内容简介

本书是根据教育部制定的《高职高专教育机械设计基础课程教学基本要求》和高等职业教育教学改革的要求编写而成的。

本书突出了高等职业教育的特点，将机械原理与机械零件的内容有机地结合在一起，并增加了实训教学内容。每章都安排了较多的习题，并附答案，便于学生课后复习和教师根据授课需要安排教学，适应了目前教学改革的需要。各章内容是按照工作原理、结构特点和强度计算的顺序编写的。全书共分16章，包括机械设计基础概述、平面机构的运动简图及自由度、平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构、联接、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、轮系、滑动轴承、滚动轴承、轴，以及其他常用零部件和机械的平衡与调速。

本书可作为高等职业技术学院、高等专科学校、成人高校及本科院校举办的二级职业技术学院机械、机电及近机类专业的教学用书，也可供有关工程技术人员参考。

第2版前言

　　

　　本书是在第1版的基础上，根据三年制高职高专机械类专业人才知识结构对本课程的教学基本要求和新近颁布的有关国家标准，结合几年来多所院校使用本书第1版的教学实践经验进行修订的。

　　修订工作本着保持原教材基本特色不变、精选内容、逐步更新、有利教学的精神，对原教材作了适当精简、更新，对一些章节的内容作了适当调整。

　　参加本书修订的有李国斌、邓岐杏、邝卫华、桂艳、易根苗、欧增球。全书由李国斌、邓岐杏、邝卫华担任主编，桂艳、易根苗、欧增球担任副主编，并由李国斌负责全书的统稿和定稿。

　　由广西水利电力职业技术学院陈伟珍教授主审并提出了很多宝贵的修改意见和建议，编者在此表示衷心感谢。

　　由于编者水平所限，书中错误和不妥之处在所难免，敬请使用本书的广大教师和读者批评指正。

　　最后，衷心感谢读者对我们的信任与支持！如果您需要下载课件、订购教材或提出意见和建议，可以通过以下方式与我们联系。

* 联系人：陈冬梅。

* 通信地址：清华大学校内出版社白楼3层；邮编：100084。

* E-mail：623081123@qq.com。

* 联系电话：010-62783457转600。

* 课件下载地址：http://www.tup.tsinghua.edu.cn。

　　

　　

　　编  者

　　

　　第1版前言

　　本书是根据教育部制定的《高职高专教育机械设计基础课程教学基本要求》和新近颁布的国家有关标准编写而成的。

　　本书从培养实用型技能人才应具有的基本技能出发，坚持“以应用为目的，以必需、够用为度”的编写原则，并适当考虑知识的连续性和学生今后继续学习的需要。在教材内容上对传统模式做了一定改革，增加了实训教学内容。在每一章安排有较多的习题，并附有答案，便于学生课后复习使用，也便于教师根据教学需要安排。

　　本书对基本理论的理解，力求深入浅出，而着重讲解典型机构、主要零部件的性能特点及设计方法，介绍了常用机构及零部件的使用方法。本书文字简明，通俗易懂，便于学生自学和教师组织教学。另外，在编写过程中，采用了最新国家标准和法定计量单位。

　　本书由番禺职业技术学院李国斌副教授和广西水利电力职业技术学院机电工程系主任梁建和副教授主编，广西水利电力职业技术学院陈伟珍、姜俊和烟台职业技术学院王爱君任副主编。全书由李国斌副教授统稿，由清华大学精密仪器系潘尚峰副教授和江西机电职业技术学院副院长殷立君副教授主审并提出了很多宝贵的修改意见和建议，编者在此表示衷心感谢。

　　在本书的编写过程中，番禺职业技术学院、广西水利电力职业技术学院和江西机电职业技术学院等单位的领导和同事给予了大力支持，清华大学出版社也给予了热情的帮助和指导，在此一并表示衷心的感谢。

　　由于编者水平所限，书中错误和不妥之处在所难免，敬请使用本书的广大教师和读者批评指正。

　　最后，衷心感谢读者对我们的信任与支持！如果您需要下载课件、订购教材或提出意见和建议，可以通过以下方式与我们联系。

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　　编  者  

目    录

 

第1章  机械设计基础概述 1

1.1  本课程研究的对象和内容 1

1.2  本课程的学习方法 3

1.3  机械设计的基本要求和一般过程 4

1.3.1  机械设计的基本要求 4

1.3.2  机械设计的一般过程 4

1.3.3  机械零件的失效形式和设计

准则 6

1.3.4  机械零件的工艺性及标准化 6

习题与练习 7

第2章  平面机构的运动简图及

自由度 8

2.1  运动副及其分类 8

2.1.1  低副 9

2.1.2  高副 9

2.2  平面机构运动简图 10

2.2.1  运动副的符号 10

2.2.2  机构中构件的分类 11

2.2.3  机构运动简图的绘制 11

2.3  平面机构的自由度 12

2.3.1  平面机构自由度计算公式及

机构具有确定运动的条件 13

2.3.2  计算平面机构自由度

应注意的事项 14

实训1  机构运动简图的测绘 16

习题与练习 17

第3章  平面连杆机构 20

3.1  平面四杆机构的类型 20

3.2  平面连杆机构的基本特性 23

3.2.1  铰链四杆机构存在曲柄的

条件 23

3.2.2  急回特性和行程速比系数 24

3.2.3  压力角和传动角 25

3.2.4  死点位置 26

3.3  铰链四杆机构的演化 27

3.3.1  曲柄滑块机构 27

3.3.2  导杆机构 28

3.3.3  偏心轮机构 29

3.4  平面四杆机构的设计 30

3.4.1  按给定的行程速比系数

设计四杆机构 30

3.4.2  按给定连杆位置设计四杆

机构 31

3.4.3  按给定的两连架杆对应

位置设计四杆机构 31

3.4.4  按照给定点的运动轨迹

设计四杆机构 33

习题与练习 33

第4章  凸轮机构 37

4.1  凸轮机构的应用和分类 37

4.1.1  凸轮机构的应用 37

4.1.2  凸轮机构的分类 38

4.2  从动件的常用运动规律 39

4.2.1  凸轮机构的工作过程与

运动线图 39

4.2.2  从动件基本运动规律 40

4.2.3  从动件运动规律的选择 43

4.3  图解法设计凸轮轮廓 43

4.3.1  直动从动件盘形凸轮轮廓

绘制 43

4.3.2  摆动从动件盘形凸轮轮廓的

设计 45

4.4  凸轮机构运动设计中应该注意的

问题 46

4.4.1  压力角与作用力的关系 46

4.4.2  压力角与凸轮机构尺寸的

关系 47

4.4.3  滚子半径的选择 48

习题与练习 48

第5章  间歇运动机构 52

5.1  棘轮机构 52

5.1.1  棘轮机构的工作原理 52

5.1.2  棘轮转角的调节 53

5.1.3  棘轮机构的特点与应用 54

5.2  槽轮机构 54

5.2.1  槽轮机构的工作原理和

类型 54

5.2.2  槽轮机构的特点和应用 55

5.2.3  槽轮槽数z和拨盘圆销数

K的选择 55

5.3  不完全齿轮机构 56

5.3.1  不完全齿轮机构的

工作原理和类型 56

5.3.2  不完全齿轮机构的特点及

用途 57

习题与练习 57

第6章  联接 59

6.1  螺纹 59

6.1.1  螺纹的形成、主要参数

以及分类 59

6.1.2  螺纹联接的主要类型 62

6.1.3  螺纹副的受力分析、

效率和自锁 62

6.2  螺纹联接的预紧与防松 64

6.2.1  螺纹联接的拧紧 64

6.2.2  螺纹联接的防松 64

6.3  螺栓联接的强度计算 65

6.3.1  普通螺栓的强度计算 65

6.3.2  铰制孔用螺栓联接的强度

计算 67

6.4  螺栓组的联接设计和受力分析 68

6.4.1  螺栓组联接的结构设计 68

6.4.2  螺栓组的受力分析 69

6.5  键联接 73

6.5.1  键联接的类型与构造 73

6.5.2  键联接的强度校核 75

6.5.3  花键联接 77

6.5.4  销联接 78

6.5.5  过盈联接 79

实训2  螺栓联接的设计 79

实训3  键联接的设计 81

习题与练习 81

第7章  带传动 85

7.1  带传动的类型、特点和应用 85

7.1.1  带传动的工作原理和类型 85

7.1.2  带传动的特点和应用 86

7.2  V带和带轮的结构 87

7.2.1  V带的结构 87

7.2.2  V带轮的结构 88

7.3  带传动的工作情况分析 90

7.3.1  带传动的受力分析 90

7.3.2  带传动的应力分析 91

7.3.3  带传动的弹性滑动和

传动比 92

7.4  普通V带传动的计算 93

7.4.1  带传动的主要失效形式和

设计准则 93

7.4.2  单根V带的基本额定功率 93

7.4.3  主要参数选择 96

7.5  带传动的张紧装置、安装及维护 100

7.5.1  带传动的张紧装置 100

7.5.2  带传动的安装 101

7.5.3  带传动的维护 102

实训4  带传动特性的测定及分析 102

习题与练习 104

第8章  链传动 107

8.1  链传动的特点和类型 107

8.1.1  链传动的特点 107

8.1.2  链传动的类型 108

8.2  滚子链和链轮的结构 108

8.2.1  滚子链的结构和规格 108

8.2.2  滚子链链轮 110

8.3  链传动的设计计算 112

8.3.1  链传动的失效形式 112

8.3.2  滚子链的额定功率曲线 113

8.3.3  设计计算步骤 114

8.4  链传动的布置、张紧和润滑 116

8.4.1  链传动的布置 116

8.4.2  链传动的张紧 117

8.4.3  链传动的润滑 117

实训5  链式运输机滚子链传动的设计 118

习题与练习 119

第9章  齿轮传动 121

9.1  齿轮传动的类型及基本要求 121

9.1.1  齿轮传动的类型 121

9.1.2  对齿轮传动的基本要求 122

9.2  齿廓啮合基本定律 122

9.3  渐开线齿轮 124

9.3.1  渐开线的形成及其性质 124

9.3.2  渐开线齿廓的啮合特性 125

9.4  齿轮各部分名称及渐开线标准

齿轮的基本尺寸 126

9.4.1  齿轮各部分的名称 126

9.4.2  齿轮的基本参数和几何

尺寸 127

9.5  渐开线标准齿轮的啮合 128

9.5.1  渐开线齿轮正确啮合条件 128

9.5.2  标准中心距 129

9.5.3  渐开线齿轮连续传动的

条件 130

9.6  渐开线齿轮的切齿原理 131

9.6.1  齿轮轮齿的加工方法 131

9.6.2  轮齿的根切现象、齿轮的

最小齿数 133

9.6.3  变位齿轮简介 133

9.6.4  齿轮精度等级的选择 134

9.7  齿轮传动的失效形式及设计准则 135

9.7.1  轮齿的失效形式 135

9.7.2  设计准则 137

9.8  齿轮的常用材料及热处理 137

9.8.1  齿轮材料的要求 137

9.8.2  常用齿轮材料及热处理 137

9.9  渐开线标准直齿圆柱齿轮的

强度计算 139

9.9.1  轮齿的受力分析 139

9.9.2  轮齿的计算载荷 140

9.9.3  齿面接触强度的计算 140

9.9.4  轮齿的弯曲疲劳强度计算 143

9.10  平行轴斜齿轮机构 147

9.10.1  斜齿轮齿廓曲面的形成

及其啮合特点 147

9.10.2  斜齿轮各部分名称和几何

尺寸计算 148

9.10.3  斜齿轮传动的重合度 149

9.10.4  斜齿轮的当量齿数 150

9.10.5  斜齿轮的优、缺点 151

9.10.6  斜齿圆柱齿轮强度计算 151

9.11  直齿圆锥齿轮机构 155

9.11.1  圆锥齿轮传动的应用、

特点和分类 155

9.11.2  直齿圆锥齿轮的背锥及

当量齿轮 155

9.11.3  直齿圆锥齿轮的几何尺寸

计算 157

9.11.4  直齿圆锥齿轮强度计算 158

9.12  齿轮的结构设计及齿轮传动的

润滑 159

9.12.1  齿轮的结构设计 159

9.12.2  齿轮传动的润滑和效率 161

实训6  渐开线直齿圆柱齿轮范成实训 162

习题与练习 164

第10章  蜗杆传动 168

10.1  蜗杆传动的特点和类型 168

10.1.1  蜗杆传动的特点 168

10.1.2  蜗杆传动的类型 168

10.2  蜗杆传动的基本参数和几何尺寸

计算 169

10.2.1  蜗杆传动的基本参数 170

10.2.2  蜗杆传动的几何尺寸

计算 172

10.3  蜗杆传动的失效形式、设计准则、

材料和结构 173

10.3.1  蜗杆传动的失效形式和

设计准则 173

10.3.2  蜗杆、蜗轮的材料和

结构 174

10.4  蜗杆传动的强度计算 176

10.4.1  蜗杆传动的受力分析 176

10.4.2  蜗轮齿面接触疲劳强度

计算 176

10.4.3  蜗轮轮齿的齿根弯曲疲劳

强度计算 177

10.5  蜗杆传动的效率、润滑和热平衡

计算 178

10.5.1  蜗杆传动的效率 178

10.5.2  蜗杆传动的润滑 179

10.5.3  蜗杆传动的热平衡计算 180

实训7  闭式蜗杆传动的设计 181

习题与练习 182

第11章  轮系 185

11.1  轮系的分类 185

11.2  定轴轮系及其传动比 186

11.2.1  齿轮系的传动比 186

11.2.2  定轴轮系传动比的计算

公式 186

11.3  行星轮系及其传动比 188

11.3.1  行星轮系的组成 188

11.3.2  行星轮系传动比的计算 188

11.4  混合轮系及其传动比 190

11.5  轮系的应用 191

习题与练习 193

第12章  滑动轴承 196

12.1  滑动轴承的类型和特点 196

12.1.1  摩擦状态 196

12.1.2  滑动轴承的主要类型和

特点 199

12.1.3  滑动轴承的应用 201

12.2  滑动轴承的结构及材料 201

12.2.1  轴瓦的结构 201

12.2.2  滑动轴承的材料 202

12.3  滑动轴承的润滑 204

12.3.1  润滑油及其选择 204

12.3.2  润滑脂及其选择 205

12.3.3  固体润滑剂 206

12.3.4  油润滑方式和润滑装置 206

12.3.5  动压液体摩擦滑动轴承

简介 207

习题与练习 208

第13章  滚动轴承 210

13.1  滚动轴承的构造及基本类型 210

13.1.1  滚动轴承的构造 210

13.1.2  滚动轴承的分类与特性 211

13.2  滚动轴承的代号 213

13.2.1  基本代号 214

13.2.2  前置代号 215

13.2.3  后置代号 215

13.3  滚动轴承的选择计算 216

13.3.1  失效形式 216

13.3.2  轴承寿命 217

13.3.3  当量动载荷的计算 218

13.3.4  角接触向心轴承轴向

载荷的计算 219

13.4  滚动轴承的静强度计算 221

13.4.1  基本额定静载荷 221

13.4.2  当量静载荷P0 222

13.4.3  静强度计算 222

13.5  滚动轴承的润滑和密封 223

13.5.1  滚动轴承的润滑 223

13.5.2  滚动轴承的密封 223

13.6  滚动轴承的组合设计 224

13.6.1  滚动轴承的轴向固定 224

13.6.2  轴承组合的调整 225

13.6.3  滚动轴承的配合 226

13.6.4  轴承的装拆 226

习题与练习 227

第14章  轴 230

14.1  轴的分类 230

14.2  轴的材料 232

14.3  轴的结构设计 233

14.3.1  轴上零件的装配方案 233

14.3.2  轴上零件轴向和周向

定位 233

14.3.3  轴的结构工艺性 235

14.3.4  提高轴的强度和刚度的

措施 235

14.4  轴的强度计算 236

14.5  轴的刚度计算 240

实训8  轴系结构的测绘与分析 241

习题与练习 243

第15章  其他常用零部件 246

15.1  联轴器 246

15.1.1  常用联轴器的结构和

特点 247

15.1.2  联轴器的选用 249

15.2  离合器 250

15.3  弹簧 252

15.3.1  弹簧的类型和主要功用 252

15.3.2  弹簧的材料及制造 253

15.3.3  圆柱螺旋弹簧的几何尺寸及

特性曲线 254

习题与练习 256

第16章  机械的平衡与调速 259

16.1  回转件的平衡 259

16.1.1  机械平衡的目的和分类 259

16.1.2  回转件的静平衡 260

16.1.3  回转件的动平衡 262

16.2  机械运转速度波动的调节 264

16.2.1  机械运转速度波动调节的

目的和方法 264

16.2.2  周期性速度波动的调节 264

16.2.3  非周期性速度波动 267

实训9  刚性转子的静、动平衡实训 268

习题与练习 273

附录A  各章习题与练习参考答案 275

参考文献 290