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绪论1

0.1 引言2

0.1.1 机械发展简史2

0.1.2 本课程的性质、研究对象和内容3

0.1.3 本课程的任务3

0.1.4 本课程的学习方法特点3

0.2 机械概述4

0.2.1 机器、机构和机械4

0.2.2 零件和构件5

0.2.3 机器的组成5

0.2.4 机械的类型5

思考题6

第一篇 构件静力分析9

第1章 构件的静力学分析9

1.1 静力学分析基础10

1.1.1 力的概念10

1.1.2 刚体的概念11

1.2 静力学公理11

1.3 约束和约束反力13

1.3.1 约束和约束反力的概念13

1.3.2 约束的基本类型13

1.4 受力图16

1.5 机械应用实例18

1.5.1 力的三要素18

1.5.2 静力学公理20

1.5.3 约束与约束反力21

思考题22

第2章 平面力系24

2.1 平面汇交力系25

2.1.1 力的分解25

2.1.2 力在坐标轴上的投影25

2.1.3 合力投影定理26

2.1.4 平面汇交力系的平衡条件26

2.2 力矩与平面力偶系28

2.2.1 力对点之矩28

2.2.2 力偶及其性质29

2.2.3 平面力偶系的合成与平衡31

2.3 平面一般力系32

2.3.1 平面一般力系的简化32

2.3.2 平面一般力系的平衡35

2.4 考虑摩擦时的平衡问题38

2.4.1 滑动摩擦38

2.4.2 摩擦角与自锁现象39

2.4.3 考虑摩擦的平衡问题40

2.5 机械应用实例42

思考题46

第3章 空间力系49

3.1 力在空间直角坐标轴上的投影50

3.1.1 力在空间直角坐标轴上的投影50

3.2 力对轴之矩51

3.2.1 力对轴之矩的概念51

3.2.2 合力矩定理52

3.2 空间力系的平衡方程及其应用53

3.2.1 空间力系的简化53

3.2.2 空间力系的平衡方程及其应用53

3.3 空间力系平衡问题的平面解法55

3.4 重心及其计算56

思考题59

第二篇 构件的承载能力分析63

第4章 轴向拉伸与压缩63

4.1 轴向拉（压）变形的力学模型64

4.2 轴力和轴力图64

4.2.1 内力的概念64

4.2.2 拉（压）杆件的内力——轴力64

4.2.3 轴力图65

4.2.4 拉（压）杆横截面上的应力67

4.3 拉（压）杆的变形70

4.3.1 变形与线应变70

4.3.2 横向变形系数71

4.3.3 胡克定律71

4.3.4 拉（压）杆的变形计算71

4.4 材料的力学性能72

4.4.1 低碳钢拉伸时的力学性能73

4.4.2 低碳钢压缩时的力学性能75

4.4.3 其他塑性材料拉伸时的力学性能75

4.4.4 铸铁轴向拉（压）时的力学性能76

4.5 许用应力与强度准则77

4.5.1 构件的失效与许用应力77

4.5.2 正应力强度准则77

4.6 应力集中78

思考题79

第5章 剪切与挤压81

5.1 剪切与挤压的工程实例81

5.2 剪切和挤压的实用计算82

5.2.1 剪切的实用计算82

5.2.2 挤压的实用计算83

5.3 焊接焊缝的实用计算86

思考题87

第6章 扭转变形89

6.1 扭矩、扭矩图90

6.1.1 扭转的概念90

6.1.2 外力偶矩的计算90

6.1.3 扭矩90

6.2 圆轴扭转时横截面上的应力和强度条件91

6.2.1 圆轴扭转时横截面上的应力91

6.2.2 圆截面的极惯性矩Ip及抗扭截面系数Wp的计算94

6.2.3 圆轴扭转时的强度条件94

6.3 圆轴扭转时的变形及刚度条件95

6.3.1 圆轴扭转时的变形95

6.3.2 圆轴扭转时的刚度条件96

思考题98

第7章 平面弯曲变形100

7.1 平面弯曲变形的基本知识101

7.1.1 平面弯曲的概念101

7.1.2 常见梁的力学模型101

7.2 弯曲内力（剪力FQ、弯矩Mc）102

7.2.1 用截面法求剪力和弯矩102

7.2.2 用剪力、弯矩方程画剪力、弯矩图103

7.2.3 剪力、弯矩与外力间的关系（简易作图法）105

7.3 梁纯弯曲时的强度条件106

7.3.1 梁纯弯曲的概念106

7.3.2 梁纯弯曲时横截面上的正应力106

7.3.3 梁纯弯曲时的强度条件108

7.3.4 提高梁强度的主要措施110

7.4 梁的刚度概念113

思考题114

第三篇 常用机构119

第8章 平面机构的运动简图及自由度119

8.1 平面运动副120

8.1.1 运动副的概念120

8.1.2 运动副的分类120

8.2 平面机构的运动简图121

8.2.1 平面机构运动简图的概念121

8.2.2 构件的分类122

8.2.3 平面机构运动简图的绘制123

8.3 机构具有确定相对运动的条件125

8.3.1 平面机构自由度计算公式125

8.3.2 机构具有确定运动的条件125

8.3.3 计算平面机构自由度的注意事项126

8.4 计算平面机构自由度的实用意义128

思考题129

第9章 平面连杆机构131

9.1 平面四杆机构的类型132

9.1.1 铰链四杆机构的类型132

9.1.2 平面四杆机构的演化134

9.2 铰链四杆机构中曲柄存在的条件137

9.3 铰链四杆机构的基本性质138

9.3.1 压力角α和传动角γ138

9.3.2 急回特性139

9.3.3 死点位置139

9.4 四杆机构的设计140

9.4.1 按给定行程速比系数K设计四杆机构140

9.4.2 给定连杆位置设计四杆机构142

思考题143

第10章 凸轮机构145

10.1 概述146

10.1.1 凸轮机构的组成、特点及应用146

10.1.2 凸轮机构的分类147

10.2 常用从动件的运动规律148

10.3 凸轮轮廓设计151

10.3.1 对心移动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计152

10.3.2 移动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计152

10.4 凸轮设计中的几个问题153

10.4.1 凸轮机构的压力角和自锁153

10.4.2 基圆半径的确定154

10.4.3 滚子半径的确定155

10.5 凸轮机构的材料及结构156

10.5.1 凸轮机构的材料156

10.5.2 凸轮机构的结构156

思考题157

第11章 间歇运动机构158

11.1 棘轮机构159

11.1.1 棘轮机构的工作原理159

11.1.2 棘轮机构的类型159

11.1.3 棘轮机构的特点与应用160

11.2 槽轮机构161

11.2.1 槽轮机构的工作原理161

11.2.2 槽轮机构的类型161

11.2.3 槽轮机构的特点与应用161

11.3 其他间歇运动机构162

11.3.1 不完全齿轮机构162

11.3.2 凸轮式间歇运动机构163

思考题163

第四篇 常用机械传动167

第12章 齿轮传动167

12.1 齿轮传动概述168

12.1.1 齿轮传动的特点及应用168

12.1.2 齿轮传动的类型168

12.1.3 齿廓啮合基本定律168

12.2 渐开线齿轮170

12.2.1 渐开线的形成及基本性质170

12.2.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸172

12.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动175

12.3.1 渐开线齿轮啮合传动的条件175

12.4 渐开线齿轮的切齿原理177

12.4.1 渐开线齿轮的加工方法177

12.4.2 轮齿根切及最少齿数179

12.5 渐开线直齿圆柱齿轮传动设计180

12.5.1 齿轮传动的失效形式及设计准则180

12.5.2 齿轮材料及传动的精度等级选择182

12.5.3 直齿圆柱齿轮传动设计183

12.5.4 应用举例188

12.6 斜齿圆柱齿轮传动190

12.6.1 斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成、啮合特点及应用190

12.6.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数191

12.6.3 斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算193

12.7 圆锥齿轮传动193

12.7.1 直齿圆锥齿轮传动的特点及应用193

12.7.2 直齿圆锥齿轮的基本参数193

12.7.3 直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算194

12.8 蜗杆传动195

12.8.1 蜗杆传动的类型、特点及应用195

12.8.2 蜗杆传动的基本参数195

12.8.3 蜗杆传动的几何尺寸计算197

思考题198

第13章 轮系200

13.1 轮系概述201

13.1.1 轮系的类型201

13.1.2 轮系传动比的概念202

13.2 定轴轮系传动比计算202

13.2.1 平面定轴轮系传动比计算202

13.2.2 空间定轴轮系传动比的计算203

13.3 周转轮系传动比计算204

13.3.1 周转轮系的组成204

13.3.2 周转轮系的传动比计算205

13.4 轮系的功用206

13.5 混合轮系传动比计算208

思考题209

第14章 带传动212

14.1 带传动概述213

14.1.1 带传动的组成213

14.1.2 带传动的主要类型213

14.1.3 带传动的特点和应用214

14.2 带传动的工作原理及工作能力分析214

14.2.1 带传动的受力分析214

14.2.2 带传动的应力分析215

14.2.3 带传动的弹性滑动、打滑及其传动比216

14.3 普通V带和V带轮217

14.3.1 普通V带的结构和标准217

14.3.2 V带轮218

14.4 普通V带的传动设计220

14.4.1 带传动的失效形式和设计准则220

14.4.2 单根V带的基本额定功率220

14.4.3 普通V带传动的设计计算222

14.4.4 V带传动的设计计算实例225

14.5 V带传动的张紧、安装和维护226

14.5.1 V带传动的张紧226

14.5.2 带传动的安装和维护227

思考题228

第五篇 通用机械零部件231

第15章 连接231

15.1 螺纹连接232

15.1.1 螺纹的类型、主要参数及螺纹的标记232

15.1.2 螺纹连接的类型、结构尺寸及应用236

15.1.3 螺纹连接件239

15.1.4 螺纹连接的预紧与防松241

15.1.5 螺栓组连接的结构设计242

15.1.6 螺栓连接的失效形式243

15.1.7 提高螺栓连接强度的措施243

15.1.8 螺纹零件的其他用途244

15.2 键连接244

15.2.1 键连接的类型和应用244

15.2.2 平键连接的选择和强度计算248

15.3 花键连接249

15.4 销连接249

思考题250

第16章 轴系零部件251

16.1 轴252

16.1.1 轴的功用及类型252

16.1.2 轴设计的基本要求和步骤253

16.1.3 轴的常用材料及热处理253

16.1.4 轴的结构设计254

16.1.5 轴的强度计算256

16.2 滚动轴承261

16.2.1 滚动轴承的结构、主要类型和特性262

16.2.2 滚动轴承的代号（GB/T 272—93）264

16.2.3 滚动轴承的类型选择266

16.2.4 滚动轴承的失效形式、寿命计算266

16.3 联轴器和离合器271

16.3.1 联轴器271

16.3.2 离合器274

16.4 滚动轴承的组合设计276

思考题278

第17章 机械的润滑与密封280

17.1 润滑281

17.1.1 润滑的概念及作用281

17.1.2 常用润滑剂及其性能指标282

17.1.3 润滑剂的选用284

17.1.4 常用机械零部件的润滑284

17.2 密封286

17.2.1 密封的作用286

17.2.2 密封的种类286

17.2.3 常见的密封装置及密封方法287

17.3 密封材料288

思考题289

参考文献290