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第1篇 总 论1

第1章 绪论1

1.1 本课程的研究对象1

1.2 本课程的内容、性质和任务4

1.2.1 课程内容4

1.2.2 课程性质4

1.2.3 课程任务4

思考题与习题5

第2章 机械设计概论6

2.1 概述6

2.1.1 机械设计应满足的基本要求6

2.1.2 机械设计的一般程序7

2.2 机械零件的强度7

2.2.1 载荷和应力的分类7

2.2.2 机械零件强度计算的条件8

2.2.3 静应力下的许用应力8

2.2.4 变应力下的许用应力9

2.2.5 提高机械零件强度的措施10

2.3 机械零件的表面强度11

2.3.1 表面接触强度11

2.3.2 表面挤压强度12

2.3.3 表面磨损强度12

2.4 机械零件的常用材料12

2.4.1 机械零件的常用材料12

2.4.2 材料的选用原则15

2.5 机械零件的工艺性16

2.5.1 工艺性的基本要求16

2.5.2 机械零件的结构工艺性17

2.6 机械零件的标准化、系列化、通用化18

2.7 机械设计中的常用设计方法19

2.7.1 机械零件的常规设计方法19

2.7.2 机械现代设计方法简介19

思考题与习题20

第2篇 机构与机械传动21

第3章 平面机构的运动简图及自由度21

3.1 运动副、运动链和机构22

3.1.1 构件与零部件22

3.1.2 运动副及其分类22

3.1.3 自由度和约束23

3.1.4 运动链24

3.1.5 机构24

3.2 平面机构运动简图24

3.2.1 平面机构运动简图的意义24

3.2.2 平面机构运动简图中的符号25

3.2.3 平面机构运动简图的绘制方法28

3.3 平面机构的自由度29

3.3.1 平面机构自由度的计算公式29

3.3.2 机构具有确定运动的条件29

3.3.3 计算机构自由度时应注意的问题31

思考题与习题34

第4章 平面连杆机构37

4.1 铰链四杆机构的三种基本型式及应用37

4.1.1 曲柄摇杆机构38

4.1.2 双曲柄机构38

4.1.3 双摇杆机构40

4.2 铰链四杆机构的演化41

4.2.1 转动副转化成移动副41

4.2.2 取不同构件为机架41

4.2.3 杆块对调43

4.2.4 扩大转动副的尺寸44

4.3 铰链四杆机构有曲柄的条件及主要工作特性44

4.3.1 铰链四杆机构有曲柄的条件44

4.3.2 行程速度变化系数46

4.3.3 压力角和传动角47

4.3.4 死点位置48

4.4 平面四杆机构的设计49

4.4.1 按给定的行程速度变化系数设计四杆机构49

4.4.2 按给定连架杆的对应位置设计四杆机构51

思考题与习题52

第5章 凸轮机构55

5.1 凸轮机构的应用和分类55

5.1.1 凸轮机构应用55

5.1.2 凸轮机构的分类56

5.2 从动件的常用运动规律58

5.2.1 等速运动规律59

5.2.2 等加速等减速运动规律59

5.2.3 简谐运动规律60

5.2.4 摆线运动规律61

5.2.5 从动件运动规律的选择61

5.3 按给定运动规律设计凸轮轮廓曲线63

5.3.1 凸轮廓线设计方法的基本原理63

5.3.2 用作图法设计凸轮轮廓曲线63

5.3.3 用解析法设计凸轮轮廓曲线65

5.4 凸轮机构设计中应注意的几个问题67

5.4.1 凸轮机构压力角67

5.4.2 滚子从动件滚子半径的选择68

思考题与习题69

第6章 齿轮传动72

6.1 齿轮传动的特点及类型72

6.1.1 齿轮传动的特点72

6.1.2 齿轮传动的类型73

6.2 齿廓啮合基本定律74

6.3 渐开线齿廓75

6.3.1 渐开线的形成75

6.3.2 渐开线的特性75

6.3.3 渐开线上某点的压力角76

6.4 齿轮各部分名称及渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本尺寸76

6.4.1 渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称及符号76

6.4.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算77

6.5 一对渐开线标准齿轮的啮合79

6.5.1 渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律79

6.5.2 渐开线齿廓啮合的两个优点79

6.5.3 正确啮合条件79

6.5.4 渐开线齿轮连续传动的条件及重合度80

6.5.5 渐开线齿轮的标准中心距81

6.6 渐开线齿轮的切齿原理81

6.6.1 成形法81

6.6.2 范成法82

6.7 根切现象及最少齿数82

6.7.1 根切现象82

6.7.2 避免根切的最少齿数83

6.8 变位齿轮传动概述83

6.8.1 标准齿轮存在的问题83

6.8.2 变位齿轮84

6.8.3 变位齿轮传动84

6.9 齿轮传动的失效形式及计算准则85

6.9.1 失效形式85

6.9.2 计算准则87

6.1 0齿轮材料及其热处理87

6.1 0.1 齿轮常用材料87

6.1 0.2 齿轮常用的热处理方法88

6.1 1齿轮传动的精度及选择89

6.1 1.1 齿轮传动的精度等级89

6.1 1.2 齿厚的极限偏差及侧隙90

6.1 1.3 精度等级的标注90

6.1 2直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷90

6.1 2.1 受力分析90

6.1 2.2 计算载荷91

6.1 3直齿圆柱齿轮传动的强度计算92

6.1 3.1 齿根弯曲疲劳强度计算92

6.1 3.2 齿面接触疲劳强度计算94

6.1 4斜齿圆柱齿轮传动概述98

6.1 4.1 斜齿圆柱齿轮的齿廓曲面及啮合特点98

6.1 4.2 几何尺寸计算99

6.1 4.3 斜齿轮传动的正确啮合条件101

6.1 4.4 斜齿轮传动的重合度101

6.1 4.5 斜齿轮的优缺点102

6.1 4.6 斜齿圆柱齿轮传动的受力分析102

6.1 4.7 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算103

6.1 5圆锥齿轮传动概述105

6.1 5.1 圆锥齿轮的基本参数106

6.1 5.2 直齿圆锥齿轮传动的传动比107

6.1 5.3 直齿圆锥齿轮的正确啮合条件107

6.1 5.4 直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算107

6.1 5.5 直齿圆锥齿轮传动的受力分析108

6.1 5.6 直齿圆锥齿轮传动的强度计算109

6.1 6齿轮的结构109

6.1 7齿轮传动的效率、润滑与维护111

6.1 7.1 齿轮传动的效率111

6.1 7.2 齿轮传动的润滑112

6.1 7.3 齿轮传动的维护112

思考题与习题113

第7章 蜗杆传动117

7.1 蜗杆传动的类型特点117

7.1.1 蜗杆传动的类型117

7.1.2 蜗杆传动的特点118

7.2 蜗杆传动的啮合特性和运动关系118

7.2.1 蜗杆传动的正确啮合条件118

7.2.2 蜗杆传动的运动关系120

7.3 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算120

7.3.1 蜗杆传动的主要参数120

7.3.2 蜗杆传动的几何尺寸计算121

7.4 蜗杆传动的失效形式和设计准则122

7.4.1 蜗杆传动的失效形式122

7.4.2 蜗杆传动的设计准则122

7.5 蜗杆、蜗轮的材料与结构122

7.5.1 蜗杆的材料与结构122

7.5.2 蜗轮的材料与结构123

7.6 蜗杆传动的受力分析124

7.6.1 计算力的大小124

7.6.2 确定力的方向125

7.7 蜗杆传动的强度计算125

7.8 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算126

7.8.1 蜗杆传动的效率126

7.8.2 蜗杆传动的润滑127

7.8.3 蜗杆传动的热平衡计算127

7.9 蜗杆传动的安装与维护129

7.9.1 蜗杆传动的安装与调整129

7.9.2 蜗杆传动的维护130

思考题与习题130

第8章 轮系132

8.1 轮系及其分类132

8.1.1 定轴轮系132

8.1.2 周转轮系133

8.2 定轴轮系的传动比133

8.2.1 平面定轴轮系133

8.2.2 空间定轴轮系134

8.3 周转轮系的组成及传动比135

8.3.1 周转轮系的组成135

8.3.2 周转轮系的类型136

8.3.3 周转轮系传动比的计算136

8.3.4 应用周转轮系传动比公式须注意的问题136

8.4 复合轮系传动比137

8.5 轮系的应用138

8.5.1 相距较远两轴间的传动139

8.5.2 实现变速传动139

8.5.3 获得大的传动比139

8.5.4 合成运动和分解运动139

8.5.5 实现分路传动140

8.5.6 实现换向传动141

思考题与习题141

第9章 带传动和链传动143

9.1 带传动概述143

9.1.1 带传动的工作原理143

9.1.2 带传动的类型143

9.1.3 带传动的特点145

9.1.4 V带的结构和类型145

9.1.5 带传动的张紧装置、安装与维护146

9.2 带传动的受力分析和应力分析147

9.2.1 带传动的受力分析147

9.2.2 带传动的应力分析148

9.3 带传动的弹性滑动和打滑149

9.4 带传动的失效形式、设计准则和许用功率150

9.4.1 带传动的失效形式和设计准则150

9.4.2 带传动的许用功率150

9.5 V带传动的设计计算152

9.6 链传动概述156

9.6.1 链传动的工作原理156

9.6.2 链传动的类型156

9.6.3 链传动的特点156

9.6.4 传动链的结构157

9.7 链传动的运动特性和受力分析159

9.7.1 链传动的运动特性159

9.7.2 链传动的受力分析160

9.8 滚子链传动的设计计算161

9.8.1 链传动的失效形式和设计准则161

9.8.2 极限功率曲线161

9.8.3 额定功率曲线162

9.8.4 静强度校核163

9.8.5 主要参数的选择163

9.9 链传动的正确使用和维护164

9.9.1 链传动的布置164

9.9.2 链传动的润滑165

9.9.3 链传动的张紧166

9.9.4 链传动的维护166

思考题与习题167

第10章 其他机构简介169

10.1 棘轮机构169

10.1.1 棘轮机构的组成及工作原理169

10.1.2 棘轮机构的类型170

10.1.3 棘轮机构的设计172

10.1.4 棘轮机构的特点及其应用173

10.2 槽轮机构174

10.2.1 槽轮机构的组成及工作原理174

10.2.2 槽轮机构的类型175

10.2.3 槽轮机构的设计176

10.2.4 槽轮机构的特点及其应用178

10.3 不完全齿轮机构178

10.3.1 不完全齿轮机构的工作原理及其特点178

10.3.2 不完全齿轮机构的类型及其应用180

10.4 广义机构180

10.4.1 液、气动机构简介181

10.4.2 光电机构简介182

思考题与习题183

第11章 组合机构及机械系统方案设计185

11.1 机构的组合方式185

11.2 机械系统的方案设计187

思考题与习题195

第3篇 连 接197

第12章 螺纹连接197

12.1 螺纹197

12.1.1 螺纹的形成197

12.1.2 螺纹的主要参数198

12.1.3 螺旋副的效率和自锁199

12.1.4 常用螺纹199

12.2 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件202

12.2.1 螺纹连接的基本类型202

12.2.2 螺纹紧固件及性能等级203

12.3 螺纹连接的预紧和防松205

12.3.1 螺纹连接预紧205

12.3.2 螺纹连接防松205

12.4 单个螺栓连接的强度计算208

12.4.1 受拉螺栓连接208

12.4.2 受剪螺栓连接212

12.5 螺栓组连接的设计212

12.5.1 螺栓组连接的结构设计212

12.5.2 简单螺栓组连接的受力分析214

12.6 螺栓的材料和许用应力216

12.7 提高螺栓连接强度的措施217

12.7.1 减小螺栓的应力幅217

12.7.2 均匀螺纹牙间的载荷分配218

12.7.3 避免或减小附加的弯曲应力219

12.7.4 减小应力集中的影响219

12.8 螺旋传动概述220

思考题与习题220

第13章 轴毂连接223

13.1 键连接223

13.1.1 键连接的类型和应用223

13.1.2 平键连接的强度校核225

13.2 花键连接227

13.2.1 花键连接的特点227

13.2.2 花键连接的类型228

13.3 销连接228

思考题与习题229

第14章 轴间连接230

14.1 概述230

14.2 联轴器230

14.2.1 刚性联轴器230

14.2.2 无弹性元件挠性联轴器231

14.2.3 有弹性元件挠性联轴器232

14.2.4 联轴器的选择234

14.3 离合器235

14.3.1 嵌合式离合器235

14.3.2 摩擦式离合器236

14.3.3 安全离合器236

14.3.4 超越离合器236

思考题与习题237

第15章 其他常用连接238

15.1 铆接238

15.2 焊接239

15.2.1 焊缝形式及焊接特点239

15.2.2 焊接件的工艺及设计注意要点240

15.3 粘接240

15.4 过盈配合连接241

思考题与习题242

第4篇 轴及轴系部件244

第16章 轴244

16.1 轴的分类及用途245

16.1.1 轴的分类245

16.1.2 轴设计中的主要问题246

16.2 轴的材料246

16.3 轴的结构设计247

16.3.1 拟定轴上零件的装配方案247

16.3.2 确定轴的基本直径和各段长度247

16.3.3 轴上零件的固定248

16.3.4 轴的结构工艺性249

16.3.5 改善轴的受力状况的措施249

16.4 轴的强度计算250

16.4.1 按扭转强度计算250

16.4.2 按弯扭合成强度计算251

16.5 轴的刚度计算255

16.5.1 轴的弯曲刚度计算256

16.5.2 轴的扭转刚度计算256

16.6 轴的临界转速的概念256

思考题与习题257

第17章 轴承258

17.1 滑动轴承概述258

17.1.1 滑动轴承的特点与分类258

17.1.2 滑动轴承的结构形式259

17.1.3 滑动轴承的轴瓦结构260

17.1.4 滑动轴承的轴承材料260

17.1.5 滑动轴承的润滑剂262

17.1.6 滑动轴承的润滑方法263

17.2 非液体润滑滑动轴承的计算263

17.2.1 失效形式和设计准则263

17.2.2 非液体润滑向心滑动轴承的校核计算264

17.2.3 非液体润滑推力滑动轴承的校核计算264

17.3 液体动压润滑滑动轴承的简介265

17.3.1 动压润滑的形成原理和条件265

17.3.2 向心滑动轴承形成动压油膜的过程266

17.4 滚动轴承概述266

17.4.1 滚动轴承的特点266

17.4.2 滚动轴承的构造266

17.4.3 滚动轴承的材料267

17.4.4 滚动轴承的基本类型和选择267

17.4.5 滚动轴承的代号270

17.5 滚动轴承的失效形式和选择计算271

17.5.1 滚动轴承的失效形式271

17.5.2 滚动轴承的设计准则271

17.5.3 滚动轴承的寿命计算271

17.5.4 滚动轴承的静载荷计算275

17.6 滚动轴承的组合设计277

17.6.1 轴系的固定277

17.6.2 滚动轴承的配合278

17.6.3 提高轴系刚度的措施278

17.6.4 滚动轴承的润滑与密封279

17.6.5 轴承的装拆281

思考题与习题281

附录283

第5篇 机械系统动力学及其他284

第18章 机械系统动力学284

18.1 机械运转的三个阶段284

18.2 机械的运转及其速度波动的调节286

18.2.1 机械速度波动产生的原因和调节目的286

18.2.2 稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节286

18.2.3 机械的非周期性速度波动及其调节292

18.3 回转件的平衡293

18.3.1 回转件平衡的目的293

18.3.2 刚性回转件平衡的计算294

18.3.3 回转件的平衡试验296

思考题与习题299

第19章 弹簧302

19.1 弹簧的功用302

19.2 弹簧的类型302

19.2.1 按弹簧外形分302

19.2.2 按弹簧受载情况303

19.3 弹簧的结构303

19.3.1 压缩弹簧的结构303

19.3.2 拉伸弹簧的结构304

19.4 弹簧的材料305

19.5 弹簧的制造305

思考题与习题306

参考文献307