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绪论1

0.1 机器的组成及其特征1

0.2 机械设计的基本要求及一般程序2

0.3 机械设计基础课程的内容、性质和任务4

小结5

思考题及习题5

第1篇 常用机构9

第1章 平面机构的组成与结构分析9

1.1 机构的组成9

1.2 平面机构运动简图11

1.2.1 机构运动简图的概念11

1.2.2 机构运动简图的绘制11

1.3 平面机构的自由度15

1.3.1 平面机构的自由度及计算15

1.3.2 机构具有确定运动的条件18

1.4 平面机构的组成原理与结构分析19

1.4.1 平面机构的组成原理19

1.4.2 平面机构的分类19

1.4.3 平面低副机构的结构分析20

1.4.4 平面高副机构的结构分析20

小结23

思考题与习题23

第2章 平面连杆机构25

2.1 概述25

2.2 铰链四杆机构的基本类型及其演化25

2.2.1 铰链四杆机构的基本类型25

2.2.2 铰链四杆机构存在曲柄的条件27

2.2.3 平面四杆机构的演化28

2.3 平面四杆机构的工作特性31

2.3.1 急回特性31

2.3.2 压力角与传动角33

2.3.3 死点34

2.4 平面四杆机构的运动设计36

2.4.1 按给定的连杆位置要求设计平面四杆机构37

2.4.2 按给定行程速比系数K设计四杆机构38

2.4.3 按给定的运动轨迹要求设计平面四杆机构38

2.5 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用41

2.5.1 速度瞬心的概念41

2.5.2 用瞬心法求速度42

2.6 用矢量方程图解法作机构的速度与加速度分析43

2.6.1 同一构件上各点的速度和加速度分析43

2.6.2 组成移动副的两构件瞬时重合点的速度和加速度分析46

2.7 平面连杆机构设计的解析法47

小结48

思考题与习题49

第3章 凸轮机构51

3.1 凸轮机构的应用和分类51

3.1.1 凸轮机构的应用51

3.1.2 凸轮机构分类52

3.1.3 凸轮机构的特点53

3.2 从动件常用的运动规律54

3.2.1 凸轮机构的工作过程分析54

3.2.2 从动件常用的运动规律及特点55

3.3 盘形凸轮轮廓曲线设计59

3.3.1 反转法做图原理59

3.3.2 尖顶式对心直动从动件盘形凸轮轮廓设计59

3.3.3 滚子式对心直动从动件盘形凸轮轮廓设计60

3.3.4 偏置式直动从动件盘形凸轮轮廓设计61

3.4 使用解析法设计盘形凸轮轮廓简介62

3.5 凸轮机构设计及其他尺寸的确定63

3.5.1 凸轮机构的压力角及其校核63

3.5.2 基圆半径的确定64

3.5.3 滚子半径的选择与运动失真66

3.6 凸轮的结构及材料67

小结68

思考题与习题69

第4章 齿轮机构71

4.1 齿轮传动概述71

4.1.1 齿轮传动的类型71

4.1.2 齿轮传动的特点和应用72

4.2 渐开线齿廓72

4.2.1 渐开线的形成72

4.2.2 渐开线的性质73

4.2.3 渐开线上各点的压力角73

4.2.4 渐开线的方程73

4.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称和几何尺寸计算74

4.3.1 渐开线齿轮各部分的名称74

4.3.2 渐开线齿轮的基本参数75

4.4 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动77

4.4.1 啮合线、节点、节圆、啮合角77

4.4.2 渐开线齿廓的啮合特性78

4.4.3 标准渐开线直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件79

4.4.4 一对齿轮的啮合过程分析80

4.4.5 连续传动条件和重合度81

4.4.6 齿轮推动的标准安装和标准中心距82

4.4.7 齿条与齿轮传动83

4.5 渐开线齿轮的加工原理与根切现象84

4.5.1 渐开线齿轮的切削加工原理84

4.5.2 根切现象与不根切的条件87

4.6 变位齿轮传动简介88

4.6.1 标准齿轮的局限性与变位齿轮的概念88

4.6.2 最小变位系数89

4.6.3 变位齿轮的几何尺寸和传动类型89

4.7 平行轴斜齿圆柱齿轮机构90

4.7.1 齿廓曲面的形成及其啮合特点90

4.7.2 斜齿轮的基本参数和几何尺寸计算91

4.7.3 斜齿轮正确啮合的条件和重合度93

4.7.4 斜齿轮的当量齿数93

4.8 直齿锥齿轮机构94

4.8.1 直齿锥齿轮传动的传动比94

4.8.2 主参数及几何尺寸计算95

4.9 蜗杆传动机构96

4.9.1 蜗杆传动组成和特点96

4.9.2 蜗杆传动的类型96

4.9.3 圆柱蜗杆传动的主参数、几何尺寸和正确啮合条件97

小结101

思考题与习题101

第5章 轮系103

5.1 轮系的类型103

5.2 定轴轮系的传动比计算104

5.2.1 轮系的传动比104

5.2.2 一对啮合齿轮的传动比及转向的确定104

5.2.3 定轴轮系传动比计算104

5.3 周转轮系的传动比106

5.3.1 周转轮系的组成106

5.3.2 周转轮系分类106

5.3.3 周转轮系的传动比计算106

5.4 复合轮系的传动比108

5.5 轮系的典型应用109

5.5.1 实现较远距离传动109

5.5.2 实现变速、换向109

5.5.3 获得大的传动比110

5.5.4 实现运动的合成与分解110

小结110

思考题与习题111

第6章 其他常用机构113

6.1 棘轮机构113

6.1.1 棘轮机构的工作原理113

6.1.2 棘轮机构的类型及特点113

6.1.3 棘轮机构转角的调节方法115

6.1.4 棘轮机构的应用116

6.1.5 棘轮机构的设计117

6.2 槽轮机构119

6.2.1 槽轮机构工作原理119

6.2.2 槽轮机构的类型和运动特点120

6.2.3 槽轮机构的应用实例121

6.2.4 槽轮机构的主要参数及几何尺寸122

6.3 不完全齿轮机构123

6.4 凸轮式间歇运动机构124

6.5 螺旋传动机构125

小结127

思考题与习题128

第7章 机械零件设计概论129

7.1 机械设计的基本要求129

7.1.1 机械设计的基本要求129

7.1.2 机械零件设计的基本要求129

7.2 机械设计的一般过程130

7.2.1 机械设计的内容130

7.2.2 机械设计的一般过程130

7.2.3 机械零件的设计131

7.2.4 机械零件选择材料的一般原则131

7.3 机械强度计算基本知识132

7.3.1 载荷与应力132

7.3.2 设计准则134

7.3.3 机械零件的强度134

7.4 机械产品的现代设计方法137

小结138

思考题与习题138

第2篇 典型传动设计141

第8章 带传动141

8.1 带传动概述141

8.1.1 带传动的组成、工作原理、类型及特点141

8.1.2 普通V带、窄V带及带轮142

8.2 带传动的力分析和运动特性146

8.2.1 带传动的受力分析146

8.2.2 带传动的应力分析147

8.2.3 带传动的运动特性149

8.3 普通V带传动的设计150

8.3.1 带传动的失效形式和设计准则150

8.3.2 单根普通V带所能传递的功率150

8.3.3 V带传动设计154

8.3.4 V带轮设计160

8.4 带传动的张紧、安装与维护162

8.4.1 张紧装置162

8.4.2 传动带安装与维护163

小结164

思考题与习题164

第9章 链传动165

9.1 链传动的应用与结构165

9.1.1 链传动的应用、特点165

9.1.2 滚子链结构166

9.1.3 链轮齿形、结构和材料167

9.2 链传动的工作特性169

9.3 链传动的选择与计算171

9.3.1 链传动的失效形式171

9.3.2 链传动设计171

9.4 链传动的布置、张紧与润滑176

小结179

思考题与习题179

第10章 齿轮传动和蜗杆传动180

10.1 齿轮的失效形式与常用材料180

10.1.1 齿轮的失效形式180

10.1.2 设计准则181

10.1.3 常用材料182

10.1.4 齿轮材料的许用应力183

10.1.5 齿轮传动的精度等级185

10.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮受力分析和载荷计算186

10.2.1 轮齿的受力分析186

10.2.2 齿轮的载荷计算187

10.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算187

10.3.1 齿面接触疲劳强度计算187

10.3.2 齿根弯曲疲劳强度计算189

10.3.3 齿轮主要参数的选择189

10.4 斜齿轮传动的强度计算195

10.5 直齿锥齿轮传动的强度计算200

10.6 齿轮结构设计与零件工作图204

10.7 齿轮传动的润滑和精度207

10.7.1 齿轮传动的润滑207

10.7.2 齿轮传动的精度208

10.8 蜗杆传动的失效形式、材料和结构209

10.8.1 蜗杆传动的失效形式209

10.8.2 蜗杆传动常用材料209

10.8.3 蜗杆传动的结构210

10.9 蜗杆传动的强度计算210

10.9.1 蜗杆传动的受力分析210

10.9.2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算212

10.9.3 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算213

10.10 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算213

10.10.1 蜗杆传动的效率213

10.10.2 蜗杆传动的润滑214

10.10.3 蜗杆传动的热平衡计算215

小结216

思考题与习题216

第3篇 联接设计221

第11章 螺纹联接221

11.1 螺纹概述221

11.1.1 螺纹的形成和分类221

11.1.2 螺纹的主要参数222

11.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁224

11.2.1 矩形螺纹224

11.2.2 非矩形螺纹225

11.3 螺纹联接的基本类型、预紧和防松226

11.3.1 螺纹联接的基本类型226

11.3.2 标准螺纹联接件227

11.3.3 螺纹的预紧229

11.3.4 螺纹的防松229

11.4 螺栓联接的强度计算231

11.4.1 松螺栓联接的强度计算231

11.4.2 紧螺栓联接的强度计算232

11.5 螺栓的材料和许用应力234

11.6 提高螺栓联接强度的措施236

11.6.1 改善螺纹牙间的载荷分配236

11.6.2 降低螺栓的轴向工作载荷236

11.6.3 减小应力集中237

11.6.4 避免附加弯曲应力237

11.6.5 减小螺栓联接所受的横向载荷238

小结238

思考题与习题238

第12章 轴毂联接240

12.1 键联接240

12.1.1 键联接的类型240

12.1.2 键联接的设计242

12.2 花键和销联接245

12.2.1 花键的类型、特点和应用245

12.2.2 销联接245

小结246

思考题与习题246

第13章 弹簧联接248

13.1 弹簧的功用和类型248

13.2 圆柱形螺旋弹簧的结构、几何参数、制造工艺、材料及许用应力250

13.2.1 圆柱形螺旋弹簧的结构形式250

13.2.2 圆柱形螺旋弹簧的几何参数251

13.2.3 圆柱形螺旋弹簧的制造、材料及许用应力252

13.3 圆柱形螺旋弹簧的应力、变形和特性曲线254

13.4 圆柱形螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计257

小结260

思考题与习题260

第14章 联轴器和离合器261

14.1 联轴器261

14.1.1 两轴间的位移误差261

14.1.2 联轴器的类型261

14.1.3 常用的联轴器及其特点262

14.1.4 联轴器的选用267

14.2 离合器268

14.2.1 啮合式离合器269

14.2.2 摩擦式离合器270

小结272

思考题与习题272

第4篇 支承零件设计277

第15章 滑动轴承277

15.1 轴承概述277

15.2 滑动轴承的结构形式277

15.2.1 向心滑动轴承277

15.2.2 堆力滑动轴承279

15.3 轴瓦（轴套）结构和轴承材料280

15.4 非液体摩擦滑动轴承设计282

15.5 滑动轴承的润滑284

小结286

思考题与习题286

第16章 滚动轴承288

16.1 滚动轴承的类型及选择288

16.1.1 滚动轴承的构造及类型288

16.1.2 滚动轴承的代号选择289

16.1.3 滚动轴承类型的选择294

16.2 滚动轴承的寿命计算295

16.2.1 滚动轴承的失效形式295

16.2.2 计算滚动轴承的寿命295

16.2.3 滚动轴承的静强度301

16.3 滚动轴承的组合设计302

16.3.1 滚动轴承的轴向固定302

16.3.2 滚动轴承的组合调整304

16.3.3 滚动轴承的配合及选用305

16.3.4 滚动轴承的装拆306

16.4 滚动轴承的润滑和密封307

16.4.1 滚动轴承润滑307

16.4.2 滚动轴承的密封307

小结308

思考题与习题309

第17章 轴310

17.1 轴的分类和轴的材料310

17.1.1 轴的分类310

17.1.2 轴的材料311

17.2 轴的结构设计312

17.2.1 设计轴时应考虑的主要问题312

17.2.2 轴的结构设计313

17.3 轴的计算318

17.3.1 按扭转强度条件计算318

17.3.2 按弯扭合成强度条件计算319

17.3.3 轴的刚度校核简介320

小结325

思考题与习题325

第5篇 机械总体设计与创新设计331

第18章 机械运转的调速和平衡331

18.1 机械运转速度波动的调节331

18.1.1 周期性速度波动的调节331

18.1.2 非周期性速度波动的调节334

18.2 机械的平衡335

18.2.1 机械平衡的目的和分类335

18.2.2 刚性回转件的平衡336

18.2.3 刚性回转件的平衡实验339

小结341

思考题与习题341

第19章 机械传动系统设计343

19.1 概述343

19.1.1 传动系统343

19.1.2 常用机械传动的类型及主要特性343

19.2 机械传动系统方案设计344

19.2.1 传动路线的选择344

19.2.2 传动机构类型的选择345

19.2.3 传动机构的布置顺序选择346

19.3 传动系统的运动和动力计算348

19.3.1 传动方案的运动参数计算348

19.3.2 传动系统的动力参数计算349

19.4 机械创新设计简介351

19.4.1 创新设计的含义351

19.4.2 创新设计方法351

小结355

思考题与习题355

主要参考文献357