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1.1　机器的组成1

第1章　机械设计基础概论1

1.2　本课程的内容、性质和任务3

1.3　机器应满足的要求和设计制造程序4

1.3.1　机器应满足的要求4

1.3.2　机器设计、制造的一般程序5

思考题7

练习题7

2.1.1　运动副的概念8

2.1.2　运动副的分类8

2.1　运动副及其分类8

第2章　平面机构的运动简图及自由度8

2.2　平面机构运动简图9

2.2.1　机构运动简图及分类9

2.2.2　机构运动简图的符号9

2.2.3　平面机构运动简图的绘制11

2.3　平面机构的自由度14

2.3.1 自由度与约束条件14

2.3.2　平面机构自由度的计算14

2.3.3　计算平面机构自由度时应注意的几个问题15

2.3.4　平面机构具有确定运动的条件17

思考题18

练习题19

3.1.1　铰链四杆机构的基本类型及应用21

第3章　平面连杆机构传动21

3.1　铰链四杆机构的基本类型、应用和特点21

3.1.2　铰链四杆机构的特点24

3.2　铰链四杆机构曲柄存在的条件24

3.3　铰链四杆机构的演化25

3.3.1　改变运动副类型25

3.3.2　连杆机构的倒置26

3.3.3　扩大转动副27

3.4　平面四杆机构的传动特性28

3.4.1　急回特性28

3.4.2　压力角与传动角29

3.4.3　极限位置与死角30

3.5　多杆机构简介31

思考题32

练习题33

第4章　凸轮机构传动34

4.1 凸轮机构的应用及类型34

4.1.1 凸轮机构的组成、应用及特点34

4.1.2　凸轮机构的分类35

4.2　从动件的常用运动规律36

4.2.1 凸轮机构的工作过程分析36

4.2.2　从动件常用运动规律36

4.3.1　反转法原理38

4.3.2　尖顶对心移动从动件盘形凸轮轮廓的设计38

4.3 图解法设计凸轮轮廓38

4.3.3　对心移动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计39

4.3.4　尖顶偏置移动从动件盘形凸轮轮廓的设计40

4.4　盘形凸轮的结构设计40

4.4.1　尖压力角40

4.4.2　凸轮基圆半径的选择41

4.4.3　滚子半径的选择42

4.4.4　凸轮的结构43

思考题44

练习题45

5.1　概述46

第5章　齿轮机构46

5.2　渐开线齿廓47

5.2.1　渐开线的形成和性质47

5.2.2　齿廓啮合基本定律49

5.3　齿轮各部分名称、基本参数及渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算50

5.3.1　齿轮各部分名称及符号50

5.3.2　渐开线齿轮的基本参数51

5.3.3　标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算52

5.3.4　径节制齿轮52

5.4　渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动53

5.4.1　节点、节圆、啮合线和啮合角53

5.4.2　渐开线齿廓啮合特性54

5.4.3　正确啮合条件55

5.4.4　连续传动条件及重合度56

5.4.5　标准中心距57

5.5　渐开线齿轮的切齿原理58

5.5.1　仿形法58

5.5.2　范成法58

5.6　渐开线齿轮的根切现象和最少齿数60

5.7　渐开线变位齿轮传动简介61

5.7.1　标准齿轮传动的缺点61

5.7.2　变位齿轮的概念61

5.7.3　最小变位系数62

5.7.4　变位齿轮的啮合传动及几何尺寸62

5.7.5　变位系数的选择64

5.7.6　变位齿轮传动的类型65

5.8.1　公法线长度测量计算67

5.8　直齿圆柱齿轮的齿厚测量计算67

5.8.2　分度圆弦齿厚、弦齿高测量计算68

思考题70

练习题71

第6章　间歇运动机构72

6.1　棘轮机构72

6.1.1　棘轮机构的工作原理72

6.1.2　棘爪工作条件73

6.1.3　棘轮、棘爪的几何尺寸计算及棘轮齿形的画法74

6.2　槽轮机构74

6.2.1　槽轮机构的工作原理74

6.2.2　槽轮机构的主要参数75

6.4　凸轮间歇运动机构76

6.3　不完全齿轮机构76

思考题77

练习题77

第7章　机械运转速度波动的调节79

7.1　机械运转速度波动调节的目的和方法79

7.2　飞轮设计的近似方法80

7.2.1　机械运转的平均速度和不均匀系数80

7.2.2　飞轮设计的基本原理81

7.2.3　最大盈亏功Amax的确定82

7.3　飞轮主要尺寸的确定84

练习题85

思考题85

第8章　回转件的平衡87

8.1 回转件平衡的目的87

8.2　回转件的平衡计算87

8.3　回转件的平衡试验91

思考题93

练习题93

第9章　机械零件设计概论96

9.1　机械零件设计概述96

9.2　机械零件的强度97

9.2.1　应力的种类97

9.2.3　变应力下的许用应力98

9.2.2　静应力下的许用应力98

9.2.4　安全系数99

9.3　机械零件的接触强度102

9.4　机械零件的耐磨性105

9.5　机械制造常用材料及其选择105

9.5.1　金属材料106

9.5.2　非金属材料107

9.6　公差与配合、表面粗糙度和优先数系108

9.6.1　公差与配合108

9.6.2　表面粗糙度109

9.6.3　优先数系110

9.7.2　标准化111

9.7.1 工艺性111

9.7　机械零件的工艺性及标准化111

思考题112

练习题112

第10章　螺纹联接115

10.1　螺纹的主要参数、类型、特点和应用115

10.1.1　螺纹的主要参数115

10.1.2　螺纹的类型、特点和应用116

10.2　螺纹联接的类型和螺纹紧固件117

10.2.1　螺纹联接的主要类型117

10.2.2　螺纹紧固件118

10.2.3　螺纹紧固件的材料及等级120

10.3.1　预紧121

10.3.2　防松121

10.3　螺纹联接的预紧和防松121

10.4　螺栓的强度计算123

10.4.1　普通螺栓联接的强度计算123

10.4.2　受剪螺栓联接的强度计算125

10.5　螺栓联接的结构设计128

10.5.1　螺栓组的布置128

10.5.2　提高螺栓强度的措施130

思考题131

练习题131

第11章　齿轮传动133

11.1　齿轮的失效形式及计算准则133

11.1.1　齿轮的失效形式133

11.1.2　齿轮传动的设计计算准则134

11.2　齿轮材料及热处理135

11.2.1　齿轮材料135

11.2.2　齿轮的热处理136

11.3　齿轮传动的精度137

11.3.1　选择齿轮精度的基本要求137

11.3.2　渐开线圆柱齿轮精度国标简介138

11.4　直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷139

11.4.1　受力分析139

11.4.2　计算载荷140

11.5　直齿圆柱齿轮传动的强度计算142

11.5.1　齿面接触疲劳强度计算142

11.5.2　轮齿弯曲疲劳强度计算143

11.5.3　许用应力144

11.6　直齿圆柱齿轮传动设计计算准则及主要设计参数的选择146

11.6.1　设计计算顺序146

11.6.2　主要设计参数的选择146

11.7　斜齿圆柱齿轮传动151

11.7.1　齿廓曲面的形成和啮合特点151

11.7.2　斜齿圆柱齿轮的基本参数、正确啮合条件和几何尺寸计算152

11.7.3　斜齿轮传动的重合度153

11.7.4　斜齿轮的当量齿数154

11.8　斜齿圆柱齿轮传动的受力分析及强度计算155

11.8.1　受力分析155

11.8.2　强度计算156

11.9.1　直齿锥齿轮的当量齿数zv160

11.9　直齿锥齿轮传动160

11.9.2　直齿锥齿轮的几何尺寸计算161

11.9.3　受力分析162

11.9.4　直齿锥齿轮传动的强度计算163

11.10　齿轮结构164

11.11　圆弧齿轮传动简介165

11.12　齿轮传动的维护与修复167

11.12.1　齿轮传动的润滑167

11.12.2　齿轮传动的维护167

11.12.3　齿轮的修复167

思考题168

练习题168

12.1.1　蜗杆传动的类型170

第12章　蜗杆传动170

12.1　蜗杆传动的类型和特点170

12.1.2　蜗杆传动的特点172

12.2　普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸173

12.2.1　普通圆柱蜗杆传动的主要参数173

12.2.2　普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算175

12.2.3　蜗杆、蜗轮的结构177

12.3　蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择178

12.3.1　蜗杆传动的相对滑动速度vs178

12.3.2　蜗杆传动的失效形式及设计准则178

12.3.3　蜗杆和蜗轮的材料选择179

12.3.4　蜗杆材料的许用应力179

12.4　蜗杆传动的受力分析180

12.5　蜗杆传动的强度计算181

12.5.1　蜗轮齿面接触疲劳强度计算181

12.5.2　蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算182

12.6　蜗杆传动的效率及热平衡计算183

12.6.1　蜗杆传动的效率183

12.6.2　蜗杆传动的热平衡计算183

12.7　蜗杆传动的安装与维护184

12.7.1　蜗杆传动的润滑184

12.7.2　蜗杆、蜗轮的安装调整185

12.7.3　蜗杆传动的啮合和试运转185

思考题188

练习题188

第13章　齿轮系传动190

13.1　定轴轮系传动比的计算191

13.1.1　轮系的传动比191

13.1.2　定轴轮系传动比的计算191

13.2　行星轮系传动比的计算194

13.2.1　行星轮系的组成194

13.2.2　行星轮系的分类195

13.2.3　行星轮系传动比的计算196

13.2.4　行星轮系各轮齿数的关系200

13.3　组合行星轮系传动比的计算201

13.4　轮系的功用203

13.5.2　摆线针轮行星传动205

13.5.1　渐开线少齿差行星传动205

13.5　几种特殊行星传动简介205

13.5.3　谐波齿轮传动206

思考题207

练习题207

第14章　带传动和链传动210

14.1　概述210

14.1.1　带传动的种类210

14.1.2　摩擦带传动的主要特点和应用范围211

14.2　V带和带轮212

14.2.1　V带212

14.2.2　V带带轮213

14.3.1　带传动的受力分析218

14.3　带传动工作情况分析218

14.3.2　带的弹性滑动和打滑219

14.4　V带传动的设计计算220

14.4.1　失效形式和设计准则220

14.4.2　单根V带的基本额定功率221

14.4.3　原始数据及设计内容223

14.4.4　设计步骤及参数选择223

14.5　V带传动的张紧与维护228

14.5.1　V带传动的张紧装置228

14.6　其他带传动简介229

14.6.1　同步带传动229

14.5.2　带传动的使用和维护229

14.6.2　高速带传动230

14.6.3　多楔带传动230

14.7　滚子链和链轮231

14.7.1　链传动的工作原理和特点231

14.7.2　链传动的类型和应用231

14.7.3　滚子链的结构和标准232

14.7.4　滚子链链轮233

14.8　滚子链传动的设计235

14.8.1　滚子链的失效形式235

14.8.2　额定功率曲线236

14.8.3　链传动的设计步骤和主要参数的选择237

14.9.1　链传动的布置239

14.9　链传动的使用和维护239

14.9.2　链传动的张紧240

14.9.3　链传动的润滑241

思考题242

练习题242

第15章　轴244

15.1　概述244

15.1.1　轴的功用与分类244

15.1.2　轴的材料245

15.2.3　轴的结构设计246

15.2.2　轴的结构应满足的基本要求246

15.2.1　影响轴结构的因素246

15.2　轴的结构设计246

15.2.4　最小轴径的确定250

15.3　轴的强度校核251

15.4　轴的使用与维护257

15.4.1　轴的使用和检查257

15.4.2　轴的维修257

思考题258

练习题258

第16章　滑动轴承260

16.1　滑动轴承的种类和摩擦状态260

16.1.1　干摩擦状态260

16.2.1　向心滑动轴承261

16.2　滑动轴承的结构型式261

16.1.2　边界摩擦状态261

16.1.3　液体摩擦状态261

16.2.2　推力滑动轴承263

16.3　轴瓦及轴承衬材料263

16.3.1　轴承合金264

16.3.2　青铜264

16.3.3　具有特殊性能的轴承材料264

16.4　润滑剂和润滑装置265

16.4.1　润滑剂265

16.4.2　润滑装置267

16.5　非液体摩擦滑动轴承的计算268

16.5.2　推力轴承269

16.5.1　向心轴承269

16.6　动压润滑的基本原理270

16.6.1　动压润滑形成的原理和条件270

16.6.2　液体动压润滑的基本方程272

16.7　液体动压多油楔滑动轴承简介273

16.8　液体静压多油楔滑动轴承简介274

16.8.1　静压轴承274

16.8.2　空气轴承275

思考题275

练习题275

17.1　滚动轴承的类型及代号276

17.1.1　滚动轴承的构造276

第17章　滚动轴承276

17.1.2　滚动轴承的类型及特点277

17.1.3　滚动轴承的代号280

17.2　滚动轴承的类型选择、寿命校核和静强度计算282

17.2.1　轴承的类型选择282

17.2.2　滚动轴承的主要失效形式及计算准则283

17.2.3　滚动轴承的寿命计算285

17.2.4　滚动轴承的静强度计算289

17.3　滚动轴承的组合设计291

17.3.1　轴承内外圈的轴向固定方法292

17.3.2　轴系的轴向固定292

17.3.4　滚动轴承的预紧294

17.3.3　轴承组合的轴向调整294

17.3.5　滚动轴承的配合295

17.3.6　支承部分的刚度和同轴度295

17.3.7　滚动轴承的装拆296

17.3.8　滚动轴承的润滑与密封297

思考题300

练习题300

第18章　联轴器、离合器301

18.1　联轴器301

18.1.1　联轴器的分类302

18.1.2　常用联轴器的结构、特点及应用302

18.1.3　联轴器的选用305

18.2.2　联轴器的安装找正306

18.2.1　联轴器的对中要求306

18.2　联轴器的安装与维护306

18.2.3　联轴器对中找正的注意事项307

18.2.4　联轴器的使用与维护307

18.3　离合器307

18.3.1　离合器的分类308

18.3.2　常用离合器的类型及特点308

18.3.3　离合器的使用与维护310

思考题310

练习题310

19.1.2　常用减速器的类型、特点及应用311

19.1.1　减速器的组成和分类311

19.1　减速器311

第19章　减速器和变速器311

19.2　变速器314

19.2.1　有级变速器314

19.2.2　无级变速器315

思考题316

练习题316

第20章 弹簧317

20.1　概述317

20.1.1　弹簧的功用与类型317

20.1.2　弹簧的材料与制造318

20.2　圆柱螺旋弹簧设计319

20.2.1　弹簧的端部结构319

20.2.2　弹簧的特性曲线、应力及变形320

20.2.3　拉伸、压缩弹簧的基本参数和几何尺寸计算322

20.2.4　弹簧的设计计算324

思考题325

练习题325

第21章　计算机辅助设计326

21.1　概述326

21.1.1　CAD硬件326

21.1.2　CAD软件327

21.2　AutoCAD软件简介328

21.2.1　AutoCAD软件的功能简介328

21.3　Pro/Engineer软件简介330

21.3.1　Pro/Engineer软件的功能简介330

21.2.2　AutoCAD软件在机械设计中的应用330

21.3.2　Pro/Engineer软件在机械设计中的应用331

思考题333

练习题333

附录　机械设计基础实训练习指导334

实训1　平面机构运动简图的测绘和分析334

实训2　渐开线齿轮范成原理实验335

实训3　渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定338

实训4　轴系结构的测绘与分析340

实训5　机械的结构及特性分析343

实训6　减速器的结构分析和拆装345

实训7　刚性转子的静平衡实验348

参考文献351