第1章 绪论 1
1.1 本课程的研究对象 1
1.1.1 机器、机构与机械 1
1.1.2 构件、零件与部件 4
1.2 本课程的研究内容、性质和任务 4
1.2.1 本课程的研究内容 4
1.2.2 本课程的性质和任务 5
本章小结 5
思考与练习 6
第2章 机械设计基础知识 7
2.1 机械设计的基本要求 7
2.1.1 机械产品设计的基本要求 7
2.1.2 机械零件设计的基本要求 8
2.2 机械设计的一般程序 9
2.2.1 机械产品设计的一般程序 9
2.2.2 机械零件设计的一般程序 11
2.3 机械零件的主要失效形式 11
2.4 机械零件的设计准则 12
2.4.1 强度准则 12
2.4.2 刚度准则 12
2.4.3 耐磨性准则 13
2.4.4 耐热性准则 13
2.4.5 可靠性准则 13
2.5 机械零件材料 13
2.5.1 机械零件常用材料 13
2.5.2 金属材料的热处理 15
2.5.3 机械零件材料的选择 16
2.6 摩擦、磨损与润滑 18
2.6.1 摩擦 18
2.6.2 磨损 19
2.6.3 润滑 20
本章小结 25
思考与练习 27
第3章 平面机构的结构分析 29
3.1 运动副 29
3.1.1 平面运动副及其分类 29
3.1.2 空间运动副及其分类 30
3.2 平面机构运动简图 31
3.2.1 平面机构的表示方法 31
3.2.2 平面机构运动简图的绘制 33
3.3 平面机构的自由度 35
3.3.1 平面机构自由度的计算 35
3.3.2 平面机构具有确定运动的条件 35
3.3.3 计算平面机构自由度的注意事项 36
本章小结 39
思考与练习 40
第4章 平面连杆机构 42
4.1 平面连杆机构的特点 42
4.2 平面铰链四杆机构 43
4.2.1 基本概念 43
4.2.2 铰链四杆机构的类型 43
4.2.3 铰链四杆机构的曲柄存在条件和基本类型的判别 46
4.3 铰链四杆机构的演化 47
4.3.1 曲柄滑块机构 47
4.3.2 曲柄转动导杆机构 48
4.3.3 曲柄摆动导杆机构 49
4.3.4 移动导杆机构 49
4.3.5 摆动导杆滑块机构 50
4.3.6 偏心轮机构 50
4.4 平面四杆机构的运动特性 50
4.4.1 急回特性 50
4.4.2 行程速比系数 52
4.4.3 压力角与传动角 52
4.4.4 死点位置 53
4.5 平面四杆机构的设计 54
4.5.1 按给定的连杆位置设计 54
4.5.2 按给定的行程速比系数K设计 55
本章小结 57
思考与练习 58
第5章 凸轮机构 61
5.1 概述 61
5.1.1 凸轮机构的组成和特点 61
5.1.2 凸轮机构的分类 62
5.2 从动件的运动规律 65
5.2.1 凸轮机构的运动分析 65
5.2.2 从动件常用的运动规律 66
5.3 凸轮轮廓曲线的设计方法 72
5.3.1 凸轮轮廓曲线设计的基本原理 73
5.3.2 用作图法设计凸轮的轮廓曲线 73
5.4 凸轮机构设计中应注意的问题 77
5.4.1 滚子半径的选择 77
5.4.2 压力角的选择 78
5.4.3 基圆半径的选择 79
5.4.4 凸轮的固定方式、材料、精度要求及加工方法 80
本章小结 82
思考与练习 83
第6章 间歇运动机构 85
6.1 棘轮机构 85
6.1.1 棘轮机构的组成和工作原理 85
6.1.2 棘轮机构的类型 85
6.1.3 棘轮机构的特点和应用 87
6.1.4 棘轮转角的调节方法 87
6.1.5 棘轮机构的参数和几何尺寸计算 88
6.2 槽轮机构 90
6.2.1 槽轮机构的组成和工作原理 90
6.2.2 槽轮机构的类型 90
6.2.3 槽轮机构的特点和应用 90
6.2.4 槽轮机构的运动特性系数 91
6.2.5 槽轮机构的主要参数和几何尺寸 92
6.3 不完全齿轮机构 93
6.3.1 不完全齿轮机构的工作原理和类型 93
6.3.2 不完全齿轮机构的特点和应用 94
本章小结 94
思考与练习 95
第7章 联接与螺旋传动 97
7.1 螺纹的形成、类型、主要参数、特点及应用 97
7.1.1 螺纹的形成与类型 97
7.1.2 螺纹的主要参数 98
7.1.3 常见螺纹的特点及应用 99
7.2 螺纹副的受力分析与自锁 99
7.2.1 矩形螺纹的受力分析与自锁 100
7.2.2 非矩形螺纹的受力分析与自锁 101
7.3 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件 102
7.3.1 螺纹联接的基本类型 102
7.3.2 螺纹紧固件 103
7.4 螺纹联接的预紧与防松 105
7.4.1 螺纹联接的预紧 105
7.4.2 螺纹联接的防松 106
7.5 螺栓联接的结构设计 108
7.6 螺栓联接的强度计算 110
7.6.1 普通螺栓联接的强度计算 110
7.6.2 铰制孔螺栓联接的强度计算 113
7.6.3 螺纹联接件的材料 114
7.7 提高螺栓联接强度的措施 116
7.7.1 改善螺纹牙间的载荷分布 116
7.7.2 减小螺栓的应力变化幅度 117
7.7.3 减小应力集中 117
7.7.4 避免附加弯曲应力 118
7.7.5 采用合理的制造工艺方法 118
7.8 螺旋传动 118
7.8.1 螺旋传动的分类 118
7.8.2 滑动螺旋传动的材料和结构 120
7.8.3 滑动螺旋传动的设计计算 120
7.9 键、花键、销联接 124
7.9.1 键联接 124
7.9.2 花键联接 130
7.9.3 销联接 132
7.10 其他常用联接 132
本章小结 134
思考与练习 136
第8章 带传动 139
8.1 概述 139
8.1.1 带传动的组成和工作原理 139
8.1.2 带传动的类型 139
8.1.3 带传动的特点和应用 140
8.2 V带与V带轮 141
8.2.1 V带的结构和标准 141
8.2.2 V带轮的材料、结构及轮槽尺寸 142
8.3 带传动的设计 145
8.3.1 带传动的工作情况分析 145
8.3.2 V带的设计计算 149
8.4 带传动的张紧、安装与维护 157
8.4.1 带传动的张紧 157
8.4.2 带传动的安装与维护 159
8.5 同步带传动的简介 159
8.5.1 同步带的结构及工作原理 159
8.5.2 同步带传动的特点和运用 160
本章小结 160
思考与练习 162
第9章 链传动 164
9.1 概述 164
9.1.1 链传动的工作原理和类型 164
9.1.2 链传动的特点和应用 165
9.2 滚子链和链轮 165
9.2.1 滚子链的结构 166
9.2.2 滚子链的相关标准 167
9.2.3 链轮的齿形、结构和材料 167
9.3 链传动的运动特性 169
9.3.1 平均链速和平均传动比 170
9.3.2 瞬时链速和瞬时传动比 170
9.3.3 链传动中的动载荷 171
9.4 滚子链传动的设计计算 172
9.4.1 链传动的失效形式 172
9.4.2 滚子链传动的额定功率曲线 172
9.4.3 滚子链传动的主要参数的选择和设计计算 175
9.5 链传动的布置、张紧和润滑 177
9.5.1 链传动的布置 177
9.5.2 链传动的张紧 177
9.5.3 链传动的润滑 178
本章小结 180
思考与练习 181
第10章 齿轮传动 184
10.1 概述 184
10.1.1 齿轮传动的特点 184
10.1.2 齿轮传动的分类 185
10.2 齿廓啮合基本定律 186
10.3 渐开线和渐开线齿廓 187
10.3.1 渐开线的形成 187
10.3.2 渐开线的性质 188
10.3.3 渐开线方程 188
10.3.4 渐开线齿廓的啮合特性 190
10.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮 191
10.4.1 直齿圆柱齿轮各部分的名称和符号 191
10.4.2 直齿圆柱齿轮的基本参数 192
10.4.3 标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算公式 193
10.4.4 渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件 195
10.4.5 渐开线齿轮连续传动的条件及重合度 195
10.4.6 渐开线齿轮的正确安装条件 197
10.5 渐开线齿轮的加工 198
10.5.1 渐开线齿轮的加工方法 198
10.5.2 渐开线齿廓的根切现象及不产生根切的最小齿数 199
10.6 变位齿轮传动 201
10.6.1 变位齿轮的概念 201
10.6.2 最小变位系数 202
10.6.3 变位齿轮的几何尺寸和特点 203
10.7 齿轮的失效形式和计算准则 204
10.7.1 齿轮的失效形式 204
10.7.2 齿轮传动的计算准则 206
10.8 齿轮的常用材料、热处理及传动精度 206
10.8.1 齿轮材料的基本要求 206
10.8.2 常用材料及热处理 206
10.8.3 齿轮的传动精度 207
10.9 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 208
10.9.1 直齿圆柱齿轮转动的受力分析 208
10.9.2 计算载荷 210
10.9.3 齿面接触疲劳强度的计算 210
10.9.4 齿根弯曲疲劳强度的计算 213
10.10 齿轮参数的选择、许用应力和传动设计步骤 214
10.10.1 齿轮参数的选择 214
10.10.2 许用应力 215
10.10.3 齿轮传动的设计步骤 218
10.11 渐开线斜齿圆柱齿轮传动 221
10.11.1 斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成及其啮合特点 221
10.11.2 斜齿圆柱齿轮传动的基本参数 222
10.11.3 斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 224
10.11.4 斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件和重合度 224
10.11.5 斜齿圆柱齿轮传动的当量齿数 225
10.11.6 斜齿圆柱齿轮传动设计 226
10.12 直齿圆锥齿轮传动 228
10.12.1 直齿圆锥齿轮传动概述 228
10.12.2 锥齿轮的齿廓曲线、背锥和当量齿数 228
10.12.3 直齿圆锥齿轮传动的几何尺寸计算 230
10.12.4 直齿圆锥齿轮传动设计 231
10.13 齿轮的结构设计及齿轮传动的润滑 233
10.13.1 齿轮的结构设计 233
10.13.2 齿轮传动的润滑 234
本章小结 235
思考与练习 237
第11章 蜗杆传动 240
11.1 蜗杆传动的特点与类型 240
11.1.1 蜗杆传动的特点 240
11.1.2 蜗杆传动的类型 241
11.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 242
11.2.1 蜗杆传动的主要参数 242
11.2.2 蜗杆传动的几何尺寸 245
11.3 蜗杆传动的失效形式和计算准则 246
11.4 蜗杆传动的常用材料及结构 246
11.4.1 蜗杆传动的材料 246
11.4.2 蜗杆和蜗轮的结构 247
11.5 蜗杆传动的强度计算 248
11.5.1 蜗杆传动的受力分析 248
11.5.2 蜗杆传动的强度计算 249
11.6 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 251
11.6.1 蜗杆传动的效率 251
11.6.2 蜗杆传动的润滑 253
11.6.3 蜗杆传动的热平衡计算 253
本章小结 256
思考与练习 258
第12章 轮系 260
12.1 轮系的类型 260
12.1.1 定轴轮系 260
12.1.2 周转轮系 261
12.2 定轴轮系传动比的计算 261
12.2.1 平面定轴轮系传动比的计算 261
12.2.2 空间定轴轮系传动比的计算 262
12.3 周转轮系传动比的计算 263
12.3.1 平面周转轮系传动比的计算 263
12.3.2 空间周转轮系传动比的计算 264
12.4 混合轮系传动比的计算 265
12.5 轮系的应用 265
本章小结 267
思考与练习 268
第13章 轴 269
13.1 概述 269
13.1.1 轴分类及应用 269
13.1.2 轴的材料及其选用 271
13.1.3 阶梯轴的结构组成 272
13.2 轴的结构设计 273
13.2.1 确定零件在轴上的固定方式 273
13.2.2 轴的结构工艺性 275
13.3 提高轴强度的措施 275
13.4 轴的强度计算 276
13.4.1 按扭转强度条件计算 276
13.4.2 按弯扭合成强度条件计算 277
本章小结 282
思考与练习 283
第14章 滑动轴承 285
14.1 概述 285
14.1.1 滑动轴承的特点及应用 285
14.1.2 滑动轴承的类型 285
14.1.3 滑动轴承的结构 286
14.2 轴瓦的结构 288
14.3 滑动轴承的材料和润滑 289
14.3.1 滑动轴承的材料 289
14.3.2 滑动轴承的润滑 290
14.4 非液体摩擦滑动轴承的计算 293
14.4.1 向心滑动轴承的计算 293
14.4.2 推力滑动轴承的计算 294
本章小结 294
思考与练习 296
第15章 滚动轴承 297
15.1 概述 297
15.1.1 滚动轴承的结构 297
15.1.2 滚动轴承的结构特性及分类 298
15.2 滚动轴承的代号及选择 301
15.2.1 滚动轴承的代号 301
15.2.2 滚动轴承类型的选择 303
15.3 滚动轴承的计算 304
15.3.1 滚动轴承的受力分析 304
15.3.2 滚动轴承的失效形式 304
15.3.3 滚动轴承的计算准则 305
15.3.4 滚动轴承的计算 305
15.4 滚动轴承的组合设计 312
15.4.1 轴承的固定 312
15.4.2 轴组件的轴向固定 313
15.4.3 轴承组合的调整 315
15.4.4 轴承的预紧 316
15.4.5 轴承的配合与装拆 316
15.5 滚动轴承的润滑与密封 317
本章小结 321
思考与练习 323
第16章 其他常用零部件 326
16.1 联轴器 326
16.1.1 联轴器的功用和分类 326
16.1.2 联轴器的结构和特点 327
16.1.3 联轴器的选择 330
16.2 离合器 331
16.2.1 离合器的分类 331
16.2.2 离合器的选择 333
16.3 制动器 333
16.3.1 制动器的功用和应满足的要求 333
16.3.2 常见的制动器 333
16.4 弹簧 334
16.4.1 概述 334
16.4.2 圆柱螺旋弹簧设计 336
本章小结 342
思考与练习 343
第17章 机械的调速与平衡 345
17.1 机械速度波动的调节 345
17.1.1 机械速度波动的原因及类型 345
17.1.2 机械速度波动的调节方法 346
17.2 机械的平衡 347
17.2.1 机械平衡的目的 347
17.2.2 回转件的静平衡 348
17.2.3 回转件的动平衡 350
本章小结 351
思考与练习 352
参考文献 354