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1 绪论 1

1.1 机械及其设计 1

1.1.1 机械 1

1.1.2 机械设计 2

1.2 机械设计基础研究的内容、性质和任务 2

1.2.1 本课程研究的内容 2

1.2.2 本课程的性质和任务 2

2 机械及机械零件设计概要 3

2.1 机械设计的基本要求和一般设计程序 3

2.1.1 机械设计的基本要求 3

2.1.2 机械设计的一般程序 3

2.2 机械零件计算准则和一般设计程序 4

2.2.1 机械零件的工作能力 4

2.2.2 机械零件的设计计算准则 4

2.2.3 零件的许用应力 6

2.2.4 零件的安全系数 8

2.2.5 零件设计的一般程序 9

2.3 机械零件的材料及热处理 9

2.3.1 钢 9

2.3.2 铸铁 11

2.3.3 有色金属及其合金 11

2.3.4 非金属材料 12

2.3.5 材料选择的原则 12

2.3.6 热处理方法 12

2.4 机械零件的结构工艺性和标准化 13

2.4.1 工艺性 13

2.4.2 标准化 13

复习思考题 14

3 平面机构的自由度 15

3.1 平面机构的组成 15

3.1.1 构件 15

3.1.2 运动副及类型 15

3.1.3 运动链 16

3.1.4 平面机构的组成 16

3.2 平面机构运动简图 17

3.3 平面机构的自由度 18

3.3.1 平面机构自由度的计算 18

3.3.2 机构具有确定运动的条件 19

3.3.3 计算平面机构自由度的注意事项 20

复习思考题 22

4 机械中的摩擦及机械效率 23

4.1 摩擦学概述 23

4.1.1 摩擦 23

4.1.2 磨损 23

4.1.3 润滑 24

4.2 机械的摩擦 25

4.2.1 移动副中的摩擦 25

4.2.2 转动副中的摩擦 26

4.3 机械的效率 27

4.3.1 机械效率 27

4.3.2 机器或机组的效率 27

复习思考题 28

5 平面连杆机构 29

5.1 平面连杆机构的特点、类型及应用 29

5.1.1 平面连杆机构的特点 29

5.1.2 平面连杆机构的类型及应用 29

5.2 平面四杆机构的演化 30

5.2.1 机构类型的演化 30

5.2.2 转动副的演化 32

5.3 平面四杆机构的基本特性 32

5.3.1 急回特性 32

5.3.2 压力角和传动角 33

5.3.3 死点 34

5.4 平面四杆机构的设计 35

5.4.1 图解法 35

5.4.2 解析法 37

5.4.3 实验法 38

复习思考题 39

6 凸轮机构 41

6.1 凸轮机构的特点、应用和分类 41

6.1.1 凸轮机构的特点 41

6.1.2 凸轮机构的应用 41

6.1.3 凸轮机构的分类 42

6.2 从动件的运动规律 43

6.2.1 凸轮机构的工作过程 43

6.2.2 常用从动件的运动规律 43

6.3 用图解法设计凸轮 46

6.3.1 移动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 46

6.3.2 摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 47

6.3.3 圆柱凸轮的设计 48

6.4 凸轮机构基本尺寸的确定 49

6.4.1 凸轮机构压力角 49

6.4.2 基圆半径 49

6.4.3 滚子半径的选取 50

6.4.4 平底的尺寸确定 50

6.5 用解析法设计凸轮 51

6.6 凸轮轮廓的加工 51

复习思考题 51

7 齿轮机构及传动 53

7.1 齿轮机构的特点、应用和类型 53

7.1.1 齿轮机构的特点及应用 53

7.1.2 齿轮机构的类型 53

7.2 齿廓啮合基本定律 54

7.3 渐开线齿廓的啮合特性 54

7.3.1 渐开线的形成 54

7.3.2 渐开线的性质 55

7.3.3 渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律 56

7.3.4 渐开线齿轮的传动特性 56

7.4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 56

7.4.1 直齿圆柱齿轮各部分的名称 56

7.4.2 直齿圆柱齿轮的基本参数 57

7.4.3 标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸 58

7.5 渐开线齿轮的啮合传动 58

7.5.1 正确啮合条件 58

7.5.2 连续传动条件 59

7.5.3 标准中心距 59

7.6 渐开线齿轮的切削加工 59

7.6.1 成形法 60

7.6.2 范成法 60

7.7 变位齿轮概述 61

7.7.1 根切现象和最少齿数 61

7.7.2 变位齿轮 62

7.8 斜齿圆柱齿轮机构 62

7.8.1 平行轴斜齿圆柱齿轮机构 62

7.8.2 螺旋齿轮机构 66

7.9 圆锥齿轮机构 67

7.9.1 齿廓曲面的形成及当量齿轮 67

7.9.2 基本参数及几何尺寸 68

7.9.3 圆锥齿轮的啮合传动 68

7.10 齿轮传动的失效形式和计算准则 69

7.10.1 齿轮传动的失效形式 69

7.10.2 设计准则 70

7.11 齿轮材料、热处理及加工工艺过程 71

7.12 齿轮传动的计算载荷 72

7.12.1 名义载荷 72

7.12.2 计算载荷 72

7.13 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 75

7.13.1 受力分析 75

7.13.2 齿面接触疲劳强度计算 75

7.13.3 齿根弯曲疲劳强度计算 77

7.13.4 齿轮的精度和主要参数选择 78

7.13.5 许用应力 79

7.14 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 85

7.14.1 受力分析 85

7.14.2 强度计算 85

7.15 标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算 90

7.15.1 受力分析 90

7.15.2 强度计算 91

7.16 齿轮的结构设计 91

7.17 齿轮传动的润滑设计 93

7.17.1 齿轮传动的润滑方式 93

7.17.2 润滑剂的选择 93

复习思考题 94

8 蜗杆机构及传动 97

8.1 蜗杆机构的类型、特点及参数选择 97

8.1.1 蜗杆机构的类型 97

8.1.2 蜗杆机构的基本参数、正确啮合条件、各部分尺寸计算 98

8.1.3 蜗杆传动的主要参数选择 99

8.2 蜗杆传动的计算准则及材料选择 101

8.2.1 失效形式 101

8.2.2 材料选择 101

8.2.3 计算准则 101

8.3 蜗杆传动的强度计算及结构形式 102

8.3.1 受力分析 102

8.3.2 强度计算 103

8.3.3 结构形式 103

8.4 蜗杆传动的热平衡计算 105

8.4.1 传动效率 105

8.4.2 热平衡计算 105

8.4.3 润滑 106

复习思考题 107

9 轮系 109

9.1 轮系的类型 109

9.2 定轴轮系的传动比 110

9.2.1 一对齿轮的传动比 110

9.2.2 定轴轮系的传动比 110

9.3 基本周转轮系的传动比 111

9.3.1 基本周转轮系的组成 111

9.3.2 基本周转轮系的传动比 112

9.4 混合轮系的传动比 113

9.5 轮系的功用 114

9.5.1 实现相距较远两轴间的传动 114

9.5.2 获得大的传动比 114

9.5.3 实现变速运动 114

9.5.4 合成与分解运动 115

9.6 特殊行星轮系简介 116

9.6.1 渐开线少齿差行星传动 116

9.6.2 摆线针轮行星传动 116

9.6.3 谐波齿轮传动 117

复习思考题 118

10 间歇运动机构 120

10.1 棘轮机构 120

10.1.1 棘轮机构的工作原理及类型 120

10.1.2 棘爪的工作条件 121

10.1.3 棘轮、棘爪的几何尺寸 121

10.2 槽轮机构 122

10.2.1 槽轮机构的工作原理及类型 122

10.2.2 槽轮机构的运动系数 122

10.2.3 几何尺寸计算 123

10.3 凸轮式间歇运动机构 124

10.4 不完全齿轮机构 125

复习思考题 125

11 机械速度波动的调节及机械平衡 126

11.1 机械速度波动的原因和调节方法 126

11.1.1 机械运转的过程 126

11.1.2 机械速度波动的原因和影响 126

11.2 机械速度波动的调节 126

11.2.1 周期性速度波动 126

11.2.2 非周期性速度波动 127

11.2.3 平均速度和不均匀系数 127

11.3 飞轮的设计 128

11.3.1 飞轮设计的基本原理 128

11.3.2 最大盈亏功的确定 128

11.3.3 飞轮主要尺寸的确定 129

11.4 回转件平衡的目的和方法 130

11.4.1 回转件平衡的目的 130

11.4.2 回转件平衡的方法 131

11.5 回转件平衡计算 131

11.5.1 回转件的静平衡计算 131

11.5.2 回转件的动平衡计算 133

11.6 平衡实验 134

11.6.1 静平衡实验 134

11.6.2 动平衡实验 134

复习思考题 135

12 轴毂联接 137

12.1 键联接 137

12.1.1 键联接的类型、特点和应用 137

12.1.2 平键联接的选择及强度校核 140

12.2 花键联接 141

12.2.1 花键类型 141

12.2.2 矩形花键联接的强度计算 141

12.3 其他轴毂联接简介 142

12.3.1 销联接 142

12.3.2 型面联接 143

12.3.3 弹性环联接 143

12.3.4 过盈配合联接 143

复习思考题 144

13 螺纹联接及螺旋传动 145

13.1 螺纹 145

13.1.1 螺纹的形成 145

13.1.2 螺纹主要参数 145

13.1.3 螺纹副受力关系、效率及自锁 146

13.1.4 常用螺纹的种类、特点和作用 148

13.2 螺纹联接的基本类型及螺纹联接件 149

13.2.1 螺纹联接的基本类型 149

13.2.2 螺纹联接件 150

13.3 螺栓联接的强度计算 151

13.3.1 普通螺栓联接强度计算 151

13.3.2 配合螺栓联接强度计算 155

13.3.3 螺栓材料和许用应力 155

13.3.4 提高螺栓联接强度的措施 157

13.4 螺纹联接中的预紧及防松 159

13.4.1 螺纹联接的预紧 159

13.4.2 螺纹联接的防松 159

13.5 螺旋传动 161

13.5.1 滑动螺旋传动的类型和特点 161

13.5.2 滑动螺旋的设计计算 161

13.5.3 滚动螺旋、静压螺旋传动简介 163

复习思考题 164

14 带传动 166

14.1 带传动的工作原理、特点、类型及应用 166

14.1.1 带传动的工作原理和特点 166

14.1.2 带传动的主要类型和应用 166

14.2 带传动的力和运动分析 167

14.2.1 带传动的受力分析 167

14.2.2 带的应力分析 168

14.2.3 带传动的运动分析 169

14.3 普通V带传动的设计 170

14.3.1 V带的标准和尺寸 170

14.3.2 V带带轮的轮槽尺寸 171

14.3.3 V带传动的设计计算准则 171

14.3.4 V带传动设计步骤 171

14.3.5 V带带轮的材料与结构 175

14.4 带传动的张紧方法 176

复习思考题 177

15 链传动 178

15.1 链传动的特点、类型及应用 178

15.1.1 链传动的特点 178

15.1.2 链的类型 178

15.1.3 链传动的应用 178

15.2 滚子链与链轮 179

15.2.1 滚子链的结构 179

15.2.2 滚子链链轮 181

15.3 链传动的运动特性 183

15.3.1 链传动的运动不均匀性 183

15.3.2 链传动的动载荷 185

15.4 链传动的失效形式及功率曲线图 185

15.4.1 链传动的失效形式 185

15.4.2 极限功率曲线图 185

15.4.3 滚子链的许用功率曲线 186

15.5 滚子链传动的设计计算 187

15.5.1 中、高速链传动的设计计算 187

15.5.2 低速链传动的设计计算 189

15.6 链传动的布置、张紧与润滑 190

15.6.1 链传动的布置 190

15.6.2 链传动的张紧 190

15.6.3 链传动的润滑 190

复习思考题 194

16 轴 195

16.1 轴的类型及应用 195

16.2 轴的常用材料及计算准则 196

16.2.1 轴的常用材料 196

16.2.2 轴的设计准则和设计步骤 196

16.3 轴的结构设计 197

16.3.1 轴上零件的定位 197

16.3.2 轴上零件的固定 198

16.3.3 制造安装要求 199

16.3.4 减少应力集中、改善受力情况 199

16.3.5 轴的各段直径和长度的确定 200

16.4 轴的工作能力计算 200

16.4.1 轴的强度计算 200

16.4.2 轴的刚度计算 203

复习思考题 205

17 轴承 207

17.1 滚动轴承的类型、特点和代号 207

17.1.1 滚动轴承的基本构造和材料 207

17.1.2 滚动轴承的主要类型、特点和应用 207

17.1.3 滚动轴承的代号 209

17.2 滚动轴承的失效形式和选择计算 211

17.2.1 滚动轴承的失效形式及计算准则 211

17.2.2 滚动轴承的选择 211

17.2.3 滚动轴承的寿命计算 218

17.2.4 滚动轴承的静载荷计算 222

17.3 滚动轴承的组合设计 223

17.3.1 轴承的轴向固定 223

17.3.2 轴承的轴向调整 224

17.3.3 轴承的配合和装拆 225

17.3.4 滚动轴承的润滑和密封 226

17.4 滑动轴承的类型、结构和材料 231

17.4.1 滑动轴承的类型 231

17.4.2 滑动轴承的结构形式和应用 231

17.4.3 轴承的材料和轴瓦的结构 232

17.5 滑动轴承的润滑 235

17.5.1 润滑剂的选择 235

17.5.2 润滑方法和润滑装置 237

17.6 非液体摩擦滑动轴承 239

17.6.1 失效形式及计算准则 239

17.6.2 非液体摩擦滑动轴承的计算 239

17.7 液体润滑轴承简介 241

17.7.1 液体动压轴承 241

17.7.2 液体静压轴承的工作原理简介 242

复习思考题 242

18 联轴器、离合器和制动器 244

18.1 联轴器 244

18.1.1 固定式联轴器 244

18.1.2 刚性可移式联轴器 245

18.1.3 弹性联轴器 246

18.1.4 联轴器的选择 247

18.2 离合器 248

18.2.1 牙嵌离合器 249

18.2.2 摩擦离合器 249

18.3 制动器 250

18.3.1 块式制动器 250

18.3.2 带式制动器 250

复习思考题 251

19 弹簧 252

19.1 弹簧的作用、类型和材料 252

19.1.1 弹簧的作用 252

19.1.2 弹簧的类型 252

19.1.3 弹簧材料 252

19.2 圆柱螺旋弹簧的设计 254

19.2.1 圆柱螺旋压缩弹簧的设计 254

19.2.2 拉伸弹簧 257

19.3 其他弹簧简介 260

19.3.1 扭转螺旋弹簧 260

19.3.2 碟形弹簧 260

复习思考题 260

参考文献 261