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绪论 1

0.1 机器的组成及其特征 1

0.2 机械设计的基本要求及一般程序 2

0.3 机械设计基础课程的内容、性质和任务 4

小结 5

思考题及习题 5

第1篇 常用机构 9

第1章 平面机构的组成与结构分析 9

1.1 机构的组成 9

1.2 平面机构运动简图 11

1.2.1 机构运动简图的概念 11

1.2.2 机构运动简图的绘制 11

1.3 平面机构的自由度 15

1.3.1 平面机构的自由度及计算 15

1.3.2 机构具有确定运动的条件 18

1.4 平面机构的组成原理与结构分析 19

1.4.1 平面机构的组成原理 19

1.4.2 平面机构的分类 19

1.4.3 平面低副机构的结构分析 20

1.4.4 平面高副机构的结构分析 20

小结 23

思考题与习题 23

第2章 平面连杆机构 25

2.1 概述 25

2.2 铰链四杆机构的基本类型及其演化 25

2.2.1 铰链四杆机构的基本类型 25

2.2.2 铰链四杆机构存在曲柄的条件 27

2.2.3 平面四杆机构的演化 28

2.3 平面四杆机构的工作特性 31

2.3.1 急回特性 31

2.3.2 压力角与传动角 33

2.3.3 死点 34

2.4 平面四杆机构的运动设计 36

2.4.1 按给定的连杆位置要求设计平面四杆机构 37

2.4.2 按给定行程速比系数K设计四杆机构 38

2.4.3 按给定的运动轨迹要求设计平面四杆机构 38

2.5 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用 41

2.5.1 速度瞬心的概念 41

2.5.2 用瞬心法求速度 42

2.6 用矢量方程图解法作机构的速度与加速度分析 43

2.6.1 同一构件上各点的速度和加速度分析 43

2.6.2 组成移动副的两构件瞬时重合点的速度和加速度分析 46

2.7 平面连杆机构设计的解析法 47

小结 48

思考题与习题 49

第3章 凸轮机构 51

3.1 凸轮机构的应用和分类 51

3.1.1 凸轮机构的应用 51

3.1.2 凸轮机构分类 52

3.1.3 凸轮机构的特点 53

3.2 从动件常用的运动规律 54

3.2.1 凸轮机构的工作过程分析 54

3.2.2 从动件常用的运动规律及特点 55

3.3 盘形凸轮轮廓曲线设计 59

3.3.1 反转法做图原理 59

3.3.2 尖顶式对心直动从动件盘形凸轮轮廓设计 59

3.3.3 滚子式对心直动从动件盘形凸轮轮廓设计 60

3.3.4 偏置式直动从动件盘形凸轮轮廓设计 61

3.4 使用解析法设计盘形凸轮轮廓简介 62

3.5 凸轮机构设计及其他尺寸的确定 63

3.5.1 凸轮机构的压力角及其校核 63

3.5.2 基圆半径的确定 64

3.5.3 滚子半径的选择与运动失真 66

3.6 凸轮的结构及材料 67

小结 68

思考题与习题 69

第4章 齿轮机构 71

4.1 齿轮传动概述 71

4.1.1 齿轮传动的类型 71

4.1.2 齿轮传动的特点和应用 72

4.2 渐开线齿廓 72

4.2.1 渐开线的形成 72

4.2.2 渐开线的性质 73

4.2.3 渐开线上各点的压力角 73

4.2.4 渐开线的方程 73

4.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称和几何尺寸计算 74

4.3.1 渐开线齿轮各部分的名称 74

4.3.2 渐开线齿轮的基本参数 75

4.4 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 77

4.4.1 啮合线、节点、节圆、啮合角 77

4.4.2 渐开线齿廓的啮合特性 78

4.4.3 标准渐开线直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件 79

4.4.4 一对齿轮的啮合过程分析 80

4.4.5 连续传动条件和重合度 81

4.4.6 齿轮推动的标准安装和标准中心距 82

4.4.7 齿条与齿轮传动 83

4.5 渐开线齿轮的加工原理与根切现象 84

4.5.1 渐开线齿轮的切削加工原理 84

4.5.2 根切现象与不根切的条件 87

4.6 变位齿轮传动简介 88

4.6.1 标准齿轮的局限性与变位齿轮的概念 88

4.6.2 最小变位系数 89

4.6.3 变位齿轮的几何尺寸和传动类型 89

4.7 平行轴斜齿圆柱齿轮机构 90

4.7.1 齿廓曲面的形成及其啮合特点 90

4.7.2 斜齿轮的基本参数和几何尺寸计算 91

4.7.3 斜齿轮正确啮合的条件和重合度 93

4.7.4 斜齿轮的当量齿数 93

4.8 直齿锥齿轮机构 94

4.8.1 直齿锥齿轮传动的传动比 94

4.8.2 主参数及几何尺寸计算 95

4.9 蜗杆传动机构 96

4.9.1 蜗杆传动组成和特点 96

4.9.2 蜗杆传动的类型 96

4.9.3 圆柱蜗杆传动的主参数、几何尺寸和正确啮合条件 97

小结 101

思考题与习题 101

第5章 轮系 103

5.1 轮系的类型 103

5.2 定轴轮系的传动比计算 104

5.2.1 轮系的传动比 104

5.2.2 一对啮合齿轮的传动比及转向的确定 104

5.2.3 定轴轮系传动比计算 104

5.3 周转轮系的传动比 106

5.3.1 周转轮系的组成 106

5.3.2 周转轮系分类 106

5.3.3 周转轮系的传动比计算 106

5.4 复合轮系的传动比 108

5.5 轮系的典型应用 109

5.5.1 实现较远距离传动 109

5.5.2 实现变速、换向 109

5.5.3 获得大的传动比 110

5.5.4 实现运动的合成与分解 110

小结 110

思考题与习题 111

第6章 其他常用机构 113

6.1 棘轮机构 113

6.1.1 棘轮机构的工作原理 113

6.1.2 棘轮机构的类型及特点 113

6.1.3 棘轮机构转角的调节方法 115

6.1.4 棘轮机构的应用 116

6.1.5 棘轮机构的设计 117

6.2 槽轮机构 119

6.2.1 槽轮机构工作原理 119

6.2.2 槽轮机构的类型和运动特点 120

6.2.3 槽轮机构的应用实例 121

6.2.4 槽轮机构的主要参数及几何尺寸 122

6.3 不完全齿轮机构 123

6.4 凸轮式间歇运动机构 124

6.5 螺旋传动机构 125

小结 127

思考题与习题 128

第7章 机械零件设计概论 129

7.1 机械设计的基本要求 129

7.1.1 机械设计的基本要求 129

7.1.2 机械零件设计的基本要求 129

7.2 机械设计的一般过程 130

7.2.1 机械设计的内容 130

7.2.2 机械设计的一般过程 130

7.2.3 机械零件的设计 131

7.2.4 机械零件选择材料的一般原则 131

7.3 机械强度计算基本知识 132

7.3.1 载荷与应力 132

7.3.2 设计准则 134

7.3.3 机械零件的强度 134

7.4 机械产品的现代设计方法 137

小结 138

思考题与习题 138

第2篇 典型传动设计 141

第8章 带传动 141

8.1 带传动概述 141

8.1.1 带传动的组成、工作原理、类型及特点 141

8.1.2 普通V带、窄V带及带轮 142

8.2 带传动的力分析和运动特性 146

8.2.1 带传动的受力分析 146

8.2.2 带传动的应力分析 147

8.2.3 带传动的运动特性 149

8.3 普通V带传动的设计 150

8.3.1 带传动的失效形式和设计准则 150

8.3.2 单根普通V带所能传递的功率 150

8.3.3 V带传动设计 154

8.3.4 V带轮设计 160

8.4 带传动的张紧、安装与维护 162

8.4.1 张紧装置 162

8.4.2 传动带安装与维护 163

小结 164

思考题与习题 164

第9章 链传动 165

9.1 链传动的应用与结构 165

9.1.1 链传动的应用、特点 165

9.1.2 滚子链结构 166

9.1.3 链轮齿形、结构和材料 167

9.2 链传动的工作特性 169

9.3 链传动的选择与计算 171

9.3.1 链传动的失效形式 171

9.3.2 链传动设计 171

9.4 链传动的布置、张紧与润滑 176

小结 179

思考题与习题 179

第10章 齿轮传动和蜗杆传动 180

10.1 齿轮的失效形式与常用材料 180

10.1.1 齿轮的失效形式 180

10.1.2 设计准则 181

10.1.3 常用材料 182

10.1.4 齿轮材料的许用应力 183

10.1.5 齿轮传动的精度等级 185

10.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮受力分析和载荷计算 186

10.2.1 轮齿的受力分析 186

10.2.2 齿轮的载荷计算 187

10.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 187

10.3.1 齿面接触疲劳强度计算 187

10.3.2 齿根弯曲疲劳强度计算 189

10.3.3 齿轮主要参数的选择 189

10.4 斜齿轮传动的强度计算 195

10.5 直齿锥齿轮传动的强度计算 200

10.6 齿轮结构设计与零件工作图 204

10.7 齿轮传动的润滑和精度 207

10.7.1 齿轮传动的润滑 207

10.7.2 齿轮传动的精度 208

10.8 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 209

10.8.1 蜗杆传动的失效形式 209

10.8.2 蜗杆传动常用材料 209

10.8.3 蜗杆传动的结构 210

10.9 蜗杆传动的强度计算 210

10.9.1 蜗杆传动的受力分析 210

10.9.2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算 212

10.9.3 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 213

10.10 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 213

10.10.1 蜗杆传动的效率 213

10.10.2 蜗杆传动的润滑 214

10.10.3 蜗杆传动的热平衡计算 215

小结 216

思考题与习题 216

第3篇 联接设计 221

第11章 螺纹联接 221

11.1 螺纹概述 221

11.1.1 螺纹的形成和分类 221

11.1.2 螺纹的主要参数 222

11.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁 224

11.2.1 矩形螺纹 224

11.2.2 非矩形螺纹 225

11.3 螺纹联接的基本类型、预紧和防松 226

11.3.1 螺纹联接的基本类型 226

11.3.2 标准螺纹联接件 227

11.3.3 螺纹的预紧 229

11.3.4 螺纹的防松 229

11.4 螺栓联接的强度计算 231

11.4.1 松螺栓联接的强度计算 231

11.4.2 紧螺栓联接的强度计算 232

11.5 螺栓的材料和许用应力 234

11.6 提高螺栓联接强度的措施 236

11.6.1 改善螺纹牙间的载荷分配 236

11.6.2 降低螺栓的轴向工作载荷 236

11.6.3 减小应力集中 237

11.6.4 避免附加弯曲应力 237

11.6.5 减小螺栓联接所受的横向载荷 238

小结 238

思考题与习题 238

第12章 轴毂联接 240

12.1 键联接 240

12.1.1 键联接的类型 240

12.1.2 键联接的设计 242

12.2 花键和销联接 245

12.2.1 花键的类型、特点和应用 245

12.2.2 销联接 245

小结 246

思考题与习题 246

第13章 弹簧联接 248

13.1 弹簧的功用和类型 248

13.2 圆柱形螺旋弹簧的结构、几何参数、制造工艺、材料及许用应力 250

13.2.1 圆柱形螺旋弹簧的结构形式 250

13.2.2 圆柱形螺旋弹簧的几何参数 251

13.2.3 圆柱形螺旋弹簧的制造、材料及许用应力 252

13.3 圆柱形螺旋弹簧的应力、变形和特性曲线 254

13.4 圆柱形螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计 257

小结 260

思考题与习题 260

第14章 联轴器和离合器 261

14.1 联轴器 261

14.1.1 两轴间的位移误差 261

14.1.2 联轴器的类型 261

14.1.3 常用的联轴器及其特点 262

14.1.4 联轴器的选用 267

14.2 离合器 268

14.2.1 啮合式离合器 269

14.2.2 摩擦式离合器 270

小结 272

思考题与习题 272

第4篇 支承零件设计 277

第15章 滑动轴承 277

15.1 轴承概述 277

15.2 滑动轴承的结构形式 277

15.2.1 向心滑动轴承 277

15.2.2 堆力滑动轴承 279

15.3 轴瓦（轴套）结构和轴承材料 280

15.4 非液体摩擦滑动轴承设计 282

15.5 滑动轴承的润滑 284

小结 286

思考题与习题 286

第16章 滚动轴承 288

16.1 滚动轴承的类型及选择 288

16.1.1 滚动轴承的构造及类型 288

16.1.2 滚动轴承的代号选择 289

16.1.3 滚动轴承类型的选择 294

16.2 滚动轴承的寿命计算 295

16.2.1 滚动轴承的失效形式 295

16.2.2 计算滚动轴承的寿命 295

16.2.3 滚动轴承的静强度 301

16.3 滚动轴承的组合设计 302

16.3.1 滚动轴承的轴向固定 302

16.3.2 滚动轴承的组合调整 304

16.3.3 滚动轴承的配合及选用 305

16.3.4 滚动轴承的装拆 306

16.4 滚动轴承的润滑和密封 307

16.4.1 滚动轴承润滑 307

16.4.2 滚动轴承的密封 307

小结 308

思考题与习题 309

第17章 轴 310

17.1 轴的分类和轴的材料 310

17.1.1 轴的分类 310

17.1.2 轴的材料 311

17.2 轴的结构设计 312

17.2.1 设计轴时应考虑的主要问题 312

17.2.2 轴的结构设计 313

17.3 轴的计算 318

17.3.1 按扭转强度条件计算 318

17.3.2 按弯扭合成强度条件计算 319

17.3.3 轴的刚度校核简介 320

小结 325

思考题与习题 325

第5篇 机械总体设计与创新设计 331

第18章 机械运转的调速和平衡 331

18.1 机械运转速度波动的调节 331

18.1.1 周期性速度波动的调节 331

18.1.2 非周期性速度波动的调节 334

18.2 机械的平衡 335

18.2.1 机械平衡的目的和分类 335

18.2.2 刚性回转件的平衡 336

18.2.3 刚性回转件的平衡实验 339

小结 341

思考题与习题 341

第19章 机械传动系统设计 343

19.1 概述 343

19.1.1 传动系统 343

19.1.2 常用机械传动的类型及主要特性 343

19.2 机械传动系统方案设计 344

19.2.1 传动路线的选择 344

19.2.2 传动机构类型的选择 345

19.2.3 传动机构的布置顺序选择 346

19.3 传动系统的运动和动力计算 348

19.3.1 传动方案的运动参数计算 348

19.3.2 传动系统的动力参数计算 349

19.4 机械创新设计简介 351

19.4.1 创新设计的含义 351

19.4.2 创新设计方法 351

小结 355

思考题与习题 355

主要参考文献 357