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第1章 绪论 1

1.1 本课程的研究对象 1

1.1.1 本课程的研究对象 1

1.1.2 基本概念 2

1.2 本课程的主要内容和任务 3

1.2.1 本课程的主要内容 3

1.2.2 本课程的主要任务 3

1.3 机械设计的基本要求与一般过程 4

1.3.1 对机器设计的基本要求 4

1.3.2 机械设计的一般过程 4

1.4 机械设计的方法 5

1.4.1 机械传统设计的方法 5

1.4.2 机械现代设计方法简介 5

小结 7

思考与习题 7

第2章 平面机构的结构分析 8

2.1 平面机构的组成 8

2.1.1 构件与自由度的约束 8

2.1.2 运动副的分类 9

2.2 平面机构的运动简图 10

2.2.1 平面机构运动简图的概念 10

2.2.2 平面机构运动简图的绘制 12

2.3 平面机构自由度 14

2.3.1 平面机构自由度的计算公式 14

2.3.2 机构具有确定运动的条件 15

2.3.3 计算平面机构自由度时的注意事项 15

小结 19

思考与习题 19

第3章 平面连杆机构 21

3.1 平面四杆机构的类型 21

3.1.1 铰链四杆机构 21

3.1.2 四杆机构的演化 23

3.2 平面四杆机构的工作特性 26

3.2.1 曲柄存在的条件 26

3.2.2 急回特性与行程速比系数 27

3.2.3 压力角和传动角 28

3.2.4 死点位置 30

3.3 平面四杆机构的设计 31

3.3.1 按作图法设计四杆机构 31

3.3.2 用实验法设计四杆机构 34

3.3.3 用解析法设计四杆机构 35

小结 36

思考与习题 37

第4章 凸轮机构 39

4.1 凸轮机构的特点和类型 39

4.1.1 凸轮机构的特点及应用 39

4.1.2 凸轮机构的类型 40

4.2 从动件常用的运动规律 41

4.2.1 凸轮机构的基本名词术语 41

4.2.2 从动件常用的运动规律 42

4.2.3 选择从动件运动规律应考虑的问题 46

4.3 图解法设计凸轮轮廓 47

4.3.1 对心移动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 48

4.3.2 偏置尖顶移动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 49

4.3.3 尖顶摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 50

4.4 解析法设计凸轮轮廓 51

4.4.1 偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构理论轮廓线方程 51

4.4.2 偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构实际轮廓线方程 52

4.4.3 刀具中心运动轨迹方程 53

4.5 凸轮机构设计时应注意的问题 53

4.5.1 滚子半径的选择 53

4.5.2 平底长度L的确定 54

4.5.3 压力角与传力性能 54

4.5.4 基圆半径rb的确定 55

4.5.5 凸轮机构的结构 56

小结 56

思考与习题 57

第5章 齿轮机构 58

5.1 齿轮机构的特点和类型 58

5.1.1 齿轮机构的特点及应用 58

5.1.2 齿轮机构的类型 58

5.2 渐开线齿轮的齿廓与啮合特性 59

5.2.1 齿廓啮合基本定律 59

5.2.2 渐开线的形成与特性 60

5.2.3 渐开线齿廓的啮合特性 61

5.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸 62

5.3.1 外齿轮各部分名称和主要参数 62

5.3.2 内齿轮 64

5.3.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算 64

5.3.4 齿条 65

5.3.5 径节制简介 65

5.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 65

5.4.1 正确啮合条件 65

5.4.2 连续传动条件 66

5.4.3 标准中心距 67

5.5 渐开线齿轮的加工 68

5.5.1 加工方法 68

5.5.2 根切与最少齿数 70

5.5.3 齿轮测量 71

5.6 变位齿轮的简介 72

5.6.1 变位齿轮的提出 72

5.6.2 变位原理和变位齿轮的类型 73

5.6.3 变位齿轮的特点 74

5.6.4 变位齿轮传动的类型 74

5.7 斜齿圆柱齿轮机构 75

5.7.1 齿廓形成及啮合特点 75

5.7.2 基本参数及几何尺寸的计算 76

5.7.3 标准斜齿轮的啮合传动 78

5.7.4 当量齿轮和当量齿数 79

5.7.5 斜齿轮传动的主要优缺点 80

5.8 标准直齿圆锥齿轮机构 80

5.8.1 圆锥齿轮及传动特点 80

5.8.2 标准直齿圆锥齿轮的基本参数和几何尺寸的计算 81

5.8.3 当量齿轮 83

5.9 蜗杆涡轮机构 84

5.9.1 蜗杆涡轮机构的特点 84

5.9.2 蜗杆涡轮机构的类型 84

5.9.3 蜗杆涡轮机构的正确啮合条件 85

5.9.4 蜗杆涡轮机构的主要参数和几何尺寸 88

小结 91

思考与习题 92

第6章 轮系 94

6.1 轮系的类型 94

6.1.1 平行轴轮系和非平行轴轮系 94

6.1.2 定轴轮系和周转轮系 95

6.2 定轴轮系传动比的计算 96

6.2.1 定轴轮系传动比的计算公式 96

6.2.2 计算时的注意事项 96

6.3 周转轮系传动比计算 98

6.3.1 周转轮系的组成 98

6.3.2 周转轮系传动比计算公式 98

6.3.3 计算时的注意事项 99

6.4 复合轮系传动比计算 101

6.5 轮系的应用 102

6.6 几种特殊的行星传动简介 105

6.6.1 渐开线少齿差行星传动 105

6.6.2 摆线针轮行星齿轮传动 105

6.6.3 谐波齿轮传动 105

小结 106

思考与习题 107

第7章 其他常用机构 109

7.1 棘轮机构 109

7.1.1 棘轮机构的工作原理及特点 109

7.1.2 齿式棘轮机构类型及其应用 110

7.1.3 摩擦式棘轮机构 112

7.1.4 棘轮机构的主要参数和几何尺寸 112

7.2 槽轮机构 113

7.2.1 槽轮机构的工作原理和基本型式 113

7.2.2 槽轮机构的特点和应用 114

7.2.3 槽轮机构的设计要点 115

7.2.4 槽轮机构的尺寸计算 115

7.3 不完全齿轮机构和凸轮式间歇机构简介 116

7.3.1 不完全齿轮机构 116

7.3.2 凸轮式间歇机构 116

小结 117

思考与习题 117

第8章 回转件的平衡与机械速度波动调节 119

8.1 回转件的平衡 119

8.1.1 平衡的目的与分类 119

8.1.2 刚性回转件的平衡 120

8.2 机械速度波动调节 125

8.2.1 周期性速度波动的调节 125

8.2.2 非周期性速度波动的调节 127

小结 127

思考与习题 128

第9章 机械零件设计概论 129

9.1 机械零件设计基础知识 129

9.1.1 机械零件的失效 129

9.1.2 机械零件的载荷和应力 129

9.1.3 机械零件的设计准则 130

9.1.4 机械零件设计的一般步骤 132

9.2 机械零件的常用材料及热处理简介 133

9.2.1 金属材料 133

9.2.2 非金属材料 134

9.2.3 机械零件材料的选用原则 134

9.2.4 热处理工艺简介 135

9.3 机械零件的工艺性及标准化 136

9.3.1 机械零件的工艺性 136

9.3.2 机械零件的标准化 137

小结 137

思考与习题 138

第10章 带传动设计 139

10.1 带传动的工作原理、类型和特点 139

10.1.1 带传动的工作原理 139

10.1.2 摩擦式带传动的类型 139

10.1.3 带传动的工作特点和适用范围 140

10.2 V带和V带轮 140

10.2.1 V带的结构和标准 140

10.2.2 V带轮的材料和结构设计 142

10.3 带传动的受力分析和弹性滑动 144

10.3.1 带传动的受力分析 144

10.3.2 带传动的最大有效拉力及其影响因素 145

10.3.3 带传动的弹性滑动和打滑 146

10.4 带传动的应力分析和设计准则 147

10.4.1 带传动的应力分析 147

10.4.2 带传动的主要失效形式 148

10.4.3 V带传动的设计准则和基本额定功率 148

10.5 带传动的设计计算 150

10.5.1 已知条件和设计内容 150

10.5.2 设计步骤和设计参数的选择 151

10.6 带传动的张紧、安装和维护 156

10.6.1 带传动的张紧 156

10.6.2 V带的安装和维护 157

小结 157

思考与习题 157

第11章 链传动设计 159

11.1 链传动的类型和应用 159

11.1.1 链传动的类型 159

11.1.2 链传动的工作特点和适用范围 160

11.2 链条和链轮 160

11.2.1 链条 160

11.2.2 链轮 162

11.3 链传动的运动特性 164

11.3.1 链传动的运动不均匀性 164

11.3.2 链传动的动载荷 165

11.4 滚子链传动的设计 166

11.4.1 链传动的失效形式 166

11.4.2 额定功率P 166

11.4.3 中、高速（v≥0.6 m/s）链传动的设计 168

11.4.4 低速链传动（v＜0.6 m/s）的设计 170

11.5 链传动的布置、润滑和张紧 172

11.5.1 链传动的布置 172

11.5.2 链传动的润滑 173

11.5.3 链传动的张紧 173

小结 174

思考与习题 174

第12章 齿轮传动设计 175

12.1 齿轮的失效形式与材料选择 175

12.1.1 齿轮传动的形式 175

12.1.2 齿轮的主要失效形式 175

12.1.3 齿轮的材料和热处理 177

12.2 齿轮的精度 179

12.3 标准直齿圆柱齿轮传动的载荷计算 180

12.3.1 轮齿的受力分析 180

12.3.2 计算载荷 181

12.4 标准直齿圆柱齿轮传动的设计 181

12.4.1 齿面接触疲劳强度 181

12.4.2 齿根弯曲疲劳强度 184

12.4.3 齿轮材料的许用应力 185

12.4.4 齿轮主要参数选择 186

12.4.5 标准直齿轮传动的设计方法与示例 187

12.5 标准斜齿圆柱齿轮传动设计 189

12.5.1 轮齿的受力分析 190

12.5.2 齿面接触疲劳强度 191

12.5.3 齿根弯曲疲劳强度 191

12.5.4 标准斜齿轮传动的设计示例 193

12.6 标准直齿圆锥齿轮传动设计 196

12.6.1 轮齿的受力分析 196

12.6.2 标准直齿圆锥齿轮传动的强度 197

12.6.3 标准直齿圆锥齿轮传动的设计示例 198

12.7 齿轮的结构设计 200

12.8 齿轮传动的润滑 202

12.8.1 润滑剂的选择 202

12.8.2 润滑方式的选择 203

12.9 蜗杆传动设计 204

12.9.1 蜗杆传动的失效形式和设计准则 204

12.9.2 蜗杆、涡轮的材料和结构 205

12.9.3 蜗杆传动的受力分析与强度计算 206

12.9.4 蜗杆传动设计示例 208

12.9.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 209

小结 211

思考与习题 211

第13章 联接 213

13.1 机械制造中常用的螺纹 213

13.1.1 螺纹的形成 213

13.1.2 螺纹的主要参数 213

13.1.3 螺纹的类型、特点及应用 214

13.2 普通螺纹联接 216

13.2.1 普通螺纹联接的基本类型及应用 216

13.2.2 常用螺纹联接件 217

13.3 螺旋副的受力分析、自锁条件及效率 219

13.3.1 螺旋副的受力分析 219

13.3.2 自锁条件 220

13.3.3 螺旋副的效率 220

13.4 螺纹联接的预紧、防松及结构设计 221

13.4.1 螺纹联接的预紧 221

13.4.2 螺纹联接的防松 221

13.4.3 螺栓组联接的结构设计要点 223

13.5 螺栓联接的强度计算 225

13.5.1 松螺栓联接的强度计算 225

13.5.2 紧螺栓联接的强度计算 226

13.5.3 螺纹联接件常用材料及许用应力 228

13.6 键联接 230

13.6.1 键联接的类型、标准及应用 230

13.6.2 平键联接的尺寸选择和强度计算 233

13.7 花键和销联接 235

13.7.1 花键联接 235

13.7.2 销联接 236

小结 237

思考与习题 237

第14章 滚动轴承 239

14.1 滚动轴承的基本知识 239

14.1.1 滚动轴承的基本构造 239

14.1.2 滚动轴承的材料 240

14.1.3 滚动轴承的结构特性 240

14.1.4 滚动轴承的类型、性能及特点 241

14.1.5 滚动轴承的代号 244

14.2 滚动轴承类型的选用 246

14.2.1 滚动轴承承受的载荷情况 246

14.2.2 滚动轴承的转速 246

14.2.3 自动调心性能 246

14.2.4 经济性 247

14.2.5 其他方面 247

14.3 滚动轴承的受力分析、失效形式和计算准则 248

14.3.1 滚动轴承的受力分析 248

14.3.2 滚动轴承的失效形式 249

14.3.3 滚动轴承的计算准则 250

14.4 滚动轴承的寿命及载荷的计算 250

14.4.1 基本额定寿命和基本额定动载荷 250

14.4.2 滚动轴承的当量动载荷及计算 251

14.4.3 滚动轴承的寿命计算公式 252

14.4.4 向心角接触轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷FA的计算 254

14.4.5 滚动轴承静载荷的计算 257

14.5 滚动轴承的组合设计 258

14.5.1 滚动轴承的轴向固定与定位 258

14.5.2 轴与轴承组合的支承结构 259

14.5.3 滚动轴承的配合选用 260

14.5.4 滚动轴承的安装和拆卸 261

14.5.5 轴承组合的调整 261

14.5.6 支承部位的刚度和同轴度 262

14.6 滚动轴承的润滑和密封 264

14.6.1 滚动轴承的润滑 264

14.6.2 滚动轴承的密封 265

小结 267

思考与习题 267

第15章 滑动轴承 268

15.1 滑动轴承的结构类型 268

15.1.1 径向滑动轴承的结构类型 268

15.1.2 止推滑动轴承的结构类型 271

15.2 轴瓦和轴承材料 272

15.2.1 轴瓦的结构 272

15.2.2 滑动轴承材料 275

15.3 非液体摩擦滑动轴承的计算 277

15.3.1 不完全油膜滑动轴承的失效形式和计算准则 277

15.3.2 径向滑动轴承的设计计算 277

15.3.3 止推滑动轴承的设计计算 278

15.4 滑动轴承的润滑 279

15.4.1 滑动轴承的润滑剂及其选用 279

15.4.2 滑动轴承润滑方式及装置 280

15.4.3 润滑方法的选择 282

15.5 流体膜滑动轴承简介 282

15.5.1 液体动压径向滑动轴承 282

15.5.2 液体静压滑动轴承简介 285

15.5.3 气体轴承简介 286

小结 287

思考与习题 287

第16章 轴的设计 288

16.1 轴的用途、类型和设计要求 288

16.1.1 轴的用途 288

16.1.2 轴的类型 288

16.1.3 有关的基本名词术语 290

16.1.4 轴的设计要求及设计步骤 290

16.2 轴的材料 290

16.3 最小轴径的估算 291

16.4 轴的结构设计 292

16.4.1 轴上主要零件的布置 292

16.4.2 轴的各段直径和长度的确定 292

16.4.3 轴上零件的轴向固定和定位 292

16.4.4 轴上零件的周向固定 294

16.4.5 轴的结构工艺性 294

16.5 轴的强度计算 295

16.6 轴的刚度计算及临界转速的概念 301

16.6.1 轴的刚度计算简介 301

16.6.2 轴的临界转速简介 301

小结 302

思考与习题 302

第17章 其他常用零部件 304

17.1 联轴器 304

17.1.1 固定式刚性联轴器 304

17.1.2 可移动式刚性联轴器 305

17.1.3 弹性联轴器 306

17.1.4 联轴器的选择 307

17.2 离合器 308

17.2.1 牙嵌式离合器 308

17.2.2 摩擦式离合器 308

17.3 弹簧 310

17.3.1 弹簧的功能 310

17.3.2 弹簧的种类 311

17.3.3 弹簧的材料和制造 311

17.3.4 弹簧的特性线 312

17.3.5 橡胶弹簧简介 313

17.3.6 空气弹簧 313

小结 313

思考与习题 313

参考文献 314