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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10

0.3.1 传统机械设计方法10

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13

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26

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形式及其演化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38

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41

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42

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49

习题51

扩展阅读：连杆机构与现代社会动力之源53

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71

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76

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80

4.4 工程应用案例：蜂窝煤压制机81

习题81

扩展阅读：电影放映机的历史82

第5章 带传动和链传动83

5.1 带传动类型、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98

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105

5.8.1 滚子链的结构和规格105

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109

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110

5.10.3 链传动设计计算步骤和参数选择111

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120

扩展阅读：中国古代机械传动机构121

第6章 齿轮传动122

6.1 齿轮机构的特点和分类123

6.2 渐开线齿廓124

6.2.1 渐开线的性质124

6.2.2 渐开线齿廓的啮合特性125

6.3 齿轮各部分名称参数和渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算127

6.3.1 齿轮各部分名称参数127

6.3.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算127

6.4 渐开线标准齿轮啮合传动128

6.4.1 正确啮合条件128

6.4.2 正确安装条件129

6.4.3 连续传动条件130

6.5 渐开线齿轮的切齿原理131

6.6 渐开线齿轮的根切、最少齿数和变位齿轮133

6.6.1 根切与最少齿数133

6.6.2 变位齿轮134

6.7 齿轮的失效形式和设计准则135

6.7.1 齿轮的失效形式135

6.7.2 齿轮的设计准则137

6.8 齿轮材料和精度等级138

6.8.1 齿轮的材料及其选择138

6.8.2 齿轮传动的精度等级140

6.9 标准直齿圆柱齿轮传动设计计算140

6.9.1 标准直齿圆柱齿轮轮齿的受力分析140

6.9.2 标准直齿圆柱齿轮齿面接触疲劳强度计算142

6.9.3 标准直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度计算143

6.9.4 标准直齿圆柱齿轮传动设计参数的选择145

6.10 斜齿圆柱齿轮传动145

6.10.1 斜齿轮齿廓的形成和特点145

6.10.2 斜齿圆柱齿轮的主要参数146

6.10.3 平行轴斜齿轮传动的重合度147

6.10.4 平行轴斜齿轮传动的当量齿轮和当量齿数147

6.10.5 斜齿圆柱齿轮传动设计计算148

6.11 直齿锥齿轮传动150

6.11.1 圆锥齿轮传动的特点和应用150

6.11.2 直齿圆锥齿轮的背锥和当量齿数151

6.11.3 直齿锥齿轮传动设计计算152

6.12 齿轮的结构设计、润滑和效率153

6.12.1 齿轮的结构设计153

6.12.2 齿轮的润滑155

6.12.3 齿轮的效率156

6.13 工程应用案例：减速器156

6.13.1 高速级齿轮传动设计157

6.13.2 低速级齿轮传动设计159

习题161

扩展阅读：中国古代齿轮的历史163

第7章 蜗杆传动164

7.1 蜗杆传动的类型、特点和应用165

7.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸167

7.2.1 圆柱蜗杆传动的主要参数167

7.2.2 圆柱蜗杆的几何尺寸计算169

7.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构170

7.4 圆柱蜗杆传动的设计计算172

7.4.1 圆柱蜗杆传动的受力分析172

7.4.2 圆柱蜗杆传动的强度计算173

7.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算175

7.6 工程应用案例：减速器177

习题180

扩展阅读：电梯的发展历史181

第8章 轮系182

8.1 轮系的类型182

8.2 定轴轮系传动比计算184

8.2.1 定轴轮系传动比大小的计算184

8.2.2 首、末轮转向关系的确定184

8.3 周转轮系传动比计算186

8.3.1 周转轮系的组成186

8.3.2 转化轮系及传动比计算186

8.4 复合轮系传动比计算189

8.5 轮系的作用190

8.6 工程应用案例：龙门刨床工作台192

习题193

扩展阅读：手表的发展史196

第9章 轴197

9.1 轴的作用和分类198

9.2 轴的常用材料199

9.3 轴的结构设计199

9.3.1 轴上零件的定位和固定200

9.3.2 轴的各段直径和长度确定201

9.3.3 改善轴的受力状况和结构工艺性202

9.4 轴的强度计算203

9.4.1 轴的扭转强度计算203

9.4.2 轴的弯扭合成强度计算204

9.5 轴的刚度计算205

9.6 工程应用案例：矿用凿井绞车205

习题208

扩展阅读：轴的磨损和修复210

第10章 轴承211

10.1 滚动轴承的结构、类型和代号212

10.1.1 滚动轴承的结构212

10.1.2 滚动轴承的类型和性能212

10.1.3 滚动轴承的代号215

10.2 滚动轴承的选择计算216

10.2.1 主要失效形式216

10.2.2 轴承寿命217

10.2.3 角接触向心轴承轴向载荷的计算219

10.3 滚动轴承的组合设计220

10.3.1 轴承的固定220

10.3.2 轴承组合的调整221

10.4 滑动轴承结构和特点223

10.5 滑动轴承常用材料224

10.6 滑动轴承的润滑225

10.7 非液体摩擦滑动轴承的计算226

10.7.1 径向滑动轴承的计算226

10.7.2 止推滑动轴承的计算227

10.8 工程应用案例：带式输送机和纺织机227

10.8.1 带式输送机227

10.8.2 纺织机228

习题229

扩展阅读：宝石轴承230

第11章 联轴器、离合器和制动器231

11.1 联轴器232

11.1.1 固定式刚性联轴器232

11.1.2 可移式刚性联轴器232

11.1.3 联轴器的选择233

11.2 离合器236

11.3 制动器238

11.4 工程应用案例：卷扬机241

习题242

扩展阅读：宝马xDrive全时四驱系统243

第12章 螺纹连接245

12.1 螺纹的类型、参数和标注246

12.1.1 螺纹的类型和应用246

12.1.2 螺纹的参数248

12.1.3 螺纹的标注249

12.2 螺纹连接的基本类型和螺纹紧固件250

12.2.1 螺纹连接的基本类型250

12.2.2 螺纹紧固件251

12.3 螺纹连接的预紧和防松252

12.3.1 螺纹连接的预紧252

12.3.2 螺纹连接的防松254

12.4 螺栓的强度计算256

12.4.1 螺栓的失效形式和设计准则256

12.4.2 松螺栓连接257

12.4.3 紧螺栓连接257

12.4.4 单个螺栓的强度计算总结260

12.4.5 螺纹连接件的材料260

12.4.6 螺纹连接件的许用应力261

12.5 螺栓连接的结构设计262

12.5.1 螺栓组连接的结构262

12.5.2 螺栓组连接的受力分析263

12.6 提高螺纹连接强度的措施268

12.7 工程应用案例：卷扬机和法兰结构270

12.7.1 卷扬机270

12.7.2 法兰结构271

习题271

扩展阅读：截止阀274

第13章 键和销275

13.1 键连接276

13.1.1 平键连接276

13.1.2 半圆键连接278

13.1.3 楔键和切向键连接279

13.1.4 平键连接的设计计算279

13.2 花键连接280

13.2.1 花键的分类和应用281

13.2.2 花键连接的强度计算282

13.3 销连接282

13.4 工程应用案例：带式运输机283

习题284

扩展阅读：手动变速器换挡杆下的玄机286

习题参考答案287

参考文献292