绪论 1
课程的性质、地位、研究对象和任务 1
一、课程的性质和地位 1
二、课程的研究对象 2
三、课程的任务 3
课程研究的主要内容 4
一、机械系统运动学和动力学分析 4
二、机械精度设计 4
三、机械的工作能力和结构设计 5
机械设计的基本要求和一般进程 6
一、机械设计的基本要求 6
二、机械设计人员应有的素质 6
三、机械设计的一般进程 7
习题 7
第一篇 机构运动与动力设计 10
第1章 平面机构运动简图及其自由度 10
1.1 平面机构的运动副及其分类 10
1.1.1 运动副的定义 10
1.1.2 运动副的分类 10
1.2 平面机构的组成及其运动简图的绘制 11
1.2.1 机构的组成 11
1.2.2 机构运动简图的绘制 12
1.3 平面机构的自由度 14
1.3.1 平面机构自由度计算公式 14
1.3.2 机构具有确定运动的条件 14
1.3.3 机构自由度计算注意事项 15
1.4 速度瞬心及其应用 16
1.4.1 速度瞬心及其求法 17
1.4.2 速度瞬心的应用 18
习题 19
第2章 平面连杆机构 23
2.1 铰链四杆机构的基本形式 23
2.1.1 曲柄摇杆机构 24
2.1.2 双曲柄机构 24
2.1.3 双摇杆机构 26
2.2 铰链四杆机构曲柄存在条件 26
2.3 铰链四杆机构的传动特性 27
2.3.1 急回特性及其应用 27
2.3.2 压力角与传动角的概念 29
2.3.3 死点 30
2.4 铰链四杆机构演化 31
2.4.1 转动副转化成移动副 31
2.4.2 扩大转动副 32
2.4.3 取不同的构件为机架 32
2.5 四杆机构的设计与工程应用 34
2.5.1 四杆机构的设计 34
2.5.2 平面连杆机构的工程应用 38
习题 40
第3章 凸轮机构 45
3.1 凸轮机构的类型和应用 45
3.1.1 凸轮机构的组成和工程应用 45
3.1.2 凸轮机构的类型 47
3.2 从动件常用运动规律 49
3.2.1 等速运动 50
3.2.2 等加速等减速运动 50
3.2.3 余弦加速度运动 51
3.2.4 正弦加速度运动 52
3.3 凸轮机构压力角 52
3.3.1 凸轮机构压力角与作用力 52
3.3.2 凸轮机构压力角与基圆半径的关系 53
3.4 凸轮轮廓设计与工程应用 54
3.4.1 图解法 55
3.4.2 解析法 58
3.4.3 工程应用实例 60
习题 62
第4章 齿轮机构 66
4.1 齿轮机构的组成和分类 66
4.1.1 齿轮机构的组成 66
4.1.2 齿轮机构的分类 67
4.2 齿廓啮合基本定律及渐开线齿形 69
4.2.1 齿廓啮合基本定律 69
4.2.2 渐开线齿廓 70
4.3 渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称及尺寸 71
4.3.1 渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称和基本参数 71
4.3.2 渐开线直齿圆柱齿轮的尺寸计算 74
4.4 渐开线标准齿轮的啮合 75
4.4.1 正确啮合条件 76
4.4.2 标准中心距和重合度 76
4.5 渐开线齿轮的切齿原理 79
4.5.1 仿形法 79
4.5.2 范成法 80
4.6 渐开线直齿圆柱齿轮的根切、最少齿数和变位 81
4.6.1 根切和最少齿数 81
4.6.2 齿轮的变位及其特点 82
4.7 平行轴斜齿圆柱齿轮传动 83
4.7.1 齿面的形成和几何尺寸计算 83
4.7.2 平行轴斜齿圆柱齿轮的啮合传动 86
4.7.3 当量齿数计算 87
4.7.4 斜齿圆柱齿轮的优缺点 88
4.8 直齿圆锥齿轮机构 88
4.8.1 特点及应用 88
4.8.2 齿廓曲线、背锥和当量齿数 89
4.8.3 直齿圆锥齿轮的基本参数及几何尺寸计算 90
4.8.4 正确啮合条件 92
4.9 蜗杆机构 92
4.9.1 蜗杆传动的特点和类型 92
4.9.2 主要参数和几何尺寸计算 93
4.9.3 蜗杆转向与蜗轮转向的判定 96
4.10 齿轮机构综合应用 96
4.10.1 综合应用实例一 96
4.10.2 综合应用实例二 97
习题 99
第5章 轮系 102
5.1 概述 102
5.1.1 工程问题索引 102
5.1.2 轮系的分类 103
5.2 定轴轮系 103
5.2.1 平面定轴轮系传动比的计算 103
5.2.2 空间定轴轮系传动比的计算 104
5.3 周转轮系 105
5.3.1 周转轮系的分类 105
5.3.2 周转轮系传动比计算 106
5.3.3 复合轮系传动比的计算 107
5.4 轮系的应用 109
5.4.1 实现分路传动 109
5.4.2 实现换向传动 109
5.4.3 实现变速传动 110
5.4.4 实现大传动比 110
5.4.5 实现运动分解与合成 110
习题 112
第6章 其他常用机构及其应用 114
6.1 万向联轴节 114
6.1.1 单万向联轴节 114
6.1.2 双万向联轴节 115
6.2 螺旋机构及其应用 115
6.2.1 螺旋机构工作原理及类型 115
6.2.2 螺旋机构的功能及应用 116
6.3 间歇运动机构 117
6.3.1 棘轮机构及其应用 117
6.3.2 槽轮机构及其应用 119
6.3.3 不完全齿机构及其应用 120
习题 121
第7章 机械的运转及其速度波动的调节 122
7.1 概述 122
7.1.1 机器运转及其速度波动调节的目的 122
7.1.2 机械运转的三个阶段 122
7.2 机器速度波动的调节方法 123
7.2.1 周期性速度波动的调节方法 124
7.2.2 非周期性速度波动的调节方法 124
7.3 飞轮设计 125
7.3.1 飞轮的设计原理 125
7.3.2 飞轮尺寸的确定 128
习题 130
第8章 回转件的平衡 132
8.1 回转件平衡的目的 132
8.2 回转件的平衡计算 132
8.2.1 质量分布在同一回转面内 133
8.2.2 质量分布不在同一回转面内 135
8.3 回转件的平衡实验法 136
8.3.1 静平衡及其应用 137
8.3.2 动平衡及其应用 137
习题 138
第二篇 机械精度设计 142
第9章 光滑圆柱表面的公差与配合 142
9.1 公差与配合的基本术语 142
9.1.1 公差术语及其定义 142
9.1.2 配合的术语及其定义 145
9.2 公差与配合的基本规定 147
9.2.1 标准公差 147
9.2.2 基本偏差 149
9.2.3 基准制 150
9.2.4 公差带 151
9.2.5 配合 153
9.2.6 未注公差尺寸的极限偏差 153
9.3 公差与配合标准的选用 153
9.3.1 公差等级的选择 153
9.3.2 基准制的选择 154
9.3.3 配合的选择 155
第10章 几何公差 157
10.1 基本概念 157
10.1.1 几何公差的符号及代号 157
10.1.2 零件的几何要素 158
10.2 几何误差和几何公差 159
10.2.1 基本术语及其定义 159
10.2.2 形状公差 160
10.2.3 位置公差 162
10.3 几何公差的标注 166
第11章 表面粗糙度 169
11.1 表面粗糙度的评定标准 169
11.1.1 评定表面粗糙度的基本规定 169
11.1.2 表面粗糙度的评定参数 170
11.1.3 评定参数和有关长度的数值 172
11.2 表面粗糙度的标注及选用 173
11.2.1 表面粗糙度的基本符号及标注 173
11.2.2 表面粗糙度的选用 174
第12章 圆柱齿轮传动公差 175
12.1 对齿轮传动公差的基本要求 175
12.2 齿轮、齿轮副误差及侧隙的评定指标 176
12.2.1 齿距精度 176
12.2.2 齿廓精度 177
12.2.3 齿向精度 178
12.2.4 综合精度 178
12.2.5 齿轮副的安装精度 180
12.2.6 齿轮副的配合 180
12.2.7 其他检验项目 182
12.3 齿轮精度及公差标准 184
第13章 典型零件的公差选用与标注实例 186
第三篇 机械工作能力与结构设计 190
第14章 机械创新设计方法 190
14.1 机器的功能结构与系统组成 190
14.1.1 机器的功能结构分析 190
14.1.2 机器的系统组成 191
14.2 机械设计的一般方法和约束分析 193
14.2.1 机械设计的一般方法 193
14.2.2 机械设计的约束分析 195
14.3 机械设计的经济分析与社会环境 196
14.3.1 机械设计的经济分析 196
14.3.2 机械设计的社会环境 198
14.4 机械系统创新设计及总体方案设计 198
14.4.1 机械系统创新思维和技法 198
14.4.2 机械系统总体方案设计原则与实例 201
习题 207
第15章 机械零件结构工艺性设计 208
15.1 概述 208
15.1.1 零件结构工艺性的概念 208
15.1.2 零件的结构工艺性的基本问题 209
15.1.3 零件结构工艺性的基本要求 209
15.2 零件结构的切削加工工艺性举例 210
15.2.1 零件应便于在机床或夹具上安装 210
15.2.2 零件应尽量采用标准化参数 212
15.2.3 零件应便于加工，提高切削效率 212
15.2.4 便于度量 216
15.3 零件结构的装配工艺性举例 216
15.3.1 零件的结构要便于装配 216
15.3.2 零件的结构要便于维修 218
15.3.3 应有正确的装配基面 219
15.3.4 机器部件应尽可能分解成独立装配单元 219
习题 220
第16章 连接 222
16.1 螺纹 222
16.1.1 螺纹类型与应用 222
16.1.2 螺纹的主要参数 224
16.2 螺纹副受力分析、效率及自锁 225
16.2.1 矩形螺纹 225
16.2.2 非矩形螺纹 226
16.2.3 螺纹副的效率 227
16.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件 227
16.3.1 螺纹连接的基本类型 227
16.3.2 螺纹紧固件 229
16.4 螺纹连接的预紧与防松 231
16.4.1 拧紧力矩 231
16.4.2 螺纹连接的防松 232
16.5 螺纹连接强度的计算 234
16.5.1 螺栓连接的失效形式和计算准则 234
16.5.2 松螺栓连接强度的计算 234
16.5.3 紧螺栓连接强度的计算 234
16.5.4 铰制孔螺栓连接强度计算 237
16.5.5 螺栓材料和许用应力 238
16.5.6 提高螺栓连接强度的措施 239
16.6 螺栓组连接结构设计与工程应用 241
16.6.1 螺栓组连接的受力分析 241
16.6.2 螺栓组连接的结构设计与工程实例 245
16.7 螺旋传动与工程应用 247
16.7.1 螺旋传动简介 247
16.7.2 螺旋传动设计计算 248
16.7.3 螺旋传动工程应用 251
16.8 键及花键连接 252
16.8.1 键连接 252
16.8.2 花键连接 256
16.8.3 键的公差与配合 258
16.9 销连接 259
习题 260
第17章 带传动 263
17.1 带传动的类型、特点及应用 263
17.1.1 带传动的组成和工作原理 263
17.1.2 带传动的类型 263
17.1.3 带传动的张紧方式 264
17.1.4 带传动的特点 265
17.2 带传动的工作情况分析 265
17.2.1 带传动的受力分析 265
17.2.2 带传动的应力分析 266
17.2.3 弹性滑动和打滑 267
17.3 V带传动的设计计算 268
17.3.1 V带的结构和标准 268
17.3.2 V带轮设计 270
17.3.3 带传动的设计准则和单根V带的许用功率 271
17.3.4 普通V带传动的设计计算 274
习题 278
第18章 链传动 279
18.1 链传动的类型、特点及应用 279
18.1.1 滚子链的结构和规格 280
18.1.2 滚子链链轮的结构 281
18.2 链传动的工作情况分析 283
18.2.1 链传动的运动分析 283
18.2.2 链传动的受力分析 284
18.3 滚子链的设计计算 285
18.3.1 链传动的失效形式及功率曲线 285
18.3.2 滚子链的设计步骤及参数选择 287
18.4 链传动的布置与润滑 289
18.4.1 链传动的布置 289
18.4.2 链传动的润滑 290
习题 291
第19章 齿轮传动 293
19.1 齿轮传动的失效形式及计算准则 293
19.1.1 齿轮的失效形式 293
19.1.2 齿轮传动计算准则 295
19.2 齿轮材料及精度 295
19.2.1 齿轮材料和热处理 295
19.2.2 齿轮传动的精度 297
19.3 直齿圆柱齿轮传动受力分析和计算载荷 297
19.3.1 受力分析 297
19.3.2 计算载荷 298
19.4 直齿圆柱齿轮传动强度计算 298
19.4.1 齿面接触强度计算 299
19.4.2 轮齿弯曲强度计算 300
19.4.3 齿轮传动设计参数的选择和设计步骤 301
19.5 斜齿圆柱齿轮传动受力分析和强度计算 305
19.5.1 受力分析 305
19.5.2 强度计算 306
19.6 直齿圆锥齿轮传动受力分析和强度计算 308
19.6.1 受力分析 308
19.6.2 强度计算 309
19.7 齿轮的结构设计 310
19.8 齿轮传动的润滑和效率 312
19.8.1 齿轮传动的润滑 312
19.8.2 齿轮传动的效率 312
习题 313
第20章 蜗杆传动 315
20.1 蜗杆传动的材料和失效形式 315
20.1.1 蜗杆传动的材料 315
20.1.2 蜗杆传动的失效形式 315
20.1.3 蜗杆传动的结构设计 316
20.2 蜗杆传动的受力分析和强度计算 317
20.2.1 蜗杆传动的受力分析 317
20.2.2 蜗杆传动的强度计算 318
20.3 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 320
20.3.1 蜗杆传动的效率和润滑 320
20.3.2 蜗杆传动的热平衡计算 321
习题 323
第21章 机械传动方案综合分析与工程应用 325
21.1 机械传动系统设计 325
21.1.1 各种机械传动主要性能的比较分析 325
21.1.2 摩擦传动与啮合传动的比较 327
21.1.3 选择机械传动的一般原则 328
21.1.4 机械传动系统的设计过程 329
21.2 机械传动工程应用实例 336
21.2.1 机械传动系统设计实例分析 336
21.2.2 机械设计基础课程设计题目综合 342
习题 347
第22章 滚动轴承 349
22.1 滚动轴承的主要类型 349
22.1.1 滚动轴承的基本组成 349
22.1.2 滚动轴承的主要类型 349
22.2 滚动轴承的代号 351
22.2.1 基本代号 352
22.2.2 前置代号与后置代号 353
22.3 滚动轴承类型的选择 353
22.4 滚动轴承的尺寸选择 354
22.4.1 失效形式和计算准则 354
22.4.2 滚动轴承的寿命计算 355
22.4.3 滚动轴承的静强度计算 358
22.5 滚动轴承的润滑和密封 360
22.5.1 滚动轴承的润滑 360
22.5.2 滚动轴承的密封 360
22.6 滚动轴承的使用 361
22.6.1 轴承的配置 361
22.6.2 轴承的轴向紧固 362
22.6.3 轴承的预紧 363
22.6.4 轴承间隙的调整 363
22.6.5 轴承的配合 363
22.6.6 轴承的装拆 364
22.6.7 轴承组合位置的调整 364
习题 365
第23章 滑动轴承 366
23.1 摩擦状态 366
23.2 滑动轴承的结构形式 367
23.2.1 向心滑动轴承 367
23.2.2 推力滑动轴承 369
23.3 轴承材料 370
23.3.1 金属材料 370
23.3.2 非金属材料 371
23.4 润滑剂和润滑装置 371
23.4.1 润滑剂 371
23.4.2 润滑装置 373
23.5 非液体摩擦滑动轴承的计算 374
23.5.1 失效形式与设计准则 374
23.5.2 向心滑动轴承 374
23.5.3 推力滑动轴承 374
23.6 动压润滑 375
23.6.1 动压润滑的形成原理 375
23.6.2 一维雷诺方程 376
23.6.3 向心动压轴承的承载量计算 377
23.7 其他轴承简介 379
23.7.1 多油楔轴承 379
23.7.2 静压轴承与空气轴承 380
习题 381
第24章 轴 382
24.1 轴的类型、材料和设计准则 382
24.1.1 轴的类型与功用 382
24.1.2 轴的材料及其选择 383
24.1.3 轴的设计准则与步骤 384
24.2 轴系结构组合设计与工程应用 384
24.2.1 轴的结构设计要求 384
24.2.2 轴系结构组合设计实例 389
24.3 轴的强度计算 391
24.3.1 按扭转强度计算 391
24.3.2 按弯扭合成强度计算 392
习题 395
第25章 联轴器与离合器 397
25.1 概述 397
25.2 联轴器的分类及应用 398
25.2.1 联轴器的分类 398
25.2.2 常用联轴器 398
25.3 离合器的分类及应用 401
25.3.1 离合器的分类 401
25.3.2 常用离合器 401
习题 404
第26章 弹簧 405
26.1 弹簧的功用和类型 405
26.1.1 弹簧的功用 405
26.1.2 弹簧的类型 405
26.2 弹簧的材料与制造 406
26.2.1 弹簧的材料 406
26.2.2 弹簧的制造 407
26.3 圆柱形螺旋压缩、拉伸弹簧的应力分析 407
26.3.1 弹簧的应力 407
26.3.2 弹簧的变形 408
26.4 圆柱形螺旋压缩、拉伸弹簧的设计 409
26.4.1 弹簧的结构和特性曲线 409
26.4.2 弹簧的设计步骤 411
习题 412
参考文献 413