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目录1

第1章 概述1

1.1 机械与机械工程1

1.2 本课程的对象和内容3

1.3 本课程的地位及学习方法4

1.3.1 地位4

1.3.2 学习方法4

1.4 机械设计的基本要求和过程5

思考题6

2.1 机械零件的失效与设计基本要求7

第2章 机械设计的基础理论7

2.2 机械零件设计的其他要求8

2.2.1 结构工艺性要求8

2.2.2 经济性要求8

2.2.3 质量小的要求9

2.2.4 可靠性要求9

2.3 机械零件的强度9

2.3.1 静强度计算9

2.3.2 材料的疲劳特性10

2.3.3 等寿命疲劳曲线10

2.4 接触强度11

2.5 机械系统的摩擦学设计12

2.5.2 摩擦与摩擦状态13

2.5.1 摩擦失效13

2.5.3 磨损14

2.5.4 润滑与润滑剂15

2.6 零件制造常用材料及其选择16

2.6.1 机械零件常用的材料17

2.6.2 机械零件材料的选择原则17

2.7 机械设计中的标准化和互换性19

2.8 机械设计中的工艺性19

思考题20

习题21

3.1.2 产品研发的可行性22

3.1.1 发现需求与产品功能22

3.1 机械产品的功能确定22

第3章 机械产品的总体设计22

3.1.3 产品研发的环境约束23

3.2 机械产品的原理方案构思方法24

3.2.1 设计任务的抽象和表述24

3.2.2 设计过程的黑箱方法24

3.2.3 功能结构分析及原理方案选择25

3.3 机械执行机构的方案设计26

3.3.1 总体设计的内容26

3.3.2 原动机的类型及其运动参数的选择26

3.3.3 执行构件的运动参数27

3.3.4 各执行构件间运动的协调配合27

3.4 机械传动系统的方案设计28

3.3.5 执行机构的协调设计要求28

3.4.2 提高机械效率29

3.4.3 传动机构的顺序29

3.4.4 传动比的分配29

3.4.5 保证机械的安全运转29

3.4.1 优化运动链29

3.5 机械产品设计中的创造性方法30

3.5.1 创造性思维的特点30

3.5.2 创造性方法31

4.1 平面机构的组成33

4.1.1 运动副33

第4章 平面机构的组成和速度分析33

4.1.2 运动链和机构35

4.2 平面机构运动简图35

4.3 平面机构的自由度计算39

4.3.1 平面机构自由度计算公式39

4.3.2 计算平面机构自由度的注意事项41

4.4 速度瞬心及其应用44

4.4.1 速度瞬心及其求法44

4.4.2 瞬心在速度分析上的应用46

思考题47

习题47

5.1.1 曲柄摇杆机构49

5.1 铰链四杆机构的基本类型49

第5章 平面连杆机构的分析和设计49

5.1.2 双曲柄机构50

5.1.3 双摇杆机构52

5.2 平面四杆机构的基本工作特性53

5.2.1 急回特性和行程速比系数53

5.2.2 死点位置54

5.2.3 压力角和传动角55

5.2.4 铰链四杆机构曲柄存在条件56

5.3 铰链四杆机构的演化57

5.3.1 曲柄滑块机构57

5.3.2 导杆机构58

5.3.4 双滑块机构59

5.3.3 摇块机构和定块机构59

5.3.5 偏心轮机构60

5.4 平面四杆机构的设计61

5.4.1 图解法设计四杆机构62

5.4.2 解析法64

5.4.3 实验法65

思考题67

习题67

第6章 凸轮机构70

6.1 凸轮机构的特点和类型70

6.1.1 凸轮机构的特点及应用70

6.1.2 凸轮机构的分类71

6.1.3 凸轮机构设计的基本问题72

6.2 凸轮从动件常用运动规律72

6.2.1 凸轮机构的运动过程和基本参数73

6.2.2 从动件常用的运动规律73

6.2.3 从动件运动规律的选择78

6.3 盘形凸轮轮廓曲线的设计79

6.3.1 凸轮廓线设计的基本原理79

6.3.2 用作图法设计凸轮廓线80

6.3.3 用解析法设计凸轮轮廓84

6.4 凸轮机构基本参数的确定87

6.4.1 凸轮机构的压力角87

6.4.2 滚子半径的选择88

6.5 凸轮的失效及其承载能力89

6.6 凸轮机构的结构设计90

6.6.1 凸轮的结构设计90

6.6.2 从动件的结构设计91

6.6.3 凸轮工作图及其技术要求92

思考题93

习题94

第7章 间歇运动机构95

7.1 棘轮机构95

7.1.1 棘轮机构的工作原理和特点95

7.1.2 棘轮机构的类型与应用95

7.1.3 棘轮机构几何尺寸设计97

7.2.1 槽轮机构的组成及工作原理98

7.2 槽轮机构98

7.2.2 槽轮机构的主要参数99

7.3 不完全齿轮机构100

7.4 凸轮间歇运动机构101

思考题102

习题102

第8章 平衡和调速103

8.1 机械速度波动的调节103

8.1.1 机械速度波动调节的目的和方法103

8.1.2 飞轮设计105

8.2.1 静平衡110

8.2 转子的平衡110

8.2.2 动平衡112

8.3 转子平衡的实验114

8.3.1 静平衡试验法115

8.3.2 动平衡试验法115

思考题116

习题117

第9章 齿轮传动119

9.1 齿轮传动的特点和类型119

9.1.1 齿轮传动的特点119

9.1.2 齿轮传动的类型119

9.2 齿廓啮合基本定律120

9.3 渐开线齿廓及其啮合特性121

9.3.1 渐开线的形成及其特点121

9.3.2 渐开线齿廓满足定角速比传动122

9.3.3 渐开线齿廓啮合的特性123

9.4 标准直齿圆柱齿轮及其几何尺寸计算123

9.5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合126

9.5.1 正确啮合条件126

9.5.2 标准中心距127

9.5.3 连续传动条件127

9.6 齿轮加工原理和齿轮精度128

9.6.1 齿轮加工原理128

9.6.2 渐开线圆柱齿轮传动的精度等级及其选择131

9.7 渐开线圆柱齿轮的根切现象及变位齿轮132

9.7.1 根切现象和最少齿数132

9.7.2 变位齿轮133

9.8 轮齿的失效、齿轮传动的设计准则和齿轮的材料133

9.8.1 轮齿的失效形式133

9.8.2 齿轮传动的设计准则135

9.8.3 常用材料136

9.9 直齿圆柱齿轮传动的承载能力计算137

9.9.1 受力分析与计算载荷137

9.9.2 齿面接触疲劳强度的计算138

9.9.3 轮齿弯曲疲劳强度140

9.9.4 齿轮传动参数的选择与调整143

9.10 斜齿圆柱齿轮传动144

9.10.1 斜齿圆柱齿轮的齿面形成原理及啮合特点144

9.10.2 斜齿圆柱齿轮的几何尺寸及正确啮合条件145

9.10.3 斜齿轮传动的重合度147

9.10.4 斜齿圆柱齿轮的当量齿数和最少齿数148

9.10.5 斜齿圆柱齿轮的受力分析148

9.10.6 斜齿圆柱齿轮传动强度计算149

9.11 直齿圆锥齿轮传动151

9.11.1 概述151

9.11.2 直齿圆锥齿轮齿廓形成原理和当量齿轮152

9.11.4 直齿圆锥齿轮传动的几何尺寸计算153

9.11.3 直齿圆锥齿轮传动的正确啮合条件153

9.11.5 直齿圆锥齿轮传动的受力分析154

9.11.6 直齿圆锥齿轮承载能力的计算155

9.12 齿轮的结构设计156

9.13 齿轮传动润滑和效率158

9.14 各种齿轮传动的对比分析160

思考题161

习题162

第10章 蜗杆传动164

10.1 蜗杆传动的组成和特点164

10.2 圆柱蜗杆传动的主要参数165

10.2.1 圆柱蜗杆传动的主要参数165

10.2.2 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算168

10.3.1 蜗杆传动的失效形式及材料选择169

10.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构169

10.3.2 蜗杆和蜗轮的结构170

10.4 圆柱蜗杆传动的受力分析171

10.5 圆柱蜗杆传动的强度计算172

10.5.1 强度计算172

10.5.2 许用应力172

10.6 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算174

10.6.1 蜗杆传动的效率174

10.6.2 蜗杆传动的润滑175

10.6.3 蜗杆传动的热平衡计算175

思考题176

习题177

第11章 轮系和减速器178

11.1 轮系的分类178

11.1.1 定轴轮系178

11.1.2 周转轮系178

11.1.3 复合轮系179

11.2 定轴轮系及其传动比180

11.3 周转轮系及其传动比182

11.4 复合轮系及其传动比184

11.5 轮系的应用187

11.6 减速器189

习题192

思考题192

12.1 带传动的类型和特点195

12.1.1 带传动的类型195

第12章 带传动和链传动195

12.1.2 带传动的形式196

12.1.3 开口传动的几何关系196

12.1.4 包角α196

12.1.5 带传动的特点197

12.2 带传动的工作情况分析197

12.2.1 带传动的受力分析197

12.2.2 带传动的应力分析199

12.3.1 V带的规格201

12.3 V带、V带轮和张紧装置201

12.3.2 V带轮203

12.3.3 张紧装置204

12.4 普通V带传动的计算206

12.4.1 带传动的设计准则和单根V带的许用功率206

12.4.2 V带传动的设计计算207

12.5 其他带传动简介210

12.5.1 高速带传动210

12.5.2 同步带传动211

12.6 链传动概述211

12.7.1 传动链的结构212

12.7 传动链的结构和基本参数212

12.6.1 链传动的特点212

12.6.2 链传动的应用212

12.7.2 链轮214

12.8 链传动参数的选择216

12.8.1 链轮齿数和传动比216

12.8.2 链节数和中心距216

12.8.3 链节距和排数216

12.9 链传动的运动分析和受力分析217

12.9.1 链传动的运动分析217

12.9.2 链传动的受力分析218

12.10.1 链传动的失效形式219

12.10 链传动的设计计算219

12.10.2 链传动的额定功率曲线220

12.10.3 套筒滚子链的选择计算221

12.11 链传动的布置、张紧和润滑224

12.11.1 链传动的布置224

12.11.2 链传动的张紧225

12.11.3 链传动的润滑225

思考题227

习题227

13.1.2 联接的分类228

13.1.1 联接的特性228

13.1.3 联接的选择228

13.1 概述228

第13章 机械联接228

13.2 螺纹主要参数229

13.2.1 螺纹的形成229

13.2.2 螺纹的种类229

13.2.3 螺纹的主要参数230

13.2.4 常用螺纹的类型、特点和应用231

13.3 螺旋副的受力分析、效率和自锁233

13.3.1 矩型螺纹的受力分析233

13.3.2 三角形螺纹的受力分析235

13.4 螺纹联接与螺纹联接件237

13.4.1 螺纹联接的四种基本类型237

13.4.2 螺纹联接件238

13.5 螺栓联接的预紧与防松239

13.5.1 螺栓联接的预紧239

13.5.2 螺纹联接的防松240

13.6 螺栓联接的强度计算241

13.6.1 松螺栓联接241

13.6.2 紧螺栓联接242

13.7 螺栓组的结构设计246

13.8 螺栓的材料和许用应力247

13.9 提高螺栓联接强度的措施249

13.10 螺旋传动251

13.10.1 螺旋传动的分类251

13.10.2 螺旋传动的运动分析252

13.10.3 螺旋传动的强度设计253

13.11 滚动螺旋简介255

13.12 键联接和销联接256

13.12.1 键联接256

13.12.2 销联接261

13.13 其他联接方式262

13.13.1 焊接262

13.13.2 胶接263

13.13.3 过盈配合联接264

13.13.4 型面联接266

思考题266

习题267

14.1.1 轴的功用和类型269

14.1 概述269

第14章 轴、联轴器及离合器269

14.1.2 轴的材料选择270

14.1.3 轴设计的主要内容271

14.2 轴的结构设计272

14.2.1 轴上零件的定位和固定272

14.2.2 制造安装要求274

14.2.3 改善轴的受力状况，减小应力集中274

14.3 轴的强度计算276

14.3.1 按扭转强度计算276

14.3.2 按弯扭合成强度计算276

14.4 轴的刚度计算280

14.5 联轴器、离合器的类型281

14.6 联轴器282

14.6.1 刚性联轴器282

14.6.2 挠性联轴器283

14.6.3 联轴器的选择287

14.7 离合器289

14.7.1 牙嵌离合器289

14.7.2 圆盘摩擦离合器290

14.7.3 离合器的选择292

思考题292

习题293

15.1 概述296

第15章 滑动轴承296

15.2 滑动轴承的结构形式297

15.2.1 径向滑动轴承的结构297

15.2.2 推力滑动轴承的结构298

15.3 轴瓦结构和轴承材料299

15.3.1 轴瓦的结构299

15.3.2 滑动轴承材料299

15.4 非液体摩擦滑动轴承的设计计算301

15.4.1 径向滑动轴承的设计301

15.4.2 推力滑动轴承的设计302

15.5 液体润滑轴承的工作原理303

15.5.1 液体动压油膜的形成机理303

15.5.3 静压轴承简介304

15.5.2 液体动压轴承的工作过程304

15.6 气体轴承与电磁轴承简介305

15.6.1 气体轴承305

15.6.2 电磁轴承305

思考题306

习题306

第16章 滚动轴承308

16.1 滚动轴承与滑动轴承的比较308

16.2.1 滚动轴承的结构309

16.2.2 滚动轴承的基本类型和特点309

16.2 滚动轴承的结构、类型、特点和代号309

16.2.3 滚动轴承的主要性能312

16.2.4 滚动轴承的代号313

16.3 滚动轴承的选择计算315

16.3.1 滚动轴承的失效形式和计算准则315

16.3.2 滚动轴承的寿命计算316

16.4 滚动轴承的组合设计322

16.4.1 保证支承的刚性和同轴度322

16.4.2 滚动轴承的轴向固定322

16.4.3 滚动轴承轴系固定的结构型式323

16.4.4 轴承组合的调整324

16.5 轴承的润滑和密封325

16.5.1 轴承的润滑325

16.4.6 轴承的装拆325

16.4.5 滚动轴承的配合325

16.5.2 轴承的密封328

思考题329

习题330

第17章 弹簧334

17.1 弹簧的功用和类型334

17.1.1 弹簧的功用334

17.1.2 弹簧的分类334

17.2 圆柱螺旋弹簧的材料、许用应力和制造335

17.2.1 弹簧的材料335

17.2.3 弹簧的制造336

17.2.2 弹簧的许用应力336

17.3 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的结构参数和特性线338

17.3.1 螺旋弹簧的结构338

17.3.2 圆柱形螺旋压缩（拉伸）弹簧的结构参数339

17.3.3 弹簧的特性线340

17.3.4 弹簧的变形能341

17.4 圆柱性压缩（拉伸）螺旋弹簧的设计计算342

17.4.1 弹簧的强度计算342

17.4.2 弹簧的刚度计算344

17.4.3 弹簧的稳定性计算344

17.4.4 弹簧的疲劳强度校核345

思考题347

习题347

参考文献349