機械設計基礎

本書是根據教育部制定的《高職高專教育機械設計基礎課程教學基本要求》和新近頒佈的國家有關標準編寫而成的。 本書突出了高等職業教育的特點，將機械原理與機械零件的內容有機地結合在一起，並增加了實訓教學內容。全書共分16章，包括機械設計基礎概述、平面機構的運動簡圖及自由度、平面連桿機構、凸輪機構、間歇運動機構、聯接、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、輪系、滑動軸承、滾動軸承、軸，以及其他常用零部件和機械的平衡與調速。 ^[1] 

第1章 機械設計基礎概述

1.1 本課程研究的對象和內容

1.2 本課程的學習方法

1.3 機械設計的基本要求和一般過程

1.3.1 機械設計的基本要求

1.3.2 機械設計的一般過程

1.3.3 機械零件的失效形式和設計準則

1.3.4 機械零件的工藝性及標準化

習題與練習

第2章 平面機構的運動簡圖及自由度

2.1 運動副及其分類

2.1.1 低副

2.1.2 高副

2.2 平面機構運動簡圖

2.2.1 運動副的符號

2.2.2 機構中構件的分類

2.2.3 機構運動簡圖的繪製

2.3 平面機構的自由度

2.3.1 平面機構自由度計算公式及機構具有確定運動和條件

2.3.2 計算平面機構自由度應注意的事項

實訓一 機構運動簡圖的測繪

習題與練習

第3章 平面連桿機構

3.1 平面四杆機構的類型

3.2 平面連桿機構的基本特性

3.2.1 鉸鏈四杆機構存在曲柄的條件

3.2.2 急回特性和行程速比係數

3.2.3 壓力角和轉動角

3.2.4 死點位置

3.3 鉸鏈四杆機構的演化

3.3.1 曲柄滑塊機構

3.3.2 導杆機構

3.3.3 偏心輪機構

3.4 平面四杆機構的設計

3.4.1 按給定的行程速比係數設計四杆機構

3.4.2 按給定連桿位置設計四杆機構

3.4.3 按給定的兩連架杆對應位置設計四杆機構

3.4.4 按照給定點的運動軌跡設計四杆機構

習題與練習

第4章 凸輪機構

4.1 凸輪機構的應用和分類

4.1.1 凸輪機構的應用

4.1.2 凸輪機構的分類

4.2 從動件的常用運動規律

4.2.1 凸輪機構的工作過程與運動線圖

4.2.2 從動件基本運動規律

4.2.3 從動件運動規律的選擇

4.3 圖解法設計凸輪輪廓

4.3.1 直動從動件盤形凸輪輪廓繪製

4.3.2 擺動從動件盤形凸輪輪廓的設計

4.4 凸輪機構運動設計中應該注意的問題

4.4.1壓力角與作用力的關係 47

4.4.2壓力角與凸輪機構尺寸的

關係 47

4.4.3滾子半徑的選擇 48

習題與練習 48

第5章間歇運動機構 52

5.1棘輪機構 52

5.1.1棘輪機構的工作原理 52

5.1.2棘輪轉角的調節 54

5.1.3棘輪機構的特點與應用 54

5.2槽輪機構 55

5.2.1槽輪機構的工作原理和

類型 55

5.2.2槽輪機構的特點和應用 55

5.2.3槽輪槽數z和撥盤圓銷數

K的選擇 56

5.3不完全齒輪機構 57

5.3.1不完全齒輪機構的

工作原理和類型 57

5.3.2不完全齒輪機構的特點及

用途 57

習題與練習 57

第6章聯接 59

6.1螺紋 59

6.1.1螺紋的形成和類型及

主要參數 59

6.1.2螺紋聯接的主要類型 62

6.1.3螺紋副的受力分析、效率和

自鎖 62

6.2螺紋聯接的預緊與防松 64

6.2.1螺紋聯接的擰緊 64

6.2.2螺紋聯接的防松 64

6.3螺栓聯接的強度計算 65

6.3.1普通螺栓的強度計算 65

6.3.2鉸制孔用螺栓聯接的

強度計算 67

6.4螺栓組的聯接設計和受力分析 68

6.4.1螺栓組聯接的結構設計 69

6.4.2螺栓組的受力分析 69

6.5鍵聯接 73

6.5.1鍵聯接的類型與構造 73

6.5.2鍵聯接的強度校核 75

6.5.3花鍵聯接 76

6.5.4銷聯接 77

6.5.5過盈聯接 78

實訓二螺栓聯接的設計 78

實訓三鍵聯接的設計 80

習題與練習 80

第7章帶傳動 84

7.1帶傳動的類型、特點和應用 84

7.1.1帶傳動的工作原理和類型 84

7.1.2帶傳動的特點和應用 85

7.2V帶和帶輪的結構 86

7.2.1V帶的結構 86

7.2.2V帶輪的結構 87

7.3帶傳動的工作情況分析 89

7.3.1帶傳動的受力分析 89

7.3.2帶傳動的應力分析 90

7.3.3帶傳動的彈性滑動和

傳動比 91

7.4普通V帶傳動的計算 91

7.4.1帶傳動的主要失效形式和

設計準則 91

7.4.2單根V帶的基本額定功率 92

7.4.3主要參數選擇 94

7.5帶傳動的張緊裝置、安裝及維護 98

7.5.1帶傳動的張緊裝置 98

7.5.2帶傳動的安裝 99

7.5.3帶傳動的維護 100

實訓四帶傳動特性的測定及分析 100

習題與練習 103

第8章鏈傳動 105

8.1鏈傳動的特點和類型 105

8.1.1鏈傳動的特點 105

8.1.2鏈傳動的類型 106

8.2滾子鏈和鏈輪的結構 106

8.2.1滾子鏈的結構和規格 106

8.2.2滾子鏈鏈輪 108

8.3鏈傳動的設計計算 110

8.3.1鏈傳動的失效形式 110

8.3.2滾子鏈的額定功率曲線 111

8.3.3設計計算步驟 112

8.4鏈傳動的佈置、張緊和潤滑 114

8.4.1鏈傳動的佈置 114

8.4.2鏈傳動的張緊 115

8.4.3鏈傳動的潤滑 115

實訓五鏈式運輸機滾子鏈傳動的

設計 115 ^[2] 

習題與練習 117

第9章齒輪傳動 119

9.1齒輪傳動的類型及基本要求 119

9.1.1齒輪傳動的類型 119

9.1.2對齒輪傳動的基本要求 120

9.2齒廓齧合基本定律 121

9.3漸開線齒輪 122

9.3.1漸開線的形成及其性質 122

9.3.2漸開線齒廓的齧合特性 123

9.4齒輪各部分名稱及漸開線標準齒輪

的基本尺寸 124

9.4.1齒輪各部分的名稱 124

9.4.2齒輪的基本參數和

幾何尺寸 125

9.5漸開線標準齒輪的齧合 126

9.5.1漸開線齒輪正確齧合條件 126

9.5.2標準中心距 127

9.5.3漸開線齒輪連續傳動的

條件 128

9.6漸開線齒輪的切齒原理 129

9.6.1齒輪輪齒的加工方法 129

9.6.2輪齒的根切現象，齒輪的

最小齒數 131

9.6.3變位齒輪簡介 131

9.6.4齒輪精度等級的選擇 132

9.7齒輪傳動的失效形式及設計準則 133

9.7.1輪齒的失效形式 133

9.7.2設計準則 135

9.8齒輪的常用材料及熱處理 135

9.8.1齒輪材料的要求 135

9.8.2常用齒輪材料及熱處理 135

9.9漸開線標準直齒圓柱齒輪的

強度計算 137

9.9.1輪齒的受力分析 137

9.9.2輪齒的計算載荷 138

9.9.3齒面接觸強度計算 138

9.9.4輪齒的彎曲疲勞強度計算 141

9.10平行軸斜齒輪機構 145

9.10.1斜齒輪齒廓曲面的

形成及其齧合特點 145

9.10.2斜齒輪各部分名稱和

幾何尺寸計算 146

9.10.3斜齒輪傳動的重合度 147

9.10.4斜齒輪的當量齒數 148

9.10.5斜齒輪的優缺點 149

9.10.6斜齒圓柱齒輪強度計算 149

9.11直齒圓錐齒輪機構 153

9.11.1圓錐齒輪傳動的應用、

特點和分類 153

9.11.2直齒圓錐齒輪的背錐及

當量齒輪 153

9.11.3直齒圓錐齒輪的幾何尺寸

計算 155

9.11.4直齒圓錐齒輪強度計算 156 ^[2] 

9.12齒輪的結構設計及齒輪傳動的

潤滑 158

9.12.1齒輪的結構設計 158

9.12.2齒輪傳動的潤滑 160

實訓六漸開線直齒圓柱齒輪範成

實訓 160

習題與練習 162

第10章蝸桿傳動 166

10.1蝸桿傳動的特點和類型 166

10.1.1蝸桿傳動的特點 166

10.1.2蝸桿傳動的類型 167

10.2蝸桿傳動的基本參數和

幾何尺寸計算 168

10.2.1蝸桿傳動的基本參數 168

10.2.2蝸桿傳動的幾何尺寸

計算 171

10.3蝸桿傳動的失效形式、設計準則、

材料和結構 171

10.3.1蝸桿傳動的失效形式和

設計準則 171

10.3.2蝸桿、蝸輪的材料和

結構 172

10.4蝸桿傳動的強度計算 174

10.4.1蝸桿傳動的受力分析 174

10.4.2蝸輪齒面接觸疲勞強度

計算 175

10.4.3蝸輪輪齒的齒根彎曲疲勞

強度計算 175

10.5蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡

計算 176

10.5.1蝸桿傳動的效率 176

10.5.2蝸桿傳動的潤滑 177

10.5.3蝸桿傳動的熱平衡計算 178

實訓七閉式蝸桿傳動的設計 179

習題與練習 180

第11章輪系 183

11.1輪系的分類 183

11.2定軸輪系及其傳動比 184

11.2.1齒輪系的傳動比 184

11.2.2定軸輪系傳動比的

計算公式 184

11.3行星輪系及其傳動比 186

11.3.1行星輪系的組成 186

11.3.2行星輪系傳動比的計算 186

11.4混合輪系及其傳動比 188

11.5輪系的應用 189

習題與練習 192

第12章滑動軸承 194

12.1滑動軸承的類型和特點 194

12.1.1摩擦狀態 194

12.1.2滑動軸承的主要類型和

特點 197

12.1.3滑動軸承的應用 199

12.2滑動軸承的結構及材料 199

12.2.1軸瓦的結構 199

12.2.2滑動軸承的材料 200

12.3滑動軸承的潤滑 202

12.3.1潤滑油及其選擇 202

12.3.2潤滑脂及其選擇 203

12.3.3固體潤滑劑 204

12.3.4油潤滑方式和潤滑裝置 204

12.3.5動壓液體摩擦滑動軸承

簡介 205

習題與練習 206

第13章滾動軸承 208

13.1滾動軸承的構造及基本類型 208

13.1.1滾動軸承的構造 208

13.1.2滾動軸承的分類與特性 209

13.2滾動軸承的代號 211

13.2.1基本代號 212

13.2.2前置代號 213

13.2.3後置代號 213

13.3滾動軸承的選擇計算 214

13.3.1失效形式 214

13.3.2軸承壽命 215

13.3.3當量動載荷的計算 216

13.3.4角接觸向心軸承軸向載荷

的計算 217

13.4滾動軸承的靜強度計算 219

13.4.1基本額定靜載荷C0 219

13.4.2當量靜載荷P0 219

13.4.3靜強度計算 220

13.5滾動軸承的潤滑和密封 220

13.5.1滾動軸承的潤滑 221

13.5.2滾動軸承的密封 221

13.6滾動軸承的組合設計 222

13.6.1滾動軸承的軸向固定 222

13.6.2軸承組合的調整 223

13.6.3滾動軸承的配合 224

13.6.4軸承的裝拆 224

習題與練習 225

第14章軸 228

14.1軸的分類 228

14.2軸的材料 230

14.3軸的結構設計 231

14.3.1軸上零件的裝配方案 231

14.3.2軸上零件軸向和

周向定位 231

14.3.3軸的結構工藝性 233

14.3.4提高軸的強度和剛度的

措施 233

14.4軸的強度計算 234

14.5軸的剛度計算 238

實訓八軸系結構的測繪與分析 239

習題與練習 241

第15章其他常用零部件 243

15.1聯軸器 243

15.1.1常用聯軸器的結構和特點 244

15.1.2聯軸器的選用 246

15.2離合器 247

15.3彈簧 249

15.3.1彈簧的類型和主要功用 249

15.3.2彈簧的材料及製造 250

15.3.3圓柱螺旋彈簧的幾何尺寸

及特性曲線 251

習題與練習 253

第16章機械的平衡與調速 256

16.1迴轉件的平衡 256

16.1.1機械平衡的目的和分類 256

16.1.2迴轉件的靜平衡 257

16.1.3迴轉件的動平衡 259

16.2機械運轉速度波動的調節 261

16.2.1機械運轉速度波動調節的

目的和方法 261

16.2.2週期性速度波動的調節 261

16.2.3非週期性速度波動 264

實訓九剛性轉子的靜、動平衡實訓 265

習題與練習 269

附錄A習題與練習參考答案 272

參考文獻 288 ^[3]