第四版序 1
第一版序 1
基本符号表 1
第1篇 总论 1
第1章 机械设计概论 1
1.1 课程性质和任务 1
1.2 设计机器的基本原则和设计程序 2
1.2.1 设计机器时应满足的要求 2
1.2.2 设计方法 3
1.2.3 设计程序 3
1.2.4 技术经济评价 4
1.3 机械零件设计概述 5
1.3.1 设计机械零件时应满足的要求 5
1.3.2 设计步骤 5
1.3.3 设计计算和校核计算 6
1.4 结构设计 7
1.3.4 标准化、系列化、通用化 7
1.5 设计的检查 8
1.6 设计人员的素质 8
1.7 机械设计的新发展 9
第2章 机械零件的工作能力和计算准则 11
2.1 载荷和应力的分类 11
2.1.1 载荷分类 11
2.1.2 应力分类 12
2.2.1 两种判断零件强度的方法 13
2.2 机械零件的强度 13
2.2.2 静应力强度 14
2.2.3 变应力强度 15
2.2.4 许用安全系数 15
2.2.5 提高机械零件强度的措施 16
2.3 机械零件的表面强度 18
2.3.1 表面接触强度 18
2.3.3 表面挤压强度 21
2.3.2 提高表面接触强度的主要措施 21
2.3.5 提高表面磨损强度的主要措施 22
2.3.4 表面磨损强度 22
2.4 机械零件的刚度 23
2.4.1 刚度的影响 23
2.4.2 刚度计算概述 23
2.4.3 影响刚度的因素及其改进措施 23
2.5 机械零件的冲击强度 25
2.5.1 冲击强度和冲击变形计算 25
2.5.2 提高机械零件冲击强度和缓冲能力的措施 26
2.6 温度对机械零件工作能力的影响 28
2.6.1 温度对摩擦磨损过程的影响 28
2.6.2 温度对材料膨胀和收缩的影响 28
2.6.3 温度对材料力学性能的影响 29
2.7.1 振动稳定性 30
2.7.2 振动稳定性计算概述 30
2.7 机械零件的振动稳定性 30
2.7.3 减轻振动的措施 31
2.8 机械零件的可靠性 31
2.8.1 可靠性概念 31
2.8.2 机械零件的可靠性计算 33
2.8.3 串联系统可靠度 35
2.8.4 提高机械零件可靠性的措施 35
3.1 疲劳断裂特征 36
第3章 机械零件的疲劳强度 36
3.2 疲劳曲线和疲劳极限应力图 37
3.2.1 疲劳曲线 37
3.2.2 疲劳极限应力图 39
3.3 影响机械零件疲劳强度的主要因素 41
3.3.1 应力集中的影响 41
3.3.2 尺寸的影响 42
3.3.2 表面状态的影响 43
3.4.2 许用疲劳极限应力图 44
3.4.1 稳定应变力和非稳定变应力 44
3.4 许用疲劳极限应力图 44
3.3.4 综合影响系统 44
3.4.3 工作应力增长规律 46
3.5 稳定变应力时安全系统的计算 46
3.5.1 单向应力状态时的安全系统 46
3.5.2 复合应力状态时的安全系统 51
3.5.3 许用安全系统 51
3.6 规律性非稳定变应力时机械零件的疲劳强度 51
3.6.1 疲劳损伤积累假说 51
3.6.2 等效稳定变应力和寿命系数 52
3.6.3 规律性非稳定变应力时安全系数的计算步骤 53
3.7 低周循环疲劳概述 55
3.8 疲劳裂纹寿命概述 56
第4章 摩擦、磨损、润滑 58
4.1 摩擦的种类及其基本性质 58
4.2 干摩擦 60
4.3 边界摩擦润滑 61
4.4 磨损 63
4.4.1 粘着磨损 64
4.4.2 表面疲劳磨损 64
4.4.3 磨粒磨损 65
4.4.4 腐蚀磨损 66
4.5 流体摩擦润滑 66
4.5.1 流体动力润滑 67
4.5.2 弹性流体动力润滑 67
4.5.3 流体静力润滑 69
4.6 膜厚比与润滑状态 69
4.7 润滑剂、添加剂 70
4.7.1 润滑剂种类 70
4.7.2 润滑剂性质 71
4.7.3 添加剂 71
4.7.4 润滑剂的选择 72
4.8.3 粘度等级 73
4.8.2 粘度单位换算 73
4.8 润滑油粘度 73
4.8.1 粘度的单位 73
4.8.4 温度和压力对粘度的影响 74
4.8.5 配油计算 75
4.9 工业用润滑油和润滑脂简介 75
4.9.1 工业用润滑油 75
4.9.2 润滑脂 77
附录 工业用润滑油新旧粘度牌号对照 78
第5章 机械常用材料和制造工艺性 79
5.1 机械常用材料 79
5.2 金属材料的力学、加工和使用性能 80
5.2.1 应力极限 80
5.2.2 弹性模量E 81
5.2.3 延展性 81
5.2.6 硬度 82
5.2.8 使用性能 82
5.2.7 加工性能 82
5.2.5 弹性能E3和韧性能E1 82
5.2.4 冲击韧度ak 82
5.3 影响钢材力学性能的主要因素 83
5.3.1 含碳量的影响 83
5.3.2 合金元素的影响 84
5.3.3 温度的影响 84
5.3.4 热处理工艺的影响 84
5.4.1 使用要求 86
5.4 材料的选用原则 86
5.4.2 工艺要求 88
5.4.3 经济要求 88
5.5 毛坯的选择 88
5.6 公差与配合的选择 89
5.7 表面粗糙度的选择 90
5.7.1 表面粗糙度的选择原则 91
5.7.2 表面粗糙度和尺寸公差的关系 91
5.8 机械零件的制造工艺性 91
6.1.1 主要类型 100
6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度 100
第2篇 联接 100
第6章 螺纹联接 100
6.1.2 螺纹紧固件的性能等级和材料 101
6.1.3 螺纹公差和精度 102
6.2 螺栓联接的拧紧和防松 102
6.2.1 螺栓联接的拧紧 102
6.2.2 螺纹联接的防松 103
6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算 105
6.3.1 受拉螺栓联接 105
6.3.2 受剪螺栓联接 109
6.3.3 许用应力 110
6.4 螺栓组联接的受力分析 112
6.4.1 受轴向力FQ的螺栓组联接 112
6.4.2 受横向力FR的螺栓组联接 112
6.4.3 受旋转力矩T的螺栓组联接 113
6.4.4 受翻转力矩M的螺栓组联接 114
6.5 提高螺栓联接强度的措施 114
6.5.1 均匀螺纹牙受力分配 115
6.5.2 减小附加应力 116
6.5.3 减轻应力集中 117
6.5.4 降低应力幅 117
6.5.5 选择恰当的预紧力并保持不减退 118
6.5.6 改善制造工艺 118
6.6 螺旋转动 118
6.6.1 滑动螺旋传动 119
6.6.2 滚动螺旋传动简介 121
6.6.3 静压螺旋传动简介 122
第7章 键、花键、销、成形联接 123
7.1 键联接 123
7.1.1 键联接的分类和构造 123
7.1.2 平键联接和半圆键联接的计算 125
7.2 花键联接 126
7.2.1 花键联接的分类和构造 126
7.2.2 花键联接的计算 127
7.3 销联接 128
7.4 成形联接 129
第8章 过盈联接 130
8.1 圆柱面过盈联接 131
8.1.1 传递载荷所需要的最小压强 131
8.1.2 传递载荷所需要的最小过盈 132
8.1.3 被联接件的应力及强度计算 133
8.1.4 装拆压力 134
8.1.5 装配温度 134
8.1.6 提高过盈联接承载能力的措施 136
8.2 圆锥面过盈联接 137
8.3 弹性环联接 138
第9章 铆接、焊接、胶接 140
9.1 铆接 140
9.1.1 铆接的应用 140
9.1.2 铆缝 141
9.1.4 铆缝的强度计算 142
9.1.3 铆接的工作原理 142
9.1.5 铆缝的等强度条件 143
9.1.6 铆缝的强度系数 144
9.2 焊接 144
9.2.1 焊缝的式样 146
9.2.2 焊缝的强度计算 148
9.2.3 焊接材料和许用应力 149
9.2.4 影响焊缝强度的因素和提高焊缝强度的结构措施 150
9.3.1 胶接接头 152
9.3 胶接 152
9.3.2 胶接剂 153
第3篇 传动 163
第10章 摩擦轮传动 163
10.1 概述 163
10.1.1 分类 163
10.2.1 弹性滑动和打滑 164
10.2 摩擦轮传动中的滑动 164
10.1.3 应用范围 164
10.1.2 优缺点 164
10.2.2 几何滑动 165
10.3 摩擦轮材料 166
10.4 圆柱摩擦轮传动计算 167
10.4.1 传动比 167
10.4.2 压紧力计算 167
10.4.3 表面接触强度计算 167
10.4.4 条件性计算 169
10.4.5 作用在轴上的载荷 169
10.4.6 功率损失、效率和热平衡计算 169
10.5 圆锥摩擦轮传动计算 171
10.6 摩擦轮结构和传动压紧装置 172
10.6.1 摩擦轮结构 172
10.6.2 摩擦轮传动的压紧装置 172
10.7 摩擦无级变速器简介 173
11.1.1 传动形式 176
第11章 带传动 176
11.1 概述 176
11.1.2 优缺点 177
11.1.3 应用范围 177
11.2 带和带轮 177
11.2.1 平带和带轮 177
11.2.2 V带和带轮 178
11.2.3 带轮轮辐计算 180
11.3 带传动的几何计算 181
11.4 带传动的计算基础 182
11.4.1 作用力分析 182
11.4.2 带的应力 183
11.4.3 弹性滑动、打滑和滑动率 184
11.4.4 带传动的疲劳强度 185
11.5 V带传动设计 186
11.5.1 V带传动和平带传动的比较 186
11.4.5 提高带传动工作能力的措施 186
11.5.2 传动参数的选择 187
11.6 平带传动设计 197
11.7 带传动的张紧装置 198
11.8 同步带传动设计 198
11.9 其他带传动简介 202
11.9.1 高速带传动 202
11.9.2 多楔带传动 203
12.1.2 分类 204
12.1.3 基本要求 204
第12章 齿轮传动 204
12.1.1 优缺点 204
12.1 概述 204
12.2 齿轮传动的主要参数 205
12.2.1 主要参数 205
12.2.2 精度等级的选择 206
12.3.1 轮齿折断 207
12.3 齿轮传动的失效形式 207
12.3.2 齿面接触疲劳磨损(点蚀) 208
12.3.3 齿面胶合 208
12.3.4 齿面磨粒磨损 209
12.3.5 齿面塑性流动 209
12.3.6 计算准则 209
12.4 齿轮材料及其热处理 209
12.4.1 齿轮材料 209
12.4.2 齿轮热处理 210
12.5 圆柱齿轮传动(外啮合)的几何计算 212
12.6 圆柱齿轮传动的载荷计算 213
12.6.1 直齿圆柱齿轮传动的受力分析 213
12.6.2 斜齿圆柱齿轮传动的受力分析 214
12.6.3 计算载荷 214
12.7 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 219
12.7.1 齿面接触疲劳强度计算 219
12.7.2 齿根弯曲疲劳强度计算 227
12.7.3 静强度校核计算 232
12.8 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 237
12.8.1 齿面接触疲劳强度计算 237
12.8.2 齿根弯曲疲劳强度计算 238
12.8.3 静强度校核计算 239
12.9 直齿锥齿轮传动 243
12.9.1 几何计算 243
12.9.2 受力分析 245
12.9.3 齿面接触疲劳强度计算 245
12.9.4 齿根弯曲疲劳强度计算 246
12.10 齿轮传动的效率和润滑 251
12.10.1 齿轮传动的效率 251
12.10.2 齿轮传动的润滑 251
12.11 齿轮结构 252
12.12.1 曲线齿锥齿轮传动 253
12.12 曲线齿锥齿轮传动和准双曲面齿轮传动简介 253
12.12.2 准双曲面齿轮传动 254
12.13 圆弧齿轮传动简介 254
12.13.1 单圆弧齿轮传动 255
12.13.2 双圆弧齿轮传动 256
13.1.1 特点和应用 257
13.1.2 分类 257
13.1 概述 257
第13章 蜗杆传动 257
13.1.3 精度等级的选择 258
13.2 蜗杆传动的失效形式、材料选择和结构 259
13.2.1 失效形式 259
13.2.2 材料选择 259
13.2.3 蜗杆和蜗轮的结构 260
13.3 圆柱蜗杆传动的基本参数 261
13.3.1 基本齿廓 261
13.3.2 模数m 261
13.3.4 蜗杆分度圆直径d1 262
13.3.3 齿形角a0 262
13.3.5 蜗杆直径系数q 263
13.3.6 蜗杆导程角γ 263
13.3.7 蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2 263
13.3.8 传动比i、齿数比u 263
13.3.9 中心距a 264
13.3.10 变位系数 264
13.4 圆柱蜗杆传动的几何计算 265
13.5 蜗杆传动受力分析和效率计算 266
13.5.1 蜗杆传动中的作用力 266
13.5.2 蜗杆传动的效率 267
13.6 圆柱蜗杆传动的强度计算 269
13.6.1 初选［d1/a］值 269
13.6.2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算 270
13.8 温度计算 272
13.8.1 润滑油工作温度 272
13.6.3 蜗轮轮齿弯曲疲劳强度计算 272
13.7 蜗杆轴挠度计算 272
13.8.2 冷却方法和计算 273
13.9 蜗杆传动的润滑 274
13.9.1 润滑油粘度和润滑方法 274
13.9.2 蜗杆布置与润滑方式 275
13.10 提高圆柱蜗杆传动承载能力的措施 277
13.11 环面蜗杆传动简介 278
附录 279
14.1.2 链的种类 280
14.1.3 应用范围 280
第14章 链传动 280
14.1.1 优缺点 280
14.1 概述 280
14.2 链传动的零件和材料 281
14.2.1 传动链 281
14.2.2 链轮 283
14.2.3 链和链轮的材料 284
14.3.1 传动比、链速和速度不均匀性 285
14.3 链传动的运动特性 285
14.3.2 链传动的动载荷 286
14.4 链传动的受力分析 287
14.5 滚子链传动的计算 288
14.5.1 额定功率曲线 288
14.5.2 额定功率 288
14.5.3 主要参数的选择 289
14.6.3 齿形链链宽 292
14.6.2 齿形链传动的计算功率 292
14.6.1 齿形链传动的基本参数 292
14.6 齿形链传动的计算 292
14.7 链传动的合理布置和张紧方法 293
14.7.1 链传动的合理布置 293
14.7.2 张紧方法 294
14.8 链传动的润滑、护罩或链条箱 294
14.8.1 链传动的润滑 294
14.8.2 护罩或链条箱 295
15.1.1 圆柱齿轮减速器 297
第15章 减速器 297
15.1 减速器的主要型式及其特性 297
15.1.2 圆锥齿轮减速器 298
15.1.3 蜗杆减速器 298
15.1.4 齿轮-蜗杆减速器 299
15.1.5 行星齿轮减速器 299
15.1.6 轴装式减速器 300
15.1.7 组装式减速器 300
15.1.8 多安装式减速器 300
15.1.9 联体式减速器 301
15.3 减速器结构 303
15.3.1 传统型减速器结构 303
15.3.2 新型减速器结构 303
15.2 传动比分配 304
15.4 减速器润滑 305
15.4.1 传动的润滑 305
15.4.2 轴承的润滑 307
15.5 减速器试验 308
第4篇 轴、轴承、联轴器 309
第16章 轴 309
16.1 概述 309
16.1.1 轴的分类 309
16.1.2 轴的材料 310
16.1.3 轴设计的主要问题 310
16.2 轴的结构设计 310
16.2.1 轴的毛坯 310
16.2.2 轴颈、轴头、轴身 310
16.2.3 零件在轴上的固定 311
16.2.4 结构草图画法 312
16.3 轴的强度计算 312
16.3.1 按许用切应力计算 314
16.3.2 按许用弯曲应力计算 314
16.3.3 安全系统校核计算 315
16.4 轴的刚度计算 320
16.4.1 扭角的计算 321
16.4.2 弯曲变形的计算 321
16.5 轴的临界转速 325
16.6 提高轴的强度、刚度和减轻重量的措施 326
附录 329
第17章 滑动轴承 333
17.1 概述 333
17.2 径向滑动轴承的主要类型 333
17.2.1 整体式轴承 333
17.2.2 剖分式轴承 333
17.3 滑动轴承材料 334
17.3.1 对轴承材料的要求 334
17.3.2 轴承材料的分类 334
17.4 轴瓦结构 337
17.4.1 轴瓦和轴承衬 337
17.5.1 润滑油 338
17.4.2 油孔、油沟和油室 338
17.5 轴承润滑材料 338
17.5.2 润滑脂 339
17.6 润滑方法 339
17.6.1 油润滑 340
17.6.2 脂润滑 341
17.7 滑动轴承的条件性计算 341
17.7.1 径向轴承 341
17.7.2 推力轴承 342
17.8 液体动力润滑的基本方程式 343
17.8.1 雷诺润滑方程式 343
17.8.2 油楔承载机理 344
17.9 液体动力润滑径向轴承的计算 345
17.9.1 几何关系 345
17.9.2 动力润滑状态的建立 346
17.9.3 承载能力和索氏数So 346
17.9.6 热平衡计算 349
17.9.4 流量计算 349
17.9.5 功耗计算 349
17.9.7 保证液体动力润滑的条件 352
17.9.8 参数选择 352
17.10 液体动力润滑推力轴承的计算 355
17.11 其他轴承简介 357
17.11.1 多油楔滑动轴承 357
17.11.2 液体静压轴承 358
17.11.3 气体轴承 358
第18章 滚动轴承 359
18.1 概述 359
18.1.1 构造 359
18.1.2 材料 359
18.1.3 优缺点 360
18.2 滚动轴承的类型和选择 360
18.2.1 滚动轴承的类型 360
18.2.2 滚动轴承类型的选择 365
18.3 滚动轴承的代号 366
18.3.1 基本代号 366
18.3.2 前置代号 368
18.3.3 后置代号 368
18.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 369
18.4.1 向心轴承中作用力的分布 369
18.4.2 角接触轴承中的附加轴向力Fs 370
18.4.3 滚动轴承的失效 371
18.4.4 滚动轴承的计算准则 372
18.5 滚动轴承的动载荷和寿命计算 372
18.5.1 基本额定动载荷和基本额定寿命 372
18.5.2 当量动载荷 373
18.5.3 基本额定寿命 375
18.5.4 角接触轴承的载荷计算 377
18.5.5 不稳定载荷下的轴承寿命计算 378
18.5.6 修正额定寿命 379
18.6 滚动轴承的静载荷计算 381
18.6.1 基本额定静载荷 381
18.6.2 当量静载荷 381
18.6.3 静载荷计算 382
18.7 极限转速 383
18.8 成对安装角接触轴承的计算特点 386
18.9 滚动轴承的组合结构设计 388
18.9.1 滚动轴承轴系支点固定的结构型式 388
18.9.2 滚动轴承的配合 390
18.9.3 提高轴系刚度的措施 391
18.10 滚动轴承的润滑和密封 394
18.10.1 滚动轴承的润滑 394
18.10.2 滚动轴承的密封 395
18.11 滚动轴承的弹性流体动力润滑计算 396
附录 398
19.1 概述 404
19.1.1 联轴器的类型 404
第19章 联轴器和离合器 404
19.1.2 离合器的类型 405
19.1.3 计算转矩 406
19.2 刚性联轴器 406
19.2.1 凸缘联轴器 406
19.2.2 套筒联轴器 407
19.2.3 夹壳联轴器 407
19.3.2 齿式联轴器 408
19.3.1 牙嵌联轴器 408
19.3 无弹性元件挠性联轴器 408
19.3.3 滚子链联轴器 410
19.3.4 滑块联轴器 411
19.3.5 万向联轴器 412
19.3.6 其他平行轴间的联接 413
19.4 金属弹性元件挠性联轴器 414
19.4.1 蛇形弹簧联轴器 414
19.5.1 弹性套柱销联轴器 416
19.4.2 径向簧片联轴器 416
19.5 非金属弹性元件挠性联轴器 416
19.5.2 弹性柱销联轴器 418
19.5.3 弹性柱销齿式联轴器 418
19.5.4 梅花形弹性联轴器 419
19.5.5 轮胎联轴器 420
19.6 嵌合式离合器 420
19.7 摩擦离合器 422
19.7.1 圆盘摩擦离合器 423
19.7.2 圆锥摩擦离合器 425
19.7.3 操纵方法 425
19.8 磁粉离合器 426
19.9 安全离合器 427
19.9.1 破断式安全离合器 427
19.9.2 牙嵌安全离合器 427
19.9.3 摩擦安全离合器 427
19.11.1 滚柱超越离合器 428
19.10 离心离合器 428
19.11 超越离合器 428
19.11.2 楔块超越离合器 429
19.11.3 棘轮超越离合器 429
20.1.1 弹簧功用 431
20.2.1 弹簧材料 431
20.1.2 弹簧种类 431
20.2 弹簧材料和制造 431
20.1 概述 431
第20章 弹簧 431
第5篇 其他零件 431
20.2.2 弹簧制造 434
20.3 弹簧工作原理 435
20.3.1 弹簧特性线 435
20.3.2 弹簧刚度 435
20.3.3 变形能 436
20.3.4 斜力弹簧 436
20.4 圆柱螺旋压缩弹簧 437
20.3.5 等效弹簧 437
20.4.1 圆弹簧丝弹簧的计算 438
20.4.2 方弹簧丝弹簧的计算 443
20.5 圆柱螺旋拉伸弹簧 444
20.6 圆柱螺旋扭转弹簧 445
20.7 环形弹簧 446
20.8 碟形弹簧 449
20.9 橡胶弹簧简介 452
20.附录 453
第21章 机架零件 455
21.1 概述 455
21.2 截面形状的合理选择 456
21.3 间壁和肋 458
21.4 壁厚的选择 459
21.5 隔振 459
参考书目 461