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第1章 机械设计概论1

1.1 概述1

1.2 机械设计的基础知识2

1.3 机械设计的一般过程3

1.3.1 构思和方案设计3

1.3.2 强度分析3

1.3.3 材料的选择4

1.3.4 外观6

1.3.5 工艺性6

1.3.6 经济性7

1.3.7 安全性8

思考与练习题8

第2章 机械零件尺寸的确定9

2.1 概述9

2.1.1 失效形式9

2.1.2 强度分析中的基本概念9

2.1.3 载荷和应力分类10

2.2 材料的机械特性11

2.2.1 静拉伸试验11

2.2.2 材料的机械特性11

2.2.3 温度对材料机械性质的影响12

2.2.4 许用应力和安全系数13

2.3 疲劳曲线和疲劳极限13

2.3.1 疲劳现象13

2.3.2 疲劳曲线14

2.3.3 表面接触疲劳14

2.4 零件设计的方法15

2.4.1 理论设计15

2.4.2 经验设计16

2.4.3 计算机辅助设计16

2.4.4 模型实验设计17

思考与练习题18

第3章 平面机构运动简图及自由度19

3.1 机构的组成19

3.1.1 运动副19

3.1.2 运动链20

3.1.3 机构20

3.2 平面机构运动简图20

3.3 平面机构的自由度22

3.3.1 机构具有确定运动的条件22

3.3.2 平面机构自由度数的计算23

3.3.3 计算平面机构自由度的注意事项24

思考与练习题26

第4章 平面连杆机构27

4.1 概述27

4.2 平面四杆机构的基本形式和演化29

4.2.1 铰链四杆机构的基本形式29

4.2.2 平面四杆机构的演化31

4.3 铰链四杆机构的特性33

4.3.1 铰链四杆机构中曲柄存在的条件33

4.3.2 急回运动和行程速比系数35

4.3.3 压力角与传动角36

4.3.4 机构的死点位置37

4.4 平面连杆机构的设计37

4.4.1 平面四杆机构设计的基本问题37

4.4.2 平面四杆机构设计38

思考与练习题42

第5章 凸轮机构44

5.1 概述44

5.1.1 凸轮机构的特点和应用44

5.1.2 凸轮机构的分类44

5.2 推杆的常用运动规律46

5.2.1 等速运动规律46

5.2.2 等加速、等减速运动规律47

5.2.3 简谐运动规律49

5.2.4 改进型运动规律简介50

5.3 凸轮轮廓曲线的设计50

5.3.1 凸轮廓线设计方法的基本原理50

5.3.2 用作图法设计凸轮廓线51

5.4 凸轮机构设计应注意的问题52

5.4.1 滚子半径的选择52

5.4.2 压力角的校核53

5.4.3 基圆半径的确定54

思考与练习题54

第6章 齿轮传动55

6.1 概述55

6.1.1 平行轴间的齿轮传动55

6.1.2 相交轴间的齿轮传动56

6.1.3 交错轴之间的齿轮传动56

6.2 渐开线齿廓及其特性57

6.2.1 渐开线的形成57

6.2.2 渐开线的特性57

6.2.3 渐开线齿廓的啮合特点58

6.3 齿轮的术语和基本尺寸59

6.3.1 齿轮各部分的名称和符号59

6.3.2 渐开线齿轮的基本参数60

6.3.3 渐开线齿轮各部分的几何尺寸61

6.3.4 齿条和内齿轮的尺寸62

6.4 齿轮啮合过程63

6.4.1 正确啮合条件63

6.4.2 齿轮传动的中心距和啮合角64

6.4.3 啮合过程及连续传动条件66

6.5 齿轮加工66

6.5.1 齿轮的加工66

6.5.2 渐开线齿轮的根切现象68

6.5.3 变位齿轮的概念68

6.6 直齿圆柱齿轮传动的强度计算70

6.6.1 齿轮的失效形式及设计准则70

6.6.2 齿轮的材料及选择71

6.6.3 齿轮上的载荷分析72

6.6.4 齿面接触疲劳强度计算72

6.6.5 齿根弯曲疲劳强度计算73

6.6.6 直齿圆柱齿轮设计的一般过程74

6.7 斜齿圆柱齿轮传动74

6.7.1 斜齿圆柱齿轮的啮合特点74

6.7.2 斜齿圆柱齿轮的参数及几何尺寸75

6.7.3 斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件77

6.7.4 斜齿圆柱齿轮传动的重合度77

6.7.5 斜齿圆柱齿轮的当量齿轮和当量齿数78

6.7.6 斜齿圆柱齿轮的强度计算78

6.8 直齿锥齿轮传动79

6.8.1 概述79

6.8.2 直齿锥齿轮的参数和几何尺寸计算80

6.8.3 直齿锥齿轮传动的正确啮合条件81

6.8.4 直齿锥齿轮的当量齿轮和当量齿数81

6.8.5 锥齿轮传动的强度计算81

6.9 蜗杆传动82

6.9.1 概述82

6.9.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸83

6.9.3 蜗杆传动的受力分析85

6.9.4 齿面滑动速度vs85

6.9.5 蜗杆传动的失效形式和材料85

6.9.6 蜗杆传动的承载能力计算86

6.10 齿轮的结构设计87

6.10.1 齿轮结构87

6.10.2 蜗轮和蜗杆的结构88

思考与练习题89

第7章 轮系和减速器90

7.1 概述90

7.1.1 定轴轮系90

7.1.2 周转轮系90

7.2 定轴轮系传动比91

7.3 周转轮系及其传动比91

7.3.1 周转轮系的组成91

7.3.2 周转轮系的传动比92

7.4 轮系的功用94

7.4.1 获得大的传动比94

7.4.2 实现变速、变向传动95

7.4.3 实现运动的合成和分解95

7.4.4 实现结构紧凑的大功率传动95

7.5 减速器96

思考与练习题97

第8章 间歇运动机构及组合机构99

8.1 棘轮机构99

8.2 槽轮机构100

8.3 不完全齿轮机构102

8.4 凸轮间歇机构105

8.5 组合机构106

思考与练习题108

第9章 带传动和链传动109

9.1 带传动的类型和特点109

9.2 带传动的工作能力分析110

9.2.1 带传动中的力分析110

9.2.2 带的应力分析111

9.2.3 带的弹性滑动和打滑112

9.3 普通V带的标准及其传动设计简介114

9.3.1 V带的标准114

9.3.2 V带传动设计简介115

9.4 链传动122

9.4.1 滚子链的结构特点122

9.4.2 链轮的齿形和参数124

9.4.3 链轮的结构和材料125

9.4.4 链传动的运动分析125

9.4.5 链传动的设计计算126

思考与练习题129

第10章 机械连接131

10.1 概述131

10.2 螺纹连接131

10.2.1 机械制造中常用的连接螺纹131

10.2.2 螺纹连接的基本类型和螺纹连接件133

10.2.3 螺纹连接的预紧136

10.2.4 螺纹连接的计算137

10.2.5 螺栓连接设计的几个问题139

10.3 键连接、销连接及型面连接142

10.3.1 键连接的类型142

10.3.2 平键连接的尺寸选择和强度校核143

10.3.3 花键连接144

10.3.4 销连接145

10.3.5 型面连接145

10.4 铆接、焊接和胶接简介146

10.4.1 铆接146

10.4.2 焊接146

10.4.3 胶接147

思考与练习题147

第11章 轴承149

11.1 概述149

11.2 滑动轴承的结构和材料150

11.2.1 滑动轴承的结构150

11.2.2 轴瓦和轴承衬材料152

11.3 非液体摩擦滑动轴承的设计154

11.3.1 非液体摩擦径向轴承154

11.3.2 非液体摩擦推力轴承155

11.4 动压轴承和静压轴承简介155

11.4.1 动压轴承的工作原理155

11.4.2 静压轴承的工作原理156

11.5 滚动轴承的结构、类型和代号157

11.5.1 滚动轴承的结构157

11.5.2 滚动轴承的主要类型及性能157

11.5.3 滚动轴承代号159

11.6 滚动轴承的选择160

11.6.1 滚动轴承的类型选择160

11.6.2 滚动轴承尺寸的选择161

11.7 滚动轴承的组合设计简介164

11.7.1 滚动轴承的组合支承方式164

11.7.2 滚动轴承的配合165

11.7.3 滚动轴承的装拆和调整166

11.7.4 滚动轴承的润滑和密封167

11.8 滑动轴承和滚动轴承比较168

思考与练习题168

第12章 轴和联轴器170

12.1 轴的分类和材料170

12.1.1 轴的分类170

12.1.2 轴的材料171

12.2 轴的结构设计172

12.3 轴的计算简介174

12.3.1 轴的强度计算174

12.3.2 轴的刚度计算175

12.3.3 轴的振动计算概念176

12.4 联轴器、离合器和制动器177

12.4.1 联轴器177

12.4.2 离合器182

12.4.3 制动器185

思考与练习题187

第13章 弹簧188

13.1 概述188

13.1.1 弹簧的功用188

13.1.2 弹簧的类型188

13.2 弹簧的材料和许用应力189

13.2.1 弹簧材料189

13.2.2 弹簧的许用应力189

13.3 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的结构和特性曲线191

13.3.1 圆柱螺旋弹簧的结构191

13.3.2 圆柱螺旋弹簧的特性曲线192

13.4 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算193

13.4.1 弹簧的应力194

13.4.2 弹簧的变形194

13.4.3 弹簧的稳定性195

13.4.4 圆柱螺旋弹簧的设计计算步骤195

13.5 其他弹簧简介196

13.5.1 圆柱螺旋扭转弹簧196

13.5.2 碟形弹簧196

思考与练习题197

第14章 机械的平衡和调速198

14.1 刚性转子的静平衡和动平衡198

14.1.1 产生不平衡的原因198

14.1.2 刚性转子的静平衡计算198

14.1.3 刚性转子的动平衡计算199

14.2 机械的速度波动及其调节原理201

14.2.1 速度波动及其类型201

14.2.2 周期性速度波动及其调节201

14.2.3 非周期性速度波动的调节203

思考与练习题204

第15章 机械传动系统方案的拟定205

15.1 概述205

15.2 机械传动系统方案的拟定205

15.2.1 拟定机械传动系统方案的一般原则205

15.2.2 机械传动系统方案设计的一般步骤和方法206

15.3 机械传动系统设计实例211

思考与练习题215

A 机械零件工作能力计算基础216

A1 机械零件的工作能力及其基本变形形式216

A1.1 机械零件的工作能力216

A1.2 机械零件变形的基本形式217

A2 轴的拉伸与压缩219

A2.1 轴向拉压杆的内力219

A2.2 轴向拉压杆的应力219

A2.3 受拉（压）杆的强度计算220

A3 剪切和挤压221

A3.1 挤压的概念221

A3.2 剪切的实用计算221

A3.3 挤压的实用计算222

A4 圆轴的扭转223

A4.1 外力偶矩的计算223

A4.2 受扭杆横截面上的内力——扭矩223

A4.3 圆轴扭转时的强度计算224

A4.4 圆轴扭转时的变形与刚度计算224

A5 弯曲225

A5.1 剪力与弯矩225

A5.2 剪力与弯矩方程226

A5.3 剪力图与弯矩图226

A5.4 纯弯曲时梁的正应力226

A5.5 横梁弯曲强度条件227

A5.6 弯曲变形和刚度条件227

A6 强度理论228

A6.1 强度理论的概念228

A6.2 四种常用强度理论229

附录B 极限与配合232

B1 互换性与标准化概述232

B1.1 互换性的概述232

B1.2 标准化与互换性生产化的关系233

B2 光滑圆柱的极限与配合233

B2.1 基本术语及定义233

B2.2 有关极限偏差、公差的术语与定义234

B2.3 有关配合的定义235

B2.4 基准制235

B2.5 一般公差236

B3 极限与配合的选用236

B3.1 基准制的选用236

B3.2 公差等级的选用236

B3.3 配合的选用237

B4 几何公差238

B5 表面结构和评定参数239

B5.1 表面粗糙度轮廓的形成和特征239

B5.2 表面粗糙度对零件功能的影响240

B5.3 有关检验规范的基本术语240

附录C 机械零件机械加工工艺简介242

C1 机械零件机械加工工艺过程242

C1.1 制定工艺规程的原则、原始资料242

C1.2 制定工艺规程的步骤242

C2 典型零件加工工艺245

附录D 计算机辅助设计简介250

D1 CAD技术概述250

D2 机械设计过程与机械CAD过程比较250

D3 机械CAD系统的软件252

D4 三维产品建模技术254

D5 计算机辅助工程分析256

习题参考答案259

参考文献261