目    录

第1章　绪论 1

1.1　机器的组成 2

1.1.1　机器的组成和分析 2

1.1.2　机器的组成要素 3

1.2　机械设计的基本要素 4

1.2.1　机械设计的基本要素 4

1.2.2　机械设计的一般程序 4

1.2.3　机械零件设计的一般步骤 5

1.2.4　机械零件的设计方法 5

1.3　机械零件材料选用原则 6

1.4　机械零件的制造工艺性及标准化 6

1.4.1　机械零件的工艺性 6

1.4.2　机械零件设计中的标准化 6

1.5　本课程的内容、性质和任务 7

1.6　实验与实训 7

1.7　习题 8

第2章　力学基本知识 9

2.1　静力学基本概念 9

2.1.1　刚体 9

2.1.2　力和力系 9

2.1.3　约束和约束反力 10

2.1.4　受力图 12

2.1.5　静力学基本公理 13

2.2　力系的平衡 13

2.2.1　力在轴上的投影 13

2.2.2　平面汇交力系的合成与平衡 14

2.2.3　力对点的矩 15

2.2.4　力偶、力偶矩及平衡条件 15

2.3　强度的基本知识 16

2.3.1　杆件的拉伸与压缩 16

2.3.2　材料的力学性能 18

2.3.3　强度计算 20

2.3.4　载荷与变应力 24

2.4　实验与实训 25

2.5　习题 26

第3章　平面机构的结构分析 27

3.1　平面机构的组成 28

3.1.1　构件 28

3.1.2　构件的自由度和约束 28

3.1.3　运动副及其分类 29

3.2　平面机构的运动简图 30

3.2.1　构件与运动副的表示方法 30

3.2.2　机构运动简图的绘制方法 31

3.3　平面机构的自由度 32

3.3.1　平面机构自由度计算公式 32

3.3.2　平面机构具有确定运动的

条件 33

3.3.3　计算机构自由度时应注意的

问题 34

3.4　实验与实训 35

3.5　习题 36

第4章　平面连杆机构及其设计 39

4.1　铰链四杆机构的基本形式及应用 39

4.1.1　曲柄摇杆机构 40

4.1.2　双曲柄机构 40

4.1.3　双摇杆机构 41

4.2　铰链四杆机构的传动特性 41

4.2.1　急回运动和行程速比系数 41

4.2.2　压力角和传动角 42

4.2.3　死点位置 43

4.3　铰链四杆机构的曲柄存在条件 44

4.4　铰链四杆机构的演化 45

4.4.1　含有一个移动副的平面

四杆机构 45

4.4.2　含有两个移动副的平面

四杆机构 47

4.4.3　含有偏心轮的平面四杆机构 47

4.5　平面四杆机构的设计 49

4.5.1　图解法设计四杆机构 49

4.5.2　实验法设计四杆机构 52

4.5.3　用解析法设计四杆机构 53

4.6　实验与实训 53

4.7　习题 55

第5章　凸轮机构 58

5.1　凸轮机构的应用和分类 58

5.1.1　凸轮机构的应用 58

5.1.2　凸轮机构的分类 60

5.1.3　凸轮机构的特点 61

5.2　凸轮机构从动件运动规律分析 61

5.2.1　从动件的位移线图 62

5.2.2　从动件的常用运动规律 63

5.3  凸轮轮廓曲线的设计 64

5.3.1　凸轮轮廓设计的反转法原理 64

5.3.2　直动从动件盘形凸轮轮廓的

绘制 64

5.4　凸轮机构设计时应注意的几个问题 67

5.4.1　滚子半径的选择 67

5.4.2　压力角 67

5.4.3　基圆半径 68

5.5　实验与实训 69

5.6　习题 70

第6章　间歇运动机构 73

6.1　棘轮机构 73

6.1.1　棘轮机构的组成和

工作原理 73

6.1.2　棘轮机构的类型和应用 74

6.1.3　棘轮机构的主要参数和

几何尺寸 76

6.2　槽轮机构 77

6.2.1　槽轮机构的工作原理 77

6.2.2　槽轮机构的主要参数和

几何尺寸计算 78

6.3　其他间歇运动机构 80

6.3.1　不完全齿轮机构 80

6.3.2　凸轮间歇运动机构 80

6.4　实训 82

6.5　习题 82

第7章　连接 84

7.1　螺纹连接 85

7.1.1　螺纹的形成和主要参数 85

7.1.2　常用螺纹的种类、特点和

应用 86

7.1.3　螺纹连接的类型、特点和

应用 88

7.1.4　螺纹连接应用中注意的

几个问题 91

7.1.5　螺纹连接的强度计算 93

7.1.6　螺栓组连接的结构设计 98

7.1.7　螺旋传动 100

7.2　键连接和花键连接 102

7.2.1　键连接的类型和应用 102

7.2.2　平键连接的选择及计算 104

7.2.3　花键连接 106

7.3　销连接及应用 107

7.4　实验与实训 107

7.5　习题 108

第8章　挠性传动 111

8.1　带传动 111

8.1.1　带传动的组成及应用 111

8.1.2　带传动的工作情况分析 116

8.1.3　V带传动的设计和计算 120

8.2　链传动 125

8.2.1　链传动的组成及应用 125

8.2.2　链传动的工作情况分析 129

8.2.3　链传动的设计和计算 131

8.3　实验与实训 135

8.4　习题 135

第9章　齿轮传动 138

9.1　概述 138

9.1.1　齿轮传动的演化 138

9.1.2　齿轮传动的类型及应用 139

9.1.3　渐开线齿廓的形成及特性 141

9.2　渐开线圆柱齿轮传动 144

9.2.1　一对渐开线齿轮的啮合 144

9.2.2　渐开线圆柱齿轮传动的

可分性与连续性 147

9.3　渐开线齿轮轮齿的加工 148

9.3.1　轮齿的切削加工原理 148

9.3.2　轮齿的根切、最少齿数和

变位 150

9.4　齿轮传动的强度计算 152

9.4.1　齿轮传动的失效形式、

设计准则 152

9.4.2　齿轮传动常用材料、

精度选择 155

9.4.3　直齿圆柱齿轮传动的

强度计算 157

9.4.4　设计参数的选择 161

9.4.5　齿轮的结构 162

9.4.6　其他齿轮传动简介 165

9.5　实训 166

9.6　习题 166

第10章　蜗杆传动 169

10.1　概述 169

10.1.1　蜗杆传动的类型 169

10.1.2　蜗杆传动的特点及应用 170

10.2　圆柱蜗杆传动的主要参数和

几何尺寸计算 171

10.2.1　蜗杆传动的主要参数 171

10.2.2　几何尺寸计算 173

10.3　蜗杆传动的承载能力计算 173

10.3.1　蜗杆传动的失效形式及

设计准则 173

10.3.2　蜗杆传动的材料及其选择 174

10.3.3　蜗杆传动的受力分析 174

10.3.4　蜗杆传动的强度计算 175

10.4　蜗杆传动的热平衡计算 177

10.4.1　蜗杆传动的效率 177

10.4.2　蜗杆传动的润滑 177

10.4.3　蜗杆传动的热平衡计算 177

10.5　蜗杆、蜗轮的结构 178

10.5.1　蜗杆的结构 178

10.5.2　蜗轮的结构 179

10.6　实训 182

10.7　习题 183

第11章　轮系 184

11.1　轮系的分类 184

11.2　定轴轮系运动分析 185

11.3　周转轮系的运动分析 188

11.3.1　周转轮系的组成及类型 188

11.3.2　周转轮系的传动比计算 189

11.4　实训 191

11.5　习题 192

第12章　轴承 194

12.1　滑动轴承 194

12.1.1　摩擦状态简介 194

12.1.2　滑动轴承类型 195

12.1.3　滑动轴承的典型结构 197

12.1.4　滑动轴承的材料 199

12.1.5　滑动轴承的润滑 202

12.2　滚动轴承 206

12.2.1　滚动轴承的结构与特点 206

12.2.2　滚动轴承主要类型及

代号 207

12.2.3　滚动轴承类型的选择 211

12.2.4　滚动轴承的失效形式和

寿命计算 212

12.3　新型轴承简介 219

12.3.1　关节轴承 219

12.3.2　直线滚动轴承 220

12.3.3　陶瓷轴承 220

12.4　实验与实训 221

12.5　习题 222

第13章　轴 224

13.1　概述 224

13.1.1　轴的用途及分类 224

13.1.2　轴的设计要点 226

13.1.3　轴的材料 226

13.2　轴的结构设计 228

13.2.1　轴径的初步计算 228

13.2.2　轴的结构设计 229

13.3　轴的强度和刚度计算 234

13.3.1　轴的强度计算 234

13.3.2　轴的刚度计算 236

13.4　实验与实训 240

13.5　习题 241

第14章　联轴器和离合器 244

14.1　联轴器 244

14.1.1　联轴器的类型 245

14.1.2　联轴器的选择 249

14.2　离合器 250

14.3　实验与实训 252

14.4　习题 252

第15章　弹簧 254

15.1　弹簧的功能与类型 254

15.2　圆柱螺旋弹簧 255

15.3　弹簧的材料和制造方法 257

15.4　实训 260

15.5　习题 260

第16章　机械系统方案设计 261

16.1　概述 262

16.1.1　机械系统的组成 262

16.1.2　机械设计的一般程序 263

16.2　执行系统的功能原理设计和

运动设计 264

16.2.1　机械的功能原理设计 264

16.2.2　执行构件的运动设计 265

16.3　执行机构系统形式设计 265

16.3.1　机构的选型 265

16.3.2　机构的变异 267

16.3.3　机构的组合 268

16.4　执行系统的协调设计 270

16.4.1　执行系统的运动

协调设计 270

16.4.2　机械的工作循环图 272

16.5　传动系统的方案设计和

原动机选择 273

16.5.1　传动类型的选择 274

16.5.2　传动系统的设计过程 276

16.5.3　原动机的类型及其运动

参数的选择 276

16.6　实验与实训 277

16.7　习题 278

附录A　模拟考试题 280

附录B　习题参考答案 286

附录C　模拟考试题答案 298

参考文献 300