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第0章　绪论1

第一节　机械设计的研究对象1

第二节　机械设计的基本要求3

第三节　机械设计的一般程序4

一、产品规划阶段4

二、方案设计阶段4

三、技术设计阶段5

四、施工设计阶段5

第四节　本课程的内容、性质和任务5

一、本课程的主要内容5

二、本课程的性质和任务5

第五节　本课程的学习方法介绍6

习题6

第一章　平面机构的结构分析7

第一节　机构结构分析的内容和目的7

第二节　运动副、运动链和机构7

一、运动副的概念7

二、运动副的分类及其符号8

三、运动链与机构10

第三节　平面机构的运动简图10

一、机构运动简图的概念10

二、机构中构件的表示方法10

三、机构运动简图的绘制11

第四节　平面机构的自由度计算13

一、平面运动构件的自由度13

二、平面机构自由度的计算13

三、机构具有确定运动的条件14

四、机构自由度计算应注意的问题14

第五节　平面机构的组成原理简介18

一、平面机构的组成原理18

二、平面机构的结构分类18

三、平面机构的结构分析19

四、平面机构的高副低代19

习题21

第二章　平面机构的运动分析25

第一节　机构运动分析的目的和方法25

第二节　机构位置图及动点轨迹确定25

一、机构位置图25

二、动点的轨迹26

第三节　用速度瞬心法分析机构的速度26

一、速度瞬心的概念26

二、机构的瞬心数目27

三、瞬心位置的确定27

四、用瞬心法分析机构的速度28

第四节　用解析法分析机构的位置、速度和加速度29

一、建立矢量方程29

二、位移方程的确定29

三、速度方程的确定30

四、加速度方程的确定30

第五节　机构运动线图的绘制31

习题32

第三章　平面机构的受力分析34

第一节　机构力分析的目的和方法34

一、作用于机构中力的分类34

二、机构力分析的目的和方法35

第二节　平面机构的静力分析36

一、构件组的静定条件36

二、机构的静力分析37

第三节　运动副中的摩擦力的确定38

一、移动副中的摩擦38

二、转动副中的摩擦39

第四节　机械效率和自锁40

第五节　螺旋机构的效率和自锁42

一、斜面机构的效率和自锁42

二、螺旋机构的效率和自锁44

习题46

第四章　平面连杆机构及其设计48

第一节　平面连杆机构的类型及其演化48

一、平面四杆机构的基本型式48

二、平面四杆机构的演化53

三、平面连杆机构的特点57

第二节　平面四杆机构曲柄存在的条件58

第三节　平面四杆机构的基本工作特性59

一、急回特性和行程速度变化系数59

二、压力角、传动角61

三、死点位置62

四、运动连续性63

第四节　平面四杆机构的设计64

一、用图解法设计平面四杆机构64

二、用解析法设计平面四杆机构68

习题69

第五章　凸轮机构及其设计74

第一节　凸轮机构的应用和分类74

一、凸轮机构的应用74

二、凸轮机构的分类75

三、凸轮机构设计的基本内容与步骤76

第二节　从动件常用的运动规律76

一、凸轮机构基本名词术语76

二、从动件常用的运动规律77

三、其他从动件运动规律简介81

四、从动件运动规律的选择与应用82

第三节　用图解法设计凸轮轮廓曲线83

一、直动从动件盘形凸轮轮廓设计84

二、摆动从动件盘形凸轮轮廓设计85

三、滚子直动从动件圆柱凸轮轮廓设计87

第四节　用解析法设计凸轮轮廓曲线87

一、理论轮廓线方程88

二、实际轮廓线方程88

三、刀具中心轨迹方程89

第五节 凸轮机构基本尺寸的确定89

一、凸轮机构压力角的确定及校核90

二、基圆半径的确定92

三、滚子半径的选择92

四、平底长度的确定93

习题94

第六章　齿轮机构及其设计98

第一节　齿轮机构的特点与类型98

一、齿轮机构的特点98

二、齿轮机构的类型98

第二节　平面齿轮机构啮合的基本原理100

第三节　渐开线齿廓的啮合及其特性101

一、渐开线的形成、性质及参数方程101

二、渐开线齿廓的啮合特性102

第四节　渐开线标准直齿圆柱齿轮的参数与计算103

一、外齿轮103

二、内齿轮105

三、齿条106

四、渐开线齿轮任意圆上的齿厚106

五、公法线长度和固定弦齿厚107

第五节　渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动108

一、渐开线齿轮的啮合过程108

二、一对渐开线齿轮正确啮合的条件108

三、齿轮传动的中心距和啮合角109

四、直齿圆柱齿轮传动的重合度110

第六节　渐开线齿轮的切削加工及根切现象111

一、齿廓切制的基本原理111

二、展成法加工标准齿轮时的刀具位置112

三、渐开线齿轮的根切现象和标准齿轮不发生根切的最少齿数112

第七节　变位齿轮传动简介113

一、变位齿轮的概念113

二、最小变位系数113

三、变位齿轮的分度圆齿厚及公法线长度计算115

四、变位齿轮啮合传动116

五、变位齿轮传动的类型117

第八节　平行轴斜齿圆柱齿轮机构118

一、斜齿圆柱齿轮齿廓的形成及其啮合特点118

二、斜齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸119

三、平行轴斜齿轮的正确啮合条件120

四、斜齿圆柱齿轮的重合度121

五、斜齿圆柱齿轮的当量齿数121

六、斜齿轮的几何尺寸计算122

第九节　蜗杆蜗轮机构122

一、蜗杆蜗轮的形成及正确啮合条件122

二、蜗杆蜗轮的传动比及蜗轮的转向124

三、几何尺寸和变位蜗杆传动124

四、蜗杆蜗轮机构的优、缺点126

第十节　直齿圆锥齿轮机构126

一、直齿圆锥齿轮齿廓的形成126

二、背锥与当量齿数127

三、直齿圆锥齿轮的传动比、啮合特点及几何尺寸计算128

习题129

第七章　轮系及其设计131

第一节　轮系及其分类131

一、定轴轮系131

二、周转轮系131

三、复合轮系133

第二节　定轴轮系的传动比计算与应用133

一、定轴轮系的传动比计算133

二、定轴轮系的应用135

第三节　周转轮系与复合轮系的传动比137

一、平面周转轮系的传动比计算137

二、空间周转轮系的传动比计算139

三、复合轮系的传动比计算140

第四节　周转轮系与复合轮系的应用141

一、用于大传动比传动141

二、用作运动的合成141

三、用作运动的分解142

四、实现结构紧凑的大功率传动143

五、实现不同的运动轨迹143

第五节　其他类型行星传动简介144

一、渐开线少齿差行星传动144

二、摆线针轮行星传动145

三、谐波齿轮传动145

习题146

第八章　间歇运动机构150

第一节　棘轮机构150

一、棘轮机构的基本结构和工作原理150

二、棘轮机构的类型150

三、棘轮机构的特点和应用152

四、棘轮机构设计中的主要问题152

第二节　槽轮机构154

一、槽轮机构的组成及其工作原理154

二、槽轮机构的基本类型及其应用154

三、槽轮机构的运动性质155

第三节　不完全齿轮机构156

一、不完全齿轮机构的工作原理156

二、不完全齿轮机构的啮合过程156

三、不完全齿轮机构的特点和应用157

第四节　凸轮式间歇运动机构157

一、凸轮式间歇运动机构的组成和工作原理157

二、凸轮式间歇运动机构的特点和应用157

习题158

第九章　机械运转的调速与平衡159

第一节　机械的运转过程和功能关系159

一、作用在机械上的力159

二、机械运动的三个阶段160

三、研究调速和平衡的目的160

第二节　机械系统的等效动力模型及其真实运动161

一、等效的概念161

二、等效力矩（等效力）161

三、等效转动惯量（等效质量）162

四、求解机械系统真实运动的基本方法163

第三节　机械运转速度的波动及调节164

一、机械运转速度波动的分类164

二、周期性速度波动的调节164

三、非周期性速度波动的调节167

第四节　机械平衡的分类和方法168

一、机械平衡的分类168

二、机械平衡的方法168

第五节　刚性转子的平衡计算169

一、转子的平衡计算169

二、转子的平衡实验171

三、转子的许用不平衡量及平衡精度172

习题174

第十章　机械零件设计概论175

第一节　机械零件设计的基本要求和一般步骤175

一、机械零件设计的基本要求175

二、机械零件设计的一般步骤176

第二节　机械零件的失效形式和计算准则176

一、机械零件的失效形式176

二、机械零件的计算准则177

第三节　机械零件的常用材料及选用原则178

一、金属材料178

二、非金属材料和复合材料179

三、选用材料的一般原则180

第四节　机械零件的结构设计和基本要求181

一、零件的结构应适应生产条件和批量182

二、零件的结构应适应毛坯的制造方法182

三、零件的结构形状要便于机械加工182

四、零件的结构应便于装拆和调整184

第五节　摩擦、磨损和润滑概述185

一、摩擦的种类及基本性质185

二、磨损的过程及主要类型188

三、润滑剂的类型及其性能190

习题192

第十一章　带传动设计194

第一节　带传动的工作原理、特点和应用194

一、带传动的工作原理和类型194

二、带传动的特点和应用范围196

第二节　V带的结构、标准及带轮结构196

一、V带的结构和标准196

二、V带轮的结构和尺寸198

第三节　带传动的工作情况分析200

一、带传动的受力分析200

二、带传动的弹性滑动和打滑200

三、极限有效拉力Felim及其影响因素201

四、带传动的应力分析202

第四节　普通V带传动的设计计算203

一、带传动的失效形式和设计准则203

二、单根普通V带传递的额定功率203

三、带传动设计的原始数据及内容208

四、设计步骤和传动参数的选择208

五、V带传动设计计算流程图212

第五节　普通V带传动的张紧和维护213

一、V带传动的张紧装置213

二、V带传动的安装和维护214

第六节 同步带传动和高速带传动简介217

一、同步带传动简介217

二、高速带传动简介218

习题218

第十二章　链传动设计220

第一节　链传动的工作原理、特点和应用220

一、链传动的工作原理和类型220

二、链传动的特点和应用范围221

第二节　滚子链的结构、标准及链轮结构221

一、滚子链的结构和标准221

二、链轮的结构和材料223

第三节　链传动的运动特性分析226

一、平均链速和平均传动比226

二、瞬时链速和瞬时传动比226

三、链传动中的附加动载荷227

第四节　滚子链传动的设计计算228

一、链传动的主要失效形式228

二、链传动的功率曲线图228

三、链传动的主要参数选择229

四、链传动的设计计算方法231

五、链传动的设计流程图234

第五节　链传动的布置、张紧和润滑234

一、链传动的布置234

二、链传动的张紧235

三、链传动的安装236

四、链传动的润滑236

习题240

第十三章　齿轮传动设计241

第一节　概述241

第二节　齿轮传动的失效形式及设计准则241

一、齿轮传动的失效形式241

二、齿轮传动的设计准则243

第三节　齿轮材料、许用应力及精度选择244

一、齿轮常用材料244

二、极限应力和许用应力246

三、齿轮传动的精度选择249

第四节　齿轮传动的受力分析和计算载荷250

一、齿轮传动的受力分析250

二、齿轮传动的计算载荷253

第五节　标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算256

一、齿面接触疲劳强度计算256

二、齿根弯曲疲劳强度计算258

三、齿轮传动主要参数的选择261

第六节　标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算264

一、斜齿轮齿面接触疲劳强度计算265

二、斜齿轮齿根弯曲疲劳强度计算265

三、设计计算说明266

第七节　标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算269

一、设计参数269

二、圆锥齿轮齿面接触疲劳强度计算270

三、圆锥齿轮齿根弯曲疲劳强度计算271

四、设计计算说明271

第八节　齿轮的结构设计和齿轮传动的润滑274

一、齿轮的结构设计274

二、齿轮传动的润滑277

习题279

第十四章　蜗杆传动设计281

第一节　蜗杆传动的特点和类型281

一、蜗杆传动的特点281

二、蜗杆传动的类型281

第二节　普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸283

一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数283

二、普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸285

第三节　蜗杆传动的滑动速度和受力分析286

一、相对滑动速度286

二、蜗杆传动的受力分析287

第四节　蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择288

一、蜗杆传动的失效形式和设计准则288

二、蜗杆传动的材料选择288

三、蜗杆传动的精度选择289

第五节　蜗杆传动的强度计算289

一、蜗轮齿面接触疲劳强度计算289

二、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算291

三、蜗杆的刚度计算292

第六节　蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算292

一、蜗杆传动的效率292

二、蜗杆传动的润滑293

三、蜗杆传动的热平衡计算294

第七节　蜗杆和蜗轮的结构设计294

一、蜗杆的结构设计294

二、蜗轮的结构设计295

习题299

第十五章　滚动轴承设计301

第一节 概述301

一、滚动轴承的基本结构301

二、滚动轴承的常用材料302

第二节　滚动轴承的主要类型及选择302

一、滚动轴承的结构特性302

二、滚动轴承的主要类型303

三、滚动轴承的性能和特点304

四、滚动轴承的代号表示306

五、滚动轴承的类型选择308

第三节　滚动轴承的受力分析、失效形式及计算准则310

一、滚动轴承的受力分析310

二、失效形式和计算准则311

第四节　滚动轴承的寿命计算312

一、滚动轴承的基本额定寿命312

二、滚动轴承的基本额定动载荷312

三、滚动轴承的寿命计算公式313

四、滚动轴承的当量动载荷计算314

五、角接触向心轴承轴向载荷FA的计算315

六、同一支点成对安装同型号角接触向心轴承时的计算317

第五节　滚动轴承的静强度计算318

第六节　滚动轴承的组合结构设计322

一、滚动轴承的支承结构形式322

二、滚动轴承内外圈的轴向固定324

三、轴承游隙和轴承组合位置的调整325

四、滚动轴承的预紧325

五、滚动轴承的配合与装拆326

六、滚动轴承支座的刚性及同轴度328

第七节　滚动轴承的润滑与密封328

一、滚动轴承的润滑328

二、滚动轴承的密封330

习题331

第十六章　滑动轴承设计333

第一节　概述333

一、滑动轴承的特点和应用333

二、滑动轴承的分类和内容333

第二节　滑动轴承的典型结构334

一、向心滑动轴承的结构334

二、推力滑动轴承的结构336

第三节　轴瓦结构和轴承材料337

一、轴瓦结构337

二、轴承的材料340

第四节　滑动轴承的润滑方法344

一、滑动轴承的润滑剂及其选择344

二、润滑方法及润滑装置345

三、润滑方法的选择347

第五节　不完全油膜滑动轴承的设计计算347

一、失效形式和设计准则347

二、不完全油膜向心轴承的设计计算348

三、不完全油膜推力轴承的设计计算349

第六节　液体动压润滑轴承的工作原理350

一、液体动压润滑理论的基本方程式350

二、油楔承载机理及形成动压油膜的条件351

三、液体动压向心滑动轴承油膜形成过程352

第七节　其他形式滑动轴承简介353

一、液体静压滑动轴承353

二、气体轴承和无润滑轴承354

习题355

第十七章　轴和轴毂联接设计356

第一节　轴的分类和设计要求356

一、轴的功用和分类356

二、轴的设计要求357

三、轴的设计步骤358

第二节　轴的材料及其选择358

第三节　轴的结构设计360

一、拟定轴上零件的装配方案360

二、轴的各段直径及长度的确定360

三、轴上零件的定位与固定362

四、改善轴的结构工艺性364

五、提高轴的强度与刚度的措施365

第四节　轴的强度计算367

一、按弯扭合成强度条件计算367

二、按疲劳强度安全系数校核368

三、按静强度安全系数校核369

第五节　轴的刚度计算和轴的振动简介373

一、轴的刚度计算373

二、轴的振动简介374

第六节　轴毂联接374

一、键联接375

二、花键联接380

三、销联接381

习题383

第十八章　联轴器、离合器和弹簧385

第一节　联轴器385

一、固定式刚性联轴器386

二、可移式刚性联轴器387

三、弹性联轴器388

四、安全联轴器389

五、联轴器的选择389

第二节　离合器390

一、嵌入式离合器390

二、摩擦式离合器391

三、超越式离合器392

四、离合器的选择392

第三节　弹簧393

一、弹簧的功用和类型393

二、弹簧的特性线和变形能393

三、弹簧的材料和制造395

四、圆柱螺旋压缩弹簧和拉伸弹簧的结构形式397

五、其他类型弹簧399

习题400

第十九章　螺纹联接和螺旋传动401

第一节　螺纹的类型、特点和应用401

一、螺纹的类型和应用401

二、螺纹的主要参数402

第二节　螺纹联接的主要类型403

一、螺栓联接403

二、双头螺柱联接404

三、螺钉联接404

四、紧定螺钉联接404

第三节　螺纹联接的预紧和防松405

一、螺纹联接的预紧405

二、螺纹联接的防松405

第四节　螺栓组的结构设计和受力分析407

一、螺栓组联接的结构设计407

二、螺栓组联接的受力分析408

第五节　单个螺栓联接的强度计算411

一、受拉螺栓联接的强度计算411

二、受剪螺栓联接的强度计算415

三、螺纹联接的材料和许用应力415

第六节　提高螺栓联接强度的措施416

一、改善螺纹牙间的载荷分布416

二、减少螺栓的应力变化幅度417

三、减小应力集中417

四、避免附加弯曲应力417

五、采用合理的制造工艺方法417

第七节　螺旋传动417

一、螺旋传动的类型和应用417

二、滑动螺旋副的材料419

三、滑动螺旋传动的设计计算419

四、滚动螺旋传动和静压螺旋传动简介421

习题423

第二十章　机械传动系统的运动设计427

第一节　机械传动系统设计概述427

第二节　机构的选型与组合方式428

一、机构的选型428

二、机构的变异429

三、机构的组合方式431

第三节　组合机构的类型及应用435

一、联动凸轮组合机构436

二、凸轮-齿轮组合机构437

三、凸轮-连杆组合机构438

四、齿轮-连杆组合机构440

第四节　机器执行机构间运动的协调设计442

一、机器的运动循环442

二、机器的运动循环图442

三、机器运动循环图的设计443

第五节　机械传动系统运动方案的拟定445

第六节　机械传动系统的运动设计实例447

习题451

参考文献452