机械设计基础

第一章 机械设计基础概述

第一节本课程研究的对象、内容、性质和任务 / 1

一、机器的组成 / 1

二、本课程研究的对象、内容、性质和任务 / 2

第二节机械设计应满足的基本要求 / 3

一、机器应满足的基本要求 / 3

二、机械设计的基本要求 / 4

三、机械设计的一般程序 / 4

思考题 / 5

习题 / 5

第二章 平面机构的结构分析

第一节机构的组成 / 7

一、构件的自由度 / 7

二、运动副 / 7

三、机构的组成 / 7

第二节平面机构运动简图 / 9

第三节机构具有确定运动的条件 / 10

一、平面机构的自由度 / 10

二、机构具有确定运动的条件 / 10

三、计算平面机构自由度时应注意的事项 / 11

思考题 / 13

习题 / 14

第三章 平面四杆机构及其应用

第一节平面四杆机构的基本形式及演化 / 16

一、铰链四杆机构的形式 / 16

二、铰链四杆机构曲柄存在的条件 / 18

三、平面四杆机构的演化 / 18

第二节平面四杆机构的基本特性 / 20

一、急回特性 / 20

二、传力特性 / 21

第三节平面四杆机构的设计 / 22

一、按照给定的连杆位置设计四杆机构 / 22

二、按照给定的两连架杆的对应位置设计四杆机构 / 23

三、按照行程速度变化系数K设计四杆机构 / 23

思考题 / 24

习题 / 25

第四章 凸轮机构

第一节概述 / 27

一、凸轮机构的应用和分类 / 27

二、凸轮和滚子的材料 / 28

三、凸轮的结构与安装 / 28

第二节凸轮机构的特性分析 / 29

一、凸轮机构的运动分析 / 29

二、从动件的常用运动规律 / 31

三、压力角的选择和检验 / 32

第三节盘形凸轮机构的设计 / 33

一、盘形凸轮轮廓的绘制 / 34

二、基圆半径rb和滚子半径rT的选择 / 36

思考题 / 37

习题 / 37

第五章 间歇运动机构

第一节棘轮机构 / 40

一、棘轮机构的工作原理及应用 / 40

二、棘轮和棘爪的正确位置及主要几何尺寸 / 42

第二节槽轮机构 / 43

一、槽轮机构的工作原理及应用 / 43

二、槽轮机构的主要参数选择及几何尺寸计算 / 44

思考题 / 45

习题 / 46

第六章 轴毂连接

第一节键连接 / 47

一、键连接的类型 / 47

二、平键连接的设计 / 49

第二节花键连接 / 51

一、矩形花键连接 / 51

二、渐开线花键连接 / 51

第三节销连接 / 52

思考题 / 52

习题 / 53

第七章 螺纹连接与螺旋传动

第一节常用螺纹的类型与应用 / 55

一、螺纹及其主要参数 / 55

二、螺纹的类型、特点及应用 / 56

第二节螺纹连接的结构 / 57

一、螺纹连接的主要类型 / 57

二、螺纹连接件 / 58

三、螺纹连接的预紧 / 60

四、螺纹连接的防松 / 61

五、螺栓组连接的结构设计 / 61

第三节螺栓连接的强度计算 / 63

一、普通螺栓连接的强度计算 / 63

二、铰制孔用螺栓连接的强度计算 / 65

三、螺纹连接件的性能等级及许用应力 / 65

第四节螺旋传动 / 68

一、螺旋传动的类型、特点和应用 / 68

二、滑动螺旋副的材料和结构 / 69

三、滑动螺旋传动的计算 / 70

思考题 / 74

习题 / 74

第八章 带传动

第一节带传动的类型和特点 / 77

一、带传动的主要类型 / 77

二、带传动的特点和应用 / 78

第二节V带和V带轮 / 78

一、V带的构造和标准 / 78

二、V带轮的结构和材料 / 81

第三节V带传动的工作能力分析 / 82

一、带传动的受力分析 / 82

二、带传动的应力分析 / 83

三、带传动的运动分析 / 84

四、带传动的失效形式和设计准则 / 85

五、单根V带的基本额定功率 / 85

第四节V带传动的设计 / 86

一、V带的设计计算 / 87

二、V带轮的设计 / 89

第五节V带传动的张紧和维护 / 91

一、V带传动的张紧装置 / 91

二、V带传动的安装、使用和维护 / 92

第六节其他带传动简介 / 93

一、同步带传动 / 93

二、高速带传动 / 93

思考题 / 93

习题 / 95

第九章 链传动

第一节链传动的类型和特点 / 96

一、链传动的主要类型 / 96

二、链传动的特点和应用 / 97

第二节滚子链 / 97

一、滚子链的结构 / 97

二、滚子链链轮 / 99

第三节链传动的运动特性 / 100

一、平均链速和平均传动比 / 100

二、瞬时链速和瞬时传动比 / 100

三、链传动的动载荷 / 101

第四节滚子链传动的计算 / 102

一、链传动的主要失效形式 / 102

二、额定功率曲线 / 102

三、链传动主要参数的选择 / 102

四、链传动的设计计算 / 104

第五节链传动的布置、张紧和润滑 / 105

一、链传动的布置 / 105

二、链传动的安装 / 105

三、链传动的张紧 / 106

四、链传动的润滑 / 106

思考题 / 108

习题 / 109

第十章 齿轮传动

第一节齿轮传动的类型、特点和基本要求 / 110

一、齿轮传动的分类 / 110

二、齿轮传动的特点 / 110

三、齿轮传动的基本要求 / 110

第二节渐开线直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸计算 / 111

一、渐开线及其性质 / 111

二、渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数 / 113

三、渐开线直齿圆柱齿轮的几何尺寸 / 114

第三节渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 / 115

一、渐开线齿轮传动的特性 / 115

二、渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件 / 116

三、渐开线直齿圆柱齿轮连续传动条件与重合度 / 117

四、渐开线直齿圆柱齿轮传动的正确安装 / 117

五、齿条与齿轮传动 / 119

第四节渐开线直齿圆柱齿轮的加工原理 / 121

一、展成法切齿原理 / 121

二、用标准齿条型刀具切制齿轮 / 122

三、齿轮加工的测量尺寸 / 124

四、渐开线齿轮的切齿干涉及其避免 / 125

第五节直齿圆柱齿轮的结构和精度 / 127

一、圆柱齿轮的结构 / 127

二、圆柱齿轮的精度 / 127

第六节齿轮的失效形式及材料选择 / 132

一、齿轮传动的失效形式 / 132

二、齿轮的材料选择 / 132

第七节直齿圆柱齿轮传动的强度计算 / 134

一、轮齿受力分析和计算载荷 / 134

二、齿面接触疲劳强度计算 / 135

三、齿根弯曲疲劳强度计算 / 137

四、参数选择及设计步骤 / 138

第八节斜齿圆柱齿轮传动 / 140

一、斜齿圆柱齿轮的形成及啮合特点 / 140

二、斜齿圆柱齿轮的参数 / 140

三、斜齿圆柱齿轮的几何尺寸 / 142

四、斜齿圆柱齿轮的当量齿数 / 142

五、斜齿圆柱齿轮的啮合传动 / 143

六、斜齿圆柱齿轮的受力分析 / 144

七、斜齿圆柱齿轮的强度计算 / 145

第九节直齿圆锥齿轮传动 / 149

一、直齿圆锥齿轮的应用与特点 / 149

二、标准直齿圆锥齿轮传动的几何计算 / 149

三、直齿圆锥齿轮的当量齿数 / 150

四、直齿圆锥齿轮的结构 / 151

五、直齿圆锥齿轮的精度 / 152

六、直齿圆锥齿轮传动的受力分析 / 152

七、直齿圆锥齿轮强度计算 / 153

第十节齿轮传动的维护和修复 / 155

一、齿轮传动的润滑 / 155

二、齿轮传动的维护 / 157

三、齿轮传动的修复 / 157

思考题 / 159

习题 / 161

第十一章 蜗杆传动

第一节蜗杆传动的类型、特点和应用 / 164

一、蜗杆传动的类型 / 164

二、蜗杆传动的特点和应用 / 166

第二节圆柱蜗杆传动的参数和几何尺寸计算 / 166

一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数 / 166

二、圆弧圆柱蜗杆传动的主要参数 / 169

三、圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 / 170

第三节蜗杆、蜗轮的材料、结构和精度 / 172

一、蜗杆传动的失效形式和设计准则 / 172

二、蜗杆、蜗轮的材料 / 172

三、蜗杆和蜗轮的结构 / 173

四、圆柱蜗杆、蜗轮精度 / 174

第四节蜗杆传动的工作能力分析 / 174

一、蜗杆传动的受力分析 / 174

二、蜗杆传动的强度计算 / 176

三、蜗杆传动的效率计算 / 176

四、蜗杆传动的热平衡计算 / 177

第五节蜗杆传动的安装和维护 / 178

一、蜗杆和蜗轮的安装调整 / 178

二、蜗杆传动的磨合和试运转 / 178

三、蜗杆传动的润滑 / 179

思考题 / 181

习题 / 182

第十二章 齿轮系

第一节定轴轮系的传动比 / 184

一、定轴轮系传动比的计算 / 184

二、首、末轮转向关系的确定 / 185

第二节行星轮系的传动比 / 186

一、行星轮系的组成 / 186

二、行星轮系传动比的计算 / 186

第三节组合行星轮系传动比的计算 / 188

第四节轮系的应用 / 189

一、实现相距较远的两轴间的传动 / 189

二、实现变速、换向和分路传动 / 189

三、获得大的传动比 / 190

四、实现工艺动作和特殊运动轨迹 / 191

五、用于运动的合成 / 191

六、用于运动的分解 / 192

第五节新型轮系及其应用 / 192

一、摆线针轮行星传动 / 192

二、谐波齿轮传动 / 193

思考题 / 195

习题 / 196

第十三章 轴

第一节轴的功用、结构和材料 / 199

一、轴的功用与分类 / 199

二、轴的材料 / 200

三、轴的结构 / 200

第二节轴的结构设计 / 202

一、轴上零件的轴向定位和固定 / 202

二、轴上零件的周向固定 / 203

三、轴系结构的工艺性 / 204

四、提高轴的疲劳强度和轴系刚度的措施 / 205

第三节轴的强度计算 / 205

一、按扭转强度计算 / 205

二、按弯扭合成强度计算 / 206

三、轴的设计实例 / 206

思考题 / 210

习题 / 211

第十四章 轴承

第一节轴承的功用和类型 / 213

第二节滚动轴承的组成、类型和特点 / 213

一、滚动轴承的组成 / 213

二、滚动轴承的类型和特点 / 213

第三节滚动轴承的代号 / 216

一、基本代号 / 216

二、前置代号和后置代号 / 217

第四节滚动轴承的选择 / 218

一、滚动轴承的类型选择 / 218

二、滚动轴承的精度选择 / 218

三、滚动轴承的尺寸选择 / 218

第五节滚动轴承的寿命计算 / 218

一、滚动轴承的失效形式与计算准则 / 218

二、滚动轴承的寿命计算 / 219

三、滚动轴承的静强度计算 / 223

第六节滚动轴承的组合设计 / 224

一、轴承套圈的轴向固定 / 224

二、轴组件的轴向固定 / 225

三、轴承组合的调整 / 226

四、轴承组合支承部分的刚度和同轴度 / 227

五、轴承的预紧 / 228

六、滚动轴承的配合与装拆 / 228

第七节滚动轴承的润滑与密封 / 229

一、滚动轴承的润滑 / 229

二、滚动轴承的密封 / 230

第八节滑动轴承概述 / 231

一、滑动轴承的结构 / 231

二、滑动轴承的材料 / 233

三、滑动轴承的特点 / 235

四、滑动轴承的润滑 / 235

思考题 / 238

习题 / 239

第十五章 其他常用零件

第一节联轴器 / 241

一、联轴器的分类 / 241

二、常用联轴器 / 241

三、联轴器的选用 / 244

第二节离合器 / 245

一、离合器的功用和分类 / 245

二、常用离合器 / 245

第三节弹簧 / 247

一、弹簧的类型、材料及应用 / 247

二、圆柱形螺旋弹簧的结构 / 248

思考题 / 249

习题 / 250

第十六章 机械的调整和平衡

第一节机械运转速度波动的调节 / 251

一、机械运转的全过程 / 251

二、周期性速度波动的调节 / 252

三、非周期性速度波动的调节 / 254

第二节机械的平衡 / 254

一、机械平衡的目的和分类 / 254

二、刚性转子平衡的分析 / 254

思考题 / 256

习题 / 257

附录 / 259

参考文献 / 263

本书内容包括：机械设计基础概述，平面机构的结构分析，平面四杆机构及其应用，凸轮机构，间歇运动机构，轴毂连接，螺纹连接与螺旋传动，带传动，链传动，齿轮传动，蜗杆传动，齿轮系，轴，轴承，其他常用零件，机械的调整和平衡。每章都提供了思考题和习题供读者学习时参考。
本书可作为高等职业院校、高等专科学校、成人高校或中等专业学校机械类及近机械类专业机械设计课程的教学用书，也可供有关工程技术人员参考使用。