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第1章 概论1

1.1 机器、机构与机械1

1.2 本课程的任务、内容和基本要求2

1.3 机械设计的基本要求、原则和一般程序2

1.3.1 机械设计应满足的基本要求2

1.3.2 机械设计应遵循的基本原则3

1.3.3 机械设计的一般程序4

1.4 金属材料的性能4

1.4.1 金属材料的力学性能及其判据5

1.4.2 金属材料的加工工艺性能简介10

1.5 钢的常用热处理方法及目的10

1.6 机械工程常用材料11

1.6.1 钢铁材料（黑色金属）11

1.6.2 非铁金属材料（有色金属及其合金）19

1.6.3 非金属材料24

1.7 零件的结构工艺性和标准尺寸27

1.7.1 零件的结构工艺性27

1.7.2 标准尺寸29

1.8 机械中的摩擦、磨损与润滑30

1.8.1 摩擦与润滑30

1.8.2 磨损31

1.9 机械的使用与维修32

1.9.1 机械的合理使用与一般故障排除33

1.9.2 机械的维护保养34

1.9.3 机械的修理35

1.10 小结36

1.11 习题36

1.12 实训与实验38

第2章 公差与配合基础39

2.1 极限与配合39

2.1.1 极限与配合的基本概念39

2.1.2 极限与配合国家标准42

2.1.3 极限与配合的选用48

2.2 形状和位置公差51

2.2.1 形位公差的基本概念52

2.2.2 形状误差及形状公差56

2.2.3 位置误差及位置公差58

2.2.4 公差原则简述62

2.2.5 形位公差的选用63

2.3 表面粗糙度64

2.3.1 表面粗糙度的有关术语和参数65

2.3.2 表面粗糙度的标注67

2.3.3 表面粗糙度参数值的选用69

2.3.4 表面粗糙度图形标注的演变70

2.4 小结71

2.5 习题71

2.6 实训与实验74

第3章 机械工程力学基础75

3.1 静力学的基本概念及公理75

3.1.1 力和力系的概念75

3.1.2 静力学公理76

3.2 约束与约束反力77

3.3 物体的受力分析与受力图79

3.3.1 受力图的画法79

3.3.2 力对点的矩80

3.3.3 合力矩定理81

3.3.4 力偶和力偶矩81

3.3.5 力的平移定理82

3.3.6 平面力偶系的合成与平衡83

3.4 平面力系83

3.4.1 平面汇交力系83

3.4.2 平面任意力系87

3.4.3 物体系统的平衡89

3.4.4 考虑摩擦时的物体平衡问题91

3.5 材料力学的基本概念92

3.5.1 变形固体的基本假设92

3.5.2 内力、截面法和应力93

3.5.3 杆件变形的基本形式93

3.6 轴向拉伸与压缩94

3.6.1 轴向拉伸与压缩的概念94

3.6.2 轴向拉伸与压缩时横截面上的内力94

3.6.3 轴向拉伸与压缩时横截面上的应力96

3.6.4 轴向拉伸与压缩时的变形97

3.6.5 材料在拉伸和压缩时的力学性能分析99

3.6.6 轴向拉伸和压缩时的强度计算101

3.7 剪切与挤压103

3.7.1 剪切的概念及实用计算103

3.7.2 挤压的概念及实用计算104

3.8 圆轴的扭转106

3.8.1 扭转的概念106

3.8.2 圆轴扭转时横截面上的内力106

3.8.3 圆轴扭转时横截面上的应力108

3.8.4 圆轴扭转时的变形110

3.8.5 圆轴扭转时的强度和刚度计算111

3.9 直梁的弯曲112

3.9.1 平面弯曲的概念112

3.9.2 梁弯曲时横截面上的内力113

3.9.3 剪力图和弯矩图116

3.9.4 纯弯曲时横截面上的应力117

3.9.5 梁弯曲时的强度计算119

3.9.6 梁弯曲时的变形121

3.10 组合变形的强度计算122

3.10.1 组合变形的概念122

3.10.2 弯曲与拉伸（压缩）组合变形的强度计算122

3.10.3 圆轴弯曲与扭转组合变形的强度计算124

3.11 压杆稳定126

3.11.1 压杆稳定的概念126

3.11.2 临界力与临界应力126

3.11.3 欧拉公式的适用范围127

3.11.4 压杆的稳定校核128

3.12 小结128

3.13 习题130

3.14 实训与实验135

第4章 联接136

4.1 键联接136

4.1.1 键联接的类型与应用136

4.1.2 平键联接的设计139

4.1.3 平键联接的公差配合142

4.2 销及销联接144

4.3 螺纹联接144

4.3.1 螺纹的类型、参数与应用145

4.3.2 螺纹联接的主要类型147

4.3.3 常用螺纹联接件（紧固件）148

4.3.4 螺纹联接的预紧与防松150

4.3.5 螺栓组联接的结构设计152

4.3.6 管螺纹联接简介154

4.3.7 螺栓联接的强度计算154

4.3.8 提高螺栓联接强度的措施159

4.3.9 螺旋传动161

4.3.10 螺纹的公差与配合165

4.4 轴间联接与制动器167

4.4.1 联轴器167

4.4.2 离合器175

4.4.3 制动器178

4.5 不可拆联接179

4.5.1 铆接180

4.5.2 焊接180

4.5.3 胶接182

4.5.4 过盈配合联接183

4.6 小结184

4.7 习题184

4.8 实训与实验185

第5章 摩擦轮传动和挠性传动186

5.1 摩擦轮传动186

5.1.1 摩擦轮传动的工作原理和特点186

5.1.2 摩擦轮传动中的滑动187

5.1.3 摩擦轮传动的类型和应用187

5.2 挠性传动概述189

5.2.1 挠性传动的工作原理和特点189

5.2.2 挠性传动的类型和应用189

5.3 带传动的基本知识190

5.3.1 带传动的类型、特点和应用190

5.3.2 V带的结构和标准191

5.3.3 V带传动的主要参数和几何尺寸计算192

5.3.4 V带轮的材料和结构193

5.4 摩擦带传动的基本理论195

5.4.1 带传动的受力分析195

5.4.2 带传动的应力分析195

5.4.3 摩擦带传动的弹性滑动和打滑196

5.5 V带传动的设计计算197

5.5.1 设计准则及额定功率197

5.5.2 设计步骤和参数选择198

5.6 带传动的张紧、使用与维护205

5.6.1 带传动的张紧205

5.6.2 带传动的合理使用与维护206

5.7 链传动206

5.7.1 链传动的特点和应用206

5.7.2 滚子链和链轮207

5.7.3 链传动的主要参数及其选择209

5.7.4 链传动的布置、张紧与维护210

5.8 小结212

5.9 习题213

5.10 实训与实验214

第6章 齿轮传动215

6.1 概述215

6.1.1 齿轮传动的特点215

6.1.2 齿轮传动的类型215

6.1.3 齿轮传动的基本要求215

6.2 渐开线与渐开线齿廓216

6.2.1 渐开线的形成与性质216

6.2.2 渐开线齿廓的啮合特性217

6.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算218

6.3.1 齿轮各部分的名称与符号218

6.3.2 主要参数219

6.3.3 几何尺寸计算220

6.3.4 齿条220

6.3.5 公法线长度和分度圆弦齿厚221

6.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动221

6.4.1 正确啮合条件221

6.4.2 标准中心距222

6.4.3 连续传动条件222

6.5 渐开线齿轮的加工原理与根切现象223

6.5.1 渐开线齿轮的加工方法223

6.5.2 根切现象与最少齿数225

6.6 变位齿轮传动简介226

6.6.1 变位齿轮概念226

6.6.2 变位齿轮传动的类型226

6.7 圆柱齿轮传动精度简介227

6.7.1 齿轮精度概述227

6.7.2 齿轮精度等级的通常选择230

6.7.3 推荐的齿轮精度检验项目组合230

6.8 齿轮的失效形式与计算准则231

6.8.1 齿轮的失效形式231

6.8.2 计算准则232

6.9 渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算232

6.9.1 轮齿的受力分析和计算载荷232

6.9.2 齿面接触疲劳强度计算233

6.9.3 齿根弯曲疲劳强度计算234

6.10 齿轮的常用材料、许用应力和圆柱齿轮的结构235

6.10.1 齿轮的常用材料235

6.10.2 齿轮的许用应力236

6.10.3 圆柱齿轮的结构238

6.11 斜齿圆柱齿轮传动241

6.11.1 斜齿圆柱齿轮传动的啮合特点241

6.11.2 斜齿轮的主要参数和几何尺寸计算241

6.11.3 正确啮合条件与重合度243

6.11.4 斜齿圆柱齿轮的当量齿数244

6.11.5 公法线长度与分度圆弦齿厚244

6.11.6 斜齿圆柱齿轮传动的设计计算245

6.12 直齿锥齿轮传动250

6.12.1 概述250

6.12.2 齿廓曲面与当量齿数250

6.12.3 基本参数与几何尺寸计算251

6.12.4 直齿锥齿轮传动的强度计算252

6.12.5 锥齿轮的结构253

6.13 齿轮传动的维护254

6.13.1 齿轮传动的润滑要点254

6.13.2 齿轮传动的使用注意事项255

6.14 蜗杆传动255

6.14.1 蜗杆传动的类型与特点255

6.14.2 蜗杆传动的基本参数与几何尺寸256

6.14.3 蜗杆传动的失效、材料和精度259

6.14.4 蜗杆传动的强度计算260

6.14.5 蜗杆传动的效率和热平衡计算262

6.14.6 蜗杆、蜗轮的结构263

6.14.7 蜗杆传动的维护266

6.15 小结267

6.16 习题268

6.17 实训与实验270

第7章 齿轮系与减速器271

7.1 齿轮系概述271

7.2 定轴轮系的传动比及其计算271

7.2.1 一对齿轮啮合的传动比271

7.2.2 定轴轮系的传动比272

7.3 行星轮系的传动比及其计算274

7.3.1 行星轮系的组成274

7.3.2 行星轮系的传动比274

7.4 组合轮系的传动比276

7.5 其他行星传动原理277

7.5.1 渐开线少齿差行星齿轮传动原理277

7.5.2 摆线针轮行星传动原理278

7.5.3 谐波齿轮传动原理278

7.6 减速器279

7.6.1 减速器的类型、特点和应用279

7.6.2 减速器的主要结构和附件281

7.7 小结282

7.8 习题283

7.9 实训与实验284

第8章 轴承和轴285

8.1 滚动轴承285

8.1.1 滚动轴承的构造285

8.1.2 滚动轴承分类285

8.1.3 滚动轴承代号286

8.1.4 滚动轴承的公差与配合289

8.1.5 滚动轴承类型的选择290

8.2 轴概述291

8.2.1 轴的分类291

8.2.2 轴的材料292

8.3 轴的结构设计293

8.3.1 轴上零件的定位和固定293

8.3.2 轴的结构工艺性295

8.3.3 减小应力集中，提高轴的疲劳强度295

8.3.4 轴的直径和长度确定296

8.4 轴的强度计算296

8.4.1 按抗扭强度计算296

8.4.2 按弯扭合成强度计算297

8.5 滚动轴承的寿命计算300

8.5.1 滚动轴承的工作情况分析300

8.5.2 滚动轴承失效形式和计算准则300

8.5.3 基本额定寿命和基本额定动载荷300

8.5.4 当量动载荷301

8.5.5 滚动轴承寿命计算302

8.5.6 角接触轴承轴向力的计算303

8.6 滚动轴承静载荷计算305

8.7 滚动轴承组合设计306

8.7.1 滚动轴承的轴向固定306

8.7.2 滚动轴承的支承结构型式307

8.7.3 滚动轴承的装拆307

8.7.4 滚动轴承支承的调整308

8.7.5 滚动轴承的游隙和预紧309

8.8 滑动轴承309

8.8.1 向心滑动轴承309

8.8.2 推力滑动轴承310

8.8.3 轴瓦的结构和材料311

8.8.4 非液体润滑滑动轴承的校核计算312

8.9 小结313

8.10 习题313

8.11 实训与实验315

第9章 机械的润滑与密封316

9.1 润滑的作用和润滑技术316

9.2 润滑剂316

9.2.1 润滑剂及其作用316

9.2.2 润滑剂的种类及选用原则316

9.2.3 添加剂320

9.3 润滑方式和润滑装置320

9.3.1 常用的润滑方式及润滑装置320

9.3.2 润滑方式的选取原则322

9.3.3 几种典型零部件的润滑322

9.4 密封方式及密封件327

9.4.1 密封方式327

9.4.2 常用的密封件328

9.5 小结329

9.6 习题329

9.7 实训与实验330

第10章 弹簧331

10.1 弹簧的功用和类型331

10.1.1 弹簧的功用331

10.1.2 弹簧的类型331

10.2 弹簧的制造、材料和许用应力332

10.2.1 弹簧的制造和制造精度332

10.2.2 弹簧的材料和许用应力333

10.3 圆柱形螺旋弹簧的结构、参数和尺寸334

10.3.1 弹簧的端部结构334

10.3.2 弹簧的参数和尺寸334

10.4 弹簧的应力、变形和特性曲线336

10.4.1 弹簧的应力与变形336

10.4.2 弹簧的特性曲线337

10.5 片弹簧简介337

10.6 小结338

10.7 习题339

10.8 实训与实验339

第11章 计算机辅助机械设计简介340

11.1 计算机辅助机械设计系统概述340

11.1.1 CAD系统的基本构成340

11.1.2 CAD系统硬件的分类341

11.2 机械设计CAD的程序设计342

11.2.1 机械设计计算程序设计的一般步骤343

11.2.2 典型零件设计计算程序设计343

11.3 小结346

11.4 习题346

第12章 常用机构347

12.1 自由度及机构运动简图347

12.1.1 自由度347

12.1.2 机构运动简图348

12.1.3 机构具有确定运动的条件350

12.1.4 平面机构自由度的计算350

12.2 铰链四杆机构351

12.2.1 铰链四杆机构的类型及应用351

12.2.2 铰链四杆机构有曲柄的条件353

12.2.3 铰链四杆机构的基本特性354

12.2.4 机构的维护357

12.3 铰链四杆机构的演化与设计357

12.3.1 铰链四杆机构的演化型式357

12.3.2 平面四杆机构的设计359

12.4 凸轮机构363

12.4.1 凸轮机构的组成、应用和分类363

12.4.2 凸轮机构工作过程及从动件常见运动规律365

12.4.3 盘形凸轮轮廓曲线设计368

12.4.4 凸轮工作轮廓的校核369

12.4.5 凸轮机构常用材料及结构371

12.5 间歇运动机构372

12.5.1 棘轮机构372

12.5.2 槽轮机构375

12.6 小结377

12.7 习题378

12.8 实训与实验382

第13章 机械的动力性能383

13.1 机构平衡简介383

13.1.1 回转件的平衡383

13.1.2 机构在机架上的平衡383

13.2 刚性回转件的平衡计算384

13.2.1 静平衡计算384

13.2.2 动平衡计算386

13.3 刚性回转件的平衡试验388

13.3.1 静平衡试验388

13.3.2 动平衡试验389

13.3.3 回转件的许用不平衡量及平衡精度390

13.4 机器的运动和功能关系391

13.4.1 机器的动能方程391

13.4.2 机器的运动过程391

13.5 机器速度波动原因及调速原理简介392

13.5.1 周期性速度波动及其调节393

13.5.2 非周期性速度波动及其调节393

13.6 小结394

13.7 习题394

13.8 实训与实验395

第14章 机械创新设计与实例分析396

14.1 机构的组合与实例分析396

14.1.1 机构的串联组合396

14.1.2 机构的并联组合397

14.1.3 机构的复合组合397

14.1.4 机构的叠加组合398

14.2 机构的变异与演化及实例分析398

14.2.1 连杆机构398

14.2.2 凸轮机构400

14.2.3 齿轮机构400

14.3 机构再生运动链与实例分析401

14.3.1 一般化运动链401

14.3.2 单自由度运动链的基本类型402

14.3.3 连杆类配的分类403

14.3.4 设计约束机构再生运动链404

14.3.5 实例404

14.4 机械运动方案设计406

14.4.1 机械运动方案设计概述406

14.4.2 实例分析407

14.5 小结410

14.6 习题410

第15章 气动基础411

15.1 气动概述411

15.1.1 气动系统的工作原理和组成411

15.1.2 气动的特点412

15.1.3 气动系统的图形符号412

15.2 气动执行元件412

15.2.1 气缸413

15.2.2 气动马达415

15.3 气源装置及气动辅助元件416

15.3.1 空气压缩机416

15.3.2 气动系统中的主要辅助元件417

15.4 气动控制元件419

15.4.1 方向控制阀419

15.4.2 压力控制阀421

15.4.3 流量控制阀423

15.5 气动基本回路424

15.5.1 压力控制回路424

15.5.2 速度控制回路425

15.5.3 方向控制回路426

15.6 典型气动系统427

15.6.1 公共汽车车门开启气动系统427

15.6.2 气动机械手气动系统427

15.7 小结429

15.8 习题429

15.9 实训与实验429

附录430

附录A 各种标准数据摘录430

附录B 习题参考答案442

参考文献447