目录

第1篇机械设计概论和机构结构

第1章机械设计概论1

1.1课程概论1

1.1.1机械的概念和组成1

1.1.2机械设计发展概述4

1.1.3本课程的内容、基本要求和学习特点5

1.2机械设计过程6

1.3功能原理设计8

1.3.1功能原理设计的特点8

1.3.2功能分析8

1.3.3功能类型和求解思路9

1.4机械设计约束12

1.4.1承载能力约束12

1.4.2技术性能约束15

1.4.3标准化约束16

1.4.4产品成本约束16

1.4.5可持续发展约束16

1.5机械结构设计17

1.5.1零件的相关与结构要素17

1.5.2结构设计的基本要求18

1.5.3结构设计的构型变换20

1.5.4结构设计准则21

思考和实训习题30

第2章机构结构分析32

2.1平面机构的组成32

2.2平面机构运动简图36

2.3平面机构自由度和运动确定性39

2.3.1平面机构的自由度39

2.3.2机构自由度计算中的特殊情况处理39

2.3.3平面机构具有确定运动的条件40

思考和实训习题43

第2篇常 用 机 构

第3章平面连杆机构47

3.1平面连杆机构的类型和应用48

3.1.1铰链四杆机构48

3.1.2滑块四杆机构52

3.1.3运动副变换55

3.2平面连杆机构的基本特性57

3.2.1急回特性57

3.2.2传力分析58

3.3平面连杆机构的运动设计62

3.3.1按照给定连杆位置设计铰链四杆机构62

3.3.2按照给定行程速度变化系数设计四杆机构63

3.3.3铰链四杆机构的运动几何方程64

3.3.4按照给定的两连架杆对应位置设计铰链四杆机构65

3.4多杆机构的应用66

思考和实训习题68

第4章凸轮机构71

4.1凸轮机构的类型和应用71

4.1.1凸轮机构的组成和类型71

4.1.2凸轮机构的特点与应用74

4.2从动件基本运动规律74

4.2.1从动件基本运动规律的运动方程和线图75

4.2.2从动件运动规律的选择78

4.3凸轮轮廓设计80

4.3.1用图解法设计凸轮轮廓80

4.3.2用解析法设计凸轮轮廓83

4.3.3凸轮机构的计算机辅助设计86

4.4凸轮机构基本参数和尺寸的确定89

4.4.1凸轮机构的压力角及许用值89

4.4.2凸轮基圆半径的确定90

4.4.3滚子半径的确定90

4.5凸轮机构的结构、材料和工作图93

4.5.1凸轮和从动件的结构93

4.5.2凸轮和从动件的材料及选择95

4.5.3凸轮工作图96

思考和实训习题96

第5章轮系99

5.1定轴轮系99

5.1.1定轴轮系传动比100

5.1.2定轴轮系传动比符号的确定方法101

5.1.3定轴轮系各级传动比的分配101

5.2行星轮系101

5.2.1行星轮系的分类102

5.2.2行星轮系的传动比102

5.2.3行星轮系传动比符号的确定方法104

5.3组合轮系104

5.4轮系的功用105

5.5其他行星传动简介109

5.5.1渐开线少齿差行星传动109

5.5.2摆线针轮行星传动110

5.5.3谐波齿轮传动110

思考和实训习题111

第6章其他常用机构113

6.1棘轮机构113

6.1.1棘轮机构的组成和工作原理113

6.1.2棘轮机构的类型、特点和应用114

6.1.3棘轮机构的应用实例115

6.1.4棘轮机构的基本参数和几何尺寸117

6.2槽轮机构120

6.2.1槽轮机构的组成和工作原理120

6.2.2槽轮机构的类型、特点和应用120

6.2.3槽轮机构的基本参数和几何尺寸121

6.2.4槽轮机构的运动特性123

6.3螺旋机构126

6.3.1螺旋机构的工作原理和类型126

6.3.2螺纹的形成和分类127

6.3.3螺纹的基本参数和几何尺寸130

6.3.4螺旋机构的运动分析131

6.3.5螺旋副的效率和自锁132

6.3.6滑动螺旋副的材料和结构特点133

6.4机构的组合与应用135

6.4.1机构的串联式组合135

6.4.2机构的并联式组合136

6.4.3机构的反馈式组合137

6.4.4机构的复合式组合137

6.5机构的选型与应用138

思考和实训习题142

第3篇机 械 传 动

第7章带传动145

7.1带传动的工作原理和应用146

7.1.1带传动的工作原理146

7.1.2带传动的类型、特点和应用146

7.2带传动的受力分析和应力分析147

7.2.1受力分析147

7.2.2应力分析148

7.3带传动的弹性滑动与失效形式149

7.4V带和V带轮151

7.4.1V带结构和基本尺寸151

7.4.2V带轮的材料、结构与工作图153

7.5带传动的安装和张紧156

7.6V带传动选用计算158

7.6.1设计准则和V带的许用功率158

7.6.2V带传动选用计算的主要步骤162

思考和实训习题168

第8章链传动170

8.1链传动的特点、类型和传动件结构参数170

8.1.1链传动的组成、特点和类型170

8.1.2链传动的传动件结构参数172

8.2链传动的运动分析和受力分析176

8.2.1链传动的运动分析176

8.2.2链传动的受力分析179

8.3链传动的选用计算180

8.3.1链传动的失效形式180

8.3.2滚子链的功率曲线180

8.3.3链传动基本参数的选择183

8.3.4链传动选用计算实例185

8.4链传动的布置、张紧和润滑187

8.4.1链传动的布置187

8.4.2链传动的张紧187

8.4.3链传动的润滑188

思考和实训习题188

第9章齿轮传动190

9.1齿轮传动的特点和类型191

9.1.1齿轮传动的特点191

9.1.2齿轮传动的类型191

9.2齿轮啮合基本定律与渐开线齿廓192

9.2.1齿廓啮合基本定律192

9.2.2齿廓间的相对滑动193

9.2.3渐开线齿廓194

9.3渐开线标准齿轮的基本参数和尺寸195

9.3.1齿轮的基本尺寸195

9.3.2渐开线标准齿轮的基本参数196

9.3.3标准齿轮的基本尺寸计算196

9.4渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动198

9.4.1渐开线齿廓传动特性198

9.4.2渐开线齿轮的正确啮合条件199

9.4.3渐开线齿轮的连续传动条件200

9.4.4内齿轮和齿条201

9.5渐开线齿形的加工和尺寸检验202

9.5.1渐开线齿形的加工原理202

9.5.2渐开线齿廓的根切问题204

9.5.3渐开线齿轮的尺寸检验205

9.6变位齿轮传动206

9.6.1变位齿轮的概念206

9.6.2变位齿轮的齿形特点和尺寸变动207

9.6.3变位齿轮的传动类型和应用208

9.7斜齿圆柱齿轮传动211

9.7.1斜齿圆柱齿轮齿面的形成和特点211

9.7.2斜齿圆柱齿轮的基本参数和尺寸212

9.7.3斜齿轮的当量齿数214

9.7.4交错轴斜齿轮传动215

9.8圆锥齿轮传动216

9.8.1直齿圆锥齿轮齿廓曲面的形成216

9.8.2圆锥齿轮的背锥和当量齿数217

9.8.3直齿圆锥齿轮的基本参数和尺寸217

9.9齿轮传动设计218

9.9.1齿轮轮齿的失效形式、常用材料和设计约束219

9.9.2圆柱齿轮传动的受力分析222

9.9.3圆柱齿轮承载能力计算224

9.9.4圆柱齿轮传动的精度等级及选用227

9.9.5齿轮传动设计准则228

9.9.6圆柱齿轮传动的计算机辅助设计231

9.9.7直齿圆锥齿轮的强度条件232

9.10齿轮结构、工作图和传动润滑234

9.10.1齿轮结构234

9.10.2齿轮工作图235

9.10.3齿轮传动的润滑236

9.11圆弧齿轮传动简介237

思考和实训习题238

第10章蜗杆传动243

10.1蜗杆传动概述243

10.1.1蜗杆传动的类型243

10.1.2蜗杆传动的特点和应用244

10.2蜗杆传动的基本参数和尺寸245

10.2.1蜗杆传动的基本参数245

10.2.2蜗杆传动的基本尺寸247

10.2.3蜗杆传动的变位248

10.3蜗杆传动的承载能力计算249

10.3.1蜗杆传动的失效形式249

10.3.2蜗杆传动的材料和许用应力249

10.3.3蜗杆传动的受力分析250

10.3.4蜗杆传动的强度条件251

10.4蜗杆传动的效率、润滑和热平衡252

10.4.1蜗杆传动的滑动速度252

10.4.2蜗杆传动的效率252

10.4.3蜗杆传动的润滑254

10.4.4蜗杆传动的热平衡计算254

10.5蜗杆与蜗轮的结构和工作图256

10.5.1蜗杆结构256

10.5.2蜗轮结构256

10.5.3蜗杆和蜗轮工作图257

思考和实训习题260

第4篇轴系零部件

第11章滑动轴承263

11.1滑动轴承的工作原理264

11.1.1滑动轴承简介264

11.1.2滑动摩擦的类型264

11.1.3滑动轴承设计中的基本问题265

11.2滑动轴承的分类和结构特点265

11.2.1径向滑动轴承265

11.2.2推力滑动轴承266

11.2.3特殊结构轴承简介267

11.3滑动轴承的材料和轴瓦结构267

11.3.1滑动轴承的材料267

11.3.2轴瓦的结构268

11.4滑动轴承的润滑和配合270

11.4.1润滑剂及其选用原则270

11.4.2润滑装置271

11.4.3滑动轴承润滑方式的选择271

11.4.4滑动轴承的配合272

11.5非液体润滑滑动轴承的计算272

11.5.1径向滑动轴承设计计算273

11.5.2推力滑动轴承工作能力验算273

11.6液体动压滑动轴承和静压滑动轴承简介275

11.6.1液体动压滑动轴承275

11.6.2液体静压滑动轴承275

思考和实训习题276

第12章滚动轴承278

12.1滚动轴承的组成、类型和特点278

12.1.1滚动轴承的组成279

12.1.2滚动轴承的类型、特点及应用279

12.2滚动轴承的代号及类型选择283

12.2.1滚动轴承的代号283

12.2.2滚动轴承类型的选择286

12.3滚动轴承寿命计算287

12.3.1滚动轴承的失效形式及计算准则287

12.3.2滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷288

12.3.3滚动轴承的寿命计算基本公式289

12.3.4滚动轴承的当量动载荷计算290

12.3.5角接触轴承的轴向载荷292

12.3.6滚动轴承的静强度计算293

12.4陶瓷滚动轴承与滚动导轨简介300

12.4.1陶瓷滚动轴承301

12.4.2滚动导轨301

思考和实训习题302

第13章轴及轴系303

13.1轴的概述303

13.1.1轴的功用与分类303

13.1.2轴的设计中应考虑的问题304

13.2轴的材料与强度计算305

13.2.1轴的材料与机械性能305

13.2.2轴径的估算和强度计算306

13.3轴及轴系的结构设计310

13.3.1轴的结构设计310

13.3.2轴的工作图314

13.3.3轴系结构的组合设计315

思考和实训习题320

第14章联轴器、离合器与制动器322

14.1联轴器322

14.1.1固定式刚性联轴器323

14.1.2移动式刚性联轴器325

14.1.3弹性联轴器326

14.2离合器328

14.2.1嵌合式离合器328

14.2.2摩擦式离合器328

14.3制动器330

14.3.1抱块式制动器331

14.3.2内涨式制动器331

14.3.3带式制动器331

思考和实训习题332

第5篇机 械 连 接

第15章连接333

15.1键连接334

15.1.1键连接的功用和分类334

15.1.2平键连接的选择和计算337

15.1.3花键连接的类型、标准和选用338

15.2销连接339

15.3螺纹连接340

15.3.1螺纹连接的基本类型和螺纹连接件340

15.3.2螺纹连接的预紧和防松344

15.3.3螺栓组的布置和受力分析345

15.3.4螺栓连接的强度计算351

15.3.5螺栓连接件的材料和许用应力353

15.3.6提高螺栓连接强度的结构设计353

思考和实训习题357

第16章弹簧359

16.1概述359

16.1.1弹簧的类型、特点和应用359

16.1.2弹簧的材料和制造359

16.2圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的几何参数和特性曲线363

16.2.1圆柱螺旋弹簧的结构363

16.2.2基本参数和几何尺寸364

16.2.3圆柱螺旋弹簧的特性曲线365

16.3圆柱螺旋弹簧的设计计算366

16.3.1强度计算366

16.3.2刚度计算367

16.3.3稳定性校核368

16.4非金属弹簧简介370

16.4.1橡胶弹簧370

16.4.2空气弹簧371

思考和实训习题372

参考文献374