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第一单元 明确任务 3

第1章 引例 3

1.1 机械设计任务的诞生 3

1.2 设计机械产品的雏形 5

1.3 详细设计出每一个零件 7

1.4 机械设计的一般过程和主要原则 8

第2章 定义工艺动作 11

2.1 执行构件的运动规律设计 11

2.2 执行构件运动规律设计的一般步骤 12

2.3 执行构件的运动协调 16

2.4 原动机的运动设计 17

第二单元 入门 21

第3章 机械设计的研究对象 21

3.1 机械是什么 21

3.2 构件之间的连接 22

3.3 构件系统 23

3.3.1 自由构件 23

3.3.2 运动副的自由度 24

3.3.3 运动链 24

第4章 机械系统方案构思和交流的工具 26

4.1 机构运动简图的定义 26

4.1.1 如何表示机构的运动 28

4.1.2 机构运动简图的作图规则 29

4.2 机构运动简图的绘制 32

4.2.1 画出构思中的机构 32

4.2.2 画出已有的机构 34

4.3 运动链具有确定运动的条件 36

第5章 运动链的自由度 38

5.1 平面运动链自由度计算公式的推导 38

5.2 自由度计算公式的应用 39

5.2.1 自由度计算公式的用途 39

5.2.2 复合铰与局部自由度 40

5.2.3 自由度计算公式的局限性 41

5.3 构思复杂运动链的一种方法 42

5.4 原动件不等于自由度的情况 43

5.5 执行构件的运动空间设计 45

第三单元 分析典型机械的特点 51

第6章 连杆机构 51

6.1 连杆机构的定义 51

6.1.1 连杆机构的概念 51

6.1.2 连杆机构中的构件 52

6.1.3 周转副和摆转副 52

6.1.4 连杆机构中的连架杆 52

6.1.5 运动副的性质与机架的选择无关 53

6.2 平面四杆机构的命名 54

6.3 平面连杆机构的应用 56

6.4 平面连杆机构的设计命题 59

6.4.1 刚体导引 59

6.4.2 轨迹生成 61

6.4.3 函数生成 62

6.4.4 综合的运动要求 62

6.5 平面连杆机构的运动特性 63

6.5.1 周转副存在的条件 63

6.5.2 平行四边形机构 64

6.5.3 急回特性 65

6.5.4 连杆机构运动的局限性 67

6.6 平面连杆机构的力传递特性 68

6.6.1 压力角和传动角 68

6.6.2 死点 70

6.6.3 增力效应 71

第7章 凸轮机构 73

7.1 凸轮机构的分类与命名 74

7.2 从动件运动规律设计 76

7.3 影响凸轮曲线轮廓形状的因素 79

7.4 凸轮廓线的设计和调整 82

第8章 齿轮机构 86

8.1 齿轮机构的分类 86

8.2 齿轮机构的工作情况分析 87

8.2.1 齿轮机构的传动比 87

8.2.2 齿轮机构传动比的实现 88

8.2.3 曲线的法线和接触点 89

8.2.4 齿廓啮合基本定律 89

8.2.5 共轭齿廓 91

8.3 渐开线齿廓 91

8.4 渐开线齿轮 94

8.5 渐开线齿轮的安装和啮合 97

第9章 带传动和链传动 102

9.1 带传动和链传动的特点 102

9.2 带传动 103

9.2.1 带传动的主要类型 103

9.2.2 摩擦型带传动的工作情况分析 104

9.2.3 普通V带传动设计 105

9.2.4 V带传动的安装和调整 114

9.3 链传动 115

9.3.1 链传动的主要类型 116

9.3.2 滚子链的结构特点 116

9.3.3 滚子链传动的多边形效应 117

9.3.4 滚子链传动的主要参数 118

第四单元 拓宽视野 123

第10章 其他常用机构和功能部件 123

10.1 间歇传动机构 123

10.1.1 棘轮机构 124

10.1.2 槽轮机构 126

10.1.3 不完全齿轮机构 127

10.1.4 间歇传动的连杆机构 128

10.2 螺旋机构 129

10.3 联轴器 131

10.3.1 刚性联轴器 132

10.3.2 挠性联轴器 132

10.3.3 安全联轴器 133

10.4 离合器 134

10.4.1 嵌合式离合器 134

10.4.2 摩擦式离合器 135

10.4.3 离心式离合器 137

10.4.4 超越离合器 137

10.4.5 安全离合器 138

10.5 制动器 139

10.5.1 带式制动器 139

10.5.2 外抱块式制动器 140

10.5.3 内张蹄式制动器 140

10.5.4 盘式制动器 141

第11章 机构的组合应用 142

11.1 同类型机构的组合应用 142

11.2 不同类型机构的组合应用 144

11.3 机构的串联和并联 145

11.4 机构的反馈式组合 147

11.5 以多自由度机构为基础的组合 148

11.6 轮系 150

11.6.1 轮系传动比的定义 150

11.6.2 定轴轮系 151

11.6.3 周转轮系 152

11.6.4 复合轮系 157

第五单元 运动和动力设计 163

第12章 机械的运动设计 163

12.1 机构的运动分析 163

12.2 机构的运动尺寸设计 166

12.2.1 用直接方法进行机构运动设计 167

12.2.2 用间接方法进行机构运动设计 168

12.3 基于目标的机构运动尺寸设计 173

第13章 机械的动力设计 175

13.1 机械在力的作用下运动 176

13.2 机械的效率 177

13.2.1 运动副的摩擦 177

13.2.2 机械传动的效率 181

13.2.3 动态静力分析 182

13.2.4 机构的受力分析 183

13.2.5 平面连杆机构的效率 187

13.3 机械运转中的能量调节 188

13.3.1 机械运转过程中的能量变化 189

13.3.2 机械的运动方程式 190

13.3.3 速度波动的衡量指标 191

13.3.4 周期性速度波动的调节 192

13.3.5 非周期性速度波动的调节 196

13.4 机械的平衡 198

13.4.1 机械平衡的分类 198

13.4.2 刚性转子的平衡设计 199

13.4.3 刚性转子的平衡试验 204

13.4.4 转子的平衡品质 205

13.4.5 不平衡特性的利用 205

13.5 机械的自锁 206

13.5.1 机械的自锁分析 206

13.5.2 自锁机构的设计 206

第六单元 机械系统总体方案设计 213

第14章 机械系统的方案设计 213

14.1 执行系统的方案设计 213

14.1.1 功能原理设计 214

14.1.2 执行构件的运动设计 215

14.1.3 执行机构的类型设计 215

14.1.4 执行机构的运动设计 217

14.1.5 执行系统的协调设计 217

14.1.6 执行系统的动力设计 219

14.1.7 执行系统的方案评价 219

14.2 传动系统的方案设计 221

14.2.1 传动系统的类型 221

14.2.2 机械传动系统的类型设计 222

14.2.3 传动路线设计 223

14.2.4 传动系统的效率 225

14.2.5 原动机及各级传动机构的功率 225

14.3 机械系统总体方案的评价 227

第七单元 从方案到实体的思考 233

第15章 把方案转变为现实的结构设计 233

15.1 满足功能要求 234

15.2 满足装配需求 235

15.3 满足工艺需求 237

15.4 满足安全需求 241

15.5 满足误差补偿 242

15.6 设计符合标准的零件 243

15.7 根据性能需求进行精度与配合设计 243

15.7.1 公差等级表示加工精确度 244

15.7.2 基本偏差表示公差带的位置 246

15.7.3 轴与孔的配合设计 248

15.7.4 机械零件的几何公差 249

15.7.5 机械零件的表面粗糙度 253

15.7.6 几何公差与表面粗糙度的关系 255

第16章 机械设计的准则 256

16.1 机械设计常用的材料 257

16.2 材料在外力作用下的表现 258

16.2.1 应力与应变 258

16.2.2 物体受力变形的基本形式 260

16.2.3 应力集中现象 265

16.2.4 材料在静力下的破坏 265

16.3 材料的疲劳 267

16.3.1 随时间变化的变应力 267

16.3.2 零件的疲劳破坏 268

16.3.3 σ-N疲劳曲线 269

16.4 机械零件的接触应力 270

16.5 机械零件设计的强度准则 271

16.6 机械的等强度设计 275

16.7 机械零件设计的刚度准则 277

16.8 零件的脆断和失稳现象 279

16.9 零件的耐磨和耐热性 280

16.10 振动稳定性准则 281

16.11 可靠性准则 281

16.12 机械零件设计准则的运用 283

第八单元 常用零件的设计 289

第17章 齿轮传动设计 289

17.1 齿轮的材料及选择 289

17.2 齿轮传动的精度 291

17.3 齿轮的失效形式和设计准则 291

17.3.1 齿轮的失效形式 291

17.3.2 齿轮传动的设计准则 293

17.4 齿轮传动的接触疲劳强度设计 293

17.4.1 接触应力计算公式 293

17.4.2 载荷系数计算 295

17.4.3 接触疲劳强度设计 298

17.5 齿轮传动的弯曲疲劳强度设计 299

17.5.1 齿根弯曲疲劳强度校核公式 299

17.5.2 齿根弯曲疲劳强度设计 301

17.6 齿轮传动的许用应力 302

17.7 齿轮的结构设计 304

第18章 轴承 307

18.1 滚动轴承的计算和选用 307

18.2 滑动轴承的设计 319

第19章 轴的设计 325

19.1 轴的分类 325

19.2 轴的材料 326

19.3 轴的结构设计 327

19.3.1 轴上零件的周向固定 327

19.3.2 轴上零件的轴向定位和固定 327

19.3.3 轴段的直径和长度 330

19.3.4 轴的结构工艺性 331

19.4 轴的强度校核 332

19.5 提高轴强度的措施 335

19.6 轴的刚度校核 338

19.7 轴的零件工作图 341

第20章 弹簧 346

20.1 常用弹簧的结构与应用 346

20.2 圆柱螺旋弹簧的设计 348

20.3 圆柱螺旋弹簧的稳定性 350

第九单元 机械零件的连接设计 355

第21章 常用的可拆卸连接 355

21.1 螺纹连接 356

21.1.1 螺纹连接的类型 359

21.1.2 螺纹连接的预紧 360

21.1.3 螺纹连接的防松 361

21.1.4 受拉螺纹连接的强度计算 363

21.1.5 受横向载荷的铰制孔用螺栓连接 365

21.1.6 螺纹连接的许用应力 366

21.2 其他常用可拆卸连接 367

21.2.1 键连接 367

21.2.2 销连接 369

21.2.3 胀套连接 369

第22章 常用的不可拆卸连接 371

22.1 铆钉连接 371

22.2 焊接 373

第十单元 机械零件的润滑与支承 379

第23章 摩擦与润滑 379

23.1 摩擦状态 379

23.2 磨损 380

23.3 润滑剂 381

23.4 滑动轴承的润滑 383

23.5 滚动轴承的润滑 384

23.6 齿轮传动的润滑 385

23.7 链传动的润滑 386

23.8 润滑剂的密封 386

第24章 机械零件的支承 390

24.1 机架的设计 390

24.1.1 机架的分类 391

24.1.2 机架的材料和制造方法 391

24.1.3 箱壳式机架的结构设计 392

24.1.4 机架零件的强度校核 396

24.2 转动构件的支承设计 397

24.2.1 滚动轴承的组合设计 397

24.2.2 滚动轴承的配合 399

24.2.3 提高轴系支承刚度的措施 400

24.2.4 滚动轴承的安装和拆卸 401

24.2.5 滑动轴承座技术条件 403

24.2.6 轴套和轴瓦的定位和固定 403

24.3 移动构件的支承设计 404

24.3.1 导轨设计的要求和内容 404

24.3.2 滚动导轨 405

24.3.3 滑动导轨 406

24.3.4 滑动导轨的压强计算 409

24.3.5 导轨的防护 411

第十一单元 机械系统的详细设计 415

第25章 实体机械的详细设计 415

25.1 拟定总体装配结构 415

25.1.1 确定构件的功能 416

25.1.2 确定构件的工作空间 417

25.1.3 拟定各部分的装配方案 419

25.1.4 修改构件的结构 421

25.2 设计构件装配结构 421

25.3 确定零件工作载荷 422

25.4 零件工作能力设计 424

25.5 机箱设计 425

25.5.1 实现包容零件的功能 426

25.5.2 实现支承零件的功能 427

25.5.3 装配结构设计 429

25.6 润滑设计 436

25.7 考虑运输安装和维修 437

25.8 公差与配合设计 437

25.9 技术文件制作 438

附录A 441

参考文献 452