机械设计基础

　　本书是根据高等工科院校机械设计基础课程教学基本要求，针对普通高等工科院校的培养目标而编写的。本书在编写过程中有机融入了生活中或工程中的实例及操作性较强的案例，并对案例进行有效的分析，同时在每章都增加了知识扩展，这些内容突出了本书的新颖性和设计的实用性。 全书共19章，包括绪论、机械设计概论、机械运动设计与分析基础知识、平面连杆机构、凸轮机构及其设计、其他常用机构及组合机构、螺纹连接与螺旋传动、键、销及其连接、轴、滑动轴承、滚动轴承设计、联轴器、离合器和制动器、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、轮系、减速器和无级变速传动、机械的平衡与调速、机械创新设计简介。每章都给出了该章的教学内容、知识要点及基本要求，编写过程中加强了课程内容在逻辑和结构上的联系与综合。各章均附有一定数量的练习题，以便学生复习巩固所学知识。

　　于克强，黑龙江科技大学副教授，东北农业大学博士毕业。获第五届黑龙江省教学软件比赛一等奖，黑龙江科技学院第二届多媒体课件比赛一等奖，第十二届全国多媒体课件大赛二等奖，第五届黑龙江省现代教育技术论文比赛三等奖等。

目 录
第1章 绪论\t1
1．1 概述\t2
1．2 机械工业在现代化建设中的作用\t2
1．3 本课程研究的对象和内容\t3
1．4 本课程的地位、性质及任务\t5
1．4．1 本课程的地位\t5
1．4．2 本课程的性质\t5
1．4．3 本课程的主要任务\t6
练习题\t6
第2章 机械设计概论\t7
2．1 机械设计的基本要求与设计准则\t8
2．1．1 机械设计的基本要求\t8
2．1．2 机器设计的基本要求\t8
2．1．3 机械零件的设计准则\t9
2．2 机械设计的方法和一般步骤\t10
2．2．1 机械设计的方法\t10
2．2．2 机器设计的一般步骤\t10
2．3 机械零件的常用材料及选择\t11
2．3．1 机械零件的常用材料\t11
2．3．2 选择机械零件材料的原则\t14
2．4 许用应力与安全系数\t15
2．4．1 载荷和应力\t15
2．4．2 静应力下的许用应力\t16
2．4．3 变应力下的许用应力\t16
2．4．4 安全系数\t17
2．5 机械零件的工艺性\t17
练习题\t18
第3章 机械运动设计与分析基础知识\t19
3．1 运动副及其分类\t20
3．1．1 运动副的定义\t20
3．1．2 运动副的分类\t21
3．1．3 运动链和机构\t22
3．2 平面机构运动简图\t22
3．2．1 平面机构运动简图定义\t22
3．2．2 绘制平面机构运动简图的要点\t23
3．2．3 机构运动简图绘制的步骤\t24
3．3 平面机构的自由度计算\t25
3．3．1 平面机构自由度计算公式\t25
3．3．2 机构具有确定运动的条件\t26
3．3．3 计算平面机构自由度时应注意的事项\t27
3．4 平面机构的组成原理、结构分类及结构分析\t31
3．4．1 平面机构的组成原理\t31
3．4．2 平面机构的结构分析\t33
3．4．3 平面机构的高副低代\t33
练习题\t35
第4章 平面连杆机构\t37
4．1 平面连杆机构基本概述\t38
4．2 铰链四杆机构的基本形式及演化\t38
4．2．1 铰链四杆机构的基本形式\t38
4．2．2 铰链四杆机构的演化\t41
4．3 铰链四杆机构的基本知识\t46
4．3．1 铰链四杆机构有曲柄的条件\t46
4．3．2 铰链四杆机构的急回特性\t47
4．3．3 铰链四杆机构的传动特性\t48
4．4 铰链四杆机构的设计\t51
4．4．1 连杆设计的基本内容和问题\t51
4．4．2 用图解法设计铰链四杆机构\t51
练习题\t55
第5章 凸轮机构及其设计\t58
5．1 凸轮机构的类型及应用\t59
5．1．1 凸轮机构的组成及特点\t59
5．1．2 凸轮机构的类型\t59
5．1．3 凸轮机构的应用\t62
5．2 从动件的运动规律\t63
5．2．1 凸轮机构的基本名词术语\t63
5．2．2 从动件基本运动规律\t64
5．2．3 从动件运动规律的选择\t70
5．3 凸轮轮廓曲线的设计\t70
5．3．1 凸轮轮廓曲线设计的基本原理\t71
5．3．2 用图解法设计盘形凸轮轮廓曲线\t71
5．3．3 用解析法设计盘形凸轮轮廓曲线\t75
5．4 凸轮机构基本参数的确定\t77
5．5．1 凸轮机构压力角\t78
5．5．2 凸轮基圆半径的确定\t80
5．5．3 滚子半径的确定\t81
5．5．4 平底尺寸的确定\t82
练习题\t83
第6章 其他常用机构及组合机构\t84
6．1 棘轮机构\t85
6．1．1 棘轮机构的组成及工作原理\t85
6．1．2 齿式棘轮机构类型及应用\t86
6．1．3 摩擦式棘轮机构\t88
6．1．4 棘轮机构的运动设计\t89
6．2 槽轮机构\t90
6．2．1 槽轮机构的组成和工作原理\t90
6．2．2 槽轮机构的特点和应用\t90
6．2．3 槽轮机构的类型\t91
6．2．4 槽轮机构的设计要点\t91
6．3 不完全齿轮机构\t92
6．4 组合机构\t93
6．4．1 连杆―连杆机构\t93
6．4．2 连杆―凸轮机构\t94
6．4．3 双凸轮机构\t94
6．4．4 连杆―棘轮机构\t94
6．4．5 3齿轮―连杆机构\t95
练习题\t95
第7章 螺纹连接与螺旋传动\t97
7．1 螺纹连接的基本知识\t98
7．1．1 螺纹的形成\t98
7．1．2 螺纹的类型\t98
7．1．3 螺纹的主要参数\t99
7．2 螺纹副的受力分析、效率和自锁\t100
7．2．1 矩形螺纹\t100
7．2．2 非矩形螺纹\t101
7．3 螺纹连接类型和标准连接件\t102
7．3．1 普通螺纹连接的基本类型\t102
7．3．2 螺纹紧固件\t104
7．4 螺纹连接的预紧与防松\t106
7．4．1 螺纹连接的预紧\t106
7．4．2 螺纹连接的防松\t107
7．5 螺纹连接的强度计算\t108
7．5．1 螺栓的失效形式及计算准则\t108
7．5．2 受轴向工作载荷的螺栓连接\t109
7．5．3 受横向工作载荷的螺栓连接\t112
7．5．4 螺纹连接的常用材料及许用应力\t114
7．5．5 提高螺栓连接强度的措施\t115
7．6 螺旋传动\t118
7．6．1 螺旋传动的特点\t118
7．6．2 螺旋传动的转换及应用\t119
7．6．3 螺旋传动的类型\t119
练习题\t121
第8章 键、销及其他连接\t123
8．1 键连接\t124
8．1．1 键连接的功用、主要类型和应用\t124
8．1．2 键的选择和键连接的强度计算\t127
8．1．3 花键连接的特点、类型和应用\t129
8．1．4 花键连接的设计计算\t130
8．2 销连接\t132
8．3 无键连接\t133
8．3．1 型面连接\t133
8．3．2 过盈连接\t133
8．3．3 胀紧连接\t134
练习题\t134
第9章 轴\t136
9．1 轴的类型及应用\t137
9．2 轴的材料及选择\t139
9．2．1 轴的材料及热处理\t139
9．2．2 轴的材料选择\t139
9．3 轴的结构设计\t140
9．3．1 轴的制造安装要求\t141
9．3．2 轴上零件的布置与结构\t141
9．3．3 轴上零件的定位和固定\t142
9．3．4 轴段直径和长度的确定\t145
9．3．5 避免或减少应力集中\t146
9．3．6 轴的结构工艺性\t146
9．4 轴的工作能力计算\t146
9．4．1 轴的强度计算\t146
9．4．2 轴的刚度计算\t153
练习题\t154
第10章 滑动轴承\t156
10．1 滑动轴承的摩擦状态\t157
10．1．1 摩擦学相关内容\t157
10．1．2 摩擦状态\t157
10．2 滑动轴承的类型、结构形式\t158
10．2．1 滑动轴承的类型\t158
10．2．2 滑动轴承的结构形式\t158
10．3 滑动轴承的失效形式及常用材料\t162
10．3．1 滑动轴承的失效形式\t162
10．3．2 滑动轴承的材料\t162
10．4 滑动轴承的润滑剂和润滑装置\t164
10．4．1 润滑剂的选择\t164
10．4．2 润滑方法和润滑装置的选择\t167
10．5 非液体摩擦滑动轴承\t169
10．5．1 失效形式及计算准则\t169
10．5．2 非液体摩擦滑动轴承的计算\t169
10．6 液体摩擦滑动轴承简介\t171
10．6．1 液体动压轴承\t171
10．6．2 液体静压轴承工作原理简介\t172
练习题\t173
第11章 滚动轴承设计\t175
11．1 滚动轴承的主要类型及代号\t176
11．1．1 滚动轴承的基本构造\t176
11．1．2 滚动轴承的类型\t177
11．1．3 滚动轴承的性能和特点\t178
11．1．4 滚动轴承的代号\t184
11．1．5 滚动轴承的类型选择\t186
11．2 滚动轴承的工作情况\t188
11．2．1 滚动轴承的受力分析\t188
11．2．2 滚动轴承的主要失效形式及计算准则\t189
11．3 滚动轴承的寿命计算\t190
11．3．1 基本概念\t190
11．3．2 滚动轴承的寿命计算公式\t193
11．3．3 角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷与轴向载荷计算\t195
11．3．4 滚动轴承的静载荷计算\t196
11．4 轴承装置的结构设计\t197
11．4．1 滚动轴承组成支撑结构\t197
11．4．2 轴承游隙和轴承组合位置的调整\t199
11．4．3 滚动轴承的固定\t199
11．4．4 滚动轴承的配合和装拆\t200
11．4．5 轴承合理的组合方式及预紧\t201
11．4．6 滚动轴承的润滑和密封\t203
练习题\t208
第12章 联轴器、离合器和制动器\t210
12．1 联轴器\t211
12．1．1 联轴器的类型\t211
12．1．2 联轴器的特点\t222
12．1．3 联轴器的选择\t223
12．2 离合器\t225
12．2．1 离合器的类型及特点\t225
12．2．2 离合器的选择\t231
12．3 制动器\t232
12．3．1 摩擦制动器的组成与分类\t232
12．3．2 制动器的选择与确定\t234
练习题\t235
第13章 带传动\t237
13．1 带传动的类型和特点\t238
13．1．1 带传动的工作原理\t238
13．1．2 带传动的形式\t238
13．1．3 摩擦式带传动的类型\t238
13．1．4 带传动的工作特点和适用范围\t239
13．2 V带和V带轮\t240
13．2．1 V带的结构和标准\t240
13．2．2 V带轮的材料和结构设计\t241
13．2．3 带传动的几何尺寸计算\t243
13．3 带传动的受力分析和弹性滑动\t244
13．3．1 带传动的受力分析\t244
13．3．2 带传动的最大有效拉力及其影响因素\t244
13．3．3 带传动的弹性滑动和打滑\t245
13．4 带传动的应力分析和设计准则\t246
13．4．1 带传动的应力分析\t246
13．4．2 带传动的失效形式及设计准则\t248
13．4．3 V带传动的基本额定功率\t248
13．5 V带传动的设计计算\t250
13．5．1 已知条件和设计内容\t250
13．5．2 设计步骤和设计参数的选择\t250
13．6 带传动的张紧、安装和维护\t255
13．6．1 带传动张紧\t255
13．6．2 V带的安装和维护\t256
练习题\t257
第14章 链传动\t258
14．1 链传动的类型、特点和应用\t259
14．1．1 链传动的类型\t259
14．1．2 链传动的特点及应用\t259
14．2 滚子链及链轮\t260
14．2．1 滚子链\t260
14．2．2 滚子链链轮\t262
14．3 链传动的运动特性\t264
14．3．1 链传动的运动不均匀性\t264
14．3．2 链传动的受力分析\t265
14．4 滚子链传动的失效形式和设计计算\t266
14．4．1 链传动的失效形式\t266
14．4．2 功率曲线图\t267
14．4．3 链传动参数的选择和设计步骤\t269
14．5 链传动的布置、张紧与润滑\t272
14．5．1 链传动的布置\t272
14．5．2 链传动的润滑\t273
14．5．3 链传动的张紧\t274
练习题\t275
第15章 齿轮传动\t276
15．1 齿轮传动的特点和类型\t277
15．1．1 齿轮传动概述\t277
15．1．2 齿轮传动的特点\t277
15．1．3 齿轮传动的类型\t277
15．2 齿廓啮合的基本定律\t279
15．2．1 齿廓啮合基本定律\t279
15．2．2 齿廓曲线的选择\t280
15．3 渐开线齿廓及其啮合特性\t281
15．3．1 渐开线的形成与特性\t281
15．3．2 渐开线函数及渐开线方程式\t281
15．3．3 渐开线齿廓啮合特性\t282
15．4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸\t283
15．4．1 外齿轮各部分的名称和主要参数\t283
15．4．2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的尺寸计算公式\t285
15．4．3 齿条和内齿轮的尺寸\t286
15．5 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动\t287
15．5．1 正确啮合条件\t287
15．5．2 连续传动条件\t287
15．6 渐开线齿轮的切制原理及根切现象\t292
15．6．1 渐开线齿轮的加工方法\t292
15．6．2 齿轮精度等级\t295
15．6．3 渐开线齿廓的根切\t296
15．6．4 变位齿轮的概述\t297
15．7 齿轮传动的失效形式、设计准则及材料\t299
15．7．1 齿轮的失效形式\t299
15．7．2 齿轮传动的设计准则\t301
15．7．3 齿轮的材料\t301
15．8 直齿圆柱齿轮传动的强度计算\t303
15．8．1 轮齿的受力分析和计算载荷\t303
15．8．2 齿轮的许用应力\t304
15．8．3 齿面接触疲劳强度计算\t307
15．8．3 齿根弯曲疲劳强度计算\t310
15．8．4 齿轮传动的强度计算说明\t312
15．8．5 齿轮传动设计参数的选择\t313
15．8．6 齿轮精度的选择\t314
15．8．7 标准直齿轮传动的设计步骤\t315
15．9 斜齿圆柱齿轮传动\t317
15．9．1 斜齿圆柱齿轮齿廓形成及啮合特点\t317
15．9．2 斜齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算\t318
15．9．3 斜齿圆柱齿轮啮合传动\t320
15．9．4 当量齿轮和当量齿数\t322
15．9．5 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算\t322
15．10 直齿圆锥齿轮传动\t329
15．10．1 直齿圆锥齿轮传动概述\t329
15．10．2 直齿圆锥齿轮的当量齿轮和当量齿数\t331
15．10．3 直齿圆锥齿轮的参数和几何尺寸计算\t331
15．10．4 直齿圆锥齿轮传动的强度计算\t334
15．10．5 齿面接触疲劳强度计算\t335
15．11 齿轮的润滑与结构设计\t335
15．11．1 齿轮传动的润滑\t335
15．11．2 齿轮传动的结构设计\t337
练习题\t339
第16章 蜗杆传动\t341
16．1 蜗杆传动的类型和特点\t342
16．1．1 蜗杆传动的类型\t342
16．1．2 蜗杆传动的特点\t343
16．2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸\t344
16．2．1 蜗杆传动的正确啮合条件\t344
16．2．2 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸\t344
16．3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构\t347
16．3．1 蜗杆传动的滑动速度\t347
16．3．2 蜗杆传动的失效形式和设计准则\t348
16．3．3 蜗杆传动的材料和结构\t348
16．4 蜗杆传动的强度计算\t350
16．4．1 蜗杆传动的受力分析\t350
16．4．2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算\t351
16．4．3 蜗轮轮齿齿根弯曲疲劳强度计算\t352
16．5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算\t353
16．5．1 蜗杆传动的效率\t353
16．5．2 蜗杆传动的润滑\t354
16．5．3 蜗杆传动的热平衡计算\t355
练习题\t357
第17章 轮系、减速器和无级变速传动\t359
17．1 轮系的分类\t360
17．2 轮系的传动比计算\t361
17．2．1 定轴轮系传动比的计算\t362
17．2．2 周转轮系传动比的计算\t364
17．2．3 复合轮系传动比的计算\t366
17．3 轮系的功用\t367
练习题\t371
第18章 机械的平衡与调速\t373
18．1 回转件平衡的意义\t374
18．2 刚性转子的静平衡和动平衡\t374
18．2．1 平衡方法\t374
18．2．2 刚性转子的静平衡\t374
18．2．3 刚性转子的动平衡\t376
18．3 机械的速度波动及调节\t379
18．3．1 机械的运转过程\t379
18．3．2 周期性速度波动及其调节方法\t380
18．3．3 非周期性速度波动及其调节方法\t384
练习题\t385
第19章 机械创新设计简介\t387
19．1 机械创新设计的要求及内容\t388
19．1．1 机械创新设计的要求\t388
19．1．2 机械创新设计的内容\t389
19．2 创新技法\t390
19．2．1 设问探求法\t390
19．2．2 缺点列举及改进方法\t390
19．2．3 组合创造法\t391
练习题\t392
参考文献\t393