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绪论 1

第1篇 机械设计总论 7

第1章 机械设计概论 7

1.1 机械设计的基本要求 7

1.1.1 机器设计的基本要求 7

1.1.2 机械零件设计的基本要求 8

1.2 机械设计的一般程序 9

1.3 机械零件的主要失效形式与设计准则 10

1.3.1 机械零件的主要失效形式 10

1.3.2 机械零件的设计准则 11

1.4 机械零件的设计方法与基本原则 13

1.4.1 机械零件的设计方法 13

1.4.2 机械零件的设计步骤 14

1.4.3 机械零件设计的基本原则 15

习题 16

第2章 机械零部件设计中的强度与耐磨性 17

2.1 概述 17

2.1.1 载荷及其种类 17

2.1.2 应力及其种类 17

2.1.3 静应力作用下的强度问题 19

2.2 疲劳强度的基本理论 20

2.2.1 疲劳断裂特征 20

2.2.2 疲劳曲线 20

2.2.3 疲劳极限应力图 22

2.3 影响疲劳强度的主要因素 23

2.3.1 应力集中的影响 23

2.3.2 绝对尺寸的影响 24

2.3.3 表面状态的影响 24

2.4 稳定循环变应力时机械零件的疲劳强度计算 24

2.4.1 许用应力法 24

2.4.2 安全系数法 25

2.5 非稳定循环变应力时机械零件的疲劳强度计算 28

2.5.1 疲劳损伤累积理论 28

2.5.2 非稳定变应力的疲劳强度计算 29

2.6 机械零件的接触强度 31

2.7 机械设计中的摩擦问题 33

2.7.1 摩擦的定义和分类 33

2.7.2 影响摩擦的主要因素 34

2.7.3 摩擦的约束性质 34

2.8 机械设计中的磨损问题 35

2.8.1 磨损的定义和分类 35

2.8.2 磨损的过程 35

2.8.3 影响磨损的因素 36

2.8.4 减少磨损的措施 36

2.9 机械设计中的润滑问题 37

习题 37

第2篇 连接件设计 41

第3章 螺纹连接和螺旋传动 41

3.1 概述 41

3.2 螺纹 41

3.2.1 螺纹的形成 41

3.2.2 螺纹的主要参数 42

3.3 螺纹连接类型和标准连接件 43

3.3.1 螺纹的分类 43

3.3.2 常用螺纹连接件 46

3.4 螺纹连接预紧与防松 47

3.4.1 螺纹连接预紧 47

3.4.2 螺纹连接防松 49

3.5 单个螺栓连接的强度计算 50

3.5.1 普通螺栓连接 50

3.5.2 铰制孔用螺栓连接 54

3.6 螺栓组连接的设计 55

3.6.1 螺栓组连接的结构设计 55

3.6.2 螺栓组连接的受力分析 56

3.7 螺纹连接件的材料及许用应力 61

3.7.1 螺纹连接件的材料 61

3.7.2 螺纹连接件的许用应力 62

3.8 提高螺栓连接强度的措施 62

3.8.1 降低影响螺栓疲劳强度的应力幅 62

3.8.2 改善螺纹牙上载荷分布不均的现象 64

3.8.3 减小应力集中的影响 66

3.8.4 采用合理的制造工艺方法 66

3.9 螺旋传动 69

3.9.1 螺旋传动的特点 69

3.9.2 螺旋传动的应用 69

3.9.3 螺旋传动的类型 70

3.9.4 滑动螺旋副的精度和公差 71

3.9.5 滚动螺旋传动简介 71

3.9.6 静压螺旋传动简介 72

习题 72

第4章 键、花键、销连接和无键连接 74

4.1 键连接 74

4.1.1 键连接的特点和类型 74

4.1.2 键的选用和强度校核 77

4.2 花键连接 79

4.2.1 花键连接的特点 79

4.2.2 类型选择 79

4.3 销连接 81

4.4 无键连接 82

4.4.1 过盈连接 82

4.4.2 型面连接 83

4.4.3 胀紧连接 83

习题 84

第3篇 机械传动设计 87

第5章 带传动设计 87

5.1 带传动的组成、工作原理、类型和特点 87

5.1.1 带传动的组成和工作原理 87

5.1.2 摩擦式带传动的类型 87

5.1.3 带传动的工作特点和适用范围 89

5.2 V带结构和类型 89

5.2.1 V带的结构 89

5.2.2 V带的类型 90

5.2.3 V带及带轮参数 90

5.3 带传动的工作情况分析 92

5.3.1 带传动的受力分析 92

5.3.2 欧拉公式与最大有效拉力 92

5.3.3 带传动的应力分析 93

5.3.4 带传动的弹性滑动和打滑 95

5.4 带传动的失效形式及设计准则 96

5.4.1 带传动的主要失效形式 96

5.4.2 V带传动的设计准则和基本额定功率 96

5.4.3 单根普通V带的许用功率 98

5.5 普通V带的设计计算 100

5.5.1 原始数据和设计内容 100

5.5.2 设计步骤和设计参数的选择 100

5.6 V带轮的设计 104

5.6.1 V带轮的设计内容 104

5.6.2 V带轮的结构形式 104

5.6.3 V带轮的材料 105

5.6.4 V带轮的结构设计 105

5.6.5 V带轮的技术要求 106

5.7 带传动的张紧、安装和维护 108

5.7.1 带传动的张紧 108

5.7.2 V带的安装和维护 109

习题 109

第6章 链传动设计 110

6.1 链传动的类型、特点和应用 110

6.1.1 链传动的类型 110

6.1.2 链传动的工作特点和适用范围 110

6.2 滚子链与链轮 111

6.2.1 滚子链 111

6.2.2 链轮 114

6.3 链传动的工作情况分析 117

6.3.1 链传动的运动特性 117

6.3.2 链传动的动载荷 118

6.3.3 链传动的受力分析 119

6.4 链传动的失效形式和额定功率 120

6.4.1 链传动的失效形式 120

6.4.2 链传动的额定功率 121

6.5 滚子链传动的设计 123

6.5.1 中、高速（υ≥0.6 m/s）链传动的设计 123

6.5.2 低速（υ〈0.6 m/s）链传动的设计 126

6.6 链传动的布置、润滑和张紧 127

6.6.1 链传动的布置 127

6.6.2 链传动的润滑 128

6.6.3 链传动的张紧 129

习题 129

第7章 齿轮传动 131

7.1 概述 131

7.2 齿轮传动的失效形式及设计准则 131

7.2.1 齿轮传动的形式 131

7.2.2 齿轮传动的失效形式 132

7.2.3 设计准则 134

7.3 齿轮的材料及其选择 134

7.3.1 齿轮材料及其选用 134

7.3.2 齿轮的热处理 135

7.4 齿轮传动的计算载荷 136

7.4.1 使用系数KA 137

7.4.2 动载系数Kv 137

7.4.3 齿间载荷分配系数KHα和KFα 138

7.4.4 齿向载荷分布系数KHβ、KFβ 139

7.5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 140

7.5.1 轮齿的受力分析 140

7.5.2 齿面接触疲劳强度计算 142

7.5.3 齿根弯曲疲劳强度计算 145

7.6 齿轮传动的设计参数、许用应力及设计示例 148

7.6.1 齿轮主要参数选择 148

7.6.2 齿轮的许用应力 149

7.6.3 直齿圆柱齿轮传动的设计示例 152

7.7 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 157

7.7.1 轮齿的受力分析 157

7.7.2 齿面接触疲劳强度计算公式 158

7.7.3 齿根弯曲疲劳强度计算公式 159

7.7.4 标准斜齿轮传动的设计示例 159

7.8 标准圆锥齿轮传动的强度计算 166

7.8.1 基本参数和几何尺寸的计算 167

7.8.2 轮齿的受力分析 168

7.8.3 标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算 169

7.9 齿轮的结构设计 173

7.10 齿轮传动的润滑 176

7.10.1 润滑剂的选择 176

7.10.2 润滑方式的选择 177

7.11 其他齿轮传动简介 178

7.11.1 圆弧齿圆柱齿轮传动简介 178

7.11.2 曲线齿圆锥齿轮传动简介 180

习题 181

第8章 蜗杆传动 183

8.1 蜗杆传动的特点和类型 183

8.1.1 蜗杆传动的特点 183

8.1.2 蜗杆传动的类型 183

8.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 185

8.2.1 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及选择 185

8.2.2 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸的计算 187

8.3 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算 189

8.3.1 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 189

8.3.2 蜗杆、蜗轮的材料和结构 189

8.3.3 蜗杆传动的受力分析 191

8.3.4 蜗杆传动的强度计算 192

8.4 圆弧圆柱蜗杆传动设计计算 194

8.4.1 圆弧圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 194

8.4.2 圆弧圆柱蜗杆（ZC1）传动的强度计算 196

8.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 199

8.5.1 蜗杆传动的效率 199

8.5.2 蜗杆传动的润滑 201

8.5.3 蜗杆传动的热平衡计算 202

8.6 蜗杆传动设计示例 202

习题 206

第4篇 轴系零部件及弹簧设计 209

第9章 滑动轴承 209

9.1 概述 209

9.2 滑动轴承的结构形式 209

9.2.1 径向滑动轴承的结构类型 209

9.2.2 止推滑动轴承的结构类型 211

9.3 轴瓦的结构和材料 212

9.3.1 轴瓦的结构 212

9.3.2 滑动轴承材料 215

9.4 滑动轴承的润滑 218

9.4.1 滑动轴承的润滑剂及其选用 218

9.4.2 滑动轴承的润滑方式及装置 220

9.4.3 润滑方式的选择 221

9.5 非液体摩擦滑动轴承的计算 222

9.5.1 非液体摩擦滑动轴承的失效形式和计算准则 222

9.5.2 径向滑动轴承的设计计算 222

9.5.3 止推滑动轴承的设计计算 223

9.6 液体动力润滑径向滑动轴承的设计 224

9.6.1 液体动力润滑的基本方程——雷诺方程 224

9.6.2 形成液体动力润滑（即动压油膜）的必要条件 226

9.6.3 液体动力润滑径向滑动轴承的工作过程 227

9.6.4 径向滑动轴承的主要几何关系 228

9.6.5 液体动力润滑径向滑动轴承设计方法 231

9.7 液体静力润滑滑动轴承简介 235

习题 235

第10章 滚动轴承 237

10.1 概述 237

10.1.1 滚动轴承的基本构造 237

10.1.2 滚动轴承的材料 238

10.1.3 滚动轴承的结构特性 238

10.2 滚动轴承的主要类型及代号 239

10.2.1 滚动轴承的主要类型、性能与特点 239

10.2.2 滚动轴承的代号 241

10.3 滚动轴承类型的选用 243

10.3.1 滚动轴承承受的载荷情况 244

10.3.2 滚动轴承的转速 244

10.3.3 自动调心性能 244

10.3.4 经济性能 244

10.3.5 其他方面 244

10.4 滚动轴承的工作情况及计算准则 246

10.4.1 轴承元件的载荷分析 246

10.4.2 轴承元件的应力分析 247

10.4.3 滚动轴承的失效形式及计算准则 247

10.5 滚动轴承的寿命及载荷计算 248

10.5.1 基本额定寿命和基本额定动载荷 248

10.5.2 滚动轴承的当量动载荷及计算 249

10.5.3 滚动轴承的额定寿命计算 250

10.5.4 向心角接触轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷FA的计算 254

10.5.5 滚动轴承静载荷的计算 256

10.6 滚动轴承的组合设计 257

10.6.1 滚动轴承的轴向固定与定位 257

10.6.2 滚动轴承的支承结构 258

10.6.3 滚动轴承的配合选用 259

10.6.4 滚动轴承的安装和拆卸 260

10.6.5 轴承组合的调整 260

10.6.6 支承部位的刚度和同轴度 261

10.7 滚动轴承的润滑和密封 263

10.7.1 滚动轴承的润滑 263

10.7.2 滚动轴承的密封 264

习题 266

第11章 联轴器和离合器 268

11.1 联轴器 268

11.1.1 固定式刚性联轴器 268

11.1.2 可移式刚性联轴器 269

11.1.3 弹性联轴器 271

11.1.4 联轴器的选择 272

11.2 离合器 273

11.2.1 牙嵌式离合器 273

11.2.2 摩擦式离合器 274

11.3 安全联轴器与安全离合器 276

习题 277

第12章 轴 278

12.1 概述 278

12.1.1 轴的类型 278

12.1.2 有关的基本名词术语 279

12.1.3 轴的设计要求及设计步骤 280

12.1.4 轴的材料 280

12.2 轴的结构设计 281

12.2.1 拟订轴上零件的装配方案 281

12.2.2 轴上零件的轴向固定和定位 282

12.2.3 轴上零件的周向固定 283

12.2.4 各轴段直径和长度的确定 284

12.2.5 提高轴的强度的常用措施 285

12.2.6 轴的结构工艺性 286

12.3 轴的计算 287

12.3.1 轴的强度校核计算 287

12.3.2 轴的刚度校核计算 291

12.3.3 轴的振动及振动稳定性的概念 293

习题 299

第13章 弹簧 301

13.1 概述 301

13.1.1 弹簧的功用 301

13.1.2 弹簧的类型 301

13.1.3 弹簧特性曲线 302

13.1.4 弹簧变形能 303

13.2 圆柱螺旋弹簧的材料、结构及制造 303

13.2.1 弹簧的材料 303

13.2.2 圆柱螺旋弹簧的结构形式 305

13.2.3 螺旋弹簧的制造 307

13.3 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算 307

13.3.1 几何参数计算 308

13.3.2 特性曲线 310

13.3.3 圆柱螺旋弹簧受载时的应力及变形 311

13.3.4 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计 313

13.4 圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算 316

13.4.1 圆柱螺旋扭转弹簧的结构及特性曲线 316

13.4.2 圆柱螺旋扭转弹簧受载时的应力及变形 318

13.4.3 圆柱螺旋扭转弹簧的设计 318

习题 319

参考文献 320