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绪论1

0.1　概述1

0.2　课程简介3

0.3　学习方法3

第1章　机械设计概述5

1.1　机械设计的基本要求5

1.1.1　设计机械零件的基本要求5

1.1.2　机械设计的基本要求5

1.2　机械设计的内容与程序6

1.2.1　机械设计的内容6

1.2.2　机械设计的程序6

1.3　机械零件的失效形式及设计计算准则8

1.3.1　失效形式8

1.3.2　机械零件的设计计算准则8

1.4　机械零件设计的标准化、系列化及通用化9

思考题和习题10

第2章　平面机构的结构分析11

2.1　机构的组成11

2.1.1　运动副11

2.1.2 自由度和运动副约束12

2.1.3　运动链和机构13

2.2　平面机构的运动简图13

2.2.1　运动副及构件的表示方法13

2.2.2　绘制机构运动简图的步骤14

2.3　平面机构的自由度16

2.3.1　机构具有确定运动的条件16

2.3.2　平面机构自由度的计算17

2.3.3　计算机构自由度的注意事项17

思考题和习题20

第3章　平面连杆机构22

3.1　概述22

3.2　四杆机构的基本形式及演化23

3.2.1　四杆机构的基本形式23

3.2.2　平面四杆机构的演化24

3.3　平面四杆机构的基本特性28

3.3.1　铰链四杆机构有曲柄的条件28

3.3.2　压力角和传动角29

3.3.3　急回特性30

3.3.4　死点31

3.4　平面四杆机构的设计32

3.4.1　图解法设计平面四杆机构32

3.4.2　解析法设计平面四杆机构35

3.4.3　实验法设计四杆机构35

思考题和习题36

第4章　凸轮机构38

4.1　凸轮机构的应用和类型38

4.1.1　凸轮机构的应用38

4.1.2　凸轮机构的分类38

4.1.3　凸轮和滚子的材料40

4.2　常用的从动件运动规律40

4.2.1　平面凸轮机构的基本名词术语40

4.2.2　常用的从动件运动规律41

4.2.3　常用的从动件运动规律的选择42

4.3　盘形凸轮轮廓的设计与加工方法42

4.3.1　反转法原理42

4.3.2　图解法设计凸轮轮廓曲线43

4.3.3　解析法设计凸轮轮廓曲线44

4.3.4　凸轮轮廓的加工方法45

4.4　凸轮机构基本尺寸的确定46

4.4.1　凸轮机构的压力角46

4.4.2　基圆半径的确定46

4.4.3　滚子半径的确定47

思考题和习题47

第5章　间歇运动机构49

5.1　棘轮机构49

5.1.1　棘轮机构的工作原理49

5.1.2　棘轮机构转角的调节51

5.1.3　棘轮机构的主要参数52

5.1.4　棘轮机构的特点与应用52

5.2　槽轮机构52

5.2.1　槽轮机构的工作原理52

5.2.2　槽轮机构的类型、特点及应用53

5.2.3　槽轮槽数z和拨盘圆柱K的选择53

5.3　不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构54

5.3.1　不完全齿轮机构54

5.3.2　凸轮式间歇运动机构55

思考题和习题56

第6章　带传动57

6.1　概述57

6.1.1　带传动的类型57

6.1.2　带传动的特点和应用58

6.2　V带和带轮的结构59

6.2.1　普通V带的结构和尺寸标准59

6.2.2　普通V带轮的材料和结构63

6.3　带传动的工作情况分析64

6.3.1　带传动的受力分析64

6.3.2　带传动的应力分析66

6.3.3　带传动的弹性滑动与打滑67

6.4　普通V带传动的设计计算67

6.4.1　带传动的失效形式和设计准则67

6.4.2　单根V带传递的功率68

6.4.3　普通V带传动的设计步骤和方法74

6.5　带传动的张紧、安装与维护79

6.5.1　带传动的张紧79

6.5.2　带传动的安装与维护81

6.6　其他带传动简介82

6.6.1　同步带传动82

6.6.2　高速带传动82

6.6.3　窄V带传动83

思考题和习题83

第7章　链传动85

7.1　概述85

7.2　滚子链和链轮86

7.2.1　滚子链的结构86

7.2.2　滚子链的标准87

7.2.3　链轮88

7.3　链传动的运动特性90

7.4　滚子链传动的设计计算91

7.4.1　链传动的主要失效形式91

7.4.2　链传动额定功率曲线92

7.4.3　链传动设计计算准则92

7.4.4　链传动的主要参数的选择94

7.5　链传动的布置、张紧和润滑95

7.5.1　链传动的布置95

7.5.2　链传动的张紧95

7.5.3　链传动的润滑95

思考题和习题97

第8章　齿轮传动99

8.1　齿轮传动的特点和基本类型99

8.1.1　齿轮传动的特点99

8.1.2　齿轮传动的类型100

8.1.3　齿轮传动的基本要求101

8.2　齿廓啮合的基本定律102

8.2.1　传动比102

8.2.2　齿廓啮合基本定律概述102

8.3　渐开线齿轮的齿廓及其啮合特性103

8.3.1　渐开线的形成103

8.3.2　渐开线的性质103

8.3.3　渐开线方程104

8.3.4　渐开线齿廓的啮合特点106

8.4　渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算108

8.4.1　齿轮各部分的名称和符号108

8.4.2　齿轮的基本参数及几何尺寸计算109

8.5　分度圆弦齿厚及公法线长度111

8.5.1　分度圆弦齿厚111

8.5.2　公法线长度112

8.6　渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动113

8.6.1　正确啮合的条件113

8.6.2　中心距和啮合角114

8.6.3　连续传动条件及重合度116

8.7　渐开线轮齿的切削原理、根切及最少齿数119

8.7.1　渐开线轮齿的切削原理119

8.7.2　渐开线轮齿的根切现象及最少齿数121

8.8　变位齿轮传动简介122

8.8.1　变位齿轮传动及最小变位系数122

8.8.2　变位齿轮传动的类型和特点124

8.9　齿轮常见的失效形式和设计准则125

8.9.1　齿轮常见的失效形式125

8.9.2　设计准则127

8.10　齿轮常用材料及许用应力128

8.10.1　齿轮材料的基本要求128

8.10.2　齿轮常用材料及热处理128

8.10.3　齿轮的许用应力129

8.11　圆柱齿轮传动精度简介133

8.11.1　齿轮传动的精度要求133

8.11.2　齿轮传动的精度及等级选择133

8.11.3　齿轮传动的侧隙134

8.11.4　齿轮精度的标注134

8.11.5　齿轮的检测项目135

8.12　渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算135

8.12.1　轮齿的受力分析135

8.12.2　轮齿的计算载荷136

8.12.3　齿面接触疲劳强度计算136

8.12.4　齿根弯曲疲劳强度计算138

8.13　平行轴斜齿圆柱齿轮传动139

8.13.1　齿廓曲面的形成及其啮合特点139

8.13.2　斜齿轮的基本参数和几何尺寸计算141

8.13.3　斜齿轮正确啮合的条件和重合度143

8.13.4　斜齿圆柱齿轮的当量齿数和不发生根切的最少齿数144

8.13.5　斜齿圆柱齿轮的强度计算145

8.14　直齿圆锥齿轮传动148

8.14.1　圆锥齿轮的特点和应用148

8.14.2　传动比、主要参数和几何尺寸148

8.14.3　正确啮合的条件150

8.14.4　当量齿轮与当量齿数150

8.14.5　直齿圆锥齿轮的强度计算152

8.15　标准齿轮传动的设计计算153

8.15.1　主要参数的选择153

8.15.2　设计计算的步骤155

8.16　齿轮的结构及齿轮传动的润滑和效率159

8.16.1　齿轮的结构159

8.16.2　齿轮传动的润滑161

8.16.3　齿轮传动的效率162

8.17　齿轮传动的发展趋势简介162

8.17.1　齿廓曲线的研究动向163

8.17.2　齿面硬度、齿轮精度、齿轮材料方面的研究动向164

8.17.3　齿轮设计及制造技术的发展动向164

思考题和习题165

第9章　蜗杆传动169

9.1　蜗杆传动的类型和特点169

9.1.1　蜗杆传动的类型169

9.1.2　蜗杆传动的特点170

9.2　蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算171

9.2.1　蜗杆传动的形成及其正确啮合条件171

9.2.2　圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算172

9.3　蜗杆传动的失效形式和计算准则174

9.3.1　失效形式174

9.3.2　计算准则175

9.4　蜗杆传动的材料和结构175

9.4.1　蜗杆传动的材料175

9.4.2　蜗杆、蜗轮的结构175

9.5　蜗杆传动的强度计算176

9.5.1　蜗杆传动的受力分析176

9.5.2　蜗轮齿面接触疲劳强度计算177

9.5.3　蜗轮轮齿的齿根弯曲疲劳强度计算178

9.5.4　蜗杆的刚度计算179

9.6　蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算179

9.6.1　蜗杆传动的效率179

9.6.2　蜗杆传动的润滑180

9.6.3　蜗杆传动的热平衡计算180

9.7　普通圆柱蜗杆传动的精度等级选择及安装和维护182

思考题和习题183

第10章　齿轮系184

10.1　概述184

10.1.1　轮系及其应用184

10.1.2　轮系的类型184

10.2　定轴轮系及其传动比185

10.2.1　平面定轴轮系185

10.2.2　空间定轴轮系187

10.3　周转轮系及其传动比188

10.3.1　周转轮系的组成及分类188

10.3.2　平面周转轮系189

10.3.3　空间周转轮系192

10.4　混合轮系及其传动比192

10.5　齿轮系的应用194

10.5.1　实现分路传动194

10.5.2　获得大的传动比194

10.5.3　实现换向传动194

10.5.4　实现变速传动195

10.5.5　用于对运动进行合成与分解195

10.6　其他新型齿轮传动装置简介196

10.6.1　渐开线少齿差行星齿轮传动196

10.6.2　摆线针轮行星传动197

10.6.3　谐波齿轮传动198

10.7　减速器简介198

10.7.1　减速器的功用与分类198

10.7.2　常用减速器199

10.7.3　减速器传动比的分配200

10.7.4　减速器的结构201

10.7.5　减速器的润滑与密封201

思考题和习题202

第11章　联接205

11.1　键联接206

11.1.1　概述206

11.1.2　键联接的类型206

11.1.3　平键联接的选择和计算209

11.2　花键联接211

11.3　销联接212

11.3.1　销联接的类型212

11.3.2　销联接的选择和计算213

11.4　联轴器和离合器214

11.4.1　联轴器214

11.4.2　离合器220

11.5　螺纹联接221

11.5.1　螺纹的形成及加工221

11.5.2　螺纹的主要参数和类型223

11.5.3　螺纹联接226

11.6　螺纹联接的预紧和防松232

11.6.1　螺纹联接的预紧232

11.6.2　螺纹联接的防松234

11.7　滑动螺旋传动简介236

11.7.1　螺旋传动的类型236

11.7.2　螺旋传动的结构及材料237

11.8　滚动螺旋传动简介237

11.8.1　滚珠丝杠的分类、特点和应用238

11.8.2　滚动螺旋副的型号及其螺纹代号239

11.8.3　滚动螺旋传动设计计算的说明241

思考题和习题241

第12章　轴承243

12.1　轴承的功用和类型243

12.2　滚动轴承的组成、类型及特点244

12.2.1　滚动轴承的组成244

12.2.2　滚动轴承的类型及特点245

12.3　滚动轴承的代号247

12.3.1　基本代号248

12.3.2　前置代号和后置代号249

12.4　滚动轴承类型的选择251

12.4.1　影响轴承承载能力的参数251

12.4.2　滚动轴承类型的选择252

12.5　滚动轴承的工作情况分析及计算253

12.5.1　滚动轴承的受载情况分析253

12.5.2　滚动体轴承的失效形式和计算准则253

12.5.3　滚动轴承的寿命计算254

12.5.4　滚动轴承的静强度计算261

12.6　滚动轴承的选择263

12.6.1　滚动轴承类型的选择263

12.6.2　滚动轴承尺寸的选择263

12.6.3　公差等级的选择264

12.7　滚动轴承的组合设计264

12.7.1　轴承的轴向固定264

12.7.2　轴系的轴向固定265

12.7.3　轴承组合的调整267

12.7.4　轴承组合支承部分的刚度和同轴度268

12.7.5　轴承的预紧268

12.7.6　滚动轴承的配合与装拆269

12.7.7　滚动轴承的润滑与密封271

12.8　滑动轴承概述274

12.8.1　滑动轴承的特点、应用及分类274

12.8.2　滑动轴承的典型结构275

12.8.3　滑动轴承轴瓦的结构和滑动轴承的材料277

12.8.4　滑动轴承的润滑279

12.9　滚动轴承与滑动轴承的性能比较283

思考题和习题284

第13章　轴286

13.1　概述286

13.1.1　轴的类型286

13.1.2　轴的材料及选用288

13.1.3　轴的结构组成289

13.2　轴的结构设计289

13.2.1　轴的强度和刚度290

13.2.2　拟定轴上零件的装配方案291

13.2.3　零件在轴上的固定方法291

13.2.4　轴上各轴段的尺寸确定292

13.2.5　轴的结构工艺性293

13.3　轴的强度计算294

13.3.1　按扭转强度计算294

13.3.2　按弯扭合成强度条件的计算294

13.4　轴的设计方法296

13.4.1　类比法296

13.4.2　设计计算法296

思考题和习题299

第14章　弹簧301

14.1　弹簧的功用、类型、材料与制造301

14.1.1　弹簧的功用301

14.1.2　弹簧的类型301

14.1.3　弹簧的材料与制造302

14.2　圆柱螺旋弹簧的结构、特性、参数与尺寸303

14.2.1　弹簧的端部结构303

14.2.2　弹簧的特性曲线304

14.2.3　弹簧的参数与尺寸305

思考题和习题306

第15章　机械的调速与平衡307

15.1　机械的速度波动与调节307

15.1.1　机械的速度波动307

15.1.2　周期性速度波动的调节308

15.1.3　非周期性速度波动的调节308

15.2　刚性转子的平衡309

15.2.1　刚性转子的静平衡309

15.2.2　刚性转子的动平衡311

15.2.3　转子的平衡实验312

15.2.4　平衡精度简介313

思考题和习题313

第16章　机械传动设计315

16.1　概述315

16.2　常用机械传动机构的选择315

16.2.1　机械传动的常用类型315

16.2.2　机械传动装置设计的一般依据316

16.3　机械传动的特性和参数317

16.4　机械传动的方案设计320

16.4.1　传动类型的选择320

16.4.2　传动顺序的布置321

16.4.3　总传动比的分配321

16.5　机械传动的设计顺序322

思考题和习题324

第17章　现代机械设计综述326

17.1 概述326

17.1.1　现代机械的主要特征326

17.1.2　现代机械设计的特点328

17.2　现代机械设计基础329

17.2.1　现代机械设计常用设计方法329

17.2.2　现代机械设计常用工程软件332

17.3　现代机械设计过程概述337

思考题和习题346

参考文献348