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目录 1

第1章 概述 1

1.1 机械与机械工程 1

1.2 本课程的对象和内容 3

1.3 本课程的地位及学习方法 4

1.3.1 地位 4

1.3.2 学习方法 4

1.4 机械设计的基本要求和过程 5

思考题 6

2.1 机械零件的失效与设计基本要求 7

第2章 机械设计的基础理论 7

2.2 机械零件设计的其他要求 8

2.2.1 结构工艺性要求 8

2.2.2 经济性要求 8

2.2.3 质量小的要求 9

2.2.4 可靠性要求 9

2.3 机械零件的强度 9

2.3.1 静强度计算 9

2.3.2 材料的疲劳特性 10

2.3.3 等寿命疲劳曲线 10

2.4 接触强度 11

2.5 机械系统的摩擦学设计 12

2.5.2 摩擦与摩擦状态 13

2.5.1 摩擦失效 13

2.5.3 磨损 14

2.5.4 润滑与润滑剂 15

2.6 零件制造常用材料及其选择 16

2.6.1 机械零件常用的材料 17

2.6.2 机械零件材料的选择原则 17

2.7 机械设计中的标准化和互换性 19

2.8 机械设计中的工艺性 19

思考题 20

习题 21

3.1.2 产品研发的可行性 22

3.1.1 发现需求与产品功能 22

3.1 机械产品的功能确定 22

第3章 机械产品的总体设计 22

3.1.3 产品研发的环境约束 23

3.2 机械产品的原理方案构思方法 24

3.2.1 设计任务的抽象和表述 24

3.2.2 设计过程的黑箱方法 24

3.2.3 功能结构分析及原理方案选择 25

3.3 机械执行机构的方案设计 26

3.3.1 总体设计的内容 26

3.3.2 原动机的类型及其运动参数的选择 26

3.3.3 执行构件的运动参数 27

3.3.4 各执行构件间运动的协调配合 27

3.4 机械传动系统的方案设计 28

3.3.5 执行机构的协调设计要求 28

3.4.2 提高机械效率 29

3.4.3 传动机构的顺序 29

3.4.4 传动比的分配 29

3.4.5 保证机械的安全运转 29

3.4.1 优化运动链 29

3.5 机械产品设计中的创造性方法 30

3.5.1 创造性思维的特点 30

3.5.2 创造性方法 31

4.1 平面机构的组成 33

4.1.1 运动副 33

第4章 平面机构的组成和速度分析 33

4.1.2 运动链和机构 35

4.2 平面机构运动简图 35

4.3 平面机构的自由度计算 39

4.3.1 平面机构自由度计算公式 39

4.3.2 计算平面机构自由度的注意事项 41

4.4 速度瞬心及其应用 44

4.4.1 速度瞬心及其求法 44

4.4.2 瞬心在速度分析上的应用 46

思考题 47

习题 47

5.1.1 曲柄摇杆机构 49

5.1 铰链四杆机构的基本类型 49

第5章 平面连杆机构的分析和设计 49

5.1.2 双曲柄机构 50

5.1.3 双摇杆机构 52

5.2 平面四杆机构的基本工作特性 53

5.2.1 急回特性和行程速比系数 53

5.2.2 死点位置 54

5.2.3 压力角和传动角 55

5.2.4 铰链四杆机构曲柄存在条件 56

5.3 铰链四杆机构的演化 57

5.3.1 曲柄滑块机构 57

5.3.2 导杆机构 58

5.3.4 双滑块机构 59

5.3.3 摇块机构和定块机构 59

5.3.5 偏心轮机构 60

5.4 平面四杆机构的设计 61

5.4.1 图解法设计四杆机构 62

5.4.2 解析法 64

5.4.3 实验法 65

思考题 67

习题 67

第6章 凸轮机构 70

6.1 凸轮机构的特点和类型 70

6.1.1 凸轮机构的特点及应用 70

6.1.2 凸轮机构的分类 71

6.1.3 凸轮机构设计的基本问题 72

6.2 凸轮从动件常用运动规律 72

6.2.1 凸轮机构的运动过程和基本参数 73

6.2.2 从动件常用的运动规律 73

6.2.3 从动件运动规律的选择 78

6.3 盘形凸轮轮廓曲线的设计 79

6.3.1 凸轮廓线设计的基本原理 79

6.3.2 用作图法设计凸轮廓线 80

6.3.3 用解析法设计凸轮轮廓 84

6.4 凸轮机构基本参数的确定 87

6.4.1 凸轮机构的压力角 87

6.4.2 滚子半径的选择 88

6.5 凸轮的失效及其承载能力 89

6.6 凸轮机构的结构设计 90

6.6.1 凸轮的结构设计 90

6.6.2 从动件的结构设计 91

6.6.3 凸轮工作图及其技术要求 92

思考题 93

习题 94

第7章 间歇运动机构 95

7.1 棘轮机构 95

7.1.1 棘轮机构的工作原理和特点 95

7.1.2 棘轮机构的类型与应用 95

7.1.3 棘轮机构几何尺寸设计 97

7.2.1 槽轮机构的组成及工作原理 98

7.2 槽轮机构 98

7.2.2 槽轮机构的主要参数 99

7.3 不完全齿轮机构 100

7.4 凸轮间歇运动机构 101

思考题 102

习题 102

第8章 平衡和调速 103

8.1 机械速度波动的调节 103

8.1.1 机械速度波动调节的目的和方法 103

8.1.2 飞轮设计 105

8.2.1 静平衡 110

8.2 转子的平衡 110

8.2.2 动平衡 112

8.3 转子平衡的实验 114

8.3.1 静平衡试验法 115

8.3.2 动平衡试验法 115

思考题 116

习题 117

第9章 齿轮传动 119

9.1 齿轮传动的特点和类型 119

9.1.1 齿轮传动的特点 119

9.1.2 齿轮传动的类型 119

9.2 齿廓啮合基本定律 120

9.3 渐开线齿廓及其啮合特性 121

9.3.1 渐开线的形成及其特点 121

9.3.2 渐开线齿廓满足定角速比传动 122

9.3.3 渐开线齿廓啮合的特性 123

9.4 标准直齿圆柱齿轮及其几何尺寸计算 123

9.5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合 126

9.5.1 正确啮合条件 126

9.5.2 标准中心距 127

9.5.3 连续传动条件 127

9.6 齿轮加工原理和齿轮精度 128

9.6.1 齿轮加工原理 128

9.6.2 渐开线圆柱齿轮传动的精度等级及其选择 131

9.7 渐开线圆柱齿轮的根切现象及变位齿轮 132

9.7.1 根切现象和最少齿数 132

9.7.2 变位齿轮 133

9.8 轮齿的失效、齿轮传动的设计准则和齿轮的材料 133

9.8.1 轮齿的失效形式 133

9.8.2 齿轮传动的设计准则 135

9.8.3 常用材料 136

9.9 直齿圆柱齿轮传动的承载能力计算 137

9.9.1 受力分析与计算载荷 137

9.9.2 齿面接触疲劳强度的计算 138

9.9.3 轮齿弯曲疲劳强度 140

9.9.4 齿轮传动参数的选择与调整 143

9.10 斜齿圆柱齿轮传动 144

9.10.1 斜齿圆柱齿轮的齿面形成原理及啮合特点 144

9.10.2 斜齿圆柱齿轮的几何尺寸及正确啮合条件 145

9.10.3 斜齿轮传动的重合度 147

9.10.4 斜齿圆柱齿轮的当量齿数和最少齿数 148

9.10.5 斜齿圆柱齿轮的受力分析 148

9.10.6 斜齿圆柱齿轮传动强度计算 149

9.11 直齿圆锥齿轮传动 151

9.11.1 概述 151

9.11.2 直齿圆锥齿轮齿廓形成原理和当量齿轮 152

9.11.4 直齿圆锥齿轮传动的几何尺寸计算 153

9.11.3 直齿圆锥齿轮传动的正确啮合条件 153

9.11.5 直齿圆锥齿轮传动的受力分析 154

9.11.6 直齿圆锥齿轮承载能力的计算 155

9.12 齿轮的结构设计 156

9.13 齿轮传动润滑和效率 158

9.14 各种齿轮传动的对比分析 160

思考题 161

习题 162

第10章 蜗杆传动 164

10.1 蜗杆传动的组成和特点 164

10.2 圆柱蜗杆传动的主要参数 165

10.2.1 圆柱蜗杆传动的主要参数 165

10.2.2 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 168

10.3.1 蜗杆传动的失效形式及材料选择 169

10.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 169

10.3.2 蜗杆和蜗轮的结构 170

10.4 圆柱蜗杆传动的受力分析 171

10.5 圆柱蜗杆传动的强度计算 172

10.5.1 强度计算 172

10.5.2 许用应力 172

10.6 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 174

10.6.1 蜗杆传动的效率 174

10.6.2 蜗杆传动的润滑 175

10.6.3 蜗杆传动的热平衡计算 175

思考题 176

习题 177

第11章 轮系和减速器 178

11.1 轮系的分类 178

11.1.1 定轴轮系 178

11.1.2 周转轮系 178

11.1.3 复合轮系 179

11.2 定轴轮系及其传动比 180

11.3 周转轮系及其传动比 182

11.4 复合轮系及其传动比 184

11.5 轮系的应用 187

11.6 减速器 189

习题 192

思考题 192

12.1 带传动的类型和特点 195

12.1.1 带传动的类型 195

第12章 带传动和链传动 195

12.1.2 带传动的形式 196

12.1.3 开口传动的几何关系 196

12.1.4 包角α 196

12.1.5 带传动的特点 197

12.2 带传动的工作情况分析 197

12.2.1 带传动的受力分析 197

12.2.2 带传动的应力分析 199

12.3.1 V带的规格 201

12.3 V带、V带轮和张紧装置 201

12.3.2 V带轮 203

12.3.3 张紧装置 204

12.4 普通V带传动的计算 206

12.4.1 带传动的设计准则和单根V带的许用功率 206

12.4.2 V带传动的设计计算 207

12.5 其他带传动简介 210

12.5.1 高速带传动 210

12.5.2 同步带传动 211

12.6 链传动概述 211

12.7.1 传动链的结构 212

12.7 传动链的结构和基本参数 212

12.6.1 链传动的特点 212

12.6.2 链传动的应用 212

12.7.2 链轮 214

12.8 链传动参数的选择 216

12.8.1 链轮齿数和传动比 216

12.8.2 链节数和中心距 216

12.8.3 链节距和排数 216

12.9 链传动的运动分析和受力分析 217

12.9.1 链传动的运动分析 217

12.9.2 链传动的受力分析 218

12.10.1 链传动的失效形式 219

12.10 链传动的设计计算 219

12.10.2 链传动的额定功率曲线 220

12.10.3 套筒滚子链的选择计算 221

12.11 链传动的布置、张紧和润滑 224

12.11.1 链传动的布置 224

12.11.2 链传动的张紧 225

12.11.3 链传动的润滑 225

思考题 227

习题 227

13.1.2 联接的分类 228

13.1.1 联接的特性 228

13.1.3 联接的选择 228

13.1 概述 228

第13章 机械联接 228

13.2 螺纹主要参数 229

13.2.1 螺纹的形成 229

13.2.2 螺纹的种类 229

13.2.3 螺纹的主要参数 230

13.2.4 常用螺纹的类型、特点和应用 231

13.3 螺旋副的受力分析、效率和自锁 233

13.3.1 矩型螺纹的受力分析 233

13.3.2 三角形螺纹的受力分析 235

13.4 螺纹联接与螺纹联接件 237

13.4.1 螺纹联接的四种基本类型 237

13.4.2 螺纹联接件 238

13.5 螺栓联接的预紧与防松 239

13.5.1 螺栓联接的预紧 239

13.5.2 螺纹联接的防松 240

13.6 螺栓联接的强度计算 241

13.6.1 松螺栓联接 241

13.6.2 紧螺栓联接 242

13.7 螺栓组的结构设计 246

13.8 螺栓的材料和许用应力 247

13.9 提高螺栓联接强度的措施 249

13.10 螺旋传动 251

13.10.1 螺旋传动的分类 251

13.10.2 螺旋传动的运动分析 252

13.10.3 螺旋传动的强度设计 253

13.11 滚动螺旋简介 255

13.12 键联接和销联接 256

13.12.1 键联接 256

13.12.2 销联接 261

13.13 其他联接方式 262

13.13.1 焊接 262

13.13.2 胶接 263

13.13.3 过盈配合联接 264

13.13.4 型面联接 266

思考题 266

习题 267

14.1.1 轴的功用和类型 269

14.1 概述 269

第14章 轴、联轴器及离合器 269

14.1.2 轴的材料选择 270

14.1.3 轴设计的主要内容 271

14.2 轴的结构设计 272

14.2.1 轴上零件的定位和固定 272

14.2.2 制造安装要求 274

14.2.3 改善轴的受力状况，减小应力集中 274

14.3 轴的强度计算 276

14.3.1 按扭转强度计算 276

14.3.2 按弯扭合成强度计算 276

14.4 轴的刚度计算 280

14.5 联轴器、离合器的类型 281

14.6 联轴器 282

14.6.1 刚性联轴器 282

14.6.2 挠性联轴器 283

14.6.3 联轴器的选择 287

14.7 离合器 289

14.7.1 牙嵌离合器 289

14.7.2 圆盘摩擦离合器 290

14.7.3 离合器的选择 292

思考题 292

习题 293

15.1 概述 296

第15章 滑动轴承 296

15.2 滑动轴承的结构形式 297

15.2.1 径向滑动轴承的结构 297

15.2.2 推力滑动轴承的结构 298

15.3 轴瓦结构和轴承材料 299

15.3.1 轴瓦的结构 299

15.3.2 滑动轴承材料 299

15.4 非液体摩擦滑动轴承的设计计算 301

15.4.1 径向滑动轴承的设计 301

15.4.2 推力滑动轴承的设计 302

15.5 液体润滑轴承的工作原理 303

15.5.1 液体动压油膜的形成机理 303

15.5.3 静压轴承简介 304

15.5.2 液体动压轴承的工作过程 304

15.6 气体轴承与电磁轴承简介 305

15.6.1 气体轴承 305

15.6.2 电磁轴承 305

思考题 306

习题 306

第16章 滚动轴承 308

16.1 滚动轴承与滑动轴承的比较 308

16.2.1 滚动轴承的结构 309

16.2.2 滚动轴承的基本类型和特点 309

16.2 滚动轴承的结构、类型、特点和代号 309

16.2.3 滚动轴承的主要性能 312

16.2.4 滚动轴承的代号 313

16.3 滚动轴承的选择计算 315

16.3.1 滚动轴承的失效形式和计算准则 315

16.3.2 滚动轴承的寿命计算 316

16.4 滚动轴承的组合设计 322

16.4.1 保证支承的刚性和同轴度 322

16.4.2 滚动轴承的轴向固定 322

16.4.3 滚动轴承轴系固定的结构型式 323

16.4.4 轴承组合的调整 324

16.5 轴承的润滑和密封 325

16.5.1 轴承的润滑 325

16.4.6 轴承的装拆 325

16.4.5 滚动轴承的配合 325

16.5.2 轴承的密封 328

思考题 329

习题 330

第17章 弹簧 334

17.1 弹簧的功用和类型 334

17.1.1 弹簧的功用 334

17.1.2 弹簧的分类 334

17.2 圆柱螺旋弹簧的材料、许用应力和制造 335

17.2.1 弹簧的材料 335

17.2.3 弹簧的制造 336

17.2.2 弹簧的许用应力 336

17.3 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的结构参数和特性线 338

17.3.1 螺旋弹簧的结构 338

17.3.2 圆柱形螺旋压缩（拉伸）弹簧的结构参数 339

17.3.3 弹簧的特性线 340

17.3.4 弹簧的变形能 341

17.4 圆柱性压缩（拉伸）螺旋弹簧的设计计算 342

17.4.1 弹簧的强度计算 342

17.4.2 弹簧的刚度计算 344

17.4.3 弹簧的稳定性计算 344

17.4.4 弹簧的疲劳强度校核 345

思考题 347

习题 347

参考文献 349