本书主要介绍常用机构的工作原理、运动特性和设计方法的基本知识；通用机械零件的结构、特点、选用及设计计算方法。全书共18章，内容包括：绪论，平面机构的自由度及机构运动简图，平面连杆机构，凸轮机构，间歇机构，带传动，直齿圆柱齿轮传动，斜齿圆柱齿轮传动，直齿锥齿轮机构，蜗杆传动，轮系，螺纹联接，键、花键及销联接，轴，滑动轴承，滚动轴承，联轴器和离合器，弹簧。 本书以应用为目的，以理论适度、概念清楚、突出应用为重点，培养学生的初步机械设计能力。在内容的编排上，便于组织教学，便于与其他课程的衔接。 本书可作为高职高专院校机械类、机电类、近机类专业“机械设计”课程教材，也可作为成人高校教学用书及有关工程技术人员的参考用书。

目 录

第1章 绪论 1
1.1 机械设计概述 1
1.1.1 引言 1
1.1.2 机械设计概述 1
1.1.3 机器的组成 3
1.2 本课程的主要内容和学习方法 3
1.2.1 本课程的主要内容 3
1.2.2 本课程的学习方法 3
习题 3
第2章 平面机构的自由度及 机构运动简图 4
2.1 平面运动副及其分类 4
2.1.1 低副 4
2.1.2 高副 5
2.2 平面机构运动简图 6
2.2.1 构件的表示方法 6
2.2.2 平面机构运动简图的绘制 7
2.3 平面机构的自由度及其具有 确定运动的条件 9
2.3.1 平面运动副对构件的约束 9
2.3.2 平面机构的自由度 10
2.3.3 平面机构具有确定运动 的条件 10
2.3.4 计算平面机构自由度时应 注意的事项 11
习题 13
第3章 平面连杆机构 15
3.1 平面四杆机构的类型 15
3.1.1 平面四杆机构的基本型式 15
3.1.2 铰链四杆机构的演化型式 17
3.2 平面四杆机构的一些基本特性 20
3.2.1 铰链四杆机构曲柄存在 的条件 20
3.2.2 急回运动特性和行程速 比系数 22
3.2.3 压力角和传动角 22
3.2.4 “死点”位置 23
3.3 平面四杆机构的设计 24
3.3.1 按给定行程速比系数 设计四杆机构 24
3.3.2 按给定连杆预定位置设计 铰链四杆机构 25
3.3.3 给定两连架杆对应位置设计 铰链四杆机构 26
习题 28
第4章 凸轮机构 30
4.1 凸轮机构的应用和分类 30
4.1.1 凸轮机构的应用 30
4.1.2 常用凸轮机构的分类 31
4.2 从动件的常用运动规律 33
4.2.1 匀速运动规律 34
4.2.2 匀加速匀减速运动规律 35
4.2.3 简谐运动规律 (余弦加速度运动规律) 36
4.3 凸轮轮廓设计 37
4.3.1 尖顶对心移动从动件盘形 凸轮轮廓的设计 37
4.3.2 滚子对心移动从动件盘形 凸轮轮廓的设计 38
4.3.3 平底对心移动从动件盘形 凸轮轮廓的设计 38
4.3.4 偏置移动从动件盘形 凸轮轮廓的设计 39
4.4 凸轮机构设计中的几个问题 40
4.4.1 滚子半径的选择 40
4.4.2 凸轮机构的压力角 40
4.5 凸轮机构的结构设计 42
4.5.1 凸轮和从动件的常用材料 及技术要求 42
4.5.2 结构设计 43
习题 44
第5章 间歇机构 46
5.1 间歇运动机构简介 46
5.2 棘轮机构 46
5.2.1 棘轮机构的工作原理和 类型 46
5.2.2 棘轮机构的尺寸计算 48
5.2.3 棘轮机构的特点 49
5.3 槽轮机构 49
5.3.1 槽轮机构的工作原理和 类型 49
5.3.2 槽轮机构的运动特性 50
5.3.3 槽轮机构的特点及应用 51
5.4 其他间歇机构 51
5.4.1 不完全齿轮机构 51
5.4.2 凸轮式间歇运动机构 52
习题 52
第6章 带传动 53
6.1 带传动的工作原理、特点和 主要类型 53
6.1.1 带传动的工作原理及 主要类型 53
6.1.2 带传动的类型及特点 54
6.1.3 摩擦带传动的特点 55
6.2 V带和V带轮 55
6.2.1 V带的结构与标准 55
6.2.2 普通V带轮的材料与结构 57
6.3 带传动的受力分析和应力分析 59
6.3.1 带传动的受力分析 59
6.3.2 带的应力分析 60
6.3.3 带传动的弹性滑动和打滑 61
6.4 V带传动的失效形式和计算准则 63
6.4.1 V带传动的失效形式 63
6.4.2 带传动的设计准则 63
6.5 V带传动的设计计算 63
6.5.1 单根V带的额定功率 63
6.5.2 V带传动的设计步骤 和方法 65
习题 71
第7章 直齿圆柱齿轮传动 72
7.1 齿轮传动概述 72
7.1.1 齿轮可按齿廓曲线的 种类进行分类 72
7.1.2 常用的分类是按其功能和 外形特点来分类 72
7.1.3 按齿轮传动的 工作条件分类 74
7.2 渐开线齿廓啮合的几个重要性质 74
7.2.1 渐开线的特性 74
7.2.2 渐开线齿廓能实现 定传动比 75
7.2.3 渐开线齿轮传动的 可分离性 76
7.2.4 一对齿轮传动相当于 两节圆相切作纯滚动 76
7.2.5 渐开线齿轮传动的啮 合角为常数 77
7.2.6 渐开线齿廓间有相对滑动 77
7.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的 主要参数与几何尺寸 78
7.3.1 齿轮各部分名称和 5个主要参数 78
7.3.2 渐开线标准直齿圆柱 齿轮几何尺寸 81
7.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的 正确啮合传动 82
7.4.1 正确啮合条件 82
7.4.2 连续传动条件 83
7.5 渐开线齿廓的加工方法与 根切现象 84
7.5.1 齿轮齿廓加工方法 84
7.5.2 根切现象和最少齿数 87
7.6 齿轮传动的精度 88
7.6.1 齿轮传动精度分类 88
7.6.2 圆柱齿轮传动精度 等级选择 88
7.7 渐开线齿轮传动强度计算基础 89
7.7.1 齿轮的失效形式及 设计准则 89
7.7.2 齿轮材料及热处理 91
7.8 直齿圆柱齿轮的强度计算 93
7.8.1 直齿圆柱齿轮传动的 受力分析和计算载荷 93
7.8.2 齿面接触疲劳强度计算 94
7.8.3 齿根弯曲疲劳强度计算 98
7.8.4 圆柱齿轮传动参数的 选择和设计步骤 101
7.9 齿轮传动的润滑 104
习题 105
第8章 斜齿圆柱齿轮传动 107
8.1 斜齿圆柱齿轮概述 107
8.1.1 直齿圆柱齿轮齿廓 的形成 107
8.1.2 斜齿圆柱齿轮齿廓的 形成和啮合特点 107
8.2 斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算和 正确啮合条件 108
8.2.1 斜齿圆柱齿轮的基本参数 108
8.2.2 斜齿圆柱齿轮的几何 尺寸计算 109
8.2.3 渐开线斜齿圆柱齿轮传动 的正确啮合条件 111
8.3 斜齿圆柱齿轮的当量齿轮 112
8.4 斜齿圆柱齿轮传动的优缺点、 人字齿轮 112
8.4.1 斜齿圆柱齿轮传动 的优缺点 112
8.4.2 人字齿轮 113
8.5 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 113
8.5.1 齿面接触疲劳强度计算 113
8.5.2 齿根弯曲疲劳强度计算 114
习题 117
第9章 直齿锥齿轮机构 119
9.1 锥齿轮概述 119
9.2 直齿锥齿轮的背锥和当量齿数 120
9.3 直齿锥齿轮的几何尺寸计算和 正确啮合条件 121
9.3.1 直齿锥齿轮的基本参数 和几何尺寸 121
9.3.2 直齿锥齿轮的正确 啮合条件 122
9.4 直齿锥齿轮传动设计 122
9.4.1 齿面接触疲劳强度 123
9.4.2 齿根弯曲疲劳强度 124
习题 124
第10章 蜗杆传动 125
10.1 蜗杆传动概述 125
10.1.1 蜗杆传动的特点 125
10.1.2 蜗杆传动类型 125
10.1.3 蜗杆传动布置形式 126
10.2 蜗杆传动的主要参数、 几何尺寸 127
10.2.1 主要参数及其选择 127
10.2.2 几何尺寸 130
10.3 蜗杆与蜗轮的结构 131
10.4 蜗杆传动的强度计算 132
10.4.1 蜗杆传动的受力分析 132
10.4.2 蜗杆传动的强度计算 132
10.5 蜗杆传动的效率、润滑及 热平衡计算 134
10.5.1 蜗杆传动的效率 134
10.5.2 蜗杆传动的润滑 135
10.5.3 蜗杆传动的热平衡计算 136
习题 137
第11章 轮系 139
11.1 轮系的分类 139
11.2 定轴轮系的传动比计算 140
11.2.1 平面定轴轮系 传动比计算 141
11.2.2 空间定轴轮系 传动比计算 142
11.3 周转轮系 144
11.4 混合轮系 147
11.5 轮系的应用 148
习题 150
第12章 螺纹联接 152
12.1 螺纹的形成、分类及主要参数 152
12.1.1 螺纹的形成 152
12.1.2 螺纹的类型和应用 152
12.1.3 螺纹的主要参数 154
12.2 螺纹联接的基本类型和 螺纹联接件 155
12.2.1 螺纹联接的基本类型 155
12.2.2 标准螺纹联接件 156
12.3 螺栓联接的预紧与防松 157
12.3.1 螺栓联接的预紧 157
12.3.2 螺纹联接的防松 158
12.4 螺栓的强度计算 160
12.4.1 单个螺栓联接的受力 分析和强度计算 160
12.4.2 螺栓组联接的设计 与受力分析 164
12.5 螺栓联接件的性能等级、 材料和许用应力 168
12.5.1 螺栓联接件的性能 等级和材料 168
12.5.2 螺纹联接材料 的许用应力 169
12.6 提高螺纹联接强度的措施 169
12.6.1 减小附加弯曲应力 169
12.6.2 改善螺纹牙上载荷 分布不均现象 170
12.6.3 减小应力集中 170
12.6.4 改进工艺措施 171
12.7 螺旋传动 171
12.7.1 螺旋机构的工作原理 和类型 171
12.7.2 螺旋机构的特点和应用 172
习题 173
第13章 键、花键及销联接 175
13.1 键联接的类型和特点 175
13.1.1 平键联接 175
13.1.2 半圆键联接 176
13.1.3 楔键联接与切向键联接 176
13.2 平键联接的尺寸选择和 强度验算 177
13.2.1 平键联接的尺寸选择 177
13.2.2 平键的强度验算 177
13.3 花键联接 179
13.3.1 花键联接的类型、 特点和应用 179
13.3.2 花键联接的计算 180
13.4 销联接 181
13.5 成形联接 182
习题 183
第14章 轴 184
14.1 轴的分类和设计要求 184
14.1.1 轴的分类、特点和应用 184
14.1.2 轴的设计要求 185
14.2 轴的材料及选择 185
14.3 轴的结构设计 186
14.3.1 轴上主要零件的布置 186
14.3.2 轴上零件的定位和固定 187
14.3.3 轴的结构工艺性 188
14.4 轴的强度校核计算 189
14.4.1 轴径的初步估算 189
14.4.2 轴的弯扭合成强度计算 190
14.4.3 轴的设计步骤 191
14.5 轴的刚度校核计算 195
14.5.1 轴的弯曲刚度校核计算 195
14.5.2 轴的扭转刚度校核计算 196
习题 196
第15章 滑动轴承 197
15.1 滑动轴承的种类与摩擦状态 197
15.1.1 滑动轴承的分类 197
15.1.2 滑动轴承的摩擦状态 198
15.2 滑动轴承的结构及材料 198
15.2.1 滑动轴承的结构 198
15.2.2 滑动轴承材料 200
15.3 非液体摩擦滑动轴承的计算 204
15.3.1 向心滑动轴承的计算 205
15.3.2 推力滑动轴承的计算 205
15.4 滑动轴承的润滑 206
15.4.1 润滑剂及其选用原则 206
15.4.2 常用润滑方法及装置 207
15.4.3 润滑方法的选择 208
15.5 液体摩擦滑动轴承简介 209
15.5.1 动压承载机理 209
15.5.2 液体动压向心轴承 210
习题 210
第16章 滚动轴承 212
16.1 滚动轴承概述 212
16.2 滚动轴承的类型和代号 213
16.2.1 滚动轴承的常用类型 213
16.2.2 滚动轴承的代号 218
16.2.3 滚动轴承类型的选择 219
16.3 滚动轴承的设计计算 221
16.3.1 滚动轴承的失效形式 及计算准则 221
16.3.2 滚动轴承的基本额定寿命 和基本额定动载荷 222
16.3.3 滚动轴承的寿命 计算公式 226
16.3.4 滚动轴承的当量动载荷 227
16.3.5 角接触轴承的轴向 载荷计算 229
16.3.6 滚动轴承的静强度计算 231
16.4 滚动轴承的组合结构设计 233
16.4.1 轴承的轴向定位和固定 233
16.4.2 滚动轴承组的支承 配置形式 234
16.4.3 轴系的轴向调整 235
16.4.4 轴承的安装和拆卸 236
16.4.5 滚动轴承的预紧 236
16.4.6 滚动轴承的润滑和密封 237
习题 240
第17章 联轴器和离合器 242
17.1 联轴器和离合器的作用 242
17.1.1 联轴器的类型 242
17.1.2 联轴器的选用计算 242
17.2 常用联轴器 243
17.2.1 刚性联轴器 243
17.2.2 无弹性元件挠性联轴器 244
17.2.3 弹性联轴器 246
17.3 常用离合器 247
17.3.1 牙嵌离合器 247
17.3.2 摩擦离合器 248
习题 249
第18章 弹簧 250
18.1 弹簧概述 250
18.1.1 弹簧的主要功用 250
18.1.2 弹簧种类 250
18.2 圆柱形螺旋压缩、拉伸弹簧 的设计 251
18.2.1 压缩弹簧的受力与变形 251
18.2.2 圆柱形螺旋压缩弹簧的主要 参数及主要几何尺寸 252
18.2.3 圆柱形螺旋拉伸弹簧 的计算 254
习题 255
参考文献 256

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