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绪论 1

课程的性质、地位、研究对象和任务 1

一、课程的性质和地位 1

二、课程的研究对象 2

三、课程的任务 3

课程研究的主要内容 4

一、机械系统运动学和动力学分析 4

二、机械精度设计 4

三、机械的工作能力和结构设计 5

机械设计的基本要求和一般进程 6

一、机械设计的基本要求 6

二、机械设计人员应有的素质 6

三、机械设计的一般进程 7

习题 7

第一篇 机构运动与动力设计 10

第1章 平面机构运动简图及其自由度 10

1.1 平面机构的运动副及其分类 10

1.1.1 运动副的定义 10

1.1.2 运动副的分类 10

1.2 平面机构的组成及其运动简图的绘制 11

1.2.1 机构的组成 11

1.2.2 机构运动简图的绘制 12

1.3 平面机构的自由度 14

1.3.1 平面机构自由度计算公式 14

1.3.2 机构具有确定运动的条件 14

1.3.3 机构自由度计算注意事项 15

1.4 速度瞬心及其应用 16

1.4.1 速度瞬心及其求法 17

1.4.2 速度瞬心的应用 18

习题 19

第2章 平面连杆机构 23

2.1 铰链四杆机构的基本形式 23

2.1.1 曲柄摇杆机构 24

2.1.2 双曲柄机构 24

2.1.3 双摇杆机构 26

2.2 铰链四杆机构曲柄存在条件 26

2.3 铰链四杆机构的传动特性 27

2.3.1 急回特性及其应用 27

2.3.2 压力角与传动角的概念 29

2.3.3 死点 30

2.4 铰链四杆机构演化 31

2.4.1 转动副转化成移动副 31

2.4.2 扩大转动副 32

2.4.3 取不同的构件为机架 32

2.5 四杆机构的设计与工程应用 34

2.5.1 四杆机构的设计 34

2.5.2 平面连杆机构的工程应用 38

习题 40

第3章 凸轮机构 45

3.1 凸轮机构的类型和应用 45

3.1.1 凸轮机构的组成和工程应用 45

3.1.2 凸轮机构的类型 47

3.2 从动件常用运动规律 49

3.2.1 等速运动 50

3.2.2 等加速等减速运动 50

3.2.3 余弦加速度运动 51

3.2.4 正弦加速度运动 52

3.3 凸轮机构压力角 52

3.3.1 凸轮机构压力角与作用力 52

3.3.2 凸轮机构压力角与基圆半径的关系 53

3.4 凸轮轮廓设计与工程应用 54

3.4.1 图解法 55

3.4.2 解析法 58

3.4.3 工程应用实例 60

习题 62

第4章 齿轮机构 66

4.1 齿轮机构的组成和分类 66

4.1.1 齿轮机构的组成 66

4.1.2 齿轮机构的分类 67

4.2 齿廓啮合基本定律及渐开线齿形 69

4.2.1 齿廓啮合基本定律 69

4.2.2 渐开线齿廓 70

4.3 渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及尺寸 71

4.3.1 渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称和基本参数 71

4.3.2 渐开线直齿圆柱齿轮的尺寸计算 74

4.4 渐开线标准齿轮的啮合 75

4.4.1 正确啮合条件 76

4.4.2 标准中心距和重合度 76

4.5 渐开线齿轮的切齿原理 79

4.5.1 仿形法 79

4.5.2 范成法 80

4.6 渐开线直齿圆柱齿轮的根切、最少齿数和变位 81

4.6.1 根切和最少齿数 81

4.6.2 齿轮的变位及其特点 82

4.7 平行轴斜齿圆柱齿轮传动 83

4.7.1 齿面的形成和几何尺寸计算 83

4.7.2 平行轴斜齿圆柱齿轮的啮合传动 86

4.7.3 当量齿数计算 87

4.7.4 斜齿圆柱齿轮的优缺点 88

4.8 直齿圆锥齿轮机构 88

4.8.1 特点及应用 88

4.8.2 齿廓曲线、背锥和当量齿数 89

4.8.3 直齿圆锥齿轮的基本参数及几何尺寸计算 90

4.8.4 正确啮合条件 92

4.9 蜗杆机构 92

4.9.1 蜗杆传动的特点和类型 92

4.9.2 主要参数和几何尺寸计算 93

4.9.3 蜗杆转向与蜗轮转向的判定 96

4.10 齿轮机构综合应用 96

4.10.1 综合应用实例一 96

4.10.2 综合应用实例二 97

习题 99

第5章 轮系 102

5.1 概述 102

5.1.1 工程问题索引 102

5.1.2 轮系的分类 103

5.2 定轴轮系 103

5.2.1 平面定轴轮系传动比的计算 103

5.2.2 空间定轴轮系传动比的计算 104

5.3 周转轮系 105

5.3.1 周转轮系的分类 105

5.3.2 周转轮系传动比计算 106

5.3.3 复合轮系传动比的计算 107

5.4 轮系的应用 109

5.4.1 实现分路传动 109

5.4.2 实现换向传动 109

5.4.3 实现变速传动 110

5.4.4 实现大传动比 110

5.4.5 实现运动分解与合成 110

习题 112

第6章 其他常用机构及其应用 114

6.1 万向联轴节 114

6.1.1 单万向联轴节 114

6.1.2 双万向联轴节 115

6.2 螺旋机构及其应用 115

6.2.1 螺旋机构工作原理及类型 115

6.2.2 螺旋机构的功能及应用 116

6.3 间歇运动机构 117

6.3.1 棘轮机构及其应用 117

6.3.2 槽轮机构及其应用 119

6.3.3 不完全齿机构及其应用 120

习题 121

第7章 机械的运转及其速度波动的调节 122

7.1 概述 122

7.1.1 机器运转及其速度波动调节的目的 122

7.1.2 机械运转的三个阶段 122

7.2 机器速度波动的调节方法 123

7.2.1 周期性速度波动的调节方法 124

7.2.2 非周期性速度波动的调节方法 124

7.3 飞轮设计 125

7.3.1 飞轮的设计原理 125

7.3.2 飞轮尺寸的确定 128

习题 130

第8章 回转件的平衡 132

8.1 回转件平衡的目的 132

8.2 回转件的平衡计算 132

8.2.1 质量分布在同一回转面内 133

8.2.2 质量分布不在同一回转面内 135

8.3 回转件的平衡实验法 136

8.3.1 静平衡及其应用 137

8.3.2 动平衡及其应用 137

习题 138

第二篇 机械精度设计 142

第9章 光滑圆柱表面的公差与配合 142

9.1 公差与配合的基本术语 142

9.1.1 公差术语及其定义 142

9.1.2 配合的术语及其定义 145

9.2 公差与配合的基本规定 147

9.2.1 标准公差 147

9.2.2 基本偏差 149

9.2.3 基准制 150

9.2.4 公差带 151

9.2.5 配合 153

9.2.6 未注公差尺寸的极限偏差 153

9.3 公差与配合标准的选用 153

9.3.1 公差等级的选择 153

9.3.2 基准制的选择 154

9.3.3 配合的选择 155

第10章 几何公差 157

10.1 基本概念 157

10.1.1 几何公差的符号及代号 157

10.1.2 零件的几何要素 158

10.2 几何误差和几何公差 159

10.2.1 基本术语及其定义 159

10.2.2 形状公差 160

10.2.3 位置公差 162

10.3 几何公差的标注 166

第11章 表面粗糙度 169

11.1 表面粗糙度的评定标准 169

11.1.1 评定表面粗糙度的基本规定 169

11.1.2 表面粗糙度的评定参数 170

11.1.3 评定参数和有关长度的数值 172

11.2 表面粗糙度的标注及选用 173

11.2.1 表面粗糙度的基本符号及标注 173

11.2.2 表面粗糙度的选用 174

第12章 圆柱齿轮传动公差 175

12.1 对齿轮传动公差的基本要求 175

12.2 齿轮、齿轮副误差及侧隙的评定指标 176

12.2.1 齿距精度 176

12.2.2 齿廓精度 177

12.2.3 齿向精度 178

12.2.4 综合精度 178

12.2.5 齿轮副的安装精度 180

12.2.6 齿轮副的配合 180

12.2.7 其他检验项目 182

12.3 齿轮精度及公差标准 184

第13章 典型零件的公差选用与标注实例 186

第三篇 机械工作能力与结构设计 190

第14章 机械创新设计方法 190

14.1 机器的功能结构与系统组成 190

14.1.1 机器的功能结构分析 190

14.1.2 机器的系统组成 191

14.2 机械设计的一般方法和约束分析 193

14.2.1 机械设计的一般方法 193

14.2.2 机械设计的约束分析 195

14.3 机械设计的经济分析与社会环境 196

14.3.1 机械设计的经济分析 196

14.3.2 机械设计的社会环境 198

14.4 机械系统创新设计及总体方案设计 198

14.4.1 机械系统创新思维和技法 198

14.4.2 机械系统总体方案设计原则与实例 201

习题 207

第15章 机械零件结构工艺性设计 208

15.1 概述 208

15.1.1 零件结构工艺性的概念 208

15.1.2 零件的结构工艺性的基本问题 209

15.1.3 零件结构工艺性的基本要求 209

15.2 零件结构的切削加工工艺性举例 210

15.2.1 零件应便于在机床或夹具上安装 210

15.2.2 零件应尽量采用标准化参数 212

15.2.3 零件应便于加工，提高切削效率 212

15.2.4 便于度量 216

15.3 零件结构的装配工艺性举例 216

15.3.1 零件的结构要便于装配 216

15.3.2 零件的结构要便于维修 218

15.3.3 应有正确的装配基面 219

15.3.4 机器部件应尽可能分解成独立装配单元 219

习题 220

第16章 连接 222

16.1 螺纹 222

16.1.1 螺纹类型与应用 222

16.1.2 螺纹的主要参数 224

16.2 螺纹副受力分析、效率及自锁 225

16.2.1 矩形螺纹 225

16.2.2 非矩形螺纹 226

16.2.3 螺纹副的效率 227

16.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件 227

16.3.1 螺纹连接的基本类型 227

16.3.2 螺纹紧固件 229

16.4 螺纹连接的预紧与防松 231

16.4.1 拧紧力矩 231

16.4.2 螺纹连接的防松 232

16.5 螺纹连接强度的计算 234

16.5.1 螺栓连接的失效形式和计算准则 234

16.5.2 松螺栓连接强度的计算 234

16.5.3 紧螺栓连接强度的计算 234

16.5.4 铰制孔螺栓连接强度计算 237

16.5.5 螺栓材料和许用应力 238

16.5.6 提高螺栓连接强度的措施 239

16.6 螺栓组连接结构设计与工程应用 241

16.6.1 螺栓组连接的受力分析 241

16.6.2 螺栓组连接的结构设计与工程实例 245

16.7 螺旋传动与工程应用 247

16.7.1 螺旋传动简介 247

16.7.2 螺旋传动设计计算 248

16.7.3 螺旋传动工程应用 251

16.8 键及花键连接 252

16.8.1 键连接 252

16.8.2 花键连接 256

16.8.3 键的公差与配合 258

16.9 销连接 259

习题 260

第17章 带传动 263

17.1 带传动的类型、特点及应用 263

17.1.1 带传动的组成和工作原理 263

17.1.2 带传动的类型 263

17.1.3 带传动的张紧方式 264

17.1.4 带传动的特点 265

17.2 带传动的工作情况分析 265

17.2.1 带传动的受力分析 265

17.2.2 带传动的应力分析 266

17.2.3 弹性滑动和打滑 267

17.3 V带传动的设计计算 268

17.3.1 V带的结构和标准 268

17.3.2 V带轮设计 270

17.3.3 带传动的设计准则和单根V带的许用功率 271

17.3.4 普通V带传动的设计计算 274

习题 278

第18章 链传动 279

18.1 链传动的类型、特点及应用 279

18.1.1 滚子链的结构和规格 280

18.1.2 滚子链链轮的结构 281

18.2 链传动的工作情况分析 283

18.2.1 链传动的运动分析 283

18.2.2 链传动的受力分析 284

18.3 滚子链的设计计算 285

18.3.1 链传动的失效形式及功率曲线 285

18.3.2 滚子链的设计步骤及参数选择 287

18.4 链传动的布置与润滑 289

18.4.1 链传动的布置 289

18.4.2 链传动的润滑 290

习题 291

第19章 齿轮传动 293

19.1 齿轮传动的失效形式及计算准则 293

19.1.1 齿轮的失效形式 293

19.1.2 齿轮传动计算准则 295

19.2 齿轮材料及精度 295

19.2.1 齿轮材料和热处理 295

19.2.2 齿轮传动的精度 297

19.3 直齿圆柱齿轮传动受力分析和计算载荷 297

19.3.1 受力分析 297

19.3.2 计算载荷 298

19.4 直齿圆柱齿轮传动强度计算 298

19.4.1 齿面接触强度计算 299

19.4.2 轮齿弯曲强度计算 300

19.4.3 齿轮传动设计参数的选择和设计步骤 301

19.5 斜齿圆柱齿轮传动受力分析和强度计算 305

19.5.1 受力分析 305

19.5.2 强度计算 306

19.6 直齿圆锥齿轮传动受力分析和强度计算 308

19.6.1 受力分析 308

19.6.2 强度计算 309

19.7 齿轮的结构设计 310

19.8 齿轮传动的润滑和效率 312

19.8.1 齿轮传动的润滑 312

19.8.2 齿轮传动的效率 312

习题 313

第20章 蜗杆传动 315

20.1 蜗杆传动的材料和失效形式 315

20.1.1 蜗杆传动的材料 315

20.1.2 蜗杆传动的失效形式 315

20.1.3 蜗杆传动的结构设计 316

20.2 蜗杆传动的受力分析和强度计算 317

20.2.1 蜗杆传动的受力分析 317

20.2.2 蜗杆传动的强度计算 318

20.3 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 320

20.3.1 蜗杆传动的效率和润滑 320

20.3.2 蜗杆传动的热平衡计算 321

习题 323

第21章 机械传动方案综合分析与工程应用 325

21.1 机械传动系统设计 325

21.1.1 各种机械传动主要性能的比较分析 325

21.1.2 摩擦传动与啮合传动的比较 327

21.1.3 选择机械传动的一般原则 328

21.1.4 机械传动系统的设计过程 329

21.2 机械传动工程应用实例 336

21.2.1 机械传动系统设计实例分析 336

21.2.2 机械设计基础课程设计题目综合 342

习题 347

第22章 滚动轴承 349

22.1 滚动轴承的主要类型 349

22.1.1 滚动轴承的基本组成 349

22.1.2 滚动轴承的主要类型 349

22.2 滚动轴承的代号 351

22.2.1 基本代号 352

22.2.2 前置代号与后置代号 353

22.3 滚动轴承类型的选择 353

22.4 滚动轴承的尺寸选择 354

22.4.1 失效形式和计算准则 354

22.4.2 滚动轴承的寿命计算 355

22.4.3 滚动轴承的静强度计算 358

22.5 滚动轴承的润滑和密封 360

22.5.1 滚动轴承的润滑 360

22.5.2 滚动轴承的密封 360

22.6 滚动轴承的使用 361

22.6.1 轴承的配置 361

22.6.2 轴承的轴向紧固 362

22.6.3 轴承的预紧 363

22.6.4 轴承间隙的调整 363

22.6.5 轴承的配合 363

22.6.6 轴承的装拆 364

22.6.7 轴承组合位置的调整 364

习题 365

第23章 滑动轴承 366

23.1 摩擦状态 366

23.2 滑动轴承的结构形式 367

23.2.1 向心滑动轴承 367

23.2.2 推力滑动轴承 369

23.3 轴承材料 370

23.3.1 金属材料 370

23.3.2 非金属材料 371

23.4 润滑剂和润滑装置 371

23.4.1 润滑剂 371

23.4.2 润滑装置 373

23.5 非液体摩擦滑动轴承的计算 374

23.5.1 失效形式与设计准则 374

23.5.2 向心滑动轴承 374

23.5.3 推力滑动轴承 374

23.6 动压润滑 375

23.6.1 动压润滑的形成原理 375

23.6.2 一维雷诺方程 376

23.6.3 向心动压轴承的承载量计算 377

23.7 其他轴承简介 379

23.7.1 多油楔轴承 379

23.7.2 静压轴承与空气轴承 380

习题 381

第24章 轴 382

24.1 轴的类型、材料和设计准则 382

24.1.1 轴的类型与功用 382

24.1.2 轴的材料及其选择 383

24.1.3 轴的设计准则与步骤 384

24.2 轴系结构组合设计与工程应用 384

24.2.1 轴的结构设计要求 384

24.2.2 轴系结构组合设计实例 389

24.3 轴的强度计算 391

24.3.1 按扭转强度计算 391

24.3.2 按弯扭合成强度计算 392

习题 395

第25章 联轴器与离合器 397

25.1 概述 397

25.2 联轴器的分类及应用 398

25.2.1 联轴器的分类 398

25.2.2 常用联轴器 398

25.3 离合器的分类及应用 401

25.3.1 离合器的分类 401

25.3.2 常用离合器 401

习题 404

第26章 弹簧 405

26.1 弹簧的功用和类型 405

26.1.1 弹簧的功用 405

26.1.2 弹簧的类型 405

26.2 弹簧的材料与制造 406

26.2.1 弹簧的材料 406

26.2.2 弹簧的制造 407

26.3 圆柱形螺旋压缩、拉伸弹簧的应力分析 407

26.3.1 弹簧的应力 407

26.3.2 弹簧的变形 408

26.4 圆柱形螺旋压缩、拉伸弹簧的设计 409

26.4.1 弹簧的结构和特性曲线 409

26.4.2 弹簧的设计步骤 411

习题 412

参考文献 413