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第1章 机械设计概论 1

1.1 概述 1

1.2 机械设计的基础知识 2

1.3 机械设计的一般过程 3

1.3.1 构思和方案设计 3

1.3.2 强度分析 3

1.3.3 材料的选择 4

1.3.4 外观 5

1.3.5 工艺性 6

1.3.6 经济性 6

1.3.7 安全性 7

思考与练习题 7

第2章 机械零件尺寸的确定 8

2.1 概述 8

2.1.1 失效形式 8

2.1.2 强度分析中的基本概念 8

2.1.3 载荷和应力分类 9

2.2 材料的机械特性 10

2.2.1 静拉伸试验 10

2.2.2 材料的机械特性 11

2.2.3 温度对材料机械性质的影响 11

2.2.4 许用应力和安全系数 12

2.3 疲劳曲线和疲劳极限 12

2.3.1 疲劳现象 12

2.3.2 疲劳曲线 13

2.3.3 表面接触疲劳 13

2.4 零件设计的方法 14

2.4.1 理论设计 14

2.4.2 经验设计 15

2.4.3 计算机辅助设计 15

2.4.4 模型实验设计 16

思考与练习题 17

第3章 平面机构运动简图及自由度 18

3.1 机构的组成 18

3.1.1 运动副 18

3.1.2 运动链 19

3.1.3 机构 20

3.2 平面机构运动简图 20

3.3 平面机构的自由度 22

3.3.1 机构具有确定运动的条件 22

3.3.2 平面机构自由度数的计算 23

3.3.3 计算平面机构自由度的注意事项 24

思考与练习题 26

第4章 平面连杆机构 27

4.1 概述 27

4.2 平面四杆机构的基本形式和演化 29

4.2.1 铰链四杆机构的基本形式 29

4.2.2 铰链四杆机构中曲柄存在的条件 31

4.2.3 平面四杆机构的演化 33

4.3 铰链四杆机构的特性 37

4.3.1 急回运动和行程速比系数 37

4.3.2 压力角与传动角 37

4.3.3 机构的死点位置 39

4.4 平面连杆机构的设计 39

4.4.1 平面四杆机构设计的基本问题 39

4.4.2 平面四杆机构设计 40

思考与练习题 44

第5章 凸轮机构 47

5.1 概述 47

5.1.1 凸轮机构的特点和应用 47

5.1.2 凸轮机构的分类 48

5.2 推杆的常用运动规律 49

5.2.1 等速运动规律 50

5.2.2 等加速等减速运动规律 51

5.2.3 简谐运动规律 53

5.2.4 改进型运动规律简介 54

5.3 凸轮轮廓曲线的设计 55

5.3.1 凸轮廓线设计方法的基本原理 55

5.3.2 用作图法设计凸轮廓线 55

5.4 凸轮机构设计应注意的问题 57

5.4.1 滚子半径的选择 57

5.4.2 压力角的校核 58

5.4.3 基圆半径的确定 58

思考与练习题 59

第6章 齿轮传动 61

6.1 概述 61

6.1.1 平行轴间的齿轮传动 61

6.1.2 相交轴间的齿轮传动 62

6.1.3 交错轴之间的齿轮传动 63

6.2 渐开线齿廓及其特性 63

6.2.1 渐开线的形成 64

6.2.2 渐开线的特性 64

6.2.3 渐开线齿廓的啮合特点 65

6.3 齿轮的术语和基本尺寸 66

6.3.1 齿轮各部分的名称和符号 66

6.3.2 渐开线齿轮的基本参数 67

6.3.3 渐开线齿轮各部分的几何尺寸 69

6.3.4 齿条和内齿轮的尺寸 69

6.4 齿轮啮合过程 71

6.4.1 正确啮合条件 71

6.4.2 齿轮传动的中心距和啮合角 71

6.4.3 啮合过程及连续传动条件 72

6.5 齿轮加工 74

6.5.1 齿轮的加工 74

6.5.2 渐开线齿轮的根切问题 76

6.5.3 变位齿轮的概念 77

6.6 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 78

6.6.1 齿轮的失效形式及设计准则 78

6.6.2 齿轮的材料及选择 80

6.6.3 齿轮上的载荷分析 80

6.6.4 齿面接触疲劳强度计算 81

6.6.5 齿根弯曲疲劳强度计算 82

6.6.6 直齿圆柱齿轮设计的一般过程 83

6.7 斜齿圆柱齿轮传动 84

6.7.1 斜齿圆柱齿轮的啮合特点 84

6.7.2 斜齿圆柱齿轮的参数及几何尺寸 85

6.7.3 斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件 87

6.7.4 斜齿圆柱齿轮传动的重合度 87

6.7.5 斜齿圆柱齿轮的当量齿轮和当量齿数 88

6.7.6 斜齿圆柱齿轮的强度计算 88

6.8 圆锥齿轮传动 89

6.8.1 概述 89

6.8.2 锥齿轮的参数和几何尺寸计算 90

6.8.3 锥齿轮传动的正确啮合条件 91

6.8.4 锥齿轮的当量齿轮和当量齿数 91

6.8.5 锥齿轮传动的强度计算 92

6.9 蜗杆传动 93

6.9.1 概述 93

6.9.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 94

6.9.3 蜗杆传动的受力分析 96

6.9.4 齿面滑动速度vs 96

6.9.5 蜗杆传动的失效形式和材料 97

6.9.6 蜗杆传动的承载能力计算 97

6.10 齿轮的结构设计 98

6.10.1 齿轮结构 98

6.10.2 蜗轮和蜗杆的结构 100

思考与练习题 100

第7章 轮系和减速器 102

7.1 概述 102

7.1.1 定轴轮系 102

7.1.2 周转轮系 102

7.2 定轴轮系传动比 103

7.3 周转轮系及其传动比 104

7.3.1 周转轮系的组成 104

7.3.2 周转轮系的传动比 104

7.4 轮系的功用 107

7.4.1 获得大的传动比 107

7.4.2 实现变速、变向传动 107

7.4.3 实现运动的合成和分解 108

7.4.4 实现结构紧凑的大功率传动 108

7.5 减速器 109

思考与练习题 110

第8章 间歇运动机构及组合机构 113

8.1 棘轮机构 113

8.2 槽轮机构 115

8.3 不完全齿轮机构 117

8.4 凸轮间歇机构 119

8.5 组合机构 121

思考与练习题 124

第9章 带传动和链传动 125

9.1 带传动的类型和特点 125

9.2 带传动的工作能力分析 126

9.2.1 带传动中的力分析 126

9.2.2 带的应力分析 128

9.2.3 带的弹性滑动和打滑 129

9.3 V带的标准及其传动设计简介 130

9.3.1 V带的标准 130

9.3.2 V带传动设计简介 132

9.4 链传动 139

9.4.1 滚子链的结构特点 140

9.4.2 链轮的齿形和参数 141

9.4.3 链轮的结构和材料 142

9.4.4 链传动的运动分析 143

9.4.5 链传动的设计计算 144

思考与练习题 147

第10章 机械连接 149

10.1 概述 149

10.2 螺纹连接 149

10.2.1 机械制造中常用的连接螺纹 149

10.2.2 螺纹连接的基本类型和螺纹连接件 151

10.2.3 螺纹连接的预紧 154

10.2.4 螺纹连接的计算 155

10.2.5 螺栓连接设计的几个问题 157

10.3 键连接、销连接及型面连接 160

10.3.1 键连接的类型 160

10.3.2 平键连接的尺寸选择和强度校核 161

10.3.3 花键连接 163

10.3.4 销连接 163

10.3.5 型面连接 164

10.4 铆接、焊接和胶接简介 164

10.4.1 铆接 164

10.4.2 焊接 164

10.4.3 胶接 166

思考与练习题 166

第11章 轴承 168

11.1 概述 168

11.2 滑动轴承的结构和材料 169

11.2.1 滑动轴承的结构 169

11.2.2 轴瓦和轴承衬材料 172

11.3 非液体摩擦滑动轴承的设计 174

11.3.1 非液体摩擦径向轴承 174

11.3.2 非液体摩擦推力轴承 175

11.4 动压轴承和静压轴承简介 175

11.4.1 动压轴承的工作原理 175

11.4.2 静压轴承的工作原理 176

11.5 滚动轴承的结构、类型和代号 177

11.5.1 滚动轴承的结构 177

11.5.2 滚动轴承的主要类型及性能 178

11.5.3 滚动轴承代号 180

11.6 滚动轴承的选择 181

11.6.1 滚动轴承的类型选择 181

11.6.2 滚动轴承尺寸的选择 182

11.7 滚动轴承的组合设计简介 185

11.7.1 滚动轴承的组合支承方式 185

11.7.2 滚动轴承的配合 186

11.7.3 滚动轴承的装拆和调整 186

11.7.4 滚动轴承的润滑和密封 188

11.8 滑动轴承和滚动轴承比较 189

思考与练习题 190

第12章 轴和联轴器 191

12.1 轴的分类和材料 191

12.1.1 轴的分类 191

12.1.2 轴的材料 193

12.2 轴的结构设计 194

12.3 轴的计算简介 196

12.3.1 轴的强度计算 196

12.3.2 轴的刚度计算 197

12.3.3 轴的振动计算概念 198

12.4 联轴器、离合器和制动器 199

12.4.1 联轴器 199

12.4.2 离合器 204

12.4.3 制动器 208

思考与练习题 210

第13章 弹簧 211

13.1 概述 211

13.1.1 弹簧的功用 211

13.1.2 弹簧的类型 211

13.2 弹簧的材料和许用应力 212

13.2.1 弹簧材料 212

13.2.2 弹簧的许用应力 212

13.3 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的结构和特性曲线 214

13.3.1 圆柱螺旋弹簧的结构 214

13.3.2 圆柱螺旋弹簧的特性曲线 215

13.4 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算 217

13.4.1 弹簧的应力 217

13.4.2 弹簧的变形 218

13.4.3 弹簧的稳定性 218

13.4.4 圆柱螺旋弹簧的设计计算步骤 219

13.5 其他弹簧简介 219

13.5.1 圆柱螺旋扭转弹簧 219

13.5.2 碟形弹簧 219

思考与练习题 220

第14章 机械的平衡和调速 221

14.1 刚性转子的静平衡和动平衡 221

14.1.1 产生不平衡的原因 221

14.1.2 刚性转子的静平衡计算 221

14.1.3 刚性转子的动平衡计算 222

14.2 机械的速度波动及其调节原理 224

14.2.1 速度波动及其类型 224

14.2.2 周期性速度波动及其调节 224

14.2.3 非周期性速度波动的调节 226

思考与练习题 227

第15章 机械传动系统方案的拟定 228

15.1 概述 228

15.2 机械传动系统方案的拟定 228

15.2.1 拟定机械传动系统方案的一般原则 228

15.2.2 机械传动系统方案设计的一般步骤和方法 230

15.3 机械传动系统设计实例 234

思考与练习题 239

附录 240

习题参考答案 289

参考文献 292