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绪论 1

0.1 引言 2

0.1.1 机械发展简史 2

0.1.2 本课程的性质、研究对象和内容 3

0.1.3 本课程的任务 3

0.1.4 本课程的学习方法特点 3

0.2 机械概述 4

0.2.1 机器、机构和机械 4

0.2.2 零件和构件 5

0.2.3 机器的组成 5

0.2.4 机械的类型 5

思考题 6

第一篇 构件静力分析 9

第1章 构件的静力学分析 9

1.1 静力学分析基础 10

1.1.1 力的概念 10

1.1.2 刚体的概念 11

1.2 静力学公理 11

1.3 约束和约束反力 13

1.3.1 约束和约束反力的概念 13

1.3.2 约束的基本类型 13

1.4 受力图 16

1.5 机械应用实例 18

1.5.1 力的三要素 18

1.5.2 静力学公理 20

1.5.3 约束与约束反力 21

思考题 22

第2章 平面力系 24

2.1 平面汇交力系 25

2.1.1 力的分解 25

2.1.2 力在坐标轴上的投影 25

2.1.3 合力投影定理 26

2.1.4 平面汇交力系的平衡条件 26

2.2 力矩与平面力偶系 28

2.2.1 力对点之矩 28

2.2.2 力偶及其性质 29

2.2.3 平面力偶系的合成与平衡 31

2.3 平面一般力系 32

2.3.1 平面一般力系的简化 32

2.3.2 平面一般力系的平衡 35

2.4 考虑摩擦时的平衡问题 38

2.4.1 滑动摩擦 38

2.4.2 摩擦角与自锁现象 39

2.4.3 考虑摩擦的平衡问题 40

2.5 机械应用实例 42

思考题 46

第3章 空间力系 49

3.1 力在空间直角坐标轴上的投影 50

3.1.1 力在空间直角坐标轴上的投影 50

3.2 力对轴之矩 51

3.2.1 力对轴之矩的概念 51

3.2.2 合力矩定理 52

3.2 空间力系的平衡方程及其应用 53

3.2.1 空间力系的简化 53

3.2.2 空间力系的平衡方程及其应用 53

3.3 空间力系平衡问题的平面解法 55

3.4 重心及其计算 56

思考题 59

第二篇 构件的承载能力分析 63

第4章 轴向拉伸与压缩 63

4.1 轴向拉（压）变形的力学模型 64

4.2 轴力和轴力图 64

4.2.1 内力的概念 64

4.2.2 拉（压）杆件的内力——轴力 64

4.2.3 轴力图 65

4.2.4 拉（压）杆横截面上的应力 67

4.3 拉（压）杆的变形 70

4.3.1 变形与线应变 70

4.3.2 横向变形系数 71

4.3.3 胡克定律 71

4.3.4 拉（压）杆的变形计算 71

4.4 材料的力学性能 72

4.4.1 低碳钢拉伸时的力学性能 73

4.4.2 低碳钢压缩时的力学性能 75

4.4.3 其他塑性材料拉伸时的力学性能 75

4.4.4 铸铁轴向拉（压）时的力学性能 76

4.5 许用应力与强度准则 77

4.5.1 构件的失效与许用应力 77

4.5.2 正应力强度准则 77

4.6 应力集中 78

思考题 79

第5章 剪切与挤压 81

5.1 剪切与挤压的工程实例 81

5.2 剪切和挤压的实用计算 82

5.2.1 剪切的实用计算 82

5.2.2 挤压的实用计算 83

5.3 焊接焊缝的实用计算 86

思考题 87

第6章 扭转变形 89

6.1 扭矩、扭矩图 90

6.1.1 扭转的概念 90

6.1.2 外力偶矩的计算 90

6.1.3 扭矩 90

6.2 圆轴扭转时横截面上的应力和强度条件 91

6.2.1 圆轴扭转时横截面上的应力 91

6.2.2 圆截面的极惯性矩Ip及抗扭截面系数Wp的计算 94

6.2.3 圆轴扭转时的强度条件 94

6.3 圆轴扭转时的变形及刚度条件 95

6.3.1 圆轴扭转时的变形 95

6.3.2 圆轴扭转时的刚度条件 96

思考题 98

第7章 平面弯曲变形 100

7.1 平面弯曲变形的基本知识 101

7.1.1 平面弯曲的概念 101

7.1.2 常见梁的力学模型 101

7.2 弯曲内力（剪力FQ、弯矩Mc） 102

7.2.1 用截面法求剪力和弯矩 102

7.2.2 用剪力、弯矩方程画剪力、弯矩图 103

7.2.3 剪力、弯矩与外力间的关系（简易作图法） 105

7.3 梁纯弯曲时的强度条件 106

7.3.1 梁纯弯曲的概念 106

7.3.2 梁纯弯曲时横截面上的正应力 106

7.3.3 梁纯弯曲时的强度条件 108

7.3.4 提高梁强度的主要措施 110

7.4 梁的刚度概念 113

思考题 114

第三篇 常用机构 119

第8章 平面机构的运动简图及自由度 119

8.1 平面运动副 120

8.1.1 运动副的概念 120

8.1.2 运动副的分类 120

8.2 平面机构的运动简图 121

8.2.1 平面机构运动简图的概念 121

8.2.2 构件的分类 122

8.2.3 平面机构运动简图的绘制 123

8.3 机构具有确定相对运动的条件 125

8.3.1 平面机构自由度计算公式 125

8.3.2 机构具有确定运动的条件 125

8.3.3 计算平面机构自由度的注意事项 126

8.4 计算平面机构自由度的实用意义 128

思考题 129

第9章 平面连杆机构 131

9.1 平面四杆机构的类型 132

9.1.1 铰链四杆机构的类型 132

9.1.2 平面四杆机构的演化 134

9.2 铰链四杆机构中曲柄存在的条件 137

9.3 铰链四杆机构的基本性质 138

9.3.1 压力角α和传动角γ 138

9.3.2 急回特性 139

9.3.3 死点位置 139

9.4 四杆机构的设计 140

9.4.1 按给定行程速比系数K设计四杆机构 140

9.4.2 给定连杆位置设计四杆机构 142

思考题 143

第10章 凸轮机构 145

10.1 概述 146

10.1.1 凸轮机构的组成、特点及应用 146

10.1.2 凸轮机构的分类 147

10.2 常用从动件的运动规律 148

10.3 凸轮轮廓设计 151

10.3.1 对心移动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计 152

10.3.2 移动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计 152

10.4 凸轮设计中的几个问题 153

10.4.1 凸轮机构的压力角和自锁 153

10.4.2 基圆半径的确定 154

10.4.3 滚子半径的确定 155

10.5 凸轮机构的材料及结构 156

10.5.1 凸轮机构的材料 156

10.5.2 凸轮机构的结构 156

思考题 157

第11章 间歇运动机构 158

11.1 棘轮机构 159

11.1.1 棘轮机构的工作原理 159

11.1.2 棘轮机构的类型 159

11.1.3 棘轮机构的特点与应用 160

11.2 槽轮机构 161

11.2.1 槽轮机构的工作原理 161

11.2.2 槽轮机构的类型 161

11.2.3 槽轮机构的特点与应用 161

11.3 其他间歇运动机构 162

11.3.1 不完全齿轮机构 162

11.3.2 凸轮式间歇运动机构 163

思考题 163

第四篇 常用机械传动 167

第12章 齿轮传动 167

12.1 齿轮传动概述 168

12.1.1 齿轮传动的特点及应用 168

12.1.2 齿轮传动的类型 168

12.1.3 齿廓啮合基本定律 168

12.2 渐开线齿轮 170

12.2.1 渐开线的形成及基本性质 170

12.2.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 172

12.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 175

12.3.1 渐开线齿轮啮合传动的条件 175

12.4 渐开线齿轮的切齿原理 177

12.4.1 渐开线齿轮的加工方法 177

12.4.2 轮齿根切及最少齿数 179

12.5 渐开线直齿圆柱齿轮传动设计 180

12.5.1 齿轮传动的失效形式及设计准则 180

12.5.2 齿轮材料及传动的精度等级选择 182

12.5.3 直齿圆柱齿轮传动设计 183

12.5.4 应用举例 188

12.6 斜齿圆柱齿轮传动 190

12.6.1 斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成、啮合特点及应用 190

12.6.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数 191

12.6.3 斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 193

12.7 圆锥齿轮传动 193

12.7.1 直齿圆锥齿轮传动的特点及应用 193

12.7.2 直齿圆锥齿轮的基本参数 193

12.7.3 直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算 194

12.8 蜗杆传动 195

12.8.1 蜗杆传动的类型、特点及应用 195

12.8.2 蜗杆传动的基本参数 195

12.8.3 蜗杆传动的几何尺寸计算 197

思考题 198

第13章 轮系 200

13.1 轮系概述 201

13.1.1 轮系的类型 201

13.1.2 轮系传动比的概念 202

13.2 定轴轮系传动比计算 202

13.2.1 平面定轴轮系传动比计算 202

13.2.2 空间定轴轮系传动比的计算 203

13.3 周转轮系传动比计算 204

13.3.1 周转轮系的组成 204

13.3.2 周转轮系的传动比计算 205

13.4 轮系的功用 206

13.5 混合轮系传动比计算 208

思考题 209

第14章 带传动 212

14.1 带传动概述 213

14.1.1 带传动的组成 213

14.1.2 带传动的主要类型 213

14.1.3 带传动的特点和应用 214

14.2 带传动的工作原理及工作能力分析 214

14.2.1 带传动的受力分析 214

14.2.2 带传动的应力分析 215

14.2.3 带传动的弹性滑动、打滑及其传动比 216

14.3 普通V带和V带轮 217

14.3.1 普通V带的结构和标准 217

14.3.2 V带轮 218

14.4 普通V带的传动设计 220

14.4.1 带传动的失效形式和设计准则 220

14.4.2 单根V带的基本额定功率 220

14.4.3 普通V带传动的设计计算 222

14.4.4 V带传动的设计计算实例 225

14.5 V带传动的张紧、安装和维护 226

14.5.1 V带传动的张紧 226

14.5.2 带传动的安装和维护 227

思考题 228

第五篇 通用机械零部件 231

第15章 连接 231

15.1 螺纹连接 232

15.1.1 螺纹的类型、主要参数及螺纹的标记 232

15.1.2 螺纹连接的类型、结构尺寸及应用 236

15.1.3 螺纹连接件 239

15.1.4 螺纹连接的预紧与防松 241

15.1.5 螺栓组连接的结构设计 242

15.1.6 螺栓连接的失效形式 243

15.1.7 提高螺栓连接强度的措施 243

15.1.8 螺纹零件的其他用途 244

15.2 键连接 244

15.2.1 键连接的类型和应用 244

15.2.2 平键连接的选择和强度计算 248

15.3 花键连接 249

15.4 销连接 249

思考题 250

第16章 轴系零部件 251

16.1 轴 252

16.1.1 轴的功用及类型 252

16.1.2 轴设计的基本要求和步骤 253

16.1.3 轴的常用材料及热处理 253

16.1.4 轴的结构设计 254

16.1.5 轴的强度计算 256

16.2 滚动轴承 261

16.2.1 滚动轴承的结构、主要类型和特性 262

16.2.2 滚动轴承的代号（GB/T 272—93） 264

16.2.3 滚动轴承的类型选择 266

16.2.4 滚动轴承的失效形式、寿命计算 266

16.3 联轴器和离合器 271

16.3.1 联轴器 271

16.3.2 离合器 274

16.4 滚动轴承的组合设计 276

思考题 278

第17章 机械的润滑与密封 280

17.1 润滑 281

17.1.1 润滑的概念及作用 281

17.1.2 常用润滑剂及其性能指标 282

17.1.3 润滑剂的选用 284

17.1.4 常用机械零部件的润滑 284

17.2 密封 286

17.2.1 密封的作用 286

17.2.2 密封的种类 286

17.2.3 常见的密封装置及密封方法 287

17.3 密封材料 288

思考题 289

参考文献 290