機械設計基礎

本書以機械設計為主線，融入工程力學、機械原理、機械零件等知識，使讀者通過本書的學習，能夠掌握常用機構和通用零件的基本理論和基本知識，具備初步的機械分析、設計能力。內容全面、系統，具有實用價值。內容包括緒論、構件的受力分析、變形及強度計算基礎、平面機構運動簡圖及自由度、常用機構、齒輪及其傳動、輪系、帶傳動與鏈傳動、螺紋連接、軸及其連接件、軸承、機械裝置的潤滑與密封共11章。

本書可作為高職高專及成人院校的機械類專業教材，也可供工業企業從事機械設計工作的技術人員參考使用或作為培訓教材。 ^[1] 

第1章緒論1

11本課程研究的對象、內容1

111本課程的研究對象1

112本課程的主要內容2

12機械設計基礎知識2

121機械零件設計的基本要求2

122機械零件的選用與工藝性要求3

123機械零件設計的基本準則3

124機械設計方法的發展4

13機械設計課程的特點和學習方法4

思考與習題5

第2章構件的受力分析、變形及強度計算基礎6

21力及其公理6

22主動力與約束力8

221外載荷的類型8

222常見的平面力系約束類型9

23物體的受力分析和力圖11

24平面匯交力系的合成與平衡條件12

25力矩和力偶12

251力矩及其計算12

252力偶13

26剛體的定軸轉動14

261轉速和線速度14

262轉矩的功率14

27杆件變形的基本形式15

271拉伸和壓縮15

272拉伸和壓縮時材料的力學性能17

273許用應力和安全係數18

274剪切和擠壓19

275圓軸扭轉20

276彎曲23

277疲勞失效26

278材料的疲勞極限28

279影響構件疲勞極限的因素29

2710提高構件疲勞強度的措施30

思考與習題30

第3章平面機構運動簡圖及自由度33

31運動副33

311低副33

312高副33

32平面機構的運動簡圖34

321機構運動簡圖的概念34

322機構運動簡圖的繪製方法34

33平面機構的自由度37

331平面機構自由度的計算37

332自由度計算中的三類問題38

思考與習題40

第4章常用機構42

41四杆機構42

411四杆機構的基本類型42

412四杆機構的工作特性46

413四杆機構的設計50

414多杆機構簡介52

42凸輪機構53

421凸輪機構的應用和分類54

422從動件的常用運動規律55

423凸輪輪廓設計與凸輪結構尺寸的確定58

424凸輪機構的材料、結構和精度62

43螺旋機構64

431螺紋的基本知識64

432螺旋機構的傳動形式66

44間歇運動機構68

441棘輪機構68

442槽輪機構72

443不完全齒輪機構74

思考與習題74第5章齒輪及其傳動77

51概述77

511齒輪機構的特點及應用77

512齒輪機構的分類77

513對齒輪傳動的兩點要求78

52瞬時傳動比與齒廓曲線的關係78

53漸開線及其性質78

531漸開線的性質78

532漸開線極座標參數方程79

533漸開線齒廓滿足瞬時定比傳動79

534漸開線齒廓傳動的特點80

54齒輪各部分的名稱和標準漸開線齒輪的幾何尺寸80

541齒輪各部分的名稱80

542標準漸開線直齒圓柱齒輪主要參數81

543標準齒輪的幾何尺寸計算81

544任意圓上的齒厚sx82

55標準漸開線直齒圓柱齒輪的齧合傳動83

551漸開線齒輪正確齧合的條件83

552標準齒輪傳動的中心距和齧合角83

553標準齒輪傳動的重合度84

56漸開線輪齒的切削加工原理85

561仿形法85

562範成法86

563標準漸開線輪齒的根切現象和最少齒數87

57變位齒輪簡介87

58斜齒圓柱齒輪機構88

581斜齒輪齒廓曲面的形成和齧合特點88

582斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算89

583斜齒輪的正確齧合條件91

584斜齒輪傳動的重合度92

585斜齒圓柱齒輪的當量齒數92

586斜齒輪傳動的主要優缺點93

59螺旋齒輪傳動93

591幾何參數93

592正確齧合的條件94 ^[1] 

593傳動比及其從動輪的旋轉方向94

594螺旋齒輪傳動的優缺點94

510齒輪傳動的失效形式和設計準則94

5101齒輪的失效形式94

5102設計準則96

511齒輪常用材料96

5111鋼材97

5112鑄鐵97

5113非金屬材料97

512齒輪傳動的精度98

5121精度等級98

5122齒側間隙99

5123精度的標註99

513標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算100

5131受力分析100

5132計算載荷101

5133齒根彎曲疲勞強度計算101

5134齒面接觸疲勞強度計算104

514標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算109

5141受力分析109

5142齒根彎曲疲勞強度計算110

5143齒面接觸疲勞強度計算110

515蝸桿傳動112

5151概述112

5152蝸桿蝸輪的形成113

5153圓柱蝸桿傳動的基本參數與幾何計算113

5154蝸桿傳動的正確齧合條件113

5155傳動比和蝸輪的轉向116

5156蝸輪蝸桿傳動的滑動速度116

5157蝸桿的直徑d1和直徑係數q116

5158蝸桿傳動的優缺點116

5159蝸桿傳動的失效形式、常用材料和結構117

51510蝸桿傳動的強度計算118

51511蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算120

516直齒圓錐齒輪傳動124

5161錐齒輪傳動的特點和應用124

5162錐齒輪的背錐和當量齒輪124

5163直齒錐齒輪的齧合傳動125

517標準直齒圓錐齒輪傳動的強度計算127

5171幾何關係127

5172受力分析128

5173齒根彎曲疲勞強度計算128

5174齒面接觸疲勞強度計算129

518齒輪的結構設計129

思考與習題131

第6章輪系134

61輪系的分類134

62輪系傳動比134

621定軸輪系傳動比134

622週轉輪系傳動比135

63週轉輪系的功用137

631可實現運動的合成和分解137

632可獲得變速和換向傳動139

64其他行星輪系簡介139

641漸開線少齒差輪系139

642諧波齒輪機構139

643擺線針輪行星齒輪機構140

思考與習題141

第7章帶傳動、鏈傳動143

71帶傳動的組成、類型、特點及其應用143

711帶傳動的組成143

712帶傳動的主要類型143

713帶傳動的特點和應用144

72帶傳動的受力分析和應力分析145

721帶傳動的受力分析145

722帶傳動的應力分析146

73帶傳動的彈性滑動及其傳動比147

74普通V帶傳動的失效形式與設計準則148

741帶傳動的失效形式148

742帶傳動的設計準則148

75普通V帶的結構和標準152

76普通V帶輪的常用材料與結構154

761V帶輪的材料154

762V帶輪的結構和尺寸154

77V帶傳動的張緊、安裝和維護155

771V帶傳動的張緊155

772帶傳動的安裝和維護156

78鏈傳動的組成、類型、特點及應用156

781鏈傳動的組成156

782鏈傳動的類型157

783鏈傳動的特點和應用157

79滾子鏈傳動157

791滾子鏈的結構和標準157 ^[1] 

792滾子鏈鏈輪159

710鏈傳動的運動不均勻性159

711滾子鏈傳動的失效形式與設計準則160

7111滾子鏈傳動的失效形式160

7112滾子鏈的設計準則161

思考與習題163第8章螺紋連接164

81螺紋連接件與螺紋連接的基本類型164

811常用螺紋連接件及應用164

812螺紋連接件的基本類型及應用164

82螺紋連接的預緊和防松167

821螺紋連接的預緊167

822螺紋連接的防松167

83螺栓連接的強度計算168

831普通螺栓連接的強度計算169

832鉸制孔螺栓的強度計算170

833螺紋連接件常用材料及許用應力171

84螺紋連接結構設計要點173

思考與習題174

第9章軸及其連接件175

91軸175

911軸的功用與分類175

912軸的材料176

913軸的結構設計177

914軸的強度計算181

915軸的剛度校核簡介185

92軸轂連接186

921鍵連接186

922花鍵連接與銷連接190

93聯軸器、離合器和制動器191

931聯軸器192

932離合器195

933制動器197

思考與習題198

第10章軸承199

101軸承概述199

102非液體摩擦滑動軸承的主要類型、結構和材料199

1021向心滑動軸承199

1022推力滑動軸承201

1023軸瓦和軸承襯202

1024軸承材料202

103非液體摩擦滑動軸承的設計計算205

1031計算準則205

1032設計步驟205

1033向心滑動軸承的校核計算205

104滾動軸承的組成、類型及特點206

1041滾動軸承的組成206

1042滾動軸承的類型及特點206

105滾動軸承的代號208

1051基本代號208

1052前置代號210

1053後置代號210

1054軸承代號表示法舉例211

106滾動軸承類型選擇211

1061軸承的受載情況211

1062軸承的轉速211

1063對軸承的特殊要求212

1064經濟性212

107滾動軸承的失效形式及壽命計算212

1071滾動軸承的主要失效形式212

1072滾動軸承的設計準則212

1073軸承的壽命計算212

1074向心角接觸軸承實際軸向載荷的計算220

108滾動軸承組合設計222

1081滾動軸承的軸向固定222

1082軸系的軸向定位222

1083滾動軸承組合結構的調整223

1084滾動軸承的裝拆225

思考與習題226

第11章機械裝置的潤滑與密封227

111常用潤滑劑及選擇227

1111潤滑油227

1112潤滑脂229

1113固體潤滑劑230

112常用潤滑方式及裝置230

1121油潤滑方式及裝置230

1122脂潤滑方式及裝置232

113常用傳動裝置的潤滑232

1131滑動軸承的潤滑232

1132滾動軸承的潤滑232

1133齒輪傳動的潤滑234

1134蝸桿傳動的潤滑234

114機械裝置的密封235

1141靜密封236

1142動密封236

思考與習題238

參考文獻239 ^[1]