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第1章 绪论1

1.1 本课程的研究对象1

1.1.1 本课程的研究对象1

1.1.2 基本概念2

1.2 本课程的主要内容和任务3

1.2.1 本课程的主要内容3

1.2.2 本课程的主要任务3

1.3 机械设计的基本要求与一般过程4

1.3.1 对机器设计的基本要求4

1.3.2 机械设计的一般过程4

1.4 机械设计的方法5

1.4.1 机械传统设计的方法5

1.4.2 机械现代设计方法简介5

小结7

思考与习题7

第2章 平面机构的结构分析8

2.1 平面机构的组成8

2.1.1 构件与自由度的约束8

2.1.2 运动副的分类9

2.2 平面机构的运动简图10

2.2.1 平面机构运动简图的概念10

2.2.2 平面机构运动简图的绘制12

2.3 平面机构自由度14

2.3.1 平面机构自由度的计算公式14

2.3.2 机构具有确定运动的条件15

2.3.3 计算平面机构自由度时的注意事项15

小结19

思考与习题19

第3章 平面连杆机构21

3.1 平面四杆机构的类型21

3.1.1 铰链四杆机构21

3.1.2 四杆机构的演化23

3.2 平面四杆机构的工作特性26

3.2.1 曲柄存在的条件26

3.2.2 急回特性与行程速比系数27

3.2.3 压力角和传动角28

3.2.4 死点位置30

3.3 平面四杆机构的设计31

3.3.1 按作图法设计四杆机构31

3.3.2 用实验法设计四杆机构34

3.3.3 用解析法设计四杆机构35

小结36

思考与习题37

第4章 凸轮机构39

4.1 凸轮机构的特点和类型39

4.1.1 凸轮机构的特点及应用39

4.1.2 凸轮机构的类型40

4.2 从动件常用的运动规律41

4.2.1 凸轮机构的基本名词术语41

4.2.2 从动件常用的运动规律42

4.2.3 选择从动件运动规律应考虑的问题46

4.3 图解法设计凸轮轮廓47

4.3.1 对心移动从动件盘形凸轮轮廓的绘制48

4.3.2 偏置尖顶移动从动件盘形凸轮轮廓的绘制49

4.3.3 尖顶摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制50

4.4 解析法设计凸轮轮廓51

4.4.1 偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构理论轮廓线方程51

4.4.2 偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构实际轮廓线方程52

4.4.3 刀具中心运动轨迹方程53

4.5 凸轮机构设计时应注意的问题53

4.5.1 滚子半径的选择53

4.5.2 平底长度L的确定54

4.5.3 压力角与传力性能54

4.5.4 基圆半径rb的确定55

4.5.5 凸轮机构的结构56

小结56

思考与习题57

第5章 齿轮机构58

5.1 齿轮机构的特点和类型58

5.1.1 齿轮机构的特点及应用58

5.1.2 齿轮机构的类型58

5.2 渐开线齿轮的齿廓与啮合特性59

5.2.1 齿廓啮合基本定律59

5.2.2 渐开线的形成与特性60

5.2.3 渐开线齿廓的啮合特性61

5.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸62

5.3.1 外齿轮各部分名称和主要参数62

5.3.2 内齿轮64

5.3.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算64

5.3.4 齿条65

5.3.5 径节制简介65

5.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动65

5.4.1 正确啮合条件65

5.4.2 连续传动条件66

5.4.3 标准中心距67

5.5 渐开线齿轮的加工68

5.5.1 加工方法68

5.5.2 根切与最少齿数70

5.5.3 齿轮测量71

5.6 变位齿轮的简介72

5.6.1 变位齿轮的提出72

5.6.2 变位原理和变位齿轮的类型73

5.6.3 变位齿轮的特点74

5.6.4 变位齿轮传动的类型74

5.7 斜齿圆柱齿轮机构75

5.7.1 齿廓形成及啮合特点75

5.7.2 基本参数及几何尺寸的计算76

5.7.3 标准斜齿轮的啮合传动78

5.7.4 当量齿轮和当量齿数79

5.7.5 斜齿轮传动的主要优缺点80

5.8 标准直齿圆锥齿轮机构80

5.8.1 圆锥齿轮及传动特点80

5.8.2 标准直齿圆锥齿轮的基本参数和几何尺寸的计算81

5.8.3 当量齿轮83

5.9 蜗杆涡轮机构84

5.9.1 蜗杆涡轮机构的特点84

5.9.2 蜗杆涡轮机构的类型84

5.9.3 蜗杆涡轮机构的正确啮合条件85

5.9.4 蜗杆涡轮机构的主要参数和几何尺寸88

小结91

思考与习题92

第6章 轮系94

6.1 轮系的类型94

6.1.1 平行轴轮系和非平行轴轮系94

6.1.2 定轴轮系和周转轮系95

6.2 定轴轮系传动比的计算96

6.2.1 定轴轮系传动比的计算公式96

6.2.2 计算时的注意事项96

6.3 周转轮系传动比计算98

6.3.1 周转轮系的组成98

6.3.2 周转轮系传动比计算公式98

6.3.3 计算时的注意事项99

6.4 复合轮系传动比计算101

6.5 轮系的应用102

6.6 几种特殊的行星传动简介105

6.6.1 渐开线少齿差行星传动105

6.6.2 摆线针轮行星齿轮传动105

6.6.3 谐波齿轮传动105

小结106

思考与习题107

第7章 其他常用机构109

7.1 棘轮机构109

7.1.1 棘轮机构的工作原理及特点109

7.1.2 齿式棘轮机构类型及其应用110

7.1.3 摩擦式棘轮机构112

7.1.4 棘轮机构的主要参数和几何尺寸112

7.2 槽轮机构113

7.2.1 槽轮机构的工作原理和基本型式113

7.2.2 槽轮机构的特点和应用114

7.2.3 槽轮机构的设计要点115

7.2.4 槽轮机构的尺寸计算115

7.3 不完全齿轮机构和凸轮式间歇机构简介116

7.3.1 不完全齿轮机构116

7.3.2 凸轮式间歇机构116

小结117

思考与习题117

第8章 回转件的平衡与机械速度波动调节119

8.1 回转件的平衡119

8.1.1 平衡的目的与分类119

8.1.2 刚性回转件的平衡120

8.2 机械速度波动调节125

8.2.1 周期性速度波动的调节125

8.2.2 非周期性速度波动的调节127

小结127

思考与习题128

第9章 机械零件设计概论129

9.1 机械零件设计基础知识129

9.1.1 机械零件的失效129

9.1.2 机械零件的载荷和应力129

9.1.3 机械零件的设计准则130

9.1.4 机械零件设计的一般步骤132

9.2 机械零件的常用材料及热处理简介133

9.2.1 金属材料133

9.2.2 非金属材料134

9.2.3 机械零件材料的选用原则134

9.2.4 热处理工艺简介135

9.3 机械零件的工艺性及标准化136

9.3.1 机械零件的工艺性136

9.3.2 机械零件的标准化137

小结137

思考与习题138

第10章 带传动设计139

10.1 带传动的工作原理、类型和特点139

10.1.1 带传动的工作原理139

10.1.2 摩擦式带传动的类型139

10.1.3 带传动的工作特点和适用范围140

10.2 V带和V带轮140

10.2.1 V带的结构和标准140

10.2.2 V带轮的材料和结构设计142

10.3 带传动的受力分析和弹性滑动144

10.3.1 带传动的受力分析144

10.3.2 带传动的最大有效拉力及其影响因素145

10.3.3 带传动的弹性滑动和打滑146

10.4 带传动的应力分析和设计准则147

10.4.1 带传动的应力分析147

10.4.2 带传动的主要失效形式148

10.4.3 V带传动的设计准则和基本额定功率148

10.5 带传动的设计计算150

10.5.1 已知条件和设计内容150

10.5.2 设计步骤和设计参数的选择151

10.6 带传动的张紧、安装和维护156

10.6.1 带传动的张紧156

10.6.2 V带的安装和维护157

小结157

思考与习题157

第11章 链传动设计159

11.1 链传动的类型和应用159

11.1.1 链传动的类型159

11.1.2 链传动的工作特点和适用范围160

11.2 链条和链轮160

11.2.1 链条160

11.2.2 链轮162

11.3 链传动的运动特性164

11.3.1 链传动的运动不均匀性164

11.3.2 链传动的动载荷165

11.4 滚子链传动的设计166

11.4.1 链传动的失效形式166

11.4.2 额定功率P166

11.4.3 中、高速（v≥0.6 m/s）链传动的设计168

11.4.4 低速链传动（v＜0.6 m/s）的设计170

11.5 链传动的布置、润滑和张紧172

11.5.1 链传动的布置172

11.5.2 链传动的润滑173

11.5.3 链传动的张紧173

小结174

思考与习题174

第12章 齿轮传动设计175

12.1 齿轮的失效形式与材料选择175

12.1.1 齿轮传动的形式175

12.1.2 齿轮的主要失效形式175

12.1.3 齿轮的材料和热处理177

12.2 齿轮的精度179

12.3 标准直齿圆柱齿轮传动的载荷计算180

12.3.1 轮齿的受力分析180

12.3.2 计算载荷181

12.4 标准直齿圆柱齿轮传动的设计181

12.4.1 齿面接触疲劳强度181

12.4.2 齿根弯曲疲劳强度184

12.4.3 齿轮材料的许用应力185

12.4.4 齿轮主要参数选择186

12.4.5 标准直齿轮传动的设计方法与示例187

12.5 标准斜齿圆柱齿轮传动设计189

12.5.1 轮齿的受力分析190

12.5.2 齿面接触疲劳强度191

12.5.3 齿根弯曲疲劳强度191

12.5.4 标准斜齿轮传动的设计示例193

12.6 标准直齿圆锥齿轮传动设计196

12.6.1 轮齿的受力分析196

12.6.2 标准直齿圆锥齿轮传动的强度197

12.6.3 标准直齿圆锥齿轮传动的设计示例198

12.7 齿轮的结构设计200

12.8 齿轮传动的润滑202

12.8.1 润滑剂的选择202

12.8.2 润滑方式的选择203

12.9 蜗杆传动设计204

12.9.1 蜗杆传动的失效形式和设计准则204

12.9.2 蜗杆、涡轮的材料和结构205

12.9.3 蜗杆传动的受力分析与强度计算206

12.9.4 蜗杆传动设计示例208

12.9.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算209

小结211

思考与习题211

第13章 联接213

13.1 机械制造中常用的螺纹213

13.1.1 螺纹的形成213

13.1.2 螺纹的主要参数213

13.1.3 螺纹的类型、特点及应用214

13.2 普通螺纹联接216

13.2.1 普通螺纹联接的基本类型及应用216

13.2.2 常用螺纹联接件217

13.3 螺旋副的受力分析、自锁条件及效率219

13.3.1 螺旋副的受力分析219

13.3.2 自锁条件220

13.3.3 螺旋副的效率220

13.4 螺纹联接的预紧、防松及结构设计221

13.4.1 螺纹联接的预紧221

13.4.2 螺纹联接的防松221

13.4.3 螺栓组联接的结构设计要点223

13.5 螺栓联接的强度计算225

13.5.1 松螺栓联接的强度计算225

13.5.2 紧螺栓联接的强度计算226

13.5.3 螺纹联接件常用材料及许用应力228

13.6 键联接230

13.6.1 键联接的类型、标准及应用230

13.6.2 平键联接的尺寸选择和强度计算233

13.7 花键和销联接235

13.7.1 花键联接235

13.7.2 销联接236

小结237

思考与习题237

第14章 滚动轴承239

14.1 滚动轴承的基本知识239

14.1.1 滚动轴承的基本构造239

14.1.2 滚动轴承的材料240

14.1.3 滚动轴承的结构特性240

14.1.4 滚动轴承的类型、性能及特点241

14.1.5 滚动轴承的代号244

14.2 滚动轴承类型的选用246

14.2.1 滚动轴承承受的载荷情况246

14.2.2 滚动轴承的转速246

14.2.3 自动调心性能246

14.2.4 经济性247

14.2.5 其他方面247

14.3 滚动轴承的受力分析、失效形式和计算准则248

14.3.1 滚动轴承的受力分析248

14.3.2 滚动轴承的失效形式249

14.3.3 滚动轴承的计算准则250

14.4 滚动轴承的寿命及载荷的计算250

14.4.1 基本额定寿命和基本额定动载荷250

14.4.2 滚动轴承的当量动载荷及计算251

14.4.3 滚动轴承的寿命计算公式252

14.4.4 向心角接触轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷FA的计算254

14.4.5 滚动轴承静载荷的计算257

14.5 滚动轴承的组合设计258

14.5.1 滚动轴承的轴向固定与定位258

14.5.2 轴与轴承组合的支承结构259

14.5.3 滚动轴承的配合选用260

14.5.4 滚动轴承的安装和拆卸261

14.5.5 轴承组合的调整261

14.5.6 支承部位的刚度和同轴度262

14.6 滚动轴承的润滑和密封264

14.6.1 滚动轴承的润滑264

14.6.2 滚动轴承的密封265

小结267

思考与习题267

第15章 滑动轴承268

15.1 滑动轴承的结构类型268

15.1.1 径向滑动轴承的结构类型268

15.1.2 止推滑动轴承的结构类型271

15.2 轴瓦和轴承材料272

15.2.1 轴瓦的结构272

15.2.2 滑动轴承材料275

15.3 非液体摩擦滑动轴承的计算277

15.3.1 不完全油膜滑动轴承的失效形式和计算准则277

15.3.2 径向滑动轴承的设计计算277

15.3.3 止推滑动轴承的设计计算278

15.4 滑动轴承的润滑279

15.4.1 滑动轴承的润滑剂及其选用279

15.4.2 滑动轴承润滑方式及装置280

15.4.3 润滑方法的选择282

15.5 流体膜滑动轴承简介282

15.5.1 液体动压径向滑动轴承282

15.5.2 液体静压滑动轴承简介285

15.5.3 气体轴承简介286

小结287

思考与习题287

第16章 轴的设计288

16.1 轴的用途、类型和设计要求288

16.1.1 轴的用途288

16.1.2 轴的类型288

16.1.3 有关的基本名词术语290

16.1.4 轴的设计要求及设计步骤290

16.2 轴的材料290

16.3 最小轴径的估算291

16.4 轴的结构设计292

16.4.1 轴上主要零件的布置292

16.4.2 轴的各段直径和长度的确定292

16.4.3 轴上零件的轴向固定和定位292

16.4.4 轴上零件的周向固定294

16.4.5 轴的结构工艺性294

16.5 轴的强度计算295

16.6 轴的刚度计算及临界转速的概念301

16.6.1 轴的刚度计算简介301

16.6.2 轴的临界转速简介301

小结302

思考与习题302

第17章 其他常用零部件304

17.1 联轴器304

17.1.1 固定式刚性联轴器304

17.1.2 可移动式刚性联轴器305

17.1.3 弹性联轴器306

17.1.4 联轴器的选择307

17.2 离合器308

17.2.1 牙嵌式离合器308

17.2.2 摩擦式离合器308

17.3 弹簧310

17.3.1 弹簧的功能310

17.3.2 弹簧的种类311

17.3.3 弹簧的材料和制造311

17.3.4 弹簧的特性线312

17.3.5 橡胶弹簧简介313

17.3.6 空气弹簧313

小结313

思考与习题313

参考文献314