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绪论 1

0.1　名词术语 1

0.2　机械设计的基本要求及一般程序 3

0.2.1　机械设计的基本要求 3

0.2.2　机械设计的一般程序 4

0.3　“机械设计基础”课程的内容、性质和任务 5

0.3.1 课程内容 5

0.3.2　课程性质与先修知识 5

0.3.3　课程任务 5

0.4　课程特点与学习方法 6

第1章　机构构形理论与机构速度分析 7

1.1　运动副及其分类 7

1.2 平面机构运动简图 9

1.3　平面机构的自由度 11

1.3.1 平面机构自由度计算公式 12

1.3.2　构件组合具有确定运动的条件 12

1.3.3　计算机构自由度的注意事项 13

1.4　速度瞬心及其在速度分析上的应用 15

1.4.1　速度瞬心及其求法 15

1.4.2　瞬心法在速度分析上的应用 17

1.5　用相对运动图解法求机构速度 18

1.5.1 同一构件两点之间的速度分析 19

1.5.2　两构件以移动副相联的重合点间的速度分析 20

习题 22

第2章　平面连杆机构 25

2.1　铰链四杆机构的基本形式和工作特性 25

2.1.1　铰链四杆机构的基本形式 25

2.1.2　铰链四杆机构的工作特性 27

2.2　铰链四杆机构存在曲柄的条件 31

2.3 平面四杆机构的演化 32

2.3.1　曲柄滑块机构 32

2.3.2　导杆机构 33

2.3.3　摇块机构和定块机构 33

2.3.4　双滑块机构 34

2.3.5　偏心轮机构 35

2.4　平面四杆机构的设计 36

2.4.1　按照给定的行程速比系数K设计四杆机构 36

2.4.2　按照给定的连杆位置设计四杆机构 38

2.4.3　按照给定连架杆的对应位置设计四杆机构 38

2.4.4　按照给定点的运动轨迹设计四杆机构 40

习题 41

第3章 凸轮机构 44

3.1　概述 44

3.1.1　凸轮机构的应用 44

3.1.2 凸轮机构的分类 45

3.1.3 凸轮机构的特点 45

3.2　从动件的常用运动规律 46

3.2.1　等速运动规律 47

3.2.2　等加速等减速运动规律 48

3.2.3　简谐运动规律 49

3.3 凸轮轮廓设计的图解法 50

3.3.1　反转法的原理 50

3.3.2　直动从动件盘形凸轮轮廓曲线设计 50

3.3.3　摆动从动件盘形凸轮轮廓曲线设计 52

3.4　凸轮轮廓设计的解析法 52

3.5　凸轮机构设计应注意的问题 54

3.5.1　滚子半径的选择 54

3.5.2　压力角的校核 54

3.5.3　基圆半径的确定 55

习题 55

第4章　齿轮机构 58

4.1　概述 58

4.2　齿廓实现定角速比传动的条件 58

4.3　渐开线及渐开线齿廓 59

4.3.1　渐开线的形成及性质 59

4.3.2　渐开线齿廓的定角速比 60

4.3.3　渐开线齿廓的压力角 61

4.3.4　啮合线、啮合角、齿廓间的压力作用线 61

4.3.5　渐开线齿轮的可分性 61

4.4　渐开线齿轮各部分的名称和尺寸计算 61

4.4.1　齿轮参数 61

4.4.2　几何尺寸计算 63

4.5　渐开线标准齿轮的啮合 64

4.5.1　正确啮合条件 65

4.5.2　标准中心距 65

4.5.3　重合度条件 66

4.6　渐开线齿轮的切齿原理 66

4.6.1　齿轮轮齿的加工方法 66

4.6.2　轮齿的根切现象和最小齿数 68

4.6.3　变位齿轮传动简介 68

4.7　斜齿圆柱齿轮传动 69

4.7.1 斜齿圆柱齿轮的形成及啮合特性 69

4.7.2　斜齿圆柱齿轮的几何参数和尺寸计算 70

4.7.3　斜齿圆柱齿轮的当量齿数 71

4.7.4　斜齿轮传动的重合度 72

4.8　圆锥齿轮传动 73

4.8.1　圆锥齿轮概述 73

4.8.2　背锥和当量齿数 73

4.8.3　直齿圆锥齿轮几何尺寸计算 74

习题 75

第5章　轮系 78

5.1　概述 78

5.1.1　轮系的分类 78

5.1.2　轮系的传动比及其表达 78

5.2　定轴轮系传动比的计算 80

5.3　周转轮系的组成及其传动比 81

5.3.1　周转轮系的组成 81

5.3.2　周转轮系传动比的计算 82

5.4　复合轮系及其传动比 85

5.5　轮系的应用 86

5.6　几种特殊的行星传动简介 89

5.6.1　渐开线少齿差行星传动 89

5.6.2　摆线针轮行星传动 90

5.6.3　谐波齿轮传动 91

习题 92

第6章 间歇运动机构与组合机构 97

6.1　棘轮机构 97

6.1.1　棘轮机构的工作原理及应用 97

6.1.2　棘爪的工作条件 99

6.1.3　棘轮机构的使用特点 100

6.2　槽轮机构 100

6.2.1　槽轮机构的工作原理 100

6.2.2　槽轮机构的主要参数 101

6.3　不完全齿轮机构 102

6.4　组合机构 103

6.4.1　串联式组合机构 103

6.4.2　并联式组合机构 104

6.4.3　复合式组合机构 105

6.4.4　叠加式组合机构 105

习题 106

第7章　机械动力学基础 107

7.1　机械中的摩擦和机械效率 107

7.1.1　运动副中的摩擦 107

7.1.2　柔韧体的摩擦 114

7.1.3　机械效率和自锁 115

7.2　机械速度波动的调节 119

7.2.1　速度波动的分类及调节方法 119

7.2.2　飞轮设计的近似方法 120

7.3　回转件的平衡 124

7.3.1 回转件的平衡计算 125

7.3.2　回转件的平衡试验 128

习题 130

第8章　机械零件设计概论 136

8.1　概述 136

8.1.1　零件设计的基本要求 136

8.1.2　机械零件的失效形式 136

8.1.3　机械零件的设计准则 137

8.1.4　机械零件设计的一般步骤 138

8.2　零件的体积强度 138

8.2.1　应力的分类与描述 139

8.2.2　静应力下零件的许用应力 140

8.2.3　变应力下零件的许用应力 140

8.3　机械零件的接触强度 144

8.4　零件的耐磨性 146

8.5　零件的常用材料与热处理 147

8.5.1　机械零件的常用材料 147

8.5.2　钢的常用热处理工艺及其应用 148

8.5.3　机械零件材料的选用原则 149

8.6　互换性简介 150

8.6.1　公差与配合 150

8.6.2　表面粗糙度 152

8.6.3　优先数系 153

8.7　零件的工艺性与机械设计的有关原则 154

8.7.1　机械零件结构工艺性的基本原则 154

8.7.2　机械设计的若干原则 154

习题 155

第9章　联接 158

9.1　概述 158

9.2　螺纹的形成与参数 158

9.2.1　螺纹的形成 159

9.2.2　螺纹的参数 159

9.3　螺旋副受力分析 160

9.4　机械制造常用螺纹 161

9.5　螺纹联接的类型及其联接件 164

9.5.1　螺纹联接的基本类型 164

9.5.2　螺纹紧固件 165

9.6　螺纹联接的预紧与防松 167

9.6.1　螺纹联接的预紧 167

9.6.2　螺纹联接的防松 167

9.7　螺栓联接的强度计算 168

9.7.1　松螺栓联接的强度计算 169

9.7.2　紧螺栓联接的强度计算 170

9.8　螺栓的材料及其联接的许用应力 174

9.9　提高螺纹联接强度的措施 175

9.10　螺旋传动 178

9.10.1　螺旋传动的类型和应用 178

9.10.2　滑动螺旋传动的设计 179

9.10.3　滚动螺旋传动简介 182

9.10.4　静压螺旋传动简介 182

9.11　键、销联接 183

9.11.1　键联接的类型及其应用 183

9.11.2　花键联接 186

9.11.3　销联接 187

习题 188

第10章　齿轮传动 192

10.1　齿轮的失效形式 192

10.2　齿轮材料及其热处理 194

10.3　齿轮传动的精度 195

10.4　直齿圆柱齿轮的作用力和计算载荷 197

10.4.1　轮齿上的作用力 197

10.4.2　计算载荷 197

10.5　直齿圆柱齿轮的强度计算 198

10.5.1　齿面接触疲劳强度计算 198

10.5.2　齿根弯曲疲劳强度计算 200

10.5.3　设计齿轮传动的几点说明 202

10.6　斜齿圆柱齿轮传动 204

10.6.1　斜齿圆柱齿轮轮齿上的作用力 204

10.6.2　斜齿圆柱齿轮的强度计算 205

10.7　直齿圆锥齿轮传动 208

10.7.1　直齿圆锥齿轮轮齿上的作用力 208

10.7.2　直齿圆锥齿轮的强度计算 209

10.8　齿轮的构造 210

10.9　齿轮传动的润滑和效率 212

10.10　圆弧齿轮传动简介 214

10.10.1 啮合原理概述 214

10.10.2　单圆弧齿轮的优缺点 215

10.10.3　双圆弧齿轮传动 216

习题 216

第11章　蜗杆传动 219

11.1　概述 219

11.2　蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 220

11.2.1　圆柱蜗杆传动的主要参数 220

11.2.2　圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 223

11.3　蜗杆传动的失效形式、材料和结构 224

11.3.1　蜗杆传动的失效形式和材料 224

11.3.2　蜗杆和蜗轮的结构 225

11.4　蜗杆传动的受力分析 226

11.5　蜗杆传动的强度计算 227

11.6　蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 228

11.6.1　蜗杆传动的效率 228

11.6.2　蜗杆传动的润滑 229

11.6.3　蜗杆传动的热平衡计算 229

习题 231

第12章　带传动和链传动 233

12.1　带传动概述 233

12.1.1　带传动的工作原理和类型 233

12.1.2　带传动的特点 234

12.1.3　带传动的尺寸计算 234

12.1.4　带传动的张紧 235

12.2　带传动的受力分析 235

12.3　带的应力分析 237

12.4　弹性滑动和传动比 240

12.5　普通V带传动的计算 241

12.5.1 V带的规格 241

12.5.2　单根普通V带的许用功率 242

12.5.3　普通V带的型号和根数的确定 244

12.5.4　主要参数的选择 246

12.6 V带带轮的材料和结构 248

12.7　同步带传动简介 249

12.8　链传动概述 250

12.9　链条和链轮 251

12.9.1　链条 251

12.9.2　链轮 253

12.10　链传动的运动和受力分析 254

12.10.1　链传动的运动分析 254

12.10.2　链传动的动载荷 255

12.10.3　链传动的受力分析 256

12.11　链传动的主要参数及选择 257

12.11.1　链轮齿数 257

12.11.2　链的节距 258

12.11.3 中心距和链长 258

12.12　滚子链传动的计算 259

12.12.1　链传动的失效形式 259

12.12.2　功率曲线图 259

12.12.3　链传动的计算 260

12.13　链传动的润滑和布置 262

12.13.1　链传动的润滑 262

12.13.2　链传动的布置与张紧 263

习题 264

第13章　轴 267

13.1　概述 267

13.1.1　轴的分类 267

13.1.2　轴的设计 268

13.2　轴的材料 269

13.3　轴的结构设计 270

13.3.1　轴的毛坯 270

13.3.2　轴的结构设计要求 271

13.4　轴的强度计算 276

13.4.1　按扭转强度计算 276

13.4.2　按弯扭合成强度计算 276

13.5　轴的刚度计算 280

13.6　轴的临界转速的概念 281

习题 282

第14章　滚动轴承 283

14.1　概述 283

14.1.1　滚动轴承的主要类型、结构和特点 283

14.1.2　滚动轴承的代号 285

14.1.3　滚动轴承类型的选择 287

14.2　滚动轴承的选择计算 288

14.2.1 滚动轴承的载荷分析、失效形式和设计准则 288

14.2.2　基本额定寿命和基本额定动载荷 289

14.2.3　当量动载荷 289

14.2.4　基本额定寿命计算 291

14.2.5　角接触轴承的载荷计算 292

14.2.6　滚动轴承的其他计算 294

14.3　滚动轴承的润滑和密封 296

14.3.1　滚动轴承的润滑 296

14.3.2　滚动轴承的密封 296

14.4　滚动轴承的组合设计 297

14.4.1　轴系的轴向固定 297

14.4.2　轴承间隙及轴系轴向位置的调整 299

14.4.3　滚动轴承的配合 301

14.4.4　滚动轴承的装拆 301

习题 301

第15章　滑动轴承 303

15.1　摩擦状态分析 303

15.2　滑动轴承的结构 304

15.2.1 向心滑动轴承的结构 304

15.2.2　推力滑动轴承的结构 305

15.3　轴瓦和轴承衬材料 306

15.4 非液体摩擦滑动轴承的设计计算 308

15.4.1　径向滑动轴承的计算 308

15.4.2　推力滑动轴承的计算 308

15.5　润滑剂和润滑装置 309

15.5.1　润滑剂 309

15.5.2　常用润滑装置 311

15.6　液体摩擦滑动轴承介绍 312

15.6.1　流体动压向心滑动轴承 312

15.6.2　流体静压滑动轴承 314

习题 315

第16章　联轴器、离合器与制动器 316

16.1　概述 316

16.1.1　选择联轴器应考虑的问题 316

16.1.2　联轴器的类型 317

16.1.3　离合器的类型 317

16.1.4　联轴器选用步骤 318

16.2　固定式联轴器 319

16.2.1 凸缘联轴器 319

16.2.2　套筒联轴器 319

16.2.3　夹壳联轴器 320

16.3　刚性可移式联轴器 320

16.3.1　牙嵌联轴器 320

16.3.2　齿式联轴器 321

16.3.3　滑块联轴器 322

16.3.4　万向联轴器 322

16.3.5　滚子链联轴器 323

16.4　非金属弹性元件联轴器 324

16.4.1　弹性套柱销联轴器 324

16.4.2　弹性柱销联轴器 325

16.4.3　弹性柱销齿式联轴器 325

16.4.4　梅花形弹性联轴器 326

16.4.5　轮胎式联轴器 326

16.5　金属弹性元件联轴器 326

16.5.1　蛇形弹簧联轴器 327

16.5.2　径向簧片联轴器 328

16.6　牙嵌离合器 328

16.7　摩擦离合器 329

16.7.1　多圆盘摩擦离合器 329

16.7.2　圆锥面摩擦离合器 332

16.8 自动离合器 333

16.8.1　安全离合器 333

16.8.2　离心离合器 334

16.8.3　定向离合器 335

16.9　制动器 336

16.9.1　带式制动器 336

16.9.2　块式制动器 337

16.9.3　盘式制动器 337

习题 337

第17章　弹簧 339

17.1　概述 339

17.1.1　弹簧的功用 339

17.1.2　弹簧分类 339

17.2 圆柱螺旋拉、压弹簧的应力与变形 340

17.2.1 圆柱螺旋弹簧的应力计算 340

17.2.2　圆柱螺旋弹簧的变形计算 342

17.3　弹簧的材料、许用应力和制造 343

17.3.1　弹簧的材料 343

17.3.2　弹簧的许用应力 344

17.3.3　弹簧的制造 344

17.4　圆柱螺旋拉、压弹簧的设计 345

17.4.1 圆柱螺旋弹簧的参数及几何尺寸 345

17.4.2 圆柱螺旋弹簧的特性曲线和刚度 348

17.4.3　设计计算步骤 349

17.5　其他弹簧简介 352

17.5.1　圆柱螺旋扭转弹簧 352

17.5.2　碟形弹簧 353

17.5.3　环形弹簧 354

习题 354

参考文献 356