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第0章　绪论 1

0.1　本课程的研究对象 1

0.2　本课程的性质、内容、任务与作用 3

0.3　本课程的学习方法 5

第1章　机械设计概述 6

1.1　机械系统的组成 6

1.2　机构的组成及运动简图 7

1.2.1　运动副 7

1.2.2　运动链 9

1.2.3　机构 10

1.2.4　机构运动简图的绘制 10

1.3　机械设计的基本要求和一般设计过程 16

1.3.1　机械设计的基本要求 16

1.3.2　机械设计的主要内容和过程 17

1.4　机械零件的失效形式和设计准则 17

1.4.1　机械零件常见的失效形式 17

1.4.2　机械零件的设计准则 18

1.4.3　机械零件的设计方法 20

1.4.4　机械零件设计的一般步骤 22

1.5 习题 22

第2章　平面机构的自由度与运动分析 24

2.1　平面运动链的自由度 24

2.2　运动链成为机构的条件 24

2.3　计算自由度时应注意的事项 26

2.3.1　复合铰链 26

2.3.2　局部自由度 26

2.3.3　虚约束 27

2.4　用图解法进行机构的运动分析 29

2.4.1　机构运动分析的目的和方法 30

2.4.2　平面机构的位置图 30

2.4.3　速度瞬心及其在速度分析中的应用 31

2.5　用解析法进行机构的运动分析 37

2.5.1　铰链四杆机构 37

2.5.2　曲柄滑块机构 40

2.6　习题 42

第3章　平面连杆机构 45

3.1　铰链四杆机构的基本型式及其演化 45

3.1.1　铰链四杆机构的基本型式 45

3.1.2　铰链四杆机构的演化 47

3.2　机构设计中的一些共性问题 49

3.2.1 曲柄存在的条件 49

3.2.2　行程速度变化系数 51

3.2.3　压力角和传动角 52

3.2.4　死点 53

3.3　平面连杆机构的设计 54

3.3.1 图解法 54

3.3.2　解析法 61

3.4　习题 62

第4章　凸轮机构及其设计 65

4.1 凸轮机构的应用和类型 65

4.1.1 凸轮机构的应用 65

4.1.2　凸轮机构的类型 66

4.2　从动件的常用运动规律 68

4.2.1 凸轮轮廓曲线与从动件运动规律之间的相互关系 68

4.2.2　从动件的常用运动规律 70

4.3　盘形凸轮轮廓曲线的设计 75

4.3.1　反转原理 75

4.3.2　用图解法设计凸轮的轮廓曲线 76

4.3.3　用解析法设计凸轮的轮廓曲线 80

4.4　凸轮机构基本参数的确定 82

4.4.1 凸轮机构的压力角和自锁 83

4.4.2 凸轮基圆半径的选择 84

4.4.3　从动件滚子半径的选择 84

4.5 习题 85

第5章　齿轮机构 88

5.1　齿轮机构的类型及特点 88

5.2　齿廓啮合基本定律 89

5.3　渐开线及渐开线齿廓的啮合特点 90

5.3.1　渐开线的形成和特性 90

5.3.2　渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律 91

5.4　渐开线齿轮各部分名称和基本尺寸 93

5.5　渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 95

5.5.1　正确啮合条件 95

5.5.2　标准中心距 96

5.5.3　重合度 97

5.6　齿轮的加工原理 98

5.6.1　仿形法 98

5.6.2　范成法 99

5.7　根切现象及防止根切的措施 101

5.8　斜齿圆柱齿轮机构 103

5.8.1　斜齿圆柱齿轮的共轭齿廓曲面 103

5.8.2　斜齿轮各部分名称及几何尺寸计算 105

5.8.3　斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件 106

5.8.4　斜齿轮传动的重合度 106

5.8.5　斜齿轮的当量齿数 107

5.8.6　斜齿轮的优缺点 108

5.9　圆锥齿轮机构 108

5.9.1 圆锥齿轮概述 108

5.9.2　背锥和当量齿轮 109

5.9.3　直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算 111

5.10　习题 112

第6章　轮系 114

6.1　轮系的分类 114

6.1.1　定轴轮系 114

6.1.2　周转轮系 114

6.1.3　复合轮系 115

6.2　定轴轮系传动比计算 116

6.2.1　传动比大小的计算 116

6.2.2　首、末轮转向关系的确定 116

6.3　周转轮系及其传动比 118

6.4　复合轮系及其传动比 120

6.5　轮系的功用 121

6.6　习题 123

第7章　间歇运动机构 125

7.1　棘轮机构 125

7.2　槽轮机构 128

7.3　不完全齿轮机构 129

7.4　习题 130

第8章　平衡与调速 132

8.1　回转件的平衡 132

8.1.1　概述 132

8.1.2　回转件的静平衡计算 132

8.1.3 回转件的动平衡计算 134

8.1.4　回转件的平衡试验 136

8.2　机械速度波动及其调节 139

8.2.1　非周期性速度波动及其调节 139

8.2.2　周期性速度波动及其调节 140

8.3 习题 145

第9章　带传动的设计 148

9.1　概述 148

9.1.1　带传动的组成及工作原理 148

9.1.2　带传动的类型 148

9.1.3　带传动的特点 150

9.2　带传动的工作情况分析 150

9.2.1 带传动的受力分析 150

9.2.2　传动带的应力分析 152

9.2.3 带传动的弹性滑动和传动比 153

9.2.4　带传动的设计准则 154

9.3　V带传动的设计 155

9.3.1　V带的类型及结构 155

9.3.2　单根V带的基本额定功率 156

9.3.3　V带传动的设计计算 157

9.4　V带轮的设计 162

9.5　V带传动的张紧装置 163

9.6　习题 166

第10章　链传动的设计 167

10.1　概述 167

10.2　链传动的结构 168

10.2.1　链条 168

10.2.2　链轮 170

10.3　链传动的工作情况分析 172

10.3.1　链传动的运动分析 172

10.3.2　链传动的受力分析 174

10.4　滚子链传动的设计计算 175

10.4.1　链传动的主要失效形式 175

10.4.2　链传动的主要参数及其选择 175

10.4.3　滚子链传动的额定功率及链传动计算 176

10.5　链传动的润滑和布置 180

10.5.1　链传动的润滑 180

10.5.2　链传动的布置 180

10.6　习题 181

第11章　齿轮传动的设计 182

11.1　齿轮传动的失效形式及设计准则 182

11.1.1　齿轮传动的失效形式 182

11.1.2　齿轮传动的设计准则 183

11.2　齿轮材料及其选择原则 184

11.2.1　常用的齿轮材料 184

11.2.2　齿轮材料的选择原则 185

11.3　齿轮传动的计算载荷 185

11.3.1　轮齿上的作用力 185

11.3.2　计算载荷 186

11.4　直齿轮传动的强度计算 187

11.4.1　齿面接触疲劳强度计算 187

11.4.2　齿根弯曲疲劳强度计算 192

11.5　斜齿轮传动的强度计算 196

11.5.1　轮齿上的作用力 196

11.5.2　齿面接触疲劳强度计算 197

11.5.3　齿根弯曲疲劳强度的计算 198

11.6　直齿圆锥齿轮传动的强度计算 199

11.6.1　轮齿上的作用力 199

11.6.2　齿面接触强度的计算 200

11.6.3 弯曲疲劳强度的计算 201

11.7　齿轮传动的润滑及结构设计 201

11.7.1　齿轮传动的润滑 201

11.7.2　齿轮的结构设计 202

11.8　习题 205

第12章　蜗杆传动的设计 206

12.1　蜗杆传动的类型与应用 206

12.1.1　蜗杆传动的特点 206

12.1.2　蜗杆传动的分类 207

12.2　圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸 209

12.2.1　蜗杆传动的主要参数及其选择 209

12.2.2　蜗杆传动的几何尺寸计算 211

12.3　蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择 212

12.3.1　蜗杆传动的失效形式和设计准则 212

12.3.2　材料选择 212

12.4　圆柱蜗杆传动的强度计算 212

12.4.1　蜗杆传动的受力分析 212

12.4.2　蜗轮齿面接触强度计算 213

12.4.3　蜗轮轮齿弯曲疲劳强度计算 214

12.5　蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 216

12.5.1　齿面相对滑动速度Vs 216

12.5.2　蜗杆传动的效率 217

12.5.3　蜗杆传动的润滑 218

12.5.4　蜗杆传动的热平衡计算 218

12.6　圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计 221

12.7　习题 222

第13章　联接设计 223

13.1　概述 223

13.2　螺纹 223

13.2.1　螺纹的形成及其主要参数 223

13.2.2　常用螺纹的类型及应用 225

13.3　螺纹联接的基本类型及标准联接件 226

13.3.1　螺纹联接的基本类型 226

13.3.2 螺纹联接件 227

13.4　螺栓联接的预紧与防松 230

13.4.1　螺栓联接的预紧 230

13.4.2　螺栓联接的防松 232

13.5　螺栓组联接的结构设计与受力分析 234

13.5.1　螺栓组联接的结构设计 234

13.5.2　螺栓组的受力分析 236

13.6　单个螺栓联接的强度计算 240

13.6.1　松螺栓联接的强度计算 240

13.6.2　紧螺栓联接的强度计算 241

13.6.3　螺栓的材料及许用应力 245

13.7　提高螺栓联接强度的措施 246

13.7.1　降低螺栓总轴向载荷Q的变化范围 246

13.7.2　改善螺纹牙间的载荷分布 247

13.7.3　减小应力集中和附加应力的影响 248

13.8　键联接 249

13.8.1　键联接的类型和应用 249

13.8.2　键的选择及平键联接的强度校核 252

13.9　习题 254

第14章　轴的设计 256

14.1　概述 256

14.2　轴的材料 258

14.3　轴径的初步估算 259

14.3.1　按转矩估算轴径 259

14.3.2　类比法确定轴径 260

14.4　轴的结构设计 260

14.4.1　轴的加工和轴上零件的装拆 261

14.4.2　轴上零件的定位和固定 262

14.4.3　减小应力集中、改善受力情况 263

14.5　轴的强度计算 264

14.6　习题 267

第15章　轴承 269

15.1　概述 269

15.2　滑动轴承 269

15.2.1　机械中的常见摩擦状态 269

15.2.2　滑动轴承的类型和结构型式 271

15.2.3　轴瓦和轴承衬材料 273

15.2.4　滑动轴承的润滑剂和润滑装置 275

15.2.5　不完全液体摩擦滑动轴承的设计计算 279

15.3　滚动轴承的构造、基本类型及代号 282

15.3.1　滚动轴承的构造 282

15.3.2　滚动轴承的基本类型、代号及选择 283

15.4　滚动轴承的失效形式及选择计算 291

15.4.1 失效形式 291

15.4.2　轴承寿命 292

15.4.3　基本额定动载荷及寿命计算 293

15.4.4 向心角接触轴承轴向力A的计算 295

15.4.5 当量动载荷的计算 296

15.4.6　滚动轴承的额定静载荷 297

15.5　滚动轴承的组合设计 301

15.5.1　轴承的轴向固定 301

15.5.2　滚动轴承的组合调整 302

15.5.3　滚动轴承的配合 304

15.5.4　滚动轴承的装拆 304

15.5.5　滚动轴承的润滑和密封 305

15.6　习题 307

第16章　联轴器和离合器 308

16.1　概述 308

16.2　联轴器 309

16.2.1　刚性联轴器 309

16.2.2　挠性联轴器 309

16.3　离合器 313

16.3.1　牙嵌离合器 313

16.3.2　圆盘摩擦离合器 314

16.3.3　超越离合器 316

16.4　习题 317

第17章　弹簧设计 318

17.1　概述 318

17.1.1　弹簧的功用 318

17.1.2　弹簧的类型 318

17.2　弹簧的结构、材料、许用应力及制造 319

17.2.1 弹簧的结构 319

17.2.2　弹簧的材料 321

17.2.3　弹簧的许用应力 322

17.2.4　弹簧的制造 322

17.3 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算 323

17.3.1 几何参数的计算 323

17.3.2　特性曲线 324

17.3.3 圆柱螺旋压缩、拉伸弹簧的应力与变形 325

17.3.4　设计计算步骤 329

17.4　圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算 331

17.5 习题 332

参考文献 334