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绪论1

0.1机械的组成2

0.1.1机器和机构2

0.1.2零件、部件和构件5

0.1.3机器的分类、功能组成及发展6

0.2机械设计的任务、要求和一般程序8

0.3机械设计方法简介9

0.3.1传统机械设计方法9

0.3.2现代机械设计方法10

0.4本课程的性质、任务和学习内容11

习题12

扩展阅读：汽车的发展史12

第1章 平面机构运动简图和自由度14

1.1平面机构的组成15

1.2平面机构运动简图16

1.2.1平面机构运动简图及其作用16

1.2.2平面机构运动简图的符号17

1.2.3平面机构运动简图的绘制18

1.3平面机构的自由度19

1.3.1平面机构自由度的计算公式19

1.3.2计算平面机构自由度的注意事项20

1.3.3机构具有确定运动的条件22

1.4工程应用案例：惯性筛23

习题24

扩展阅读：多自由度的混沌摆25

第2章 平面连杆机构27

2.1平面连杆机构的特点和应用28

2.2铰链四杆机构的基本类型及演化30

2.2.1铰链四杆机构的基本类型30

2.2.2铰链四杆机构的演化32

2.3平面四杆机构的基本特性35

2.3.1铰链四杆机构存在曲柄的条件35

2.3.2急回特性37

2.3.3压力角和传动角37

2.3.4死点位置39

2.4平面四杆机构的设计40

2.4.1给定行程速比系数的设计问题40

2.4.2给定连杆位置的设计问题41

2.4.3给定两连架杆对应位置的设计问题41

2.4.4给定某点运动轨迹的设计问题42

2.4.5基于MATLAB的四杆机构优化设计43

2.5平面多杆机构简介47

2.6工程应用案例：多功能自动翻身床48

习题50

扩展阅读：连杆机构与现代社会动力之源52

第3章 凸轮机构54

3.1凸轮的应用、分类和特点55

3.1.1凸轮机构的应用55

3.1.2凸轮机构的分类56

3.1.3凸轮机构的特点57

3.2常用从动件的运动规律57

3.2.1几个基本概念57

3.2.2常用运动规律58

3.3凸轮轮廓曲线设计图解法61

3.3.1反转法原理61

3.3.2直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计62

3.3.3摆动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计64

3.4凸轮结构设计65

3.4.1压力角65

3.4.2凸轮基本尺寸的确定66

3.4.3凸轮的结构及其与轴的连接68

3.5工程应用案例：缝纫机69

习题70

扩展阅读：达·芬奇与中国古代科技72

第4章 间歇运动机构73

4.1棘轮机构74

4.1.1棘轮的工作原理和类型74

4.1.2棘爪的工作条件75

4.1.3棘轮和棘爪的几何尺寸75

4.1.4棘轮机构的应用76

4.2槽轮机构77

4.2.1槽轮机构的工作原理77

4.2.2槽轮机构的主要参数78

4.2.3槽轮机构的其他几何尺寸79

4.3不完全齿轮机构79

4.4工程应用案例：蜂窝煤压制机80

习题81

扩展阅读：电影放映机的历史81

第5章 带传动和链传动83

5.1带传动的类型、特点和应用84

5.2 V带和带轮86

5.2.1 V带的结构和规格86

5.2.2 V带轮88

5.3带传动工作情况分析91

5.3.1带传动的主要参数91

5.3.2带传动受力分析91

5.3.3带的应力分析93

5.3.4带传动运动学特性95

5.4普通V带传动设计96

5.4.1单根普通V带的基本额定功率96

5.4.2带传动设计计算步骤和参数选择97

5.5带传动的张紧与维护101

5.6同步带传动简介102

5.7链传动的分类、特点和应用103

5.8滚子链和链轮104

5.8.1滚子链的结构和规格104

5.8.2滚子链的链轮106

5.9链传动工作情况分析108

5.9.1链传动的运动特性分析108

5.9.2链传动的受力分析108

5.10滚子链传动设计109

5.10.1链传动的主要失效形式109

5.10.2功率曲线图109

5.10.3链传动设计计算步骤和参数选择110

5.11链传动的使用和维护113

5.12工程应用案例：输送机115

5.12.1带传动设计116

5.12.2链传动设计118

习题119

扩展阅读：中国古代机械传动机构120

第6章 齿轮传动121

6.1齿轮机构的特点和分类122

6.2渐开线齿廓123

6.2.1渐开线的性质123

6.2.2渐开线齿廓的啮合特性124

6.3直尺圆柱齿轮几何尺寸计算125

6.3.1齿轮各部分名称参数125

6.3.2渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算126

6.4渐开线标准齿轮啮合传动127

6.4.1正确啮合条件127

6.4.2正确安装条件128

6.4.3连续传动条件129

6.5渐开线齿轮的切齿原理129

6.6渐开线齿轮的根切、最少齿数和变位齿轮131

6.6.1根切与最少齿数131

6.6.2变位齿轮132

6.7齿轮的失效形式和设计准则134

6.7.1齿轮的失效形式134

6.7.2齿轮的设计准则136

6.8齿轮材料和精度等级136

6.8.1齿轮的材料及其选择136

6.8.2齿轮传动的精度等级138

6.9标准直齿圆柱齿轮传动设计计算139

6.9.1标准直齿圆柱齿轮轮齿的受力分析139

6.9.2标准直齿圆柱齿轮齿面接触疲劳强度计算140

6.9.3标准直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度计算141

6.9.4标准直齿圆柱齿轮传动设计参数的选择143

6.10斜齿圆柱齿轮传动143

6.10.1斜齿轮齿廓的形成和特点143

6.10.2斜齿圆柱齿轮的主要参数144

6.10.3平行轴斜齿轮传动的重合度145

6.10.4平行轴斜齿轮传动的当量齿轮和当量齿数145

6.10.5斜齿圆柱齿轮传动设计计算146

6.11直齿锥齿轮传动148

6.11.1圆锥齿轮传动的特点和应用148

6.11.2直齿锥齿轮的背锥和当量齿数149

6.11.3直齿锥齿轮传动设计计算150

6.12齿轮的结构设计、润滑和效率151

6.12.1齿轮的结构设计151

6.12.2齿轮的润滑153

6.12.3齿轮的效率154

6.13工程应用案例：减速器154

6.13.1高速级齿轮传动设计155

6.13.2低速级齿轮传动设计156

习题158

扩展阅读：中国古代齿轮的历史160

第7章 蜗杆传动161

7.1蜗杆传动的类型、特点和应用162

7.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸164

7.2.1圆柱蜗杆传动的主要参数164

7.2.2圆柱蜗杆的几何尺寸计算167

7.3蜗杆传动的失效形式、材料和结构167

7.4圆柱蜗杆传动的设计计算169

7.4.1圆柱蜗杆传动的受力分析169

7.4.2圆柱蜗杆传动的强度计算169

7.5蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算171

7.6工程应用案例：减速器174

习题176

扩展阅读：电梯的发展史177

第8章 轮系178

8.1轮系的类型178

8.2定轴轮系传动比计算180

8.2.1定轴轮系传动比大小的计算180

8.2.2首、末轮转向关系的确定180

8.3周转轮系传动比计算182

8.3.1周转轮系的组成182

8.3.2转化轮系及传动比计算182

8.4复合轮系传动比计算185

8.5轮系的作用185

8.6工程应用案例：龙门刨床工作台187

习题188

扩展阅读：手表的发展史191

第9章轴192

9.1轴的作用和分类193

9.2轴的常用材料194

9.3轴的结构设计194

9.3.1轴上零件的定位和固定195

9.3.2轴的各段直径和长度确定196

9.3.3改善轴的受力状况和结构工艺性197

9.4轴的强度计算198

9.4.1轴的扭转强度计算198

9.4.2轴的弯扭合成强度计算199

9.5轴的刚度计算200

9.6工程应用案例：矿用凿井绞车200

习题203

扩展阅读：轴的磨损和修复204

第10章 轴承206

10.1滚动轴承的结构、类型和代号207

10.1.1滚动轴承的结构207

10.1.2滚动轴承的类型和性能207

10.1.3滚动轴承的代号210

10.2滚动轴承的选择计算211

10.2.1主要失效形式211

10.2.2轴承寿命212

10.2.3角接触向心轴承轴向载荷的计算213

10.3滚动轴承的组合设计215

10.3.1轴承的固定215

10.3.2轴承组合的调整216

10.4滑动轴承的结构和特点217

10.5滑动轴承的常用材料219

10.6滑动轴承的润滑220

10.7非液体摩擦滑动轴承的计算221

10.7.1径向滑动轴承的计算221

10.7.2止推滑动轴承的计算221

10.8工程应用案例：带式输送机和纺织机221

10.8.1带式输送机221

10.8.2纺织机223

习题223

扩展阅读：宝石轴承224

第11章 联轴器、离合器和制动器225

11.1联轴器226

11.1.1固定式刚性联轴器226

11.1.2可移式刚性联轴器226

11.1.3联轴器的选择229

11.2离合器230

11.3制动器232

11.4工程应用案例：卷扬机235

习题235

扩展阅读：宝马xDrive全时四驱系统236

第12章 螺纹连接238

12.1螺纹的类型、参数和标注239

12.1.1螺纹的类型和应用239

12.1.2螺纹的参数241

12.1.3螺纹的标注242

12.2螺纹连接的基本类型和螺纹紧固件242

12.2.1螺纹连接的基本类型243

12.2.2螺纹紧固件244

12.3螺纹连接的预紧和防松245

12.3.1螺纹连接的预紧245

12.3.2螺纹连接的防松246

12.4螺栓的强度计算249

12.4.1螺栓的失效形式和设计准则249

12.4.2松螺栓连接250

12.4.3紧螺栓连接250

12.4.4单个螺栓的强度计算总结253

12.4.5螺纹连接件的材料253

12.4.6螺纹连接件的许用应力254

12.5螺栓连接的结构设计255

12.5.1螺栓组连接的结构255

12.5.2螺栓组连接的受力分析256

12.6提高螺纹连接强度的措施260

12.7工程应用案例：卷扬机和法兰结构263

12.7.1卷扬机263

12.7.2法兰结构263

习题264

扩展阅读：截止阀266

第13章 键和销267

13.1键连接268

13.1.1平键连接268

13.1.2半圆键连接270

13.1.3楔键和切向键连接270

13.1.4平键连接的设计计算271

13.2花键连接272

13.2.1花键的分类和应用272

13.2.2花键连接的强度计算273

13.3销连接274

13.4工程应用案例：带式运输机275

习题276

扩展阅读：手动变速器换挡杆下的玄机277

习题参考答案279

参考文献284