用 225

13.6.2 平键联接的尺寸选择和强度计算 228

13.7 花键和销联接 230

13.7.1 花键联接 230

13.7.2 销联接 231

小结 232

思考与习题 232

14 滚动轴承 234

14.1 滚动轴承的基本知识 234

14.1.1 滚动轴承的基本构造 234

14.1.2 滚动轴承的材料 235

14.1.3 滚动轴承的结构特性 235

14.1.4 滚动轴承的类型、性能及特点 235

14.1.5 滚动轴承的代号 238

14.2 滚动轴承类型的选用 240

14.2.1 滚动轴承承受的载荷情况 240

14.2.2 滚动轴承的转速 241

14.2.3 自动调心性能 241

14.2.4 经济性 241

14.2.5 其他方面 241

14.3 滚动轴承的受力分析、失效形式和计算准则 243

14.3.1 滚动轴承的受力分析 243

14.3.2 滚动轴承的失效形式 244

14.3.3 滚动轴承的计算准则 244

14.4 滚动轴承的寿命及载荷的计算 244

14.4.1 基本额定寿命和基本额定动载荷 244

14.4.2 滚动轴承的当量动载荷及计算 245

14.4.3 滚动轴承的寿命计算公式 247

14.4.4 向心角接触轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷FA的计算 248

14.4.5 滚动轴承静载荷的计算 251

14.5 滚动轴承的组合设计 252

14.5.1 滚动轴承的轴向固定与定位 252

14.5.2 轴与轴承组合的支承结构 253

14.5.3 滚动轴承的配合选用 254

14.5.4 滚动轴承的安装和拆卸 255

14.5.5 轴承组合的调整 255

14.5.6 支承部位的刚度和同轴度 256

14.6 滚动轴承的润滑和密封 257

14.6.1 滚动轴承的润滑 258

14.6.2 滚动轴承的密封 259

小结 260

思考与习题 261

15 滑动轴承 262

15.1 滑动轴承的结构类型 262

15.1.1 径向滑动轴承的结构类型 262

15.1.2 止推滑动轴承的结构类型 264

15.2 轴瓦和轴承材料 265

15.2.1 轴瓦的结构 265

15.2.2 滑动轴承材料 268

15.3 不完全油膜滑动轴承的设计计算 271

15.3.1 不完全油膜滑动轴承的失效形式和计算准则 271

15.3.2 径向滑动轴承的设计计算 271

15.3.3 止推滑动轴承的设计计算 272

15.4 滑动轴承的润滑 273

15.4.1 滑动轴承的润滑剂及其选用 273

15.4.2 滑动轴承的润滑方法及装置 274

15.4.3 润滑方法的选择 276

15.5 流体膜滑动轴承简介 276

15.5.1 液体动压径向滑动轴承 276

15.5.2 液体静压滑动轴承简介 279

15.5.3 气体轴承简介 280

小结 281

思考与习题 281

16 轴的设计 282

16.1 轴的用途、类型和设计要求 282

16.1.1 轴的用途 282

16.1.2 轴的类型 282

16.1.3 有关的基本名词和术语 284

16.1.4 轴的设计要求及设计步骤 284

16.2 轴的材料 284

16.3 最小轴径的估算 285

16.4 轴的结构设计 286

16.4.1 轴上主要零件的布置 286

16.4.2 各轴段直径和长度的确定 286

16.4.3 轴上零件的轴向固定和定位 287

16.4.4 轴上零件的周向固定 289

16.4.5 轴的结构工艺性 289

16.5 轴的强度计算 290

16.6 轴的刚度计算及临界转速的概念 295

16.6.1 轴的刚度计算简介 295

16.6.2 轴的临界转速简介 296

小结 296

思考与习题 297

17 其他常用零部件 298

17.1 联轴器 298

17.1.1 固定式刚性联轴器 298

17.1.2 可移式刚性联轴器 298

17.1.3 弹性联轴器 299

17.1.4 联轴器的选择 301

17.2 离合器 302

17.2.1 牙嵌式离合器 302

17.2.2 圆盘摩擦式离合器 303

17.3 弹簧 305

17.3.1 弹簧的功能 305

17.3.2 弹簧的种类 305

17.3.3 弹簧的材料和制造 306

17.3.4 弹簧的特性曲线 307

17.3.5 橡胶弹簧简介 307

17.3.6 空气弹簧 307

小结 308

思考与习题 308

参考文献 309