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绪论1

0.1　名词术语1

0.2　机械设计的基本要求及一般程序3

0.2.1　机械设计的基本要求3

0.2.2　机械设计的一般程序4

0.3　“机械设计基础”课程的内容、性质和任务5

0.3.1 课程内容5

0.3.2　课程性质与先修知识5

0.3.3　课程任务5

0.4　课程特点与学习方法6

第1章　机构构形理论与机构速度分析7

1.1　运动副及其分类7

1.2 平面机构运动简图9

1.3　平面机构的自由度11

1.3.1 平面机构自由度计算公式12

1.3.2　构件组合具有确定运动的条件12

1.3.3　计算机构自由度的注意事项13

1.4　速度瞬心及其在速度分析上的应用15

1.4.1　速度瞬心及其求法15

1.4.2　瞬心法在速度分析上的应用17

1.5　用相对运动图解法求机构速度18

1.5.1 同一构件两点之间的速度分析19

1.5.2　两构件以移动副相联的重合点间的速度分析20

习题22

第2章　平面连杆机构25

2.1　铰链四杆机构的基本形式和工作特性25

2.1.1　铰链四杆机构的基本形式25

2.1.2　铰链四杆机构的工作特性27

2.2　铰链四杆机构存在曲柄的条件31

2.3 平面四杆机构的演化32

2.3.1　曲柄滑块机构32

2.3.2　导杆机构33

2.3.3　摇块机构和定块机构33

2.3.4　双滑块机构34

2.3.5　偏心轮机构35

2.4　平面四杆机构的设计36

2.4.1　按照给定的行程速比系数K设计四杆机构36

2.4.2　按照给定的连杆位置设计四杆机构38

2.4.3　按照给定连架杆的对应位置设计四杆机构38

2.4.4　按照给定点的运动轨迹设计四杆机构40

习题41

第3章 凸轮机构44

3.1　概述44

3.1.1　凸轮机构的应用44

3.1.2 凸轮机构的分类45

3.1.3 凸轮机构的特点45

3.2　从动件的常用运动规律46

3.2.1　等速运动规律47

3.2.2　等加速等减速运动规律48

3.2.3　简谐运动规律49

3.3 凸轮轮廓设计的图解法50

3.3.1　反转法的原理50

3.3.2　直动从动件盘形凸轮轮廓曲线设计50

3.3.3　摆动从动件盘形凸轮轮廓曲线设计52

3.4　凸轮轮廓设计的解析法52

3.5　凸轮机构设计应注意的问题54

3.5.1　滚子半径的选择54

3.5.2　压力角的校核54

3.5.3　基圆半径的确定55

习题55

第4章　齿轮机构58

4.1　概述58

4.2　齿廓实现定角速比传动的条件58

4.3　渐开线及渐开线齿廓59

4.3.1　渐开线的形成及性质59

4.3.2　渐开线齿廓的定角速比60

4.3.3　渐开线齿廓的压力角61

4.3.4　啮合线、啮合角、齿廓间的压力作用线61

4.3.5　渐开线齿轮的可分性61

4.4　渐开线齿轮各部分的名称和尺寸计算61

4.4.1　齿轮参数61

4.4.2　几何尺寸计算63

4.5　渐开线标准齿轮的啮合64

4.5.1　正确啮合条件65

4.5.2　标准中心距65

4.5.3　重合度条件66

4.6　渐开线齿轮的切齿原理66

4.6.1　齿轮轮齿的加工方法66

4.6.2　轮齿的根切现象和最小齿数68

4.6.3　变位齿轮传动简介68

4.7　斜齿圆柱齿轮传动69

4.7.1 斜齿圆柱齿轮的形成及啮合特性69

4.7.2　斜齿圆柱齿轮的几何参数和尺寸计算70

4.7.3　斜齿圆柱齿轮的当量齿数71

4.7.4　斜齿轮传动的重合度72

4.8　圆锥齿轮传动73

4.8.1　圆锥齿轮概述73

4.8.2　背锥和当量齿数73

4.8.3　直齿圆锥齿轮几何尺寸计算74

习题75

第5章　轮系78

5.1　概述78

5.1.1　轮系的分类78

5.1.2　轮系的传动比及其表达78

5.2　定轴轮系传动比的计算80

5.3　周转轮系的组成及其传动比81

5.3.1　周转轮系的组成81

5.3.2　周转轮系传动比的计算82

5.4　复合轮系及其传动比85

5.5　轮系的应用86

5.6　几种特殊的行星传动简介89

5.6.1　渐开线少齿差行星传动89

5.6.2　摆线针轮行星传动90

5.6.3　谐波齿轮传动91

习题92

第6章 间歇运动机构与组合机构97

6.1　棘轮机构97

6.1.1　棘轮机构的工作原理及应用97

6.1.2　棘爪的工作条件99

6.1.3　棘轮机构的使用特点100

6.2　槽轮机构100

6.2.1　槽轮机构的工作原理100

6.2.2　槽轮机构的主要参数101

6.3　不完全齿轮机构102

6.4　组合机构103

6.4.1　串联式组合机构103

6.4.2　并联式组合机构104

6.4.3　复合式组合机构105

6.4.4　叠加式组合机构105

习题106

第7章　机械动力学基础107

7.1　机械中的摩擦和机械效率107

7.1.1　运动副中的摩擦107

7.1.2　柔韧体的摩擦114

7.1.3　机械效率和自锁115

7.2　机械速度波动的调节119

7.2.1　速度波动的分类及调节方法119

7.2.2　飞轮设计的近似方法120

7.3　回转件的平衡124

7.3.1 回转件的平衡计算125

7.3.2　回转件的平衡试验128

习题130

第8章　机械零件设计概论136

8.1　概述136

8.1.1　零件设计的基本要求136

8.1.2　机械零件的失效形式136

8.1.3　机械零件的设计准则137

8.1.4　机械零件设计的一般步骤138

8.2　零件的体积强度138

8.2.1　应力的分类与描述139

8.2.2　静应力下零件的许用应力140

8.2.3　变应力下零件的许用应力140

8.3　机械零件的接触强度144

8.4　零件的耐磨性146

8.5　零件的常用材料与热处理147

8.5.1　机械零件的常用材料147

8.5.2　钢的常用热处理工艺及其应用148

8.5.3　机械零件材料的选用原则149

8.6　互换性简介150

8.6.1　公差与配合150

8.6.2　表面粗糙度152

8.6.3　优先数系153

8.7　零件的工艺性与机械设计的有关原则154

8.7.1　机械零件结构工艺性的基本原则154

8.7.2　机械设计的若干原则154

习题155

第9章　联接158

9.1　概述158

9.2　螺纹的形成与参数158

9.2.1　螺纹的形成159

9.2.2　螺纹的参数159

9.3　螺旋副受力分析160

9.4　机械制造常用螺纹161

9.5　螺纹联接的类型及其联接件164

9.5.1　螺纹联接的基本类型164

9.5.2　螺纹紧固件165

9.6　螺纹联接的预紧与防松167

9.6.1　螺纹联接的预紧167

9.6.2　螺纹联接的防松167

9.7　螺栓联接的强度计算168

9.7.1　松螺栓联接的强度计算169

9.7.2　紧螺栓联接的强度计算170

9.8　螺栓的材料及其联接的许用应力174

9.9　提高螺纹联接强度的措施175

9.10　螺旋传动178

9.10.1　螺旋传动的类型和应用178

9.10.2　滑动螺旋传动的设计179

9.10.3　滚动螺旋传动简介182

9.10.4　静压螺旋传动简介182

9.11　键、销联接183

9.11.1　键联接的类型及其应用183

9.11.2　花键联接186

9.11.3　销联接187

习题188

第10章　齿轮传动192

10.1　齿轮的失效形式192

10.2　齿轮材料及其热处理194

10.3　齿轮传动的精度195

10.4　直齿圆柱齿轮的作用力和计算载荷197

10.4.1　轮齿上的作用力197

10.4.2　计算载荷197

10.5　直齿圆柱齿轮的强度计算198

10.5.1　齿面接触疲劳强度计算198

10.5.2　齿根弯曲疲劳强度计算200

10.5.3　设计齿轮传动的几点说明202

10.6　斜齿圆柱齿轮传动204

10.6.1　斜齿圆柱齿轮轮齿上的作用力204

10.6.2　斜齿圆柱齿轮的强度计算205

10.7　直齿圆锥齿轮传动208

10.7.1　直齿圆锥齿轮轮齿上的作用力208

10.7.2　直齿圆锥齿轮的强度计算209

10.8　齿轮的构造210

10.9　齿轮传动的润滑和效率212

10.10　圆弧齿轮传动简介214

10.10.1 啮合原理概述214

10.10.2　单圆弧齿轮的优缺点215

10.10.3　双圆弧齿轮传动216

习题216

第11章　蜗杆传动219

11.1　概述219

11.2　蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算220

11.2.1　圆柱蜗杆传动的主要参数220

11.2.2　圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算223

11.3　蜗杆传动的失效形式、材料和结构224

11.3.1　蜗杆传动的失效形式和材料224

11.3.2　蜗杆和蜗轮的结构225

11.4　蜗杆传动的受力分析226

11.5　蜗杆传动的强度计算227

11.6　蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算228

11.6.1　蜗杆传动的效率228

11.6.2　蜗杆传动的润滑229

11.6.3　蜗杆传动的热平衡计算229

习题231

第12章　带传动和链传动233

12.1　带传动概述233

12.1.1　带传动的工作原理和类型233

12.1.2　带传动的特点234

12.1.3　带传动的尺寸计算234

12.1.4　带传动的张紧235

12.2　带传动的受力分析235

12.3　带的应力分析237

12.4　弹性滑动和传动比240

12.5　普通V带传动的计算241

12.5.1 V带的规格241

12.5.2　单根普通V带的许用功率242

12.5.3　普通V带的型号和根数的确定244

12.5.4　主要参数的选择246

12.6 V带带轮的材料和结构248

12.7　同步带传动简介249

12.8　链传动概述250

12.9　链条和链轮251

12.9.1　链条251

12.9.2　链轮253

12.10　链传动的运动和受力分析254

12.10.1　链传动的运动分析254

12.10.2　链传动的动载荷255

12.10.3　链传动的受力分析256

12.11　链传动的主要参数及选择257

12.11.1　链轮齿数257

12.11.2　链的节距258

12.11.3 中心距和链长258

12.12　滚子链传动的计算259

12.12.1　链传动的失效形式259

12.12.2　功率曲线图259

12.12.3　链传动的计算260

12.13　链传动的润滑和布置262

12.13.1　链传动的润滑262

12.13.2　链传动的布置与张紧263

习题264

第13章　轴267

13.1　概述267

13.1.1　轴的分类267

13.1.2　轴的设计268

13.2　轴的材料269

13.3　轴的结构设计270

13.3.1　轴的毛坯270

13.3.2　轴的结构设计要求271

13.4　轴的强度计算276

13.4.1　按扭转强度计算276

13.4.2　按弯扭合成强度计算276

13.5　轴的刚度计算280

13.6　轴的临界转速的概念281

习题282

第14章　滚动轴承283

14.1　概述283

14.1.1　滚动轴承的主要类型、结构和特点283

14.1.2　滚动轴承的代号285

14.1.3　滚动轴承类型的选择287

14.2　滚动轴承的选择计算288

14.2.1 滚动轴承的载荷分析、失效形式和设计准则288

14.2.2　基本额定寿命和基本额定动载荷289

14.2.3　当量动载荷289

14.2.4　基本额定寿命计算291

14.2.5　角接触轴承的载荷计算292

14.2.6　滚动轴承的其他计算294

14.3　滚动轴承的润滑和密封296

14.3.1　滚动轴承的润滑296

14.3.2　滚动轴承的密封296

14.4　滚动轴承的组合设计297

14.4.1　轴系的轴向固定297

14.4.2　轴承间隙及轴系轴向位置的调整299

14.4.3　滚动轴承的配合301

14.4.4　滚动轴承的装拆301

习题301

第15章　滑动轴承303

15.1　摩擦状态分析303

15.2　滑动轴承的结构304

15.2.1 向心滑动轴承的结构304

15.2.2　推力滑动轴承的结构305

15.3　轴瓦和轴承衬材料306

15.4 非液体摩擦滑动轴承的设计计算308

15.4.1　径向滑动轴承的计算308

15.4.2　推力滑动轴承的计算308

15.5　润滑剂和润滑装置309

15.5.1　润滑剂309

15.5.2　常用润滑装置311

15.6　液体摩擦滑动轴承介绍312

15.6.1　流体动压向心滑动轴承312

15.6.2　流体静压滑动轴承314

习题315

第16章　联轴器、离合器与制动器316

16.1　概述316

16.1.1　选择联轴器应考虑的问题316

16.1.2　联轴器的类型317

16.1.3　离合器的类型317

16.1.4　联轴器选用步骤318

16.2　固定式联轴器319

16.2.1 凸缘联轴器319

16.2.2　套筒联轴器319

16.2.3　夹壳联轴器320

16.3　刚性可移式联轴器320

16.3.1　牙嵌联轴器320

16.3.2　齿式联轴器321

16.3.3　滑块联轴器322

16.3.4　万向联轴器322

16.3.5　滚子链联轴器323

16.4　非金属弹性元件联轴器324

16.4.1　弹性套柱销联轴器324

16.4.2　弹性柱销联轴器325

16.4.3　弹性柱销齿式联轴器325

16.4.4　梅花形弹性联轴器326

16.4.5　轮胎式联轴器326

16.5　金属弹性元件联轴器326

16.5.1　蛇形弹簧联轴器327

16.5.2　径向簧片联轴器328

16.6　牙嵌离合器328

16.7　摩擦离合器329

16.7.1　多圆盘摩擦离合器329

16.7.2　圆锥面摩擦离合器332

16.8 自动离合器333

16.8.1　安全离合器333

16.8.2　离心离合器334

16.8.3　定向离合器335

16.9　制动器336

16.9.1　带式制动器336

16.9.2　块式制动器337

16.9.3　盘式制动器337

习题337

第17章　弹簧339

17.1　概述339

17.1.1　弹簧的功用339

17.1.2　弹簧分类339

17.2 圆柱螺旋拉、压弹簧的应力与变形340

17.2.1 圆柱螺旋弹簧的应力计算340

17.2.2　圆柱螺旋弹簧的变形计算342

17.3　弹簧的材料、许用应力和制造343

17.3.1　弹簧的材料343

17.3.2　弹簧的许用应力344

17.3.3　弹簧的制造344

17.4　圆柱螺旋拉、压弹簧的设计345

17.4.1 圆柱螺旋弹簧的参数及几何尺寸345

17.4.2 圆柱螺旋弹簧的特性曲线和刚度348

17.4.3　设计计算步骤349

17.5　其他弹簧简介352

17.5.1　圆柱螺旋扭转弹簧352

17.5.2　碟形弹簧353

17.5.3　环形弹簧354

习题354

参考文献356