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绪论1

0.1 本课程研究的对象和内容1

0.2 机械概述3

第1章 构件的静力分析5

1.1 力的性质和基本计算5

1.1.1 力的概念5

1.1.2 静力学公理6

1.1.3 力在坐标轴上的投影和力的分解7

1.2 力矩与力偶8

1.2.1 力对点的矩8

1.2.2 合力矩定理8

1.2.3 力偶及其性质8

1.2.4 力的平移定理9

1.3 力系的简化9

1.3.1 力系的分类和力系等效的概念9

1.3.2 平面任意力系向作用面内一点的简化10

1.3.3 简化结果分析11

1.3.4 合力投影定理11

1.4 约束和约束反力11

1.4.1 约束和约束反力概念11

1.4.2 约束的种类12

1.5 物体的受力分析和受力图14

1.6 力系的平衡16

1.6.1 平面任意力系16

1.6.2 平面汇交力系17

1.7 静定与静不定问题19

1.7.1 静定与静不定19

1.7.2 物体系统的平衡19

1.8 考虑摩擦时平衡方程的应用20

1.8.1 静摩擦力21

1.8.2 动摩擦力21

1.8.3 考虑摩擦时物体的平衡21

1.9 空间力系简介22

1.9.1 空间力系22

1.9.2 力在直角坐标轴上的投影23

1.9.3 力对轴之矩23

1.9.4 合力矩定理24

1.9.5 空间力系的平衡24

1.10 点的运动25

1.10.1 点的运动的描述25

1.10.2 点的切向加速度和法向加速度27

1.10.3 点的运动的几种特殊形式28

1.11 刚体的运动29

1.11.1 刚体的平动29

1.11.2 刚体的定轴转动30

1.12 点的合成运动32

1.12.1 合成运动的概念32

1.12.2 点的速度合成定理33

1.12.3 点的合成运动的解题步骤34

1.13 刚体的平面运动35

1.13.1 平面运动方程35

1.13.2 平面图形上各点的速度37

1.14 动力学基础38

1.14.1 质点动力学基本方程38

1.14.2 质心运动定理39

1.14.3 动静法39

小结40

思考题与练习题40

第2章 杆件的变形与强度计算43

2.1 轴向拉伸与压缩的概念43

2.2 截面法、轴力与轴力图44

2.2.1 内力的概念44

2.2.2 截面法44

2.2.3 轴力45

2.2.4 轴力图46

2.3 横截面上的应力46

2.3.1 应力的概念46

2.3.2 横截面上的应力47

2.4 拉压杆的变形及胡克定律48

2.4.1 绝对变形和线应变48

2.4.2 胡克定律49

2.5 材料在拉压时力学性能50

2.5.1 低碳钢的拉伸试验51

2.5.2 其他塑性材料拉伸时的力学性能53

2.5.3 铸铁拉伸时的力学性能53

2.5.4 压缩时材料的力学性能54

2.6 拉压杆的强度计算55

2.7 平面弯曲58

2.7.1 梁的计算简图及其分类58

2.7.2 梁的内力、剪力与弯矩计算59

2.7.3 剪力图与弯矩图的绘制60

2.7.4 弯曲正应力的计算64

2.7.5 梁的强度计算70

2.7.6 梁的弯曲变形及计算72

2.7.7 提高梁的强度和刚度的措施77

2.8 压杆稳定79

2.8.1 压杆稳定的概念80

2.8.2 提高压杆稳定性的措施83

2.9 动载荷83

2.9.1 冲击载荷84

2.9.2 应力集中现象86

2.9.3 交变应力与疲劳失效87

2.9.4 循环特征88

2.9.5 持久极限90

2.9.6 影响持久极限的因素及强度计算简介91

小结92

思考题与练习题92

第3章 平面机构的结构分析96

3.1 机构的组成96

3.1.1 构件的自由度96

3.1.2 运动副97

3.2 平面机构的运动简图98

3.2.1 构件的分类及其表示方法98

3.2.2 绘制平面机构运动简图的步骤99

3.3 平面机构的自由度计算100

3.3.1 平面机构的自由度100

3.3.2 计算平面机构自由度时应注意的问题101

小结103

思考题与练习题103

第4章 平面连杆机构105

4.1 概述105

4.2 平面四杆机构的基本形式及其演化105

4.2.1 平面四杆机构的基本形式105

4.2.2 铰链四杆机构类型的判别107

4.2.3 铰链四杆机构的演化108

4.3 平面四杆机构的基本特性111

4.3.1 急回特性111

4.3.2 压力角和传动角112

4.3.3 死点位置113

4.4 平面四杆机构的图解法设计114

4.4.1 按照给定的行程速比系数设计平面四杆机构114

4.4.2 按给定的连杆位置设计平面四杆机构115

4.4.3 按给定两连架杆的对应位置设计四杆机构115

小结117

思考题与练习题117

第5章 凸轮机构118

5.1 概述118

5.1.1 凸轮机构的应用118

5.1.2 凸轮机构的分类119

5.1.3 凸轮和滚子的材料120

5.2 常用的从动件运动规律121

5.2.1 平面凸轮机构的基本名词术语121

5.2.2 常用的从动件运动规律122

5.2.3 常用的从动件运动规律的选择124

5.3 盘形凸轮轮廓的设计与加工方法124

5.3.1 反转法原理124

5.3.2 图解法设计凸轮轮廓曲线125

5.3.3 解析法设计凸轮轮廓曲线127

5.3.4 凸轮轮廓的加工方法127

5.4 凸轮机构基本尺寸的确定128

5.4.1 凸轮机构的压力角128

5.4.2 基圆半径的确定129

5.4.3 滚子半径的选择129

小结130

思考题与练习题130

第6章 其他常用机构132

6.1 棘轮机构132

6.1.1 棘轮机构的工作原理132

6.1.2 棘轮机构的类型、特点及应用132

6.2 槽轮机构134

6.2.1 槽轮机构的工作原理134

6.2.2 槽轮机构的主要参数134

6.3 不完全齿轮机构135

6.4 螺旋机构136

6.4.1 滑动螺旋机构简介136

6.4.2 滚动螺旋机构简介138

小结138

思考题与练习题138

第7章 带传动139

7.1 概述139

7.1.1 带传动的类型139

7.1.2 带传动的特点和应用140

7.2 V带和带轮的结构141

7.2.1 普通V带的结构和尺寸标准141

7.2.2 普通V带轮的材料和结构142

7.3 带传动的工作情况分析145

7.3.1 带传动的受力分析145

7.3.2 带传动的应力分析146

7.3.3 带的弹性滑动和打滑147

7.4 普通V带传动的设计计算148

7.4.1 带传动的失效形式和设计准则148

7.4.2 单根V带传递的功率148

7.4.3 普通V带传动的设计步骤和方法156

7.5 带传动的张紧、安装与维护161

7.5.1 带传动的张紧与调整161

7.5.2 带传动的安装与维护162

小结163

思考题与练习题163

第8章 链传动164

8.1 概述164

8.2 滚子链和链轮165

8.2.1 滚子链的结构165

8.2.2 滚子链的标准165

8.2.3 链轮166

8.3 链传动的运动特性167

8.4 链传动的布置、张紧和润滑168

8.4.1 链传动的布置168

8.4.2 链传动的张紧169

8.4.3 链传动的润滑169

小结170

思考题与练习题170

第9章 齿轮传动及设计171

9.1 齿轮传动的特点及类型171

9.1.1 齿轮传动的特点171

9.1.2 齿轮传动的分类172

9.1.3 基本要求173

9.2 齿廓啮合基本定律及渐开线齿廓173

9.2.1 齿廓啮合基本定律173

9.2.2 渐开线齿廓174

9.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称及尺寸176

9.3.1 标准直齿圆柱齿轮各部分名称176

9.3.2 标准直齿圆柱齿轮的基本参数177

9.3.3 标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算178

9.4 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动178

9.4.1 渐开线齿轮的正确啮合条件178

9.4.2 渐开线齿轮的连续传动条件179

9.5 渐开线圆柱齿轮的切齿原理与根切现象180

9.5.1 切齿原理180

9.5.2 根切现象182

9.5.3 标准齿轮不发生根切的最少齿数182

9.5.4 变位齿轮简述182

9.6 斜齿圆柱齿轮传动183

9.6.1 斜齿圆柱齿轮齿面的形成和特点183

9.6.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数和尺寸184

9.6.3 斜齿轮的当量齿数186

9.6.4 交错轴斜齿轮传动187

9.7 圆锥齿轮传动188

9.7.1 直齿圆锥齿轮齿廓曲面的形成188

9.7.2 圆锥齿轮的背锥和当量齿数188

9.7.3 直齿圆锥齿轮的基本参数和尺寸189

9.8 轮齿的失效形式及设计准则190

9.8.1 轮齿的失效形式190

9.8.2 齿轮传动的设计准则191

9.9 齿轮的材料、热处理和许用应力192

9.9.1 钢192

9.9.2 铸铁及球墨铸铁193

9.9.3 非金属材料193

9.9.4 许用应力194

9.10 圆柱齿轮传动受力分析195

9.10.1 圆柱齿轮传动受力分析195

9.10.2 圆柱齿轮承载能力计算195

9.10.3 圆柱齿轮传动的精度等级199

9.10.4 圆柱齿轮传动设计实例199

9.10.5 直齿圆锥齿轮的强度计算201

9.11 齿轮结构与齿轮传动的润滑202

9.11.1 齿轮的结构设计202

9.11.2 齿轮传动的润滑204

小结205

思考题与练习题205

第10章 齿轮系207

10.1 概述207

10.1.1 轮系及其应用207

10.1.2 轮系的类型207

10.2 定轴轮系及其传动比208

10.2.1 平面定轴轮系208

10.2.2 空间定轴轮系210

10.3 周转轮系及其传动比211

10.3.1 周转轮系的组成及分类211

10.3.2 平面周转轮系212

10.3.3 空间周转轮系214

10.4 混合轮系及其传动比214

小结215

思考题与练习题216

第11章 连接218

11.1 螺纹连接218

11.1.1 螺纹连接的基本类型、特点和应用218

11.1.2 螺纹连接件220

11.2 螺纹连接的预紧和防松221

11.2.1 螺纹连接的预紧221

11.2.2 螺纹连接的防松222

11.3 螺栓连接的强度计算223

11.3.1 失效形式和设计准则223

11.3.2 受轴向载荷的螺栓连接224

11.3.3 受横向载荷的螺栓连接226

11.4 键连接229

11.4.1 概述229

11.4.2 平键连接的类型及选择229

11.4.3 平键连接的强度计算230

11.4.4 半圆键232

11.4.5 楔键连接232

11.4.6 花键连接233

11.5 销连接233

11.5.1 按销连接的用途分类233

11.5.2 按销的形状分类234

11.6 联轴器和离合器234

11.6.1 联轴器234

11.6.2 离合器237

小结238

思考题与练习题238

第12章 轴240

12.1 概述240

12.1.1 轴的类型及特点240

12.1.2 轴的材料及选用242

12.1.3 轴的结构组成242

12.2 轴的结构设计243

12.2.1 轴的强度和刚度243

12.2.2 拟定轴上零件的装配方案244

12.2.3 零件在轴上的固定方法244

12.2.4 轴上各轴段的尺寸确定246

12.2.5 轴的结构工艺性246

12.3 轴的强度计算247

12.3.1 传动轴的强度计算和刚度计算247

12.3.2 转轴的组合变形强度计算252

12.4 轴的设计计算254

12.4.1 类比法254

12.4.2 设计计算法254

小结257

思考题与练习题257

第13章 轴承259

13.1 轴承的功用和类型259

13.2 滚动轴承的组成、类型及特点260

13.2.1 滚动轴承的组成260

13.2.2 滚动轴承的类型及特点260

13.3 滚动轴承的代号262

13.4 滚动轴承类型的选择264

13.5 滚动轴承的工作情况分析及计算266

13.5.1 滚动轴承的受载情况分析266

13.5.2 滚动轴承的失效形式和计算准则266

13.5.3 滚动轴承的寿命计算267

13.5.4 滚动轴承的静强度计算272

13.6 滚动轴承的组合设计274

13.6.1 滚动轴承的轴向固定274

13.6.2 轴组件的轴向固定274

13.6.3 轴承组合的调整275

13.6.4 轴承组合支承部分的刚度和同轴度276

13.6.5 轴承的预紧276

13.6.6 滚动轴承的配合与装拆277

13.6.7 滚动轴承的润滑与密封278

13.7 滑动轴承概述280

13.7.1 滑动轴承的特点、应用及分类280

13.7.2 滑动轴承的典型结构281

13.7.3 滑动轴承的结构和滑动轴承的材料282

13.7.4 滑动轴承的润滑285

13.8 滚动轴承与滑动轴承的性能比较286

小结287

思考题与练习题287

第14章 弹簧288

14.1 弹簧的功用、类型、材料与制造288

14.2 圆柱螺旋弹簧的结构、特性、参数与尺寸291

小结294

思考题与练习题294

第15章 机械传动设计295

15.1 概述295

15.2 机械传动方案的选择296

15.3 机械传动的特性和参数296

15.4 机械系统传动方案的设计298

15.4.1 传动类型的选择298

15.4.2 传动顺序的布置298

15.4.3 总传动比的分配299

15.4.4 电动机选择299

15.5 机械传动的设计顺序300

15.6 减速器简介301

15.6.1 常用减速器的主要类型、特点和应用301

15.6.2 减速器传动比的分配303

15.6.3 减速器的结构303

小结303

思考题与练习题303

参考文献304