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机械设计基础（第2版）
作者：陈照强，高立营，薛云娜
出版社：电子工业出版社
出版时间：2023-09-01
ISBN：9787121463327
定价：¥79.80
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内容简介
本书将机械原理与机械设计的内容结合在一起，并将课程理论和实践内容有机地融合，突出知识的应用性，强化系统设计观念，强调设计技能的培养。本书所选内容和设计实例适合普通高等院校应用型人才培养的需要。 本书系统地阐述了机械中的各种常用机构、零部件的结构设计与工作原理及设计方法。全书共14章，内容包括绪论、平面机构的结构分析、平面连杆机构、凸轮机构与间歇运动机构、齿轮机构和齿轮传动、轮系、机械运转速度波动的调节与平衡、零件的连接、挠性传动、轴和联轴器、轴承、其他零部件、机械传动系统设计与实践、机械设计中的计算机辅助设计及实践。 本书可作为高等院校\"机械设计基础”课程的教材，对研究生、高职院校学生及相关的工程技术人员也有很好的参考价值。
作者简介
陈照强教授，齐鲁工业大学机械工程学院专职教师，长期从事机械工程领域的智能高效加工技术与装备、 陶瓷刀具设计与制造、微纳制造技术的研究工作。
目录
目 录
章 绪论 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.1
1.1 机械设计的有关概念 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.1
1.2 本课程研究的内容、性质和任务 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.2.1 本课程研究的内容 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.2.2 本课程的性质 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.2.3 本课程的任务 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.3 机械设计的基本要求和机械零件的设计准则 ????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.3.1 机械设计的基本要求 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.3.2 机械零件的设计准则 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.5
1.3.3 机械零件的结构工艺性 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.8
1.4 机械设计的一般程序 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.8
1.5 机械零件常用材料及热处理 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.9
1.5.1 金属材料 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.9
1.5.2 非金属材料 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.11
1.5.3 钢件的热处理 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.11
1.6 金属材料加工方法及其精度和表面粗糙度 ??????????????????????????????????????????????????????????????????.13
1.6.1 常用机床及其使用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.13
1.6.2 机械加工方法能够达到的尺寸精度和表面粗糙度 ????????????????????????????????????????????????.13
1.7 机械零件设计的标准化 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.14
1.8 机械设备中的润滑油及润滑简介 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.15
1.8.1 润滑油的命名方法 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.15
1.8.2 润滑油的主要规格指标 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.16
1.8.3 润滑脂的构成及指标 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.16
1.8.4 添加剂 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.17
1.8.5 齿轮传动中的润滑 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.18
思考题 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.18
第2 章 平面机构的结构分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.19
2.1 平面机构的组成 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.20
2.2 平面机构运动简图 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.21
2.2.1 构件的分类 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.21
2.2.2 运动副及构件的表示方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.22
2.2.3 平面机构运动简图的绘制 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.23
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机械设计基础（第2版）
2.3 平面机构的自由度 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.25
2.3.1 平面机构自由度的计算公式 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????.25
2.3.2 机构具有确定运动的条件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.25
2.3.3 计算平面机构自由度时的注意事项 ??????????????????????????????????????????????????????????????????.26
2.4 构件和运动副的结构 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.29
2.4.1 构件的结构 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.29
2.4.2 转动副的结构 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.30
2.4.3 移动副的结构 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.31
思考题 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.33
习题 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.33
第3 章 平面连杆机构 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.35
3.1 平面四杆机构的基本形式及其演化 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????.36
3.1.1 平面四杆机构的基本形式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.36
3.1.2 铰链四杆机构的演化 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.40
3.2 铰链四杆机构曲柄存在的条件 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.44
3.3 四杆机构的传动特性 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.45
3.3.1 急回运动特性 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.45
3.3.2 压力角与传动角 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.47
3.3.3 机构的死点位置 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.47
3.4 平面四杆机构的设计 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.49
3.4.1 平面四杆机构设计的基本问题 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????.49
3.4.2 按连杆的给定位置设计铰链四杆机构 ???????????????????????????????????????????????????????????????.49
3.4.3 按给定两个连架杆对应位置设计平面四杆机构 ???????????????????????????????????????????????????.50
3.4.4 按给定的行程速度变化系数K 设计平面四杆机构 ???????????????????????????????????????????????.52
3.4.5 按预定的轨迹设计――利用连杆曲线图谱设计平面四杆机构 ?????????????????????????????????.54
3.5 连杆机构的工程应用案例 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.55
思考题 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.57
习题 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.58
第4 章 凸轮机构与间歇运动机构 ????????受载时的应力及变形 ??????????????????????????????????????????????????????????????.297
12.3 弹簧的应用及技术发展 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.299
12.3.1 弹簧的应用 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.299
12.3.2 弹簧的技术发展 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.299
12.4 机座和箱体 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.300
12.4.1 机座和箱体的一般类型 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.300
12.4.2 机座和箱体的材料及制法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.301
12.4.3 机座和箱体的截面形状 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.302
12.4.4 肋板布置 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.302
12.4.5 机座和箱体的设计注意事项 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.303
思考题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.303
3 章 机械传动系统设计与实践 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.305
13.1 传动机构中原动机的选择 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.305
13.2 常用机械传动的类型、主要特性及其选择原则 ????????????????????????????????????????????????????????.306
13.3 机械传动系统方案的设计、表达和实例 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.308
13.3.1 机械传动系统方案的设计 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.308
13.3.2 机械传动系统方案的表达 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.310
13.3.3 机械传动系统方案设计实例 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.310
13.4 机械传动系统的运动和动力参数的计算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.312
13.5 机械传动系统方案的创新设计 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.313
13.6 机械传动系统中的减速器及其发展趋势 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.317
13.6.1 减速器 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.317
13.6.2 齿轮减速电动机 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.318
13.6.3 减速器的发展趋势 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.319
13.7 装配图与零件图的表达示例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.320
13.7.1 装配图的表达与示例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.320
13.7.2 零件图的表达与示例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.320
思考题与分析题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.321
4 章 机械设计中的计算机辅助设计及实践 ???????????????????????????????????????????????????????????.325
14.1 计算机辅助设计简介 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.325
14.1.1 计算机辅助设计技术在机械设计中的应用 ?????????????????????????????????????????????????????.325
14.1.2 计算机辅助设计技术的发展趋势 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.326
14.2 三维CAD 软件在机械设计中的应用 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????.326
14.3 基于二次开发的计算机辅助设计 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.327
14.4 有限元分析法在机械设计中的应用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.329
14.4.1 有限元分析法简介 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.329
14.4.2 基于ANSYS Workbench 的仿真应用案例 ??????????????????????????????????????????????????????.329
14.5 机械优化设计简介 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.330
14.5.1 机械优化设计的概念与应用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.330
14.5.2 机械优化设计的一般过程 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.331
14.5.3 机械优化设计的发展趋势 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.332
参考文献 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.333????????????????????????????????????????????????????????????????????????.60
4.1 凸轮机构的类型和应用 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.61
4.2 从动件的常用运动规律 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.63
4.3 凸轮机构的传力性能分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.66
4.3.1 压力角与作用力的关系 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.67
4.3.2 压力角与凸轮机构尺寸的关系 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????.67
4.4 平面凸轮轮廓曲线设计 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.68
4.4.1 图解法设计直动从动件盘形凸轮轮廓曲线 ?????????????????????????????????????????????????????????.69
4.4.2 图解法设计摆动从动件盘形凸轮轮廓曲线 ?????????????????????????????????????????????????????????.72
4.4.3 解析法设计凸轮轮廓曲线 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.73
4.5 凸轮与从动件端部的结构设计 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.73
4.6 间歇运动机构 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.75
4.6.1 棘轮机构 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.75
4.6.2 槽轮机构 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.77
4.6.3 不 齿轮机构 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.78
4.6.4 凸轮间歇运动机构 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.78
4.7 凸轮机构工程应用示例 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.79
思考题 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.80
习题 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.80
第5 章 齿轮机构和齿轮传动 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.82
5.1 齿轮机构的特点和分类 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.83
5.1.1 齿轮机构的特点 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.83
5.1.2 齿轮机构的分类 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.83
5.2 齿廓啮合基本定律与齿轮的齿廓曲线 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????.84
5.2.1 齿廓实现定角速比传动的条件 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????.84
5.2.2 渐开线齿廓 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.85
5.3 渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.87
5.3.1 渐开线标准直齿圆柱齿轮的各部分名称 ????????????????????????????????????????????????????????????.87
5.3.2 渐开线齿轮的基本参数 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.88
5.3.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 ?????????????????????????????????????????????????????????.89
5.4 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.89
5.4.1 齿轮传动的正确啮合条件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.89
5.4.2 标准齿轮传动的正确安装条件 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????.90
5.4.3 连续传动条件 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.91
5.5 渐开线齿轮的加工方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.91
5.5.1 仿形法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.92
5.5.2 范成法（展成法） ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.92
5.6 根切、 少齿数及变位齿轮 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.93
5.6.1 根切与 少齿数 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.93
5.6.2 变位齿轮 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.94
5.7 齿轮的失效形式和设计准则 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.96
5.7.1 轮齿的失效形式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.96
5.7.2 设计准则 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.98
5.8 齿轮材料和精度等级 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.99
5.8.1 齿轮材料 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.99
5.8.2 齿轮的精度等级 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.101
5.9 直齿圆柱齿轮传动的设计计算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.102
5.9.1 轮齿上的作用力 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.102
5.9.2 计算载荷 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.103
5.9.3 标准直齿圆柱齿轮的齿根弯曲疲劳强度计算 ????????????????????????????????????????????????????.104
5.9.4 标准直齿圆柱齿轮的齿面接触疲劳强度设计计算 ??????????????????????????????????????????????.106
5.9.5 圆柱齿轮的参数对齿轮传动的影响 ????????????????????????????????????????????????????????????????.108
5.10 斜齿圆柱齿轮传动 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.111
5.10.1 斜齿圆柱齿轮齿廓的形成和特点 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.111
5.10.2 斜齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸 ???????????????????????????????????????????????????????????.112
5.10.3 平行轴斜齿圆柱齿轮传动的重合度 ??????????????????????????????????????????????????????????????.114
5.10.4 平行轴斜齿圆柱齿轮传动的当量齿轮和当量齿数 ????????????????????????????????????????????.114
5.10.5 平行轴渐开线斜齿圆柱齿轮的受力分析 ????????????????????????????????????????????????????????.115
5.10.6 斜齿圆柱齿轮的强度计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.116
5.11 直齿圆锥齿轮传动 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.116
5.12 齿轮的结构设计、润滑和传动效率 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.118
5.12.1 齿轮结构与轴的连接 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.118
5.12.2 齿轮的润滑 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.121
5.12.3 齿轮的传动效率 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.121
5.13 蜗杆传动 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.122
5.13.1 蜗杆传动的类型、特点和应用 ????????????????????????????????????????????????????????????????????.122
5.13.2 圆柱蜗杆传动的主要参数 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.123
5.13.3 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????.126
5.13.4 蜗杆和蜗轮的结构 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.127
5.13.5 圆柱蜗杆传动设计考虑的主要问题 ??????????????????????????????????????????????????????????????.128
5.14 齿轮传动应用示例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.129
思考题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.132
习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.132
第6 章 轮系 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.135
6.1 轮系的分类 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.135
6.1.1 定轴轮系 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.135
6.1.2 周转轮系 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.136
6.1.3 复合轮系 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.137
6.2 定轴轮系及其传动比 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.138
6.2.1 输入轴与输出轴转向关系的确定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.138
6.2.2 定轴轮系的传动比计算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.139
6.2.3 定轴轮系的传动比计算例题分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.140
6.3 周转轮系及其传动比 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.141
6.3.1 周转轮系传动比计算的基本思想 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.142
6.3.2 周转轮系的传动比计算例题分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.143
6.4 复合轮系及其传动比 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.145
6.4.1 复合轮系传动比的计算方法 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.145
6.4.2 复合轮系的传动比计算例题分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.145
6.5 轮系的应用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.146
6.5.1 实现大传动比或较远距离的传动 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.146
6.5.2 实现变速与换向传动 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.147
6.5.3 实现结构紧凑条件下的大功率传动 ????????????????????????????????????????????????????????????????.148
6.5.4 实现运动的合成与分解 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.149
6.5.5 实现多分路传动 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.149
6.6 几种特殊的行星轮传动简介 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.150
6.6.1 渐开线少齿差行星轮传动 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.150
6.6.2 摆线行星轮传动 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.150
6.6.3 谐波齿轮传动 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.151
6.7 轮系的研究现状及其发展 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.151
6.8 轮系的应用示例 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.152
习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.152
第7 章 机械运转速度波动的调节与平衡 ????????????????????????????????????????????????????????????????????.156
7.1 机械运转速度波动调节的目的与方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????.156
7.1.1 周期性速度波动及其调节 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.157
7.1.2 非周期性速度波动及其调节 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.158
7.2 机械的平衡 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.159
7.2.1 机械平衡的目的和分类 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.159
7.2.2 刚性回转件的平衡 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.160
7.2.3 刚性回转件的平衡试验 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.163
思考题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.165
习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.166
第8 章 零件的连接 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.167
8.1 概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.168
8.1.1 螺纹的形成原理 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.169
8.1.2 螺纹的类型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.169
8.1.3 螺纹的参数 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.170
8.1.4 常用螺纹的特点及应用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.171
8.2 螺旋副的受力分析、特性及其应用 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.172
8.2.1 螺旋副的受力分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.172
8.2.2 螺旋副特性分析及其应用 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.174
8.3 螺纹连接类型和螺纹连接件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.175
8.3.1 螺纹连接的类型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.175
8.3.2 螺纹连接件的类型 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.177
8.4 螺纹连接的预紧和防松 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.178
8.4.1 螺纹连接的预紧 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.178
8.4.2 螺纹连接的防松 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.179
8.5 螺纹连接的强度计算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.181
8.5.1 螺栓的失效形式和设计准则 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.181
8.5.2 松螺栓连接 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.182
8.5.3 紧螺栓连接 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.183
8.5.4 螺栓组连接的结构设计简介 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.186
8.6 螺纹连接件的材料和许用应力 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.187
8.6.1 螺纹连接件的材料 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.187
8.6.2 螺纹连接件的许用应力 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.187
8.7 提高螺纹连接强度的措施 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.189
8.7.1 降低影响螺栓疲劳强度的应力幅 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.189
8.7.2 改善螺纹牙间的载荷分布 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.190
8.7.3 减小应力集中的影响 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.191
8.7.4 避免或减小附加应力 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.191
8.8 键连接 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.192
8.8.1 平键连接 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.192
8.8.2 半圆键连接 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.194
8.8.3 楔键和切向键连接 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.195
8.8.4 平键连接的设计计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.196
8.8.5 花键连接 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.196
8.8.6 销连接 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.197
8.9 连接应用示例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.199
思考题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.199
习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.200
第9 章 挠性传动 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.202
9.1 挠性传动概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.202
9.1.1 对挠性传动的认识 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.202
9.1.2 带传动的分类及特点 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.204
9.1.3 链传动的特点 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.204
9.2 带传动概述 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.204
9.3 普通带传动的工作性能分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.205
9.3.1 带传动中的力分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.205
9.3.2 传动带的应力分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.208
9.3.3 带传动的弹性滑动现象及其影响 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.209
9.4 V 带传动机构设计 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.210
9.4.1 带传动中的几何尺寸关系 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.210
9.4.2 V 带的构造、规格及标准 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.211
9.4.3 V 带轮的材料和结构 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.212
9.4.4 V 带传动机构设计准则与设计公式的推导 ???????????????????????????????????????????????????????.215
9.4.5 带传动机构设计步骤及参数选择 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.218
9.5 传动带的张紧、安装与维护 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.223
9.5.1 传动带的张紧 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.223
9.5.2 传动带的安装与维护 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.224
9.6 同步齿形带和高速带传动简介 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.225
9.6.1 同步齿形带传动简介 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.225
9.6.2 高速带传动简介 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.225
9.7 链传动 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.225
9.7.1 链与链轮的结构与规格 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.226
9.7.2 链轮 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.227
9.7.3 链传动的运动特性分析与受力分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????.229
9.7.4 滚子链传动机构的设计计算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.231
9.7.5 链传动机构的布置、张紧、润滑和防护 ??????????????????????????????????????????????????????????.236
9.8 挠性传动的历史、现状及发展趋势简介 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.237
9.8.1 带传动历史、现状及发展趋势简介 ????????????????????????????????????????????????????????????????.237
9.8.2 链传动历史、现状及发展趋势简介 ????????????????????????????????????????????????????????????????.238
9.9 挠性传动应用示例 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.238
思考题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.239
习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.240
0 章 轴和联轴器 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.241
10.1 轴概述 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.242
10.1.1 轴的功用及类型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.242
10.1.2 轴的设计准则和设计步骤 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.242
10.1.3 轴的材料 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.243
10.2 轴的结构设计 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.243
10.2.1 拟定轴上零件的装配方案 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.244
10.2.2 轴上零件的定位和固定 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.244
10.2.3 各轴段直径和长度的确定 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.246
10.2.4 提高轴强度和刚度的措施 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.247
10.3 轴的计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.248
10.3.1 轴的强度校验计算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.248
10.3.2 轴的刚度校验计算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.250
10.3.3 轴的设计实例 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.250
10.4 联轴器 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.255
10.4.1 固定式刚性联轴器 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.256
10.4.2 移动式刚性联轴器 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.256
10.4.3 联轴器的选择 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.257
思考题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.259
习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.259
1 章 轴承 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.261
11.1 滚动轴承的基本结构和特点 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.262
11.1.1 滚动轴承的基本结构和特点分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.263
11.1.2 滚动轴承的材料 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.265
11.1.3 滚动轴承的主要类型、性能和特点 ??????????????????????????????????????????????????????????????.265
11.1.4 滚动轴承的代号 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.267
11.1.5 滚动轴承类型的选择 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.269
11.2 滚动轴承的工作情况 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.270
11.2.1 滚动轴承的工作情况分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.270
11.2.2 滚动轴承的失效形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.271
11.2.3 滚动轴承的设计准则 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.271
11.3 滚动轴承的基本概念及其预期寿命计算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.271
11.3.1 滚动轴承的基本额定寿命 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.271
11.3.2 滚动轴承的基本额定动载荷 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.272
11.3.3 滚动轴承的当量动载荷 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.272
11.3.4 滚动轴承的预期寿命计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.274
11.3.5 向心推力轴承的受力分析及轴向载荷a F 的计算 ??????????????????????????????????????????????.275
11.3.6 轴承寿命计算综合例题 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.278
11.4 滚动轴承的静载荷计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.280
11.5 滚动轴承的组合设计 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.281
11.5.1 滚动轴承的结构 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.281
11.5.2 滚动轴承的轴向固定 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.282
11.5.3 滚动轴承间隙和轴上零件位置的调整 ???????????????????????????????????????????????????????????.283
11.5.4 滚动轴承的配合 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.284
11.5.5 滚动轴承的润滑 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.285
11.5.6 滚动轴承的密封 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.286
11.6 滑动轴承简介 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.287
11.6.1 滑动轴承的结构形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.287
11.6.2 滑动轴承的材料 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.289
11.6.3 滑动轴承润滑剂的选择 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.289
11.6.4 滑动轴承的设计计算简介 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.290
11.7 轴承产业的发展及新型轴承 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.292
思考题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.292
习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.292
2 章 其他零部件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.294
12.1 弹簧概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.294
12.1.1 圆柱螺旋压缩弹簧 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.295
12.1.2 圆柱螺旋拉伸弹簧 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.295
12.1.3 弹簧的材料 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.296
12.2 圆柱螺旋弹簧的设计计算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.296
12.2.1 几何参数计算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.296
12.2.2 弹簧的特性曲线 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.297
12.2.3 圆柱螺旋弹簧
章 绪论 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.1
1.1 机械设计的有关概念 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.1
1.2 本课程研究的内容、性质和任务 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.2.1 本课程研究的内容 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.2.2 本课程的性质 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.2.3 本课程的任务 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.3 机械设计的基本要求和机械零件的设计准则 ????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.3.1 机械设计的基本要求 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.4
1.3.2 机械零件的设计准则 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.5
1.3.3 机械零件的结构工艺性 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.8
1.4 机械设计的一般程序 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.8
1.5 机械零件常用材料及热处理 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.9
1.5.1 金属材料 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.9
1.5.2 非金属材料 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.11
1.5.3 钢件的热处理 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.11
1.6 金属材料加工方法及其精度和表面粗糙度 ??????????????????????????????????????????????????????????????????.13
1.6.1 常用机床及其使用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.13
1.6.2 机械加工方法能够达到的尺寸精度和表面粗糙度 ????????????????????????????????????????????????.13
1.7 机械零件设计的标准化 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.14
1.8 机械设备中的润滑油及润滑简介 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.15
1.8.1 润滑油的命名方法 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.15
1.8.2 润滑油的主要规格指标 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.16
1.8.3 润滑脂的构成及指标 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.16
1.8.4 添加剂 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.17
1.8.5 齿轮传动中的润滑 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.18
思考题 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.18
第2 章 平面机构的结构分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.19
2.1 平面机构的组成 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.20
2.2 平面机构运动简图 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.21
2.2.1 构件的分类 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.21
2.2.2 运动副及构件的表示方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.22
2.2.3 平面机构运动简图的绘制 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.23
VI
机械设计基础（第2版）
2.3 平面机构的自由度 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.25
2.3.1 平面机构自由度的计算公式 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????.25
2.3.2 机构具有确定运动的条件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.25
2.3.3 计算平面机构自由度时的注意事项 ??????????????????????????????????????????????????????????????????.26
2.4 构件和运动副的结构 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.29
2.4.1 构件的结构 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.29
2.4.2 转动副的结构 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.30
2.4.3 移动副的结构 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.31
思考题 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.33
习题 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.33
第3 章 平面连杆机构 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.35
3.1 平面四杆机构的基本形式及其演化 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????.36
3.1.1 平面四杆机构的基本形式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.36
3.1.2 铰链四杆机构的演化 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.40
3.2 铰链四杆机构曲柄存在的条件 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.44
3.3 四杆机构的传动特性 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.45
3.3.1 急回运动特性 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.45
3.3.2 压力角与传动角 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.47
3.3.3 机构的死点位置 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.47
3.4 平面四杆机构的设计 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.49
3.4.1 平面四杆机构设计的基本问题 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????.49
3.4.2 按连杆的给定位置设计铰链四杆机构 ???????????????????????????????????????????????????????????????.49
3.4.3 按给定两个连架杆对应位置设计平面四杆机构 ???????????????????????????????????????????????????.50
3.4.4 按给定的行程速度变化系数K 设计平面四杆机构 ???????????????????????????????????????????????.52
3.4.5 按预定的轨迹设计――利用连杆曲线图谱设计平面四杆机构 ?????????????????????????????????.54
3.5 连杆机构的工程应用案例 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.55
思考题 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.57
习题 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.58
第4 章 凸轮机构与间歇运动机构 ????????受载时的应力及变形 ??????????????????????????????????????????????????????????????.297
12.3 弹簧的应用及技术发展 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.299
12.3.1 弹簧的应用 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.299
12.3.2 弹簧的技术发展 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.299
12.4 机座和箱体 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.300
12.4.1 机座和箱体的一般类型 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.300
12.4.2 机座和箱体的材料及制法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.301
12.4.3 机座和箱体的截面形状 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.302
12.4.4 肋板布置 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.302
12.4.5 机座和箱体的设计注意事项 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.303
思考题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.303
3 章 机械传动系统设计与实践 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.305
13.1 传动机构中原动机的选择 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.305
13.2 常用机械传动的类型、主要特性及其选择原则 ????????????????????????????????????????????????????????.306
13.3 机械传动系统方案的设计、表达和实例 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.308
13.3.1 机械传动系统方案的设计 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.308
13.3.2 机械传动系统方案的表达 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.310
13.3.3 机械传动系统方案设计实例 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.310
13.4 机械传动系统的运动和动力参数的计算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.312
13.5 机械传动系统方案的创新设计 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.313
13.6 机械传动系统中的减速器及其发展趋势 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.317
13.6.1 减速器 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.317
13.6.2 齿轮减速电动机 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.318
13.6.3 减速器的发展趋势 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.319
13.7 装配图与零件图的表达示例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.320
13.7.1 装配图的表达与示例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.320
13.7.2 零件图的表达与示例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.320
思考题与分析题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.321
4 章 机械设计中的计算机辅助设计及实践 ???????????????????????????????????????????????????????????.325
14.1 计算机辅助设计简介 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.325
14.1.1 计算机辅助设计技术在机械设计中的应用 ?????????????????????????????????????????????????????.325
14.1.2 计算机辅助设计技术的发展趋势 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.326
14.2 三维CAD 软件在机械设计中的应用 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????.326
14.3 基于二次开发的计算机辅助设计 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.327
14.4 有限元分析法在机械设计中的应用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.329
14.4.1 有限元分析法简介 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.329
14.4.2 基于ANSYS Workbench 的仿真应用案例 ??????????????????????????????????????????????????????.329
14.5 机械优化设计简介 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.330
14.5.1 机械优化设计的概念与应用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.330
14.5.2 机械优化设计的一般过程 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.331
14.5.3 机械优化设计的发展趋势 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.332
参考文献 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.333????????????????????????????????????????????????????????????????????????.60
4.1 凸轮机构的类型和应用 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.61
4.2 从动件的常用运动规律 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.63
4.3 凸轮机构的传力性能分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.66
4.3.1 压力角与作用力的关系 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.67
4.3.2 压力角与凸轮机构尺寸的关系 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????.67
4.4 平面凸轮轮廓曲线设计 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.68
4.4.1 图解法设计直动从动件盘形凸轮轮廓曲线 ?????????????????????????????????????????????????????????.69
4.4.2 图解法设计摆动从动件盘形凸轮轮廓曲线 ?????????????????????????????????????????????????????????.72
4.4.3 解析法设计凸轮轮廓曲线 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.73
4.5 凸轮与从动件端部的结构设计 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.73
4.6 间歇运动机构 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.75
4.6.1 棘轮机构 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.75
4.6.2 槽轮机构 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.77
4.6.3 不 齿轮机构 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.78
4.6.4 凸轮间歇运动机构 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.78
4.7 凸轮机构工程应用示例 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.79
思考题 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.80
习题 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.80
第5 章 齿轮机构和齿轮传动 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.82
5.1 齿轮机构的特点和分类 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.83
5.1.1 齿轮机构的特点 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.83
5.1.2 齿轮机构的分类 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.83
5.2 齿廓啮合基本定律与齿轮的齿廓曲线 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????.84
5.2.1 齿廓实现定角速比传动的条件 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????.84
5.2.2 渐开线齿廓 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.85
5.3 渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.87
5.3.1 渐开线标准直齿圆柱齿轮的各部分名称 ????????????????????????????????????????????????????????????.87
5.3.2 渐开线齿轮的基本参数 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.88
5.3.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 ?????????????????????????????????????????????????????????.89
5.4 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.89
5.4.1 齿轮传动的正确啮合条件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.89
5.4.2 标准齿轮传动的正确安装条件 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????.90
5.4.3 连续传动条件 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.91
5.5 渐开线齿轮的加工方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.91
5.5.1 仿形法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.92
5.5.2 范成法（展成法） ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.92
5.6 根切、 少齿数及变位齿轮 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.93
5.6.1 根切与 少齿数 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.93
5.6.2 变位齿轮 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.94
5.7 齿轮的失效形式和设计准则 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.96
5.7.1 轮齿的失效形式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.96
5.7.2 设计准则 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.98
5.8 齿轮材料和精度等级 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.99
5.8.1 齿轮材料 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.99
5.8.2 齿轮的精度等级 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.101
5.9 直齿圆柱齿轮传动的设计计算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.102
5.9.1 轮齿上的作用力 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.102
5.9.2 计算载荷 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.103
5.9.3 标准直齿圆柱齿轮的齿根弯曲疲劳强度计算 ????????????????????????????????????????????????????.104
5.9.4 标准直齿圆柱齿轮的齿面接触疲劳强度设计计算 ??????????????????????????????????????????????.106
5.9.5 圆柱齿轮的参数对齿轮传动的影响 ????????????????????????????????????????????????????????????????.108
5.10 斜齿圆柱齿轮传动 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.111
5.10.1 斜齿圆柱齿轮齿廓的形成和特点 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.111
5.10.2 斜齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸 ???????????????????????????????????????????????????????????.112
5.10.3 平行轴斜齿圆柱齿轮传动的重合度 ??????????????????????????????????????????????????????????????.114
5.10.4 平行轴斜齿圆柱齿轮传动的当量齿轮和当量齿数 ????????????????????????????????????????????.114
5.10.5 平行轴渐开线斜齿圆柱齿轮的受力分析 ????????????????????????????????????????????????????????.115
5.10.6 斜齿圆柱齿轮的强度计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.116
5.11 直齿圆锥齿轮传动 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.116
5.12 齿轮的结构设计、润滑和传动效率 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.118
5.12.1 齿轮结构与轴的连接 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.118
5.12.2 齿轮的润滑 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.121
5.12.3 齿轮的传动效率 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.121
5.13 蜗杆传动 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.122
5.13.1 蜗杆传动的类型、特点和应用 ????????????????????????????????????????????????????????????????????.122
5.13.2 圆柱蜗杆传动的主要参数 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.123
5.13.3 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????.126
5.13.4 蜗杆和蜗轮的结构 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.127
5.13.5 圆柱蜗杆传动设计考虑的主要问题 ??????????????????????????????????????????????????????????????.128
5.14 齿轮传动应用示例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.129
思考题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.132
习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.132
第6 章 轮系 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.135
6.1 轮系的分类 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.135
6.1.1 定轴轮系 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.135
6.1.2 周转轮系 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.136
6.1.3 复合轮系 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.137
6.2 定轴轮系及其传动比 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.138
6.2.1 输入轴与输出轴转向关系的确定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.138
6.2.2 定轴轮系的传动比计算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.139
6.2.3 定轴轮系的传动比计算例题分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.140
6.3 周转轮系及其传动比 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.141
6.3.1 周转轮系传动比计算的基本思想 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.142
6.3.2 周转轮系的传动比计算例题分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.143
6.4 复合轮系及其传动比 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.145
6.4.1 复合轮系传动比的计算方法 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.145
6.4.2 复合轮系的传动比计算例题分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.145
6.5 轮系的应用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.146
6.5.1 实现大传动比或较远距离的传动 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.146
6.5.2 实现变速与换向传动 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.147
6.5.3 实现结构紧凑条件下的大功率传动 ????????????????????????????????????????????????????????????????.148
6.5.4 实现运动的合成与分解 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.149
6.5.5 实现多分路传动 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.149
6.6 几种特殊的行星轮传动简介 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.150
6.6.1 渐开线少齿差行星轮传动 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.150
6.6.2 摆线行星轮传动 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.150
6.6.3 谐波齿轮传动 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.151
6.7 轮系的研究现状及其发展 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.151
6.8 轮系的应用示例 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.152
习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.152
第7 章 机械运转速度波动的调节与平衡 ????????????????????????????????????????????????????????????????????.156
7.1 机械运转速度波动调节的目的与方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????.156
7.1.1 周期性速度波动及其调节 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.157
7.1.2 非周期性速度波动及其调节 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.158
7.2 机械的平衡 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.159
7.2.1 机械平衡的目的和分类 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.159
7.2.2 刚性回转件的平衡 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.160
7.2.3 刚性回转件的平衡试验 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.163
思考题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.165
习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.166
第8 章 零件的连接 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.167
8.1 概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.168
8.1.1 螺纹的形成原理 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.169
8.1.2 螺纹的类型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.169
8.1.3 螺纹的参数 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.170
8.1.4 常用螺纹的特点及应用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.171
8.2 螺旋副的受力分析、特性及其应用 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.172
8.2.1 螺旋副的受力分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.172
8.2.2 螺旋副特性分析及其应用 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.174
8.3 螺纹连接类型和螺纹连接件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.175
8.3.1 螺纹连接的类型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.175
8.3.2 螺纹连接件的类型 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.177
8.4 螺纹连接的预紧和防松 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.178
8.4.1 螺纹连接的预紧 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.178
8.4.2 螺纹连接的防松 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.179
8.5 螺纹连接的强度计算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.181
8.5.1 螺栓的失效形式和设计准则 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.181
8.5.2 松螺栓连接 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.182
8.5.3 紧螺栓连接 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.183
8.5.4 螺栓组连接的结构设计简介 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.186
8.6 螺纹连接件的材料和许用应力 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.187
8.6.1 螺纹连接件的材料 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.187
8.6.2 螺纹连接件的许用应力 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.187
8.7 提高螺纹连接强度的措施 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.189
8.7.1 降低影响螺栓疲劳强度的应力幅 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.189
8.7.2 改善螺纹牙间的载荷分布 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.190
8.7.3 减小应力集中的影响 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.191
8.7.4 避免或减小附加应力 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.191
8.8 键连接 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.192
8.8.1 平键连接 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.192
8.8.2 半圆键连接 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.194
8.8.3 楔键和切向键连接 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.195
8.8.4 平键连接的设计计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.196
8.8.5 花键连接 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.196
8.8.6 销连接 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.197
8.9 连接应用示例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.199
思考题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.199
习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.200
第9 章 挠性传动 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.202
9.1 挠性传动概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.202
9.1.1 对挠性传动的认识 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.202
9.1.2 带传动的分类及特点 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.204
9.1.3 链传动的特点 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.204
9.2 带传动概述 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.204
9.3 普通带传动的工作性能分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.205
9.3.1 带传动中的力分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.205
9.3.2 传动带的应力分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.208
9.3.3 带传动的弹性滑动现象及其影响 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.209
9.4 V 带传动机构设计 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.210
9.4.1 带传动中的几何尺寸关系 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.210
9.4.2 V 带的构造、规格及标准 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.211
9.4.3 V 带轮的材料和结构 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.212
9.4.4 V 带传动机构设计准则与设计公式的推导 ???????????????????????????????????????????????????????.215
9.4.5 带传动机构设计步骤及参数选择 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.218
9.5 传动带的张紧、安装与维护 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.223
9.5.1 传动带的张紧 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.223
9.5.2 传动带的安装与维护 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.224
9.6 同步齿形带和高速带传动简介 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.225
9.6.1 同步齿形带传动简介 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.225
9.6.2 高速带传动简介 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.225
9.7 链传动 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.225
9.7.1 链与链轮的结构与规格 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.226
9.7.2 链轮 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.227
9.7.3 链传动的运动特性分析与受力分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????.229
9.7.4 滚子链传动机构的设计计算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????.231
9.7.5 链传动机构的布置、张紧、润滑和防护 ??????????????????????????????????????????????????????????.236
9.8 挠性传动的历史、现状及发展趋势简介 ???????????????????????????????????????????????????????????????????.237
9.8.1 带传动历史、现状及发展趋势简介 ????????????????????????????????????????????????????????????????.237
9.8.2 链传动历史、现状及发展趋势简介 ????????????????????????????????????????????????????????????????.238
9.9 挠性传动应用示例 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.238
思考题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.239
习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.240
0 章 轴和联轴器 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.241
10.1 轴概述 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.242
10.1.1 轴的功用及类型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.242
10.1.2 轴的设计准则和设计步骤 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.242
10.1.3 轴的材料 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.243
10.2 轴的结构设计 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.243
10.2.1 拟定轴上零件的装配方案 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.244
10.2.2 轴上零件的定位和固定 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.244
10.2.3 各轴段直径和长度的确定 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.246
10.2.4 提高轴强度和刚度的措施 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.247
10.3 轴的计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.248
10.3.1 轴的强度校验计算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.248
10.3.2 轴的刚度校验计算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.250
10.3.3 轴的设计实例 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.250
10.4 联轴器 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.255
10.4.1 固定式刚性联轴器 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.256
10.4.2 移动式刚性联轴器 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.256
10.4.3 联轴器的选择 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.257
思考题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.259
习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.259
1 章 轴承 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.261
11.1 滚动轴承的基本结构和特点 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.262
11.1.1 滚动轴承的基本结构和特点分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.263
11.1.2 滚动轴承的材料 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.265
11.1.3 滚动轴承的主要类型、性能和特点 ??????????????????????????????????????????????????????????????.265
11.1.4 滚动轴承的代号 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.267
11.1.5 滚动轴承类型的选择 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.269
11.2 滚动轴承的工作情况 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.270
11.2.1 滚动轴承的工作情况分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.270
11.2.2 滚动轴承的失效形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.271
11.2.3 滚动轴承的设计准则 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.271
11.3 滚动轴承的基本概念及其预期寿命计算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????.271
11.3.1 滚动轴承的基本额定寿命 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.271
11.3.2 滚动轴承的基本额定动载荷 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????.272
11.3.3 滚动轴承的当量动载荷 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.272
11.3.4 滚动轴承的预期寿命计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.274
11.3.5 向心推力轴承的受力分析及轴向载荷a F 的计算 ??????????????????????????????????????????????.275
11.3.6 轴承寿命计算综合例题 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.278
11.4 滚动轴承的静载荷计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.280
11.5 滚动轴承的组合设计 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.281
11.5.1 滚动轴承的结构 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.281
11.5.2 滚动轴承的轴向固定 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.282
11.5.3 滚动轴承间隙和轴上零件位置的调整 ???????????????????????????????????????????????????????????.283
11.5.4 滚动轴承的配合 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.284
11.5.5 滚动轴承的润滑 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.285
11.5.6 滚动轴承的密封 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.286
11.6 滑动轴承简介 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.287
11.6.1 滑动轴承的结构形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.287
11.6.2 滑动轴承的材料 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.289
11.6.3 滑动轴承润滑剂的选择 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.289
11.6.4 滑动轴承的设计计算简介 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.290
11.7 轴承产业的发展及新型轴承 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.292
思考题 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.292
习题 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.292
2 章 其他零部件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.294
12.1 弹簧概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.294
12.1.1 圆柱螺旋压缩弹簧 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.295
12.1.2 圆柱螺旋拉伸弹簧 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.295
12.1.3 弹簧的材料 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.296
12.2 圆柱螺旋弹簧的设计计算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.296
12.2.1 几何参数计算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.296
12.2.2 弹簧的特性曲线 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.297
12.2.3 圆柱螺旋弹簧
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