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模块一 机械设计基础知识1

第1章 机械设计基础知识3

1.1机械设计基础概述3

1.1.1机械的组成3

1.1.2本课程的性质、内容和任务5

1.2机械设计的基本要求和设计过程6

1.2.1机械设计的基本要求6

1.2.2机械设计一般过程7

1.2.3机械创新设计7

1.3机械零件设计10

1.3.1机械零件的强度10

1.3.2机械零件的失效形式和设计准则12

1.4机械中的摩擦、磨损与润滑13

1.4.1摩擦13

1.4.2磨损14

1.4.3润滑16

习题19

模块二 常用机构及其设计21

第2章 平面机构分析基础23

2.1平面机构的组成23

2.1.1运动副23

2.1.2运动链25

2.1.3机构25

2.2平面机构运动简图25

2.3平面机构自由度的计算28

2.3.1平面机构的自由度28

2.3.2机构具有确定运动的条件29

2.3.3计算机构自由度时应注意的事项29

2.4平面机构组成原理简介32

2.4.1平面机构的组成原理32

2.4.2平面机构的结构分析33

习题34

第3章 平面连杆机构及其设计37

3.1概述37

3.2速度瞬心及其在机构速度分析中的应用39

3.2.1速度瞬心及机构中瞬心的数目39

3.2.2机构中瞬心位置的确定及应用39

3.3平面四杆机构的基本形式及其演化42

3.3.1平面四杆机构的基本形式及应用42

3.3.2平面连杆机构的演化44

3.3.3铰链四杆机构曲柄存在的条件47

3.4平面四杆机构的基本工作特性48

3.4.1急回特性48

3.4.2压力角和传动角48

3.4.3机构的死点位置49

3.5平面四杆机构的设计50

3.5.1按连杆的给定位置设计平面四杆机构50

3.5.2按给定的行程速比系数K设计四杆机构50

3.5.3用解析法设计四杆机构52

习题53

第4章 凸轮机构及其设计57

4.1凸轮机构的应用及分类57

4.1.1凸轮机构的应用57

4.1.2凸轮机构的分类58

4.2从动件的常用运动规律61

4.2.1凸轮的运动过程和基本参数61

4.2.2从动件的常用运动规律62

4.3凸轮轮廓曲线的设计65

4.3.1图解法设计凸轮轮廓65

4.3.2解析法设计凸轮轮廓68

4.4凸轮机构基本尺寸的确定69

4.4.1压力角69

4.4.2基圆半径70

4.4.3滚子半径71

习题72

第5章 齿轮机构75

5.1齿轮机构的特点及类型75

5.1.1齿轮机构的特点76

5.1.2齿轮机构的类型76

5.2齿廓啮合基本定律79

5.3渐开线及渐开线齿廓啮合特性80

5.3.1渐开线的形成及性质80

5.3.2渐开线函数及渐开线方程81

5.3.3渐开线齿廓的啮合特性81

5.4渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸82

5.4.1齿轮各部分名称和符号82

5.4.2齿轮的基本参数83

5.4.3标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算85

5.4.4内齿轮和齿条86

5.5渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动87

5.5.1渐开线齿轮的正确啮合条件87

5.5.2渐开线齿轮连续传动的条件88

5.5.3渐开线标准齿轮传动的中心距89

5.6渐开线齿轮的加工及根切现象90

5.6.1渐开线齿轮加工原理90

5.6.2渐开线齿轮的根切及最少齿数93

5.7变位齿轮简介94

5.7.1变位齿轮的概念94

5.7.2变位齿轮的特点94

5.8平行轴斜齿圆柱齿轮机构95

5.8.1斜齿轮齿廓曲面的形成与啮合特点95

5.8.2斜齿轮的基本参数96

5.8.3斜齿轮的几何尺寸计算98

5.8.4平行轴斜齿轮传动的正确啮合条件和重合度99

5.8.5斜齿轮的当量齿数100

5.9直齿锥齿轮机构101

5.9.1锥齿轮机构的特点101

5.9.2直齿渐开线锥齿轮齿廓曲面的形成101

5.9.3锥齿轮的背锥和当量齿数102

5.9.4直齿锥齿轮的基本参数及几何尺寸计算103

5.10蜗杆蜗轮机构104

5.10.1蜗杆蜗轮机构的特点及类型105

5.10.2阿基米德蜗杆蜗轮机构的主要参数和几何尺寸106

5.11齿轮系110

5.11.1轮系及其分类110

5.11.2定轴轮系的传动比计算112

5.11.3周转轮系传动比计算115

5.11.4轮系的功用119

习题123

第6章 其他常用机构129

6.1棘轮机构129

6.1.1棘轮机构的工作原理和类型129

6.1.2棘轮机构的优、缺点和应用132

6.2槽轮机构133

6.2.1槽轮机构的工作原理和类型133

6.2.2槽轮机构的运动系数134

6.2.3槽轮机构的优、缺点和应用135

6.3不完全齿轮机构136

6.3.1不完全齿轮机构的组成136

6.3.2不完全齿轮机构的类型和特点136

6.3.3不完全齿轮机构的应用137

6.4螺旋机构138

6.4.1螺旋机构的工作原理和类型138

6.4.2螺旋机构的特点和应用138

6.5凸轮间歇运动机构139

6.5.1凸轮式间歇运动机构的工作原理及类型139

6.5.2凸轮式间歇运动机构的特点和应用139

6.6组合机构140

6.6.1连杆—连杆组合机构140

6.6.2凸轮—凸轮组合机构141

6.6.3连杆—凸轮组合机构141

6.6.4连杆—棘轮组合机构141

习题142

模块二 实训144

模块三 机械动力学基础145

第7章 机械运转速度波动及其调节147

7.1概述147

7.1.1机械运转过程148

7.1.2机械系统的等效动力学模型149

7.2机械运转速度的波动及其调节150

7.2.1周期性速度波动及其调节150

7.2.2非周期性速度波动及其调节155

7.3飞轮主要尺寸的确定156

习题157

第8章 回转件的平衡159

8.1回转件平衡的目的和分类159

8.2回转件的平衡计算160

8.2.1刚性回转件的静平衡160

8.2.2刚性回转件的动平衡163

8.3回转件的平衡试验166

8.3.1回转件的静平衡试验166

8.3.2回转件的动平衡试验167

习题169

模块四 机械传动设计总论171

第9章 机械传动设计总论173

9.1机械传动方案设计173

9.2电动机的选择178

9.2.1电动机的类型及结构形式178

9.2.2电动机的功率179

9.2.3电动机的转速181

9.3机械传动总传动比和各级传动比182

9.4机械传动装置的运动和动力参数计算184

习题187

模块四 实训188

模块五 传动零件及其设计189

第10章 带传动与链传动设计191

10.1带传动概述191

10.1.1带传动的类型191

10.1.2带传动形式193

10.1.3摩擦型带传动的特点194

10.2 V带及V带轮194

10.2.1 V带的结构和标准194

10.2.2 V带轮197

10.3带传动的工作能力分析199

10.3.1带传动的受力分析199

10.3.2带的应力分析201

10.3.3带传动的弹性滑动和传动比202

10.4普通V带传动的设计203

10.4.1带传动的失效形式和设计准则203

10.4.2单根V带的基本额定功率203

10.4.3 V带传动的设计计算205

10.5带传动的张紧与维护210

10.5.1带传动的张紧210

10.5.2带传动的维护212

10.6链传动简介212

10.6.1链传动的特点及应用212

10.6.2链条与链轮213

习题216

第11章 齿轮传动设计219

11.1齿轮传动的失效形式及设计准则220

11.1.1齿轮传动的失效形式220

11.1.2齿轮传动的设计准则223

11.2常用齿轮材料及其选择原则223

11.2.1常用的齿轮材料223

11.2.2齿轮材料的选择原则225

11.3渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算225

11.3.1直齿圆柱齿轮传动的载荷计算225

11.3.2齿面接触疲劳强度计算227

11.3.3齿根弯曲疲劳强度计算228

11.3.4齿轮强度计算中的参数、许用应力及精度选择230

11.4斜齿圆柱齿轮传动的强度计算238

11.4.1斜齿圆柱齿轮的受力分析238

11.4.2齿面接触疲劳强度计算239

11.4.3齿根弯曲疲劳强度计算239

11.5直齿锥齿轮传动的强度计算240

11.5.1直齿锥齿轮的受力分析240

11.5.2直齿锥齿轮传动的强度计算240

11.6齿轮的结构设计241

11.7齿轮传动的润滑244

11.7.1润滑剂的选择244

11.7.2润滑方式244

习题248

第12章 蜗杆传动设计252

12.1蜗杆传动的失效形式及常用材料252

12.1.1蜗杆传动的失效形式252

12.1.2蜗杆传动的设计准则253

12.1.3蜗杆传动的材料253

12.1.4蜗杆传动的精度及其选择253

12.2蜗杆蜗轮的结构254

12.2.1蜗杆的结构254

12.2.2蜗轮的结构254

12.3蜗杆传动的强度与刚度计算255

12.3.1蜗杆传动的受力分析255

12.3.2蜗杆传动的强度计算257

12.3.3蜗杆的刚度计算260

12.4蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算260

12.4.1蜗杆传动的效率260

12.4.2蜗杆传动的相对滑动速度262

12.4.3蜗杆传动的润滑262

12.4.4蜗杆传动的热平衡计算263

习题265

模块五 实训268

模块六 支承件及其设计271

第13章轴273

13.1概述273

13.1.1轴的功用与分类273

13.1.2轴的常用材料275

13.1.3轴的设计要求和设计步骤276

13.2轴的结构设计276

13.2.1拟订轴上零件的装配方案277

13.2.2轴上零件的定位和固定277

13.2.3提高轴疲劳强度的措施280

13.2.4轴的结构工艺性280

13.3轴的强度计算281

13.3.1按扭转强度计算281

13.3.2按弯扭合成强度计算282

13.4轴的刚度计算288

13.5轴的临界转速简介289

习题290

第14章 轴承292

14.1滚动轴承的结构、类型和代号292

14.1.1滚动轴承的结构292

14.1.2滚动轴承的主要类型294

14.1.3滚动轴承代号297

14.2滚动轴承的类型选择300

14.3滚动轴承的尺寸选择301

14.3.1滚动轴承的失效形式和设计准则301

14.3.2滚动轴承的寿命计算303

14.3.3滚动轴承的静强度计算309

14.4滚动轴承的组合设计310

14.4.1滚动轴承的支承结构方式310

14.4.2滚动轴承内外圈的轴向固定312

14.4.3滚动轴承的调整313

14.4.4滚动轴承的配合314

14.4.5滚动轴承的安装与拆卸314

14.4.6滚动轴承的润滑315

14.4.7滚动轴承的密封316

14.5滑动轴承的类型、结构和材料317

14.5.1滑动轴承的类型317

14.5.2轴瓦的结构319

14.5.3滑动轴承的材料321

14.6滑动轴承的润滑322

14.6.1润滑油及其选择322

14.6.2润滑脂及其选择323

14.6.3润滑装置324

14.7非液体摩擦滑动轴承的设计计算326

14.7.1非液体摩擦滑动轴承的设计准则326

14.7.2非液体摩擦向心滑动轴承的设计计算326

14.7.3非液体摩擦推力滑动轴承的设计计算327

习题329

模块六 实训332

模块七 联接件及其设计333

第15章 螺纹联接335

15.1螺纹联接的基本知识335

15.1.1螺纹的类型和应用335

15.1.2螺纹的主要参数337

15.1.3螺纹联接的基本类型338

15.2螺纹联接的预紧与防松340

15.2.1螺纹联接的预紧340

15.2.2螺纹联接的防松341

15.3螺栓组联接的结构设计与受力分析344

15.3.1螺栓组联接的结构设计344

15.3.2螺栓组联接的受力分析344

15.4单个螺栓联接的强度计算346

15.4.1普通螺栓联接的强度计算346

15.4.2铰制孔螺栓联接强度计算349

15.4.3螺纹联接的常用材料与许用应力350

15.4.4提高螺栓联接强度的措施350

习题355

第16章 轴毂联接357

16.1键联接357

16.1.1键联接的类型及特点357

16.1.2平键联接的选用和强度计算360

16.2花键联接362

16.2.1花键联接的类型及特点363

16.2.2花键联接的设计364

16.3销联接365

16.4过盈联接367

习题367

第17章 联轴器和离合器369

17.1联轴器370

17.1.1联轴器的类型及特性370

17.1.2联轴器的选择377

17.2离合器378

习题381

第18章 弹簧383

18.1概述383

18.1.1弹簧的功用383

18.1.2弹簧的种类383

18.1.3弹簧的结构385

18.1.4圆柱螺旋弹簧的几何尺寸386

18.2弹簧的材料与制造387

18.2.1弹簧的材料387

18.2.2弹簧的制造388

18.3圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计388

18.3.1弹簧的特性曲线388

18.3.2弹簧受载时的应力、变形和稳定性计算389

习题392

模块七 实训394

参考文献395