目 录







第 1章　机械设计基础概论　1
1.1　课程性质和任务　1
1.2　初识机械设计　2
1.3　机械零件的失效形式及设计准则　5
1.4　机械零件的设计步骤　7
1.5　本课程学习的方法和目的　7
小结　8
习题　8

第 2章　理论力学基础　9
2.1　静力学基础　10
2.1.1　力的基本概念　10
2.1.2　约束与约束力　12
2.1.3　受力分析与受力图　15
2.1.4　物体系的受力分析　17
2.2　平面汇交力系　19
2.2.1　平面汇交力系的概念　19
2.2.2　平面汇交力系的简化　20
2.2.3　平面汇交力系的平衡　21
2.3　力矩与力偶　22
2.3.1　力矩　22
2.3.2　力偶　24
2.4　平面任意力系　26
小结　33
习题　33

第3章　材料力学基础　35
3.1　工程材料基本力学性能　36
3.1.1　材料力学的基本理论　36
3.1.2　内力和应力的概念　37
3.1.3　变形和应变　40
3.1.4　材料的力学性能　40
3.2　拉伸与压缩　41
3.2.1　受力和变形特点　42
3.2.2　拉（压）杆的强度计算　42
3.2.3　拉（压）杆件的变形与胡克
　定律　43
3.3　剪切与挤压　46
3.3.1　受力和变形特点　46
3.3.2　剪切实用计算　47
3.3.3　挤压实用计算　47
3.4　圆轴的扭转　49
3.4.1　受力和变形特点　49
3.4.2　外力偶矩、扭矩和扭矩图　49
3.4.3　圆轴扭转时的应力强度计算　51
3.4.4　知识拓展——材料失效与
　强度设计准则　53
3.5　梁的弯曲　56
3.5.1　受力特点与变形特点　56
3.5.2　梁的内力——剪力与弯矩　57
3.5.3　梁的纯弯曲　59
3.6　组合变形和压杆稳定　65
3.6.1　组合变形的基本原理　65
3.6.2　组合变形的计算　66
3.6.3　压杆稳定性的概念　67
3.6.4　压杆的稳定计算　67
小结　69
习题　70

第4章　常用机构　72
4.1　平面机构的结构分析　73
4.1.1　机构的组成　73
4.1.2　机构运动简图　76
4.1.3　机构具有确定运动的条件　77
4.2　平面连杆机构　81
4.2.1　平面连杆机构的特点　81
4.2.2　铰链四杆机构的基本形式　82
4.2.3　铰链四杆机构存在曲柄的
　条件　85
4.2.4　平面四杆机构的基本特性　86
4.2.5　铰链四杆机构的演化形式　89
4.2.6　平面四杆机构的设计　93
4.3　凸轮机构　94
4.3.1　凸轮机构的组成　95
4.3.2　凸轮机构的特点　95
4.3.3　凸轮机构的类型　96
4.3.4　从动件的常用运动规律　98
4.3.5　按已知运动规律绘制
　凸轮轮廓　100
4.3.6　凸轮机构设计中应注意的
　几个问题　103
4.4　间歇运动机构　105
4.4.1　棘轮机构　105
4.4.2　槽轮机构　109
4.4.3　不完全齿轮机构　110
小结　111
习题　112

第5章　挠性传动　113
5.1　带传动　114
5.1.1　带传动的分类　114
5.1.2　带传动的特点和应用　115
5.1.3　带传动的工作情况分析　116
5.1.4　V带的设计　119
5.1.5　V带传动的张紧、使用和
　维护　124
5.2　链传动　125
5.2.1　链传动的特点　126
5.2.2　链传动的分类　126
5.2.3　滚子链传动的设计方法　127
5.2.4　滚子链链轮　130
5.2.5　链传动的使用与维护　131
小结　133
习题　133

第6章　齿轮传动和蜗杆传动　135
6.1　齿轮传动综述　136
6.1.1　齿轮传动的特点　136
6.1.2　齿轮传动的类型　136
6.1.3　齿轮传动的功能　138
6.2　齿轮的齿廓曲线　139
6.2.1　齿轮啮合的基本定律　139
6.2.2　齿廓曲线的选择　140
6.3　渐开线齿廓的啮合性质　141
6.3.1　渐开线的形成及其特性　141
6.3.2　渐开线方程式及渐开线
　函数　142
6.3.3　渐开线齿轮齿廓的啮合
　特性　142
6.4　渐开线标准直齿圆柱齿轮的
　结构　143
6.4.1　渐开线直齿圆柱齿轮
　各部分名称　143
6.4.2　渐开线直齿圆柱齿轮的
　基本参数　144
6.4.3　渐开线直齿圆柱齿轮的
　几何尺寸计算　147
6.4.4　齿条和内啮合齿轮的尺寸　149
6.5　渐开线齿轮正确啮合和连续
　传动的条件　149
6.5.1　渐开线齿轮的正确啮合
　条件　150
6.5.2　齿轮的安装　151
6.5.3　渐开线齿轮连续传动的
　条件　152
6.6　标准直齿圆柱齿轮传动的
　强度计算　153
6.6.1　受力分析　153
6.6.2　轮齿的计算载荷　154
6.6.3　齿面接触疲劳强度计算　155
6.6.4　齿根弯曲疲劳强度计算　156
6.6.5　齿轮传动的设计计算　157
6.6.6　齿轮主要参数的选择　158
6.7　齿轮的切削加工　159
6.7.1　成形法　159
6.7.2　范成法　160
6.7.3　根切现象　162
6.8　其他常用齿轮传动　162
6.8.1　齿轮齿条传动　163
6.8.2　斜齿圆柱齿轮传动　163
6.8.3　直齿圆锥齿轮传动　167
6.9　齿轮传动的设计　168
6.9.1　齿轮的失效形式　168
6.9.2　齿轮的材料　171
6.9.3　齿轮结构　172
6.9.4　齿轮的精度和标注　172
6.9.5　齿轮的润滑　172
6.10　蜗杆传动　173
6.10.1　初识蜗杆传动　173
6.10.2　普通圆柱蜗杆传动的
　主要参数　174
6.10.3　蜗杆传动回转方向的
　判别　175
6.10.4　蜗杆传动的正确啮合
　条件　175
6.10.5　蜗杆、蜗轮的结构　176
6.10.6　蜗杆传动的受力分析　176
6.10.7　蜗杆蜗轮的失效形式与
　计算准则　177
6.10.8　蜗杆传动的润滑与热平衡　177
小结　178
习题　178

第7章　轮系　180
7.1　轮系的概述　181
7.1.1　轮系的概念　181
7.1.2　轮系的分类　181
7.2　轮系的传动比计算　182
7.2.1　定轴轮系的传动比　183
7.2.2　周转轮系的传动比　187
7.2.3　复合轮系的传动比　191
7.3　轮系的功用　192
7.3.1　实现分路传动　193
7.3.2　实现变速与换向转动　193
7.3.3　实现运动的合成与分解　194
7.3.4　实现大功率传递　194
7.4　轮系的设计　195
7.4.1　定轴轮系的设计　195
7.4.2　周转轮系的设计　196
7.4.3　特殊行星传动简介　197
小结　199
习题　199

第8章　机械连接与螺旋传动　201
8.1　键连接　202
8.1.1　平键连接　202
8.1.2　半圆键连接　204
8.1.3　楔键连接　205
8.1.4　切向键连接　205
8.1.5　花键连接　206
8.1.6　键连接应用小结　207
8.2　销连接　207
8.2.1　销连接的种类和用途　207
8.2.2　销连接的应用　208
8.3　螺纹连接　208
8.3.1　螺纹的形成原理和种类　208
8.3.2　螺纹副的受力分析、效率和
　自锁　211
8.3.3　标准螺纹连接的种类和
　用途　214
8.3.4　螺纹连接的预紧和防松　216
8.3.5　螺纹连接的强度计算　219
8.4　螺旋传动　225
8.4.1　螺旋传动的类型　225
8.4.2　螺旋传动的特点　227
8.4.3　滑动螺旋传动的结构和
　材料　227
8.4.4　滚动螺旋简介　229
小结　229
习题　230
第9章　轴系零部件　231
9.1　轴　232
9.1.1　轴的类型及设计要求　233
9.1.2　轴的材料　234
9.1.3　轴的加工工艺性要求　235
9.1.4　轴的结构设计　236
9.1.5　轴的强度校核计算　238
9.1.6　轴的设计计算　240
9.2　轴承　243
9.2.1　轴承的分类　243
9.2.2　滚动轴承　244
9.2.3　滑动轴承　258
9.3　联轴器、离合器和制动器　262
9.3.1　联轴器　262
9.3.2　离合器　266
9.3.3　制动器　267
小结　270
习题　270

第 10章　机械设计综合课程设计　272
10.1　机械设计课程设计综述　272
10.1.1　机械设计的基本过程　272
10.1.2　课程设计的目的　273
10.1.3　课程设计的内容　273
10.1.4　课程设计的一般步骤　274
10.1.5　课程设计的注意事项　275
10.2　课程设计的主要环节　276
10.2.1　传动装置的设计　276
10.2.2　执行机构的设计　280
10.2.3　主要传动件的设计计算　284
10.2.4　轴系的初步设计　287
10.3　一级齿轮减速器设计　288
10.3.1　设计综述　289
10.3.2　减速器结构选择及相关性能
　参数计算　290
10.3.3　齿轮的设计计算　291
10.3.4　轴的设计计算　295
10.3.5　轴承、键和联轴器的
　选择　297
10.3.6　其他设计　298
小结　299
习题　299
参考文献　300










机械设计基础（第3版）

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