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绪论 1

0.1 本课程的研究对象、地位和作用 1

0.1.1 本课程的研究对象 1

0.1.2 本课程的地位和作用 2

0.2 机械设计概论 3

0.2.1 机器的组成 3

0.2.2 机器设计应满足的基本要求 3

0.2.3 机器设计的一般程序 4

0.3 机械零件设计概述 7

0.3.1 机械零件的主要失效形式 7

0.3.2 机械零件设计应满足的基本要求 7

0.3.3 机械零件的设计方法及一般步骤 8

0.4 机械零件的强度 10

0.4.1 机械零件的载荷种类 10

0.4.2 机械零件的应力 10

0.4.3 静应力下机械零件的强度计算 11

0.4.4 变应力下机械零件的强度计算 12

0.4.5 安全系数 13

0.5 机械零件的材料及选用 13

0.5.1 机械零件常用材料 13

0.5.2 机械零件材料的选用 14

0.6 机械零件设计中的标准化 15

0.6.1 极限与配合 15

0.6.2 表面粗糙度 17

0.6.3 优先数系和优先数系标准 18

0.7 机械零件的摩擦、磨损和润滑 18

0.7.1 机械零件的摩擦 18

0.7.2 机械零件的磨损 19

0.7.3 机械零件的润滑 22

0.8 现代机械设计方法概述 23

习题与思考题 24

第1章 平面机构的结构分析 25

1.1 运动副及其分类 25

1.1.1 运动副 25

1.1.2 机构中构件的分类 27

1.2 机构运动简图 27

1.2.1 运动副及常用构件的画法 27

1.2.2 机构运动简图的绘制 28

1.3 平面机构的自由度 30

1.3.1 平面机构的自由度计算 30

1.3.2 几种特殊结构的处理 32

1.4 平面机构组成原理与结构分析 34

1.4.1 平面机构的高副低代 34

1.4.2 平面机构的组成原理 35

1.4.3 平面机构的结构分析 36

1.5 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用 36

1.5.1 速度瞬心及速度瞬心的求法 36

1.5.2 瞬心在速度分析上的应用 38

习题与思考题 39

第2章 平面连杆机构 41

2.1 铰链四杆机构的基本形式与特性 41

2.1.1 铰链四杆机构的基本形式 41

2.1.2 铰链四杆机构的基本特性 43

2.2 铰链四杆机构存在曲柄的条件 45

2.2.1 铰链四杆机构存在一个曲柄的条件 45

2.2.2 铰链四杆机构存在曲柄的判别通则 45

2.3 铰链四杆机构的演化 46

2.3.1 曲柄滑块机构 46

2.3.2 导杆机构 47

2.3.3 曲柄摇块机构 47

2.3.4 双滑块机构 48

2.3.5 偏心轮机构 48

2.4 平面机构的设计 49

2.4.1 图解法设计平面四杆机构 49

2.4.2 图谱综合法设计平面四杆机构简介 51

习题与思考题 52

第3章 凸轮机构 54

3.1 凸轮机构的类型与基本参数 54

3.1.1 凸轮机构的类型与应用 54

3.1.2 凸轮机构的基本概念与参数 56

3.2 从动件常用运动规律 57

3.2.1 等速运动规律 57

3.2.2 等加速-等减速运动规律 58

3.2.3 简谐运动规律 59

3.3 凸轮机构轮廓的设计 60

3.3.1 图解法设计凸轮轮廓 60

3.3.2 解析法设计凸轮轮廓 64

3.4 凸轮基本尺寸的确定 65

3.4.1 压力角的确定 65

3.4.2 基圆半径的确定 66

3.4.3 滚子半径的确定 66

习题与思考题 67

第4章 间歇运动机构 69

4.1 槽轮机构 69

4.1.1 槽轮机构的工作原理 69

4.1.2 槽轮机构主要参数和基本尺寸计算 70

4.1.3 槽轮机构的特点 72

4.2 棘轮机构 72

4.2.1 棘轮机构的工作原理 72

4.2.2 棘轮机构的类型与应用 73

4.2.3 棘轮机构的转角调节 74

4.2.4 棘轮机构设计 75

4.3 其他间歇运动机构 76

4.3.1 不完全齿轮机构 76

4.3.2 凸轮间歇运动机构 76

习题与思考题 77

第5章 机械的调速与平衡 78

5.1 机械的运转过程与速度波动的调节 78

5.1.1 机械的运转过程 78

5.1.2 机械速度波动的类型及调节方法 79

5.2 飞轮的近似设计方法 80

5.2.1 机械运转的基本参数 80

5.2.2 飞轮转动惯量的计算 81

5.2.3 飞轮主要尺寸的计算 82

5.3 刚性回转件的平衡 83

5.3.1 静平衡计算 84

5.3.2 静平衡试验 84

5.3.3 动平衡计算 85

5.3.4 动平衡试验 86

习题与思考题 88

第6章 带传动与链传动 89

6.1 带传动的类型与应用 89

6.1.1 带传动的类型与应用 89

6.1.2 带传动的几何参数 90

6.2 带传动的受力分析 91

6.2.1 带传动的受力分析 91

6.2.2 欧拉公式 92

6.3 传动带的应力分析及实例 92

6.4 带传动的弹性滑动与传动比 93

6.5 普通V带传动的设计计算与实例分析 93

6.5.1 V带的结构、型号与规格 93

6.5.2 单根普通V带的许用功率 94

6.5.3 普通V带型号与根数的确定 95

6.5.4 V带传动主要参数的确定 96

6.5.5 V带传动设计实例分析 96

6.6 V带带轮的结构 98

6.7 带传动的张紧、正确安装与维护 99

6.8 同步齿形带传动简介 99

6.9 链传动的特点与应用 99

6.10 链和链轮 100

6.11 链传动的运动分析和受力分析 100

6.11.1 链传动的运动分析 100

6.11.2 链传动的受力分析 100

6.12 滚子链传动的计算 101

6.12.1 滚子链传动的失效形式 101

6.12.2 单排滚子链传递的功率 102

6.12.3 链传动的主要参数选择 102

6.12.4 链传动设计实例分析 103

6.13 链传动的合理布置和润滑 105

习题与思考题 105

第7章 齿轮传动 106

7.1 齿轮传动的特点和基本类型 106

7.1.1 齿轮传动的特点 106

7.1.2 齿轮传动的基本类型 106

7.2 齿廓啮合基本定律 108

7.2.1 齿轮传动的传动比 108

7.2.2 齿廓啮合基本定律 108

7.3 渐开线及其渐开线齿轮 109

7.3.1 渐开线的形成及其特性 109

7.3.2 渐开线齿廓的啮合特点 112

7.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸计算 113

7.4.1 齿轮各部分结构及名称 113

7.4.2 标准齿轮的基本参数及几何尺寸 114

7.4.3 齿条 116

7.4.4 径节制齿轮 116

7.5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 116

7.5.1 齿轮正确啮合条件 116

7.5.2 齿轮标准安装条件 117

7.5.3 齿轮连续传动条件 119

7.6 渐开线齿廓切削加工的原理 120

7.6.1 成形法 120

7.6.2 范成法 121

7.7 渐开线齿廓的根切现象与标准外齿轮的最少齿数 123

7.7.1 根切现象 123

7.7.2 标准外齿轮的最少齿数 123

7.7.3 变位齿轮 124

7.8 齿轮传动的失效形式及计算准则 128

7.8.1 齿轮传动的失效形式 128

7.8.2 齿轮传动的计算准则 131

7.9 齿轮的常用材料及热处理 131

7.9.1 对齿轮材料的基本要求 131

7.9.2 齿轮的常用材料及其热处理 132

7.9.3 齿轮材料的许用应力 134

7.10 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 137

7.10.1 直齿圆柱齿轮传动的受力分析 138

7.10.2 齿轮传动的计算载荷 138

7.10.3 直齿圆柱齿轮传动的接触疲劳强度计算 140

7.10.4 直齿圆柱齿轮传动的齿根弯曲疲劳强度计算 142

7.10.5 直齿圆柱齿轮传动的设计计算实例 144

7.11 平行轴斜齿圆柱齿轮传动 147

7.11.1 斜齿轮齿廓的形成 148

7.11.2 斜齿圆柱基本参数及几何尺寸计算 148

7.11.3 斜齿轮正确啮合条件 150

7.11.4 斜齿轮传动的重合度 150

7.11.5 当量齿数 151

7.11.6 斜齿轮传动的特点 151

7.11.7 斜齿轮传动的受力分析 152

7.11.8 斜齿轮传动的强度计算 153

7.11.9 斜齿圆柱齿轮传动的设计计算实例 153

7.12 直齿圆锥齿轮传动 155

7.12.1 直齿圆锥齿轮的正确啮合条件 157

7.12.2 直齿圆锥齿轮的背锥与当量齿数 158

7.12.3 直齿圆锥齿轮传动的受力分析 159

7.12.4 直齿圆锥齿轮传动的强度计算 159

7.13 齿轮结构设计 160

7.14 齿轮传动的润滑与传动效率 162

7.14.1 齿轮传动的润滑 162

7.14.2 齿轮传动的效率 164

习题与思考题 164

第8章 蜗杆传动 167

8.1 蜗杆传动的特点与类型 167

8.1.1 蜗杆传动的特点 167

8.1.2 蜗杆传动的类型 167

8.2 圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸 170

8.2.1 圆柱蜗杆传动的主要参数 170

8.2.2 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 172

8.3 蜗杆传动的相对滑动速度和效率 173

8.3.1 蜗杆传动的相对滑动速度 173

8.3.2 蜗杆传动的效率 173

8.4 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 174

8.4.1 蜗杆传动的失效形式 174

8.4.2 蜗杆传动的常用材料 175

8.4.3 蜗杆传动的结构 175

8.5 蜗杆传动的强度计算 176

8.5.1 蜗杆传动的受力分析 176

8.5.2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算 177

8.5.3 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 177

8.6 蜗杆传动的润滑与热平衡计算 178

8.6.1 蜗杆传动的润滑 178

8.6.2 蜗杆传动的热平衡计算 179

8.7 蜗杆传动的设计计算实例 180

习题与思考题 181

第9章 轮系 183

9.1 轮系的分类 183

9.1.1 定轴轮系 183

9.1.2 周转轮系 183

9.1.3 复合轮系 184

9.2 定轴轮系传动比计算 184

9.2.1 定轴轮系传动比大小的计算 184

9.2.2 定轴轮系中齿轮之间转向关系的确定 185

9.2.3 定轴轮系各齿轮轴的转速、功率及转矩确定 186

9.3 周转轮系传动比计算 186

9.3.1 平行轴周转轮系传动比计算 186

9.3.2 非平行轴周转轮系传动比计算 189

9.4 复合轮系传动比计算 189

9.5 轮系的运用 190

9.6 其他类型行星轮系简介 192

习题与思考题 193

第10章 螺纹连接 195

10.1 螺纹连接的基本知识 195

10.1.1 螺纹的类型与基本参数 195

10.1.2 螺旋副受力分析、效率与自锁 196

10.1.3 螺纹紧固件与螺纹连接基本类型 198

10.2 螺纹连接的预紧与防松 200

10.2.1 螺纹连接的预紧 200

10.2.2 螺纹连接的防松 201

10.3 螺栓连接的强度计算 202

10.3.1 松螺栓连接 203

10.3.2 紧螺栓连接 203

10.3.3 铰制孔螺栓连接 206

10.3.4 螺纹连接件的材料与许用应力 206

10.3.5 螺栓组连接的设计计算实例 208

10.4 提高螺栓连接强度的措施 209

10.5 螺旋传动简介 211

习题与思考题 212

第11章 轴与轴毂连接 214

11.1 概述 214

11.1.1 轴的功用、分类及组成 214

11.1.2 轴的主要设计内容和设计要求 216

11.1.3 轴的设计步骤 217

11.2 轴的材料及选择 217

11.3 轴的结构设计 218

11.3.1 轴上零件的布置和装配 219

11.3.2 轴的最小直径估算 219

11.3.3 各轴段直径和长度的确定 220

11.3.4 轴上零件的轴向定位与固定 221

11.3.5 轴上零件的周向固定 223

11.3.6 轴的结构工艺性 224

11.3.7 提高轴的强度和刚度的措施 225

11.4 轴的强度计算 227

11.4.1 按扭转强度计算 227

11.4.2 按弯扭合成强度计算 228

11.4.3 轴的安全系数校核计算 230

11.5 轴的刚度计算和振动稳定性概念 237

11.5.1 轴的刚度计算 237

11.5.2 轴的振动稳定性概念 237

11.6 键连接与花键连接 239

11.6.1 键连接类型与结构形式 239

11.6.2 键连接的应用 240

11.6.3 平键连接的选择与强度计算 241

11.6.4 花键连接简介 242

11.7 销连接 244

11.8 焊接、铆接与过盈连接 245

11.8.1 焊接 245

11.8.2 铆接 246

11.8.3 过盈连接 246

习题与思考题 247

第12章 轴承 249

12.1 轴承的类型与应用 249

12.2 滑动轴承 250

12.2.1 滑动轴承的结构 250

12.2.2 滑动轴承轴瓦的结构 252

12.3 滑动轴承的材料 252

12.4 滑动轴承的润滑 254

12.4.1 润滑剂 254

12.4.2 润滑装置 255

12.4.3 润滑方式及其选择 257

12.5 非液体摩擦滑动轴承的设计 257

12.5.1 向心滑动轴承的设计 258

12.5.2 推力滑动轴承的设计 258

12.5.3 向心滑动轴承设计的实例分析 259

12.6 滚动轴承的类型与代号 259

12.6.1 滚动轴承的典型结构 259

12.6.2 滚动轴承的基本类型与特点 260

12.6.3 滚动轴承的代号 262

12.6.4 滚动轴承类型的选择 264

12.7 滚动轴承的工作情况分析 265

12.7.1 滚动轴承的受力分析 265

12.7.2 滚动轴承的失效形式 266

12.7.3 滚动轴承的寿命计算 266

12.7.4 向心角接触轴承的轴向载荷计算 269

12.7.5 滚动轴承的静载荷计算 271

12.7.6 滚动轴承的计算实例 271

12.8 滚动轴承的组合设计 273

12.8.1 滚动轴承的固定 273

12.8.2 滚动轴承组合件的轴向固定 274

12.8.3 滚动轴承组合件的调整 275

12.8.4 滚动轴承的预紧 275

12.8.5 滚动轴承的配合 276

12.8.6 滚动轴承的安装与拆卸 276

12.8.7 滚动轴承的润滑 277

12.8.8 滚动轴承的密封 278

习题与思考题 279

第13章 联轴器、离合器及制动器 281

13.1 联轴器 281

13.1.1 联轴器的类型及其特点 282

13.1.2 刚性固定式联轴器 283

13.1.3 刚性可移式联轴器 284

13.1.4 弹性联轴器 286

13.1.5 联轴器的选择及计算 288

13.2 离合器 291

13.2.1 离合器的功用 291

13.2.2 离合器的类型 291

13.2.3 离合器的性能要求 292

13.2.4 各型离合器的特点 292

13.2.5 离合器的选择和计算 295

13.3 制动器 295

13.3.1 制动器的功用 295

13.3.2 制动器的类型 296

13.3.3 常用制动器简介 296

13.3.4 制动器的选择 297

习题与思考题 297

第14章 弹簧 298

14.1 弹簧的功用、类型及其特点 298

14.1.1 概述 298

14.1.2 弹簧的定义 298

14.1.3 弹簧的功用 298

14.1.4 弹簧的分类 299

14.2 圆柱螺旋弹簧 299

14.2.1 圆柱螺旋弹簧的结构形式 299

14.2.2 圆柱螺旋弹簧的几何尺寸 301

14.3 弹簧的材料与制造 302

14.3.1 弹簧的材料 302

14.3.2 弹簧的制造 303

14.4 圆柱螺旋弹簧的设计 304

14.4.1 几何参数计算 304

14.4.2 特性曲线 305

14.4.3 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧受载时的应力及变形 306

14.4.4 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的刚度 307

14.4.5 圆柱螺旋压缩弹簧的稳定性 308

14.4.6 受交变载荷螺旋弹簧的疲劳强度和静强度 309

14.4.7 受交变载荷螺旋弹簧的振动频率 310

14.4.8 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计 310

14.5 其他弹簧简介 312

14.5.1 板簧 312

14.5.2 平面涡卷弹簧 313

14.5.3 碟形弹簧 313

14.5.4 环形弹簧 313

14.5.5 空气弹簧 314

习题与思考题 314

参考文献 316