機械設計基礎

本書是根據高等職業技術教育機械類專業機械設計基礎教學要求編寫的。全書共16章，包括緒論、平面機構的結構分析、平面連桿機構、凸輪機構、間歇運動機構、鍵聯接與銷聯接、螺紋聯接與螺旋傳動、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、輪系、軸、軸承、聯軸器和離合器、減速器等內容。本書配有與該教材內容一致的電子教材光盤一張，包含電子教案、動畫演示等，方便教學，實用性強。另贈自測題章。

本書可作為高等職業學校、高等專科學校、成人高校及本科院校舉辦的二級職業學院及重點中等專業學校的機械類、機電類以及近機類各專業“機械設計基礎”教材，也可供有關專業師生和工程技術人員參考。 ^[1] 

第1章緒論

1.1機構、機器與機械的概念1

1.1.1機器與機構1

1.1.2零件和構件3

1.2本課程的性質、內容和任務3

1.2.1本課程的性質3

1.2.2本課程的內容和任務3

1.3本課程學習方法3

1.3.1注重實踐性以及綜合能力的

培養3

1.3.2注意本課程自身的系統性3

1.3.3學習理論的同時要堅持聯繫

實際4

1.3.4要重視結構設計4

1.4機械設計的基本要求4

1.4.1使用要求4

1.4.2經濟性要求4

1.4.3安全可靠性要求4

1.4.4工藝性要求4

1.4.5其他特殊性要求4

1.5機械零件設計的標準化、系列化及

通用化4

1.6常用的現代化機械設計方法簡介5

思考與練習5

第2章平面機構的結構分析

2.1平面機構的組成6

2.1.1自由度、運動副和約束6

2.1.2運動副的分類6

2.2平面機構運動簡圖7

2.2.1機構運動簡圖及作用7

2.2.2繪製機構運動簡圖的步驟9

2.3平面機構具有確定運動的條件及

自由度10

2.3.1平面機構的自由度10

2.3.2平面機構具有確定運動的

條件11

2.3.3計算機構自由度時應注意的

事項12

思考與練習15

第3章平面連桿機構

3.1概述17

3.2鉸鏈四杆機構的基本類型17

3.2.1曲柄搖桿機構18

3.2.2雙曲柄機構18

3.2.3雙搖桿機構19

3.3鉸鏈四杆機構的演化20

3.3.1移動副取代轉動副的演化20

3.3.2變更機架的演化20

3.3.3運動副元素逆換的演化21

3.3.4擴大回轉副的演化22

3.4鉸鏈四杆機構的基本特性23

3.4.1鉸鏈四杆機構曲柄存在條件23

3.4.2急回運動24

3.4.3壓力角和傳動角25

3.4.4死點25

※3.5平面四杆機構的設計26

3.5.1平面連桿機構設計的基本

問題26

3.5.2按照給定的行程速比係數

設計四杆機構26

3.5.3按給定連桿位置設計四杆

機構27

3.5.4按照給定兩連架杆對應位置

設計四杆28

3.5.5按給定點運動軌跡設計四杆

機構29

思考與練習29

第4章凸 輪 機 構

4.1凸輪機構的應用和分類31

4.1.1應用舉例31

4.1.2凸輪機構分類31

4.1.3凸輪機構的特點33

4.2從動件的常用運動規律34 ^[1] 

4.2.1術語介紹34

4.2.2幾種常見的從動件運動規律34

4.3圖解法設計凸輪輪廓36

4.3.1繪製原理36

4.3.2幾種常見的凸輪輪廓的繪製37

4.4設計凸輪機構應注意的問題39

4.4.1滾子半徑的選擇39

4.4.2壓力角的確定39

4.4.3基圓半徑對凸輪機構的影響40

思考與練習41

第5章間歇運動機構

5.1棘輪機構43

5.1.1棘輪機構的基本組成及工作

原理43

5.1.2棘輪機構的常見類型及特點43

5.1.3棘輪機構的主要功能45

5.2槽輪機構46

5.2.1槽輪機構的基本組成及工作

原理46

5.2.2槽輪機構的常見類型、特點及

應用46

5.3不完全齒輪機構簡介47

5.3.1不完全齒輪機構的組成及工作

原理47

5.3.2不完全齒輪機構的特點及

應用47

思考與練習48

第6章鍵、銷聯接

6.1鍵聯接和花鍵聯接49

6.1.1鍵聯接的類型和結構49

6.1.2平鍵聯接計算50

6.1.3花鍵聯接53

6.2銷聯接54

6.3其他聯接簡介55

思考與練習56

第7章螺紋聯接與螺旋傳動

7.1螺紋的形成、分類和參數57

7.1.1螺紋的形成57

7.1.2螺紋的分類57

7.1.3螺紋的參數58

7.2機械設備常用螺紋及螺紋的代號

與標記59

7.2.1機械設備常用螺紋59

7.2.2螺紋的代號與標記60

7.3螺紋聯接的基本類型和常用螺紋

聯接件60

7.3.1常用螺紋聯接件60

7.3.2螺紋聯接的基本類型62

7.4螺紋聯接的預緊和防松63

7.4.1螺紋聯接的預緊63

7.4.2螺紋聯接的防松63

7.5螺栓聯接的設計65

7.5.1螺紋聯接的強度計算65

7.5.2螺栓組的結構設計68

7.5.3提高螺栓聯接強度的措施70

7.6螺旋傳動72

7.6.1螺旋傳動的應用和類型72

7.6.2滾動螺旋簡介73

思考與練習74

第8章帶傳動

8.1帶傳動的類型和特點75

8.1.1帶傳動的類型75

8.1.2帶傳動的特點76

8.2普通V帶和V帶輪76

8.2.1普通V帶77

8.2.2V帶帶輪77

8.3帶傳動的工作能力分析80

8.3.1帶傳動的受力分析80

8.3.2帶的應力分析81

8.3.3彈性滑動和打滑82

8.4普通V帶傳動的設計計算82

8.4.1帶傳動的失效形式及設計

準則82

8.4.2單根V帶的基本額定功率

和許用功率83

8.4.3普通V帶傳動的設計步驟

和參數選擇85

8.5帶傳動的張緊維護與安裝90

8.5.1帶傳動的張緊90

8.5.2帶傳動的安裝與維護91

思考與習題92

※第9章鏈傳動

9.1鏈傳動特點及應用93

9.2鏈條93

9.2.1鏈條的種類93

9.2.2滾子鏈基本參數和尺寸94

9.3滾子鏈鏈輪95

9.4鏈傳動的運動分析和受力分析95

9.4.1平均傳動比95

9.4.2瞬時鏈速和傳動比96 ^[1] 

9.5鏈傳動的主要參數以及鏈傳動的

佈置97

9.5.1鏈傳動的主要參數及選擇97

9.5.2鏈傳動的佈置98

思考與習題98

第10章齒 輪 傳 動

10.1齒輪傳動的特點及類型99

10.1.1齒輪傳動的特點99

10.1.2齒輪傳動的分類99

10.1.3齒輪傳動的基本要求100

10.2齒廓齧合基本定律100

10.3漸開線齒形101

10.3.1漸開線的形成101

10.3.2漸開線的性質101

10.3.3漸開線齒輪齧合特點102

10.4漸開線直齒圓柱齒輪基本參數和

幾何尺寸計算103

10.4.1齒輪各部分的名稱103

10.4.2漸開線直齒圓柱齒輪的基本

參數104

10.4.3標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸

計算105

10.4.4標準齒輪的公法線長度105

10.4.5徑節制齒輪簡介106

10.5漸開線標準齒輪的齧合傳動107

10.5.1正確齧合的條件107

10.5.2重合度107

10.6漸開線齒輪的加工方法及根切

現象108

10.6.1仿形法108

10.6.2範成法108

10.6.3範成法加工時的根切現象109

10.7變位齒輪傳動的基本知識110

10.7.1變位齒輪的概念110

10.7.2最小變位係數111

10.7.3變位齒輪幾何尺寸和傳動

類型111

10.8齒輪傳動的失效形式113

10.9齒輪材料及熱處理114

10.9.1對齒輪材料的要求114

10.9.2齒輪的常用材料114

10.10齒輪傳動的精度115

10.11標準直齒圓柱齒輪傳動的強度

計算116

10.11.1齒輪傳動設計準則116

10.11.2受力分析116

10.11.3計算載荷117

10.11.4齒面接觸疲勞強度計算117

10.11.5齒根彎曲疲勞強度計算120

10.11.6參數選擇121

10.11.7圓柱齒輪的結構設計122

10.11.8設計步驟122

10.12斜齒圓柱齒輪傳動125

10.12.1斜齒圓柱齒輪齒廓的形成

及傳動特點125

10.12.2斜齒圓柱齒輪的基本參數和

幾何尺寸計算126

10.12.3平行軸漸開線斜齒輪正確

齧合的條件和重合度127

10.12.4斜齒輪的當量齒數127

10.12.5斜齒圓柱齒輪傳動的強度

計算127

10.13圓錐齒輪傳動131

10.13.1圓錐齒輪概述131

10.13.2背錐和當量齒數131

10.13.3直齒圓錐齒輪幾何尺寸

計算132

10.13.4直齒圓錐齒輪傳動的強度

計算133

思考與練習134

第11章蝸 杆 傳 動

11.1概述136

11.1.1蝸桿蝸輪的形成以及蝸桿

傳動的特點136

11.1.2蝸桿傳動的分類137

11.2圓柱蝸桿傳動的主要參數和幾何

尺寸138

11.2.1圓柱蝸桿傳動的主要參數138

11.2.2圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸

計算140

11.3蝸桿傳動的失效形式、材料和

結構140

11.3.1蝸桿傳動的失效形式140

11.3.2材料選擇141

11.3.3蝸桿及蝸輪的結構141

11.4蝸桿傳動的強度計算141

11.4.1蝸桿傳動的受力分析141

11.4.2蝸桿傳動的強度計算142

11.5蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡

計算143

11.5.1蝸桿傳動的效率143 ^[1] 

11.5.2蝸桿傳動的潤滑144

11.5.3蝸桿傳動的熱平衡計算144

思考與練習145

第12章輪系

12.1輪系及其類型147

12.1.1定軸輪系147

12.1.2週轉輪系147

12.2定軸輪系傳動比計算148

12.2.1一對齒輪傳動的計算148

12.2.2定軸輪系傳動比的一般式148

12.2.3惰輪149

12.2.4定軸輪系傳動比計算149

12.3週轉輪系及其傳動比151

12.4混合輪系傳動比的計算153

12.5輪系的功用154

12.5.1獲得大傳動比154

12.5.2實現遠距離的兩軸之間的

傳動154

12.5.3實現變速傳動（多傳動比傳動）和換向要求154

12.5.4實現合成運動和分解運動154

12.5.5實現分路傳動155

12.5.6在尺寸及重量較小的情況

下，實現大功率傳動156

12.5.7利用旋輪線156

思考與練習156

第13章軸

13.1概述158

13.1.1軸的功用和類型158

13.1.2設計軸的基本要求158

13.1.3設計軸的一般步驟159

13.2軸的材料及選擇160

13.3軸的結構設計161

13.3.1軸的各部分名稱161

13.3.2擬定軸上零件的裝配方案162

13.3.3零件在軸上的定位和固定162

13.3.4確定各軸段的直徑和長度165

13.3.5軸的加工和裝配工藝性165

13.3.6提高軸疲勞強度的措施168

13.4軸的強度計算169

13.4.1初略計算（按扭轉強度估算和按經驗公式估算）169

13.4.2概略計算（按彎扭合成進行強度計算）170

13.5軸的剛度校核171

13.5.1軸的彎曲剛度校核172

13.5.2軸的扭轉剛度校核172

13.6軸的設計示例分析172

思考與練習178

第14章軸承

14.1滑動軸承概述179

14.1.1滑動軸承的特點、應用及

分類179

14.1.2滑動軸承的典型結構179

14.1.3滑動軸承的軸瓦結構和

材料181

14.1.4滑動軸承的潤滑183

14.2滾動軸承186

14.2.1滾動軸承的基本結構186

14.2.2滾動軸承的材料186

14.3滾動軸承的主要類型、性能和

特點187

14.3.1滾動軸承的主要類型187

14.3.2滾動軸承類型的選擇188

14.4滾動軸承的代號190

14.4.1基本代號190

14.4.2前置代號和後置代號191

14.5滾動軸承的失效形式和尺寸

選擇191

14.5.1滾動軸承的失效形式191

14.5.2基本額定壽命和基本額

定動載荷192

14.5.3滾動軸承壽命的計算公式192

14.5.4滾動軸承的當量動載荷194

14.5.5角接觸軸承的軸向載荷

計算195

14.5.6滾動軸承的靜載荷的計算197

14.6軸承裝置的設計199

14.6.1滾動軸承的配置199

14.6.2滾動軸承的軸向緊固200

14.6.3滾動軸承的調整200

14.6.4滾動軸承的配合201

14.6.5滾動軸承的預緊201

14.6.6滾動軸承的裝拆202

14.6.7滾動軸承的潤滑202

14.6.8滾動軸承的密封202

思考與練習203

第15章聯軸器和離合器

15.1聯軸器205

15.1.1聯軸器的組成和分類205

15.1.2固定式剛性聯軸器205

15.1.3可移式剛性聯軸器207

15.1.4彈性聯軸器209

15.1.5聯軸器的選擇210

15.2離合器212

15.2.1離合器的組成與分類212

15.2.2嵌入式離合器212

15.2.3摩擦式離合器213

15.2.4特殊功能離合器214

思考與練習214

第16章減速器

16.1減速器的類型和特點215

16.1.1圓柱齒輪減速器216

16.1.2圓錐齒輪減速器217

16.1.3蝸桿減速器217

16.2減速器的結構218

16.2.1箱體218

16.2.2附件219

16.3減速器的潤滑220

16.3.1傳動零件的潤滑220

16.3.2軸承的潤滑221

思考與練習221

參考文獻 ^[1]