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第0章　绪论 1

第一节　机械设计的研究对象 1

第二节　机械设计的基本要求 3

第三节　机械设计的一般程序 4

一、产品规划阶段 4

二、方案设计阶段 4

三、技术设计阶段 5

四、施工设计阶段 5

第四节　本课程的内容、性质和任务 5

一、本课程的主要内容 5

二、本课程的性质和任务 5

第五节　本课程的学习方法介绍 6

习题 6

第一章　平面机构的结构分析 7

第一节　机构结构分析的内容和目的 7

第二节　运动副、运动链和机构 7

一、运动副的概念 7

二、运动副的分类及其符号 8

三、运动链与机构 10

第三节　平面机构的运动简图 10

一、机构运动简图的概念 10

二、机构中构件的表示方法 10

三、机构运动简图的绘制 11

第四节　平面机构的自由度计算 13

一、平面运动构件的自由度 13

二、平面机构自由度的计算 13

三、机构具有确定运动的条件 14

四、机构自由度计算应注意的问题 14

第五节　平面机构的组成原理简介 18

一、平面机构的组成原理 18

二、平面机构的结构分类 18

三、平面机构的结构分析 19

四、平面机构的高副低代 19

习题 21

第二章　平面机构的运动分析 25

第一节　机构运动分析的目的和方法 25

第二节　机构位置图及动点轨迹确定 25

一、机构位置图 25

二、动点的轨迹 26

第三节　用速度瞬心法分析机构的速度 26

一、速度瞬心的概念 26

二、机构的瞬心数目 27

三、瞬心位置的确定 27

四、用瞬心法分析机构的速度 28

第四节　用解析法分析机构的位置、速度和加速度 29

一、建立矢量方程 29

二、位移方程的确定 29

三、速度方程的确定 30

四、加速度方程的确定 30

第五节　机构运动线图的绘制 31

习题 32

第三章　平面机构的受力分析 34

第一节　机构力分析的目的和方法 34

一、作用于机构中力的分类 34

二、机构力分析的目的和方法 35

第二节　平面机构的静力分析 36

一、构件组的静定条件 36

二、机构的静力分析 37

第三节　运动副中的摩擦力的确定 38

一、移动副中的摩擦 38

二、转动副中的摩擦 39

第四节　机械效率和自锁 40

第五节　螺旋机构的效率和自锁 42

一、斜面机构的效率和自锁 42

二、螺旋机构的效率和自锁 44

习题 46

第四章　平面连杆机构及其设计 48

第一节　平面连杆机构的类型及其演化 48

一、平面四杆机构的基本型式 48

二、平面四杆机构的演化 53

三、平面连杆机构的特点 57

第二节　平面四杆机构曲柄存在的条件 58

第三节　平面四杆机构的基本工作特性 59

一、急回特性和行程速度变化系数 59

二、压力角、传动角 61

三、死点位置 62

四、运动连续性 63

第四节　平面四杆机构的设计 64

一、用图解法设计平面四杆机构 64

二、用解析法设计平面四杆机构 68

习题 69

第五章　凸轮机构及其设计 74

第一节　凸轮机构的应用和分类 74

一、凸轮机构的应用 74

二、凸轮机构的分类 75

三、凸轮机构设计的基本内容与步骤 76

第二节　从动件常用的运动规律 76

一、凸轮机构基本名词术语 76

二、从动件常用的运动规律 77

三、其他从动件运动规律简介 81

四、从动件运动规律的选择与应用 82

第三节　用图解法设计凸轮轮廓曲线 83

一、直动从动件盘形凸轮轮廓设计 84

二、摆动从动件盘形凸轮轮廓设计 85

三、滚子直动从动件圆柱凸轮轮廓设计 87

第四节　用解析法设计凸轮轮廓曲线 87

一、理论轮廓线方程 88

二、实际轮廓线方程 88

三、刀具中心轨迹方程 89

第五节 凸轮机构基本尺寸的确定 89

一、凸轮机构压力角的确定及校核 90

二、基圆半径的确定 92

三、滚子半径的选择 92

四、平底长度的确定 93

习题 94

第六章　齿轮机构及其设计 98

第一节　齿轮机构的特点与类型 98

一、齿轮机构的特点 98

二、齿轮机构的类型 98

第二节　平面齿轮机构啮合的基本原理 100

第三节　渐开线齿廓的啮合及其特性 101

一、渐开线的形成、性质及参数方程 101

二、渐开线齿廓的啮合特性 102

第四节　渐开线标准直齿圆柱齿轮的参数与计算 103

一、外齿轮 103

二、内齿轮 105

三、齿条 106

四、渐开线齿轮任意圆上的齿厚 106

五、公法线长度和固定弦齿厚 107

第五节　渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 108

一、渐开线齿轮的啮合过程 108

二、一对渐开线齿轮正确啮合的条件 108

三、齿轮传动的中心距和啮合角 109

四、直齿圆柱齿轮传动的重合度 110

第六节　渐开线齿轮的切削加工及根切现象 111

一、齿廓切制的基本原理 111

二、展成法加工标准齿轮时的刀具位置 112

三、渐开线齿轮的根切现象和标准齿轮不发生根切的最少齿数 112

第七节　变位齿轮传动简介 113

一、变位齿轮的概念 113

二、最小变位系数 113

三、变位齿轮的分度圆齿厚及公法线长度计算 115

四、变位齿轮啮合传动 116

五、变位齿轮传动的类型 117

第八节　平行轴斜齿圆柱齿轮机构 118

一、斜齿圆柱齿轮齿廓的形成及其啮合特点 118

二、斜齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸 119

三、平行轴斜齿轮的正确啮合条件 120

四、斜齿圆柱齿轮的重合度 121

五、斜齿圆柱齿轮的当量齿数 121

六、斜齿轮的几何尺寸计算 122

第九节　蜗杆蜗轮机构 122

一、蜗杆蜗轮的形成及正确啮合条件 122

二、蜗杆蜗轮的传动比及蜗轮的转向 124

三、几何尺寸和变位蜗杆传动 124

四、蜗杆蜗轮机构的优、缺点 126

第十节　直齿圆锥齿轮机构 126

一、直齿圆锥齿轮齿廓的形成 126

二、背锥与当量齿数 127

三、直齿圆锥齿轮的传动比、啮合特点及几何尺寸计算 128

习题 129

第七章　轮系及其设计 131

第一节　轮系及其分类 131

一、定轴轮系 131

二、周转轮系 131

三、复合轮系 133

第二节　定轴轮系的传动比计算与应用 133

一、定轴轮系的传动比计算 133

二、定轴轮系的应用 135

第三节　周转轮系与复合轮系的传动比 137

一、平面周转轮系的传动比计算 137

二、空间周转轮系的传动比计算 139

三、复合轮系的传动比计算 140

第四节　周转轮系与复合轮系的应用 141

一、用于大传动比传动 141

二、用作运动的合成 141

三、用作运动的分解 142

四、实现结构紧凑的大功率传动 143

五、实现不同的运动轨迹 143

第五节　其他类型行星传动简介 144

一、渐开线少齿差行星传动 144

二、摆线针轮行星传动 145

三、谐波齿轮传动 145

习题 146

第八章　间歇运动机构 150

第一节　棘轮机构 150

一、棘轮机构的基本结构和工作原理 150

二、棘轮机构的类型 150

三、棘轮机构的特点和应用 152

四、棘轮机构设计中的主要问题 152

第二节　槽轮机构 154

一、槽轮机构的组成及其工作原理 154

二、槽轮机构的基本类型及其应用 154

三、槽轮机构的运动性质 155

第三节　不完全齿轮机构 156

一、不完全齿轮机构的工作原理 156

二、不完全齿轮机构的啮合过程 156

三、不完全齿轮机构的特点和应用 157

第四节　凸轮式间歇运动机构 157

一、凸轮式间歇运动机构的组成和工作原理 157

二、凸轮式间歇运动机构的特点和应用 157

习题 158

第九章　机械运转的调速与平衡 159

第一节　机械的运转过程和功能关系 159

一、作用在机械上的力 159

二、机械运动的三个阶段 160

三、研究调速和平衡的目的 160

第二节　机械系统的等效动力模型及其真实运动 161

一、等效的概念 161

二、等效力矩（等效力） 161

三、等效转动惯量（等效质量） 162

四、求解机械系统真实运动的基本方法 163

第三节　机械运转速度的波动及调节 164

一、机械运转速度波动的分类 164

二、周期性速度波动的调节 164

三、非周期性速度波动的调节 167

第四节　机械平衡的分类和方法 168

一、机械平衡的分类 168

二、机械平衡的方法 168

第五节　刚性转子的平衡计算 169

一、转子的平衡计算 169

二、转子的平衡实验 171

三、转子的许用不平衡量及平衡精度 172

习题 174

第十章　机械零件设计概论 175

第一节　机械零件设计的基本要求和一般步骤 175

一、机械零件设计的基本要求 175

二、机械零件设计的一般步骤 176

第二节　机械零件的失效形式和计算准则 176

一、机械零件的失效形式 176

二、机械零件的计算准则 177

第三节　机械零件的常用材料及选用原则 178

一、金属材料 178

二、非金属材料和复合材料 179

三、选用材料的一般原则 180

第四节　机械零件的结构设计和基本要求 181

一、零件的结构应适应生产条件和批量 182

二、零件的结构应适应毛坯的制造方法 182

三、零件的结构形状要便于机械加工 182

四、零件的结构应便于装拆和调整 184

第五节　摩擦、磨损和润滑概述 185

一、摩擦的种类及基本性质 185

二、磨损的过程及主要类型 188

三、润滑剂的类型及其性能 190

习题 192

第十一章　带传动设计 194

第一节　带传动的工作原理、特点和应用 194

一、带传动的工作原理和类型 194

二、带传动的特点和应用范围 196

第二节　V带的结构、标准及带轮结构 196

一、V带的结构和标准 196

二、V带轮的结构和尺寸 198

第三节　带传动的工作情况分析 200

一、带传动的受力分析 200

二、带传动的弹性滑动和打滑 200

三、极限有效拉力Felim及其影响因素 201

四、带传动的应力分析 202

第四节　普通V带传动的设计计算 203

一、带传动的失效形式和设计准则 203

二、单根普通V带传递的额定功率 203

三、带传动设计的原始数据及内容 208

四、设计步骤和传动参数的选择 208

五、V带传动设计计算流程图 212

第五节　普通V带传动的张紧和维护 213

一、V带传动的张紧装置 213

二、V带传动的安装和维护 214

第六节 同步带传动和高速带传动简介 217

一、同步带传动简介 217

二、高速带传动简介 218

习题 218

第十二章　链传动设计 220

第一节　链传动的工作原理、特点和应用 220

一、链传动的工作原理和类型 220

二、链传动的特点和应用范围 221

第二节　滚子链的结构、标准及链轮结构 221

一、滚子链的结构和标准 221

二、链轮的结构和材料 223

第三节　链传动的运动特性分析 226

一、平均链速和平均传动比 226

二、瞬时链速和瞬时传动比 226

三、链传动中的附加动载荷 227

第四节　滚子链传动的设计计算 228

一、链传动的主要失效形式 228

二、链传动的功率曲线图 228

三、链传动的主要参数选择 229

四、链传动的设计计算方法 231

五、链传动的设计流程图 234

第五节　链传动的布置、张紧和润滑 234

一、链传动的布置 234

二、链传动的张紧 235

三、链传动的安装 236

四、链传动的润滑 236

习题 240

第十三章　齿轮传动设计 241

第一节　概述 241

第二节　齿轮传动的失效形式及设计准则 241

一、齿轮传动的失效形式 241

二、齿轮传动的设计准则 243

第三节　齿轮材料、许用应力及精度选择 244

一、齿轮常用材料 244

二、极限应力和许用应力 246

三、齿轮传动的精度选择 249

第四节　齿轮传动的受力分析和计算载荷 250

一、齿轮传动的受力分析 250

二、齿轮传动的计算载荷 253

第五节　标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 256

一、齿面接触疲劳强度计算 256

二、齿根弯曲疲劳强度计算 258

三、齿轮传动主要参数的选择 261

第六节　标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 264

一、斜齿轮齿面接触疲劳强度计算 265

二、斜齿轮齿根弯曲疲劳强度计算 265

三、设计计算说明 266

第七节　标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算 269

一、设计参数 269

二、圆锥齿轮齿面接触疲劳强度计算 270

三、圆锥齿轮齿根弯曲疲劳强度计算 271

四、设计计算说明 271

第八节　齿轮的结构设计和齿轮传动的润滑 274

一、齿轮的结构设计 274

二、齿轮传动的润滑 277

习题 279

第十四章　蜗杆传动设计 281

第一节　蜗杆传动的特点和类型 281

一、蜗杆传动的特点 281

二、蜗杆传动的类型 281

第二节　普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸 283

一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数 283

二、普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸 285

第三节　蜗杆传动的滑动速度和受力分析 286

一、相对滑动速度 286

二、蜗杆传动的受力分析 287

第四节　蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择 288

一、蜗杆传动的失效形式和设计准则 288

二、蜗杆传动的材料选择 288

三、蜗杆传动的精度选择 289

第五节　蜗杆传动的强度计算 289

一、蜗轮齿面接触疲劳强度计算 289

二、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 291

三、蜗杆的刚度计算 292

第六节　蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 292

一、蜗杆传动的效率 292

二、蜗杆传动的润滑 293

三、蜗杆传动的热平衡计算 294

第七节　蜗杆和蜗轮的结构设计 294

一、蜗杆的结构设计 294

二、蜗轮的结构设计 295

习题 299

第十五章　滚动轴承设计 301

第一节 概述 301

一、滚动轴承的基本结构 301

二、滚动轴承的常用材料 302

第二节　滚动轴承的主要类型及选择 302

一、滚动轴承的结构特性 302

二、滚动轴承的主要类型 303

三、滚动轴承的性能和特点 304

四、滚动轴承的代号表示 306

五、滚动轴承的类型选择 308

第三节　滚动轴承的受力分析、失效形式及计算准则 310

一、滚动轴承的受力分析 310

二、失效形式和计算准则 311

第四节　滚动轴承的寿命计算 312

一、滚动轴承的基本额定寿命 312

二、滚动轴承的基本额定动载荷 312

三、滚动轴承的寿命计算公式 313

四、滚动轴承的当量动载荷计算 314

五、角接触向心轴承轴向载荷FA的计算 315

六、同一支点成对安装同型号角接触向心轴承时的计算 317

第五节　滚动轴承的静强度计算 318

第六节　滚动轴承的组合结构设计 322

一、滚动轴承的支承结构形式 322

二、滚动轴承内外圈的轴向固定 324

三、轴承游隙和轴承组合位置的调整 325

四、滚动轴承的预紧 325

五、滚动轴承的配合与装拆 326

六、滚动轴承支座的刚性及同轴度 328

第七节　滚动轴承的润滑与密封 328

一、滚动轴承的润滑 328

二、滚动轴承的密封 330

习题 331

第十六章　滑动轴承设计 333

第一节　概述 333

一、滑动轴承的特点和应用 333

二、滑动轴承的分类和内容 333

第二节　滑动轴承的典型结构 334

一、向心滑动轴承的结构 334

二、推力滑动轴承的结构 336

第三节　轴瓦结构和轴承材料 337

一、轴瓦结构 337

二、轴承的材料 340

第四节　滑动轴承的润滑方法 344

一、滑动轴承的润滑剂及其选择 344

二、润滑方法及润滑装置 345

三、润滑方法的选择 347

第五节　不完全油膜滑动轴承的设计计算 347

一、失效形式和设计准则 347

二、不完全油膜向心轴承的设计计算 348

三、不完全油膜推力轴承的设计计算 349

第六节　液体动压润滑轴承的工作原理 350

一、液体动压润滑理论的基本方程式 350

二、油楔承载机理及形成动压油膜的条件 351

三、液体动压向心滑动轴承油膜形成过程 352

第七节　其他形式滑动轴承简介 353

一、液体静压滑动轴承 353

二、气体轴承和无润滑轴承 354

习题 355

第十七章　轴和轴毂联接设计 356

第一节　轴的分类和设计要求 356

一、轴的功用和分类 356

二、轴的设计要求 357

三、轴的设计步骤 358

第二节　轴的材料及其选择 358

第三节　轴的结构设计 360

一、拟定轴上零件的装配方案 360

二、轴的各段直径及长度的确定 360

三、轴上零件的定位与固定 362

四、改善轴的结构工艺性 364

五、提高轴的强度与刚度的措施 365

第四节　轴的强度计算 367

一、按弯扭合成强度条件计算 367

二、按疲劳强度安全系数校核 368

三、按静强度安全系数校核 369

第五节　轴的刚度计算和轴的振动简介 373

一、轴的刚度计算 373

二、轴的振动简介 374

第六节　轴毂联接 374

一、键联接 375

二、花键联接 380

三、销联接 381

习题 383

第十八章　联轴器、离合器和弹簧 385

第一节　联轴器 385

一、固定式刚性联轴器 386

二、可移式刚性联轴器 387

三、弹性联轴器 388

四、安全联轴器 389

五、联轴器的选择 389

第二节　离合器 390

一、嵌入式离合器 390

二、摩擦式离合器 391

三、超越式离合器 392

四、离合器的选择 392

第三节　弹簧 393

一、弹簧的功用和类型 393

二、弹簧的特性线和变形能 393

三、弹簧的材料和制造 395

四、圆柱螺旋压缩弹簧和拉伸弹簧的结构形式 397

五、其他类型弹簧 399

习题 400

第十九章　螺纹联接和螺旋传动 401

第一节　螺纹的类型、特点和应用 401

一、螺纹的类型和应用 401

二、螺纹的主要参数 402

第二节　螺纹联接的主要类型 403

一、螺栓联接 403

二、双头螺柱联接 404

三、螺钉联接 404

四、紧定螺钉联接 404

第三节　螺纹联接的预紧和防松 405

一、螺纹联接的预紧 405

二、螺纹联接的防松 405

第四节　螺栓组的结构设计和受力分析 407

一、螺栓组联接的结构设计 407

二、螺栓组联接的受力分析 408

第五节　单个螺栓联接的强度计算 411

一、受拉螺栓联接的强度计算 411

二、受剪螺栓联接的强度计算 415

三、螺纹联接的材料和许用应力 415

第六节　提高螺栓联接强度的措施 416

一、改善螺纹牙间的载荷分布 416

二、减少螺栓的应力变化幅度 417

三、减小应力集中 417

四、避免附加弯曲应力 417

五、采用合理的制造工艺方法 417

第七节　螺旋传动 417

一、螺旋传动的类型和应用 417

二、滑动螺旋副的材料 419

三、滑动螺旋传动的设计计算 419

四、滚动螺旋传动和静压螺旋传动简介 421

习题 423

第二十章　机械传动系统的运动设计 427

第一节　机械传动系统设计概述 427

第二节　机构的选型与组合方式 428

一、机构的选型 428

二、机构的变异 429

三、机构的组合方式 431

第三节　组合机构的类型及应用 435

一、联动凸轮组合机构 436

二、凸轮-齿轮组合机构 437

三、凸轮-连杆组合机构 438

四、齿轮-连杆组合机构 440

第四节　机器执行机构间运动的协调设计 442

一、机器的运动循环 442

二、机器的运动循环图 442

三、机器运动循环图的设计 443

第五节　机械传动系统运动方案的拟定 445

第六节　机械传动系统的运动设计实例 447

习题 451

参考文献 452