機械設計基礎

本書是根據教育部制定的《高職高專教育基礎課程教學基本要求》和《高職高專教育培養專業人才培養目標及規格》，以及當前教學改革發展的要求編寫的，突出了高等職業教育的特點，並貫徹最新國家標準。

全書主要內容包括：緒論、機械設計概論、平面機構的結構分析、平面四連桿機構、凸輪機構、間歇運動機構、齒輪機構、齒輪系、機械的調速和平衡、鍵聯接和銷聯接、螺紋聯接及螺旋機構、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿蝸輪傳動、軸、滑動軸承、滾動軸承、聯軸器和離合器。各章末都編寫了本章小結、思考題和習題，少數重點章還編寫了大型設計的典型例題。

本書基本理論以“必須”和“夠用”為度，突出應用性教學，強化培養學生分析問題和解決問題的能力，以期達到培養高等技術應用性專門人才之目的。此外，為了便於學生熟悉專業英語詞彙，在本書第一次出現專有名詞時，注出了相應的英語詞彙。

本書可作為普通高等職業院校、高等專科學校和普通本科院校舉辦的二級職業技術學院機械類、機電類和近機械類各專業，如機械設計與製造、機械製造及自動化、數控機牀及加工、機電一體化、機電技術應用、模具設計與製造、汽車拖拉機制造、精密機械設計及製造、高分子材料成型機械及設備、過程裝備與控制工程等專業（三年制、二年制或五年制）的教學用書，也可供有關工程技術人員參考。 ^[1] 

緒論

第一節引言

一、機械、機器、機構及其組成

二、機械製造業在國民經濟中的地位

第二節本課程學習的內容、目的和

方法

一、本課程研究的內容

二、本課程學習的目的和要求

三、本課程學習的方法

緒論小結

思考題

習題

第一章機械設計概論

第一節機械設計的基本要求和一般

過程

一、機械設計的基本要求

二、機械設計的類型

三、機械設計的一般過程

第二節機械零件的設計

一、機械零件的失效形式

二、機械零件的設計準則

三、機械零件的設計計算

第三節機械零件設計的結構工藝性和

標準化

一、機械零件設計的結構工藝性

二、機械零件設計的標準化

本章小結

思考題

習題

第二章平面機構的結構分析

第一節平面機構的組成

一、平面運動副

二、平面運動副的類型及其特點

三、平面運動鏈和平面機構

第二節平面機構運動簡圖

一、平面機構運動簡圖概念

二、帶有運動副元素的構件的表示

三、平面機構運動簡圖的繪製

第三節平面機構的自由度

一、自由構件的自由度

二、平面運動副的自由度與約束

三、平面機構的自由度計算

四、機構具有確定的相對運動的條件

第四節計算平面機構自由度時的注意

事項

一、複合鉸鏈

二、局部自由度

三、虛約束

本章小結

思考題

習題

第三章平面四連桿機構

第一節平面四連桿機構的類型及其

應用

一、曲柄搖桿機構

二、雙曲柄機構

三、雙搖桿機構

第二節平面四連桿機構的演化

一、擴大轉動副

二、取不同構件為機架

三、將轉動副化成移動副

四、其他含有一個移動副的四連桿

機構

五、含有兩個移動副的四連桿機構

第三節鉸鏈四連桿機構的基本性質

一、曲柄存在的條件

二、急回運動特性

三、壓力角和傳動角

四、死點狀態

第四節平面四連桿機構的設計

一、按給定的連桿長度及其位置設計

四連桿機構

二、按給定的行程速比係數K設計四

連桿機構

*三、按給定的運動軌跡設計四連桿機構

簡介

本章小結

思考題

習題

第四章凸輪機構

第一節概述

一、凸輪機構的應用

二、凸輪機構的類型

三、凸輪機構維持高副接觸的方式 ^[1] 

第二節常用的從動杆運動規律

一、凸輪機構的工作原理和運動分析

二、常用的從動杆運動規律簡介

三、從動杆運動規律的選擇

第三節移動從動杆盤狀凸輪輪廓曲線的

圖解法設計

一、尖頂對心移動從動件盤狀凸輪輪廓

曲線的設計

二、滾子移動從動件盤狀凸輪輪廓曲線的

設計

三、對心移動平底從動杆凸輪輪廓曲線的

設計

*第四節盤狀凸輪輪廓曲線的解析法

設計

一、滾子從動杆盤狀凸輪理論輪廓曲線的

數學方程式

二、滾子從動杆盤狀凸輪工作輪廓曲線的

數學方程式

三、加工凸輪輪廓時刀具中心運動軌跡的

數學方程式

第五節凸輪機構設計中應注意的問題

一、凸輪機構的壓力角

二、凸輪機構的壓力角與凸輪基圓半徑的

關係

三、滾子半徑的選擇

四、凸輪加工方法和精度要求

五、凸輪在軸上的固定

本章小結

思考題

習題

第五章間歇運動機構

第一節棘輪機構

一、棘輪機構的組成及工作原理

二、棘輪機構的類型

三、棘輪機構的特點及應用

四、棘輪轉角的調節方法

第二節槽輪機構

一、槽輪機構的工作原理及類型

二、槽輪機構的特點及應用

三、槽輪機構的運動係數、槽數和

圓銷數

第三節凸輪式間歇運動機構

一、凸輪式間歇運動機構的類型和工作

原理

二、凸輪式間歇運動機構的特點及

應用

本章小結

思考題

習題

第六章齒輪機構

第一節概述

一、齒輪機構的應用和特點

二、齒輪機構的類型

第二節齒廓齧合基本定律

第三節漸開線及漸開線齒輪

一、漸開線的形成

二、漸開線的數學方程式

三、漸開線的性質

四、漸開線齒輪的齧合特點

第四節漸開線齒輪各部分的名稱及標準直

齒圓柱齒輪的幾何尺寸

一、外齒輪各部分的名稱和符號

二、漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數

三、漸開線標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸

計算

四、齒條和內齒輪簡介

第五節標準直齒圓柱齒輪的其他幾何

尺寸

一、任意半徑圓周上的齒厚

二、分度圓弦齒厚和分度圓弦齒高

三、固定弦齒厚和固定弦齒高

四、公法線長度和跨齒數

第六節一對漸開線齒輪的齧合傳動

一、一對漸開線齒輪的齧合過程

二、漸開線直齒圓柱齒輪正確齧合的

條件

三、漸開線直齒圓柱齒輪連續傳動的

條件

第七節漸開線齒輪的切削加工原理

一、成形法加工

二、範成法加工

三、漸開線齒輪的根切現象和不發生根切

的最少齒數

*第八節變位齒輪概念

一、標準齒輪的侷限性

二、變位齒輪

三、最小變位係數

第九節標準斜齒圓柱齒輪機構

一、斜齒圓柱齒輪齒廓曲面的形成及齧合

特點

二、斜齒圓柱齒輪的基本參數

三、斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算

四、斜齒圓柱齒輪正確齧合的條件和

重合度

五、斜齒圓柱齒輪的當量齒數

第十節標準直齒圓錐齒輪機構

一、直齒圓錐齒輪的齒廓

二、標準直齒圓錐齒輪的基本參數

三、標準直齒圓錐齒輪的幾何尺寸

計算

第十一節蝸桿機構

一、蝸桿機構的特點和類型

二、蝸桿與蝸輪的基本參數

三、蝸桿機構的幾何尺寸計算

本章小結

思考題

習題

第七章齒輪系

第一節概述

一、齒輪系的類型

二、齒輪系的傳動比

第二節定軸齒輪系的傳動比

一、平面定軸齒輪系的傳動比

二、空間定軸齒輪系的傳動比

第三節行星齒輪系的傳動比

第四節混合齒輪系的傳動比

一、混合齒輪系的傳動比概念

二、如何分離定軸齒輪系

三、如何分離行星齒輪系

第五節齒輪系的功用

一、獲得較大的傳動比

二、實現遠距離的傳動

三、實現轉速大小和轉向的改變

四、實現分路傳動

五、實現運動的合成與分解

六、實現工藝動作和特殊運動軌跡 ^[1] 

本章小結

思考題

習題

*第八章機械的調速和平衡

第一節機械運轉速度波動的調節

一、機械運轉速度波動的原因及類型

二、週期性速度波動的調節

三、非週期性速度波動的調節

第二節迴轉件的靜平衡

一、迴轉件的靜平衡計算

二、迴轉體的靜平衡試驗

第三節迴轉件的動平衡

一、迴轉件的動平衡計算

二、迴轉體的動平衡試驗

本章小結

思考題

習題

第九章鍵聯接和銷聯接

第一節鍵聯接的類型

一、平鍵聯接

二、半圓鍵聯接

三、楔鍵聯接

四、切向鍵聯接

第二節平鍵聯接的設計

一、平鍵的類型選擇

二、平鍵的尺寸選擇

三、平鍵聯接的失效形式和強度計算

*第三節花鍵聯接

一、花鍵聯接的特點

二、花鍵聯接的類型

三、花鍵聯接的強度計算簡介

第四節銷聯接

一、銷聯接的類型及應用

二、銷聯接的強度計算

本章小結

思考題

習題

第十章螺紋聯接和螺旋機構

第一節概述

一、螺紋的形成

二、螺紋的主要參數

三、常用螺紋的特點及應用

第二節螺旋副的受力分析

一、矩形螺旋副的受力分析

二、非矩形螺旋副的受力分析

第三節螺紋聯接的類型和螺紋聯接件

一、螺紋聯接的基本類型

二、標準螺紋聯接件

第四節螺紋聯接的預緊和防松

一、螺紋聯接的預緊

二、螺紋聯接的防松

第五節螺栓聯接的強度計算

一、螺栓聯接的失效形式

二、松螺栓聯接的強度計算

三、受軸向載荷作用的緊螺栓聯接的強度

計算

四、鉸制孔用螺栓聯接的強度計算

第六節螺紋聯接件的材料和許用應力

一、螺紋聯接件的力學性能級別

二、螺紋聯接件的材料

三、螺紋聯接件的許用應力

第七節提高螺栓聯接強度的措施

一、改善螺紋牙之間的載荷分佈

二、減小螺栓的應力變化幅度

三、減小應力集中

四、避免附加彎曲應力

五、改進螺栓製造工藝

*第八節螺旋機構

一、螺旋機構的類型

二、調整螺旋機構

本章小結

思考題

習題

第十一章帶傳動

第一節概述

一、帶傳動的類型

二、帶傳動的佈置形式

三、帶傳動的特點及應用

第二節帶傳動的工作情況分析

一、帶傳動的受力分析

二、帶傳動的運動分析

三、帶傳動的應力分析

四、帶傳動的失效形式及設計準則

五、提高帶傳動承載能力的措施

第三節普通V帶標準和V帶帶輪

一、V帶的結構和普通V帶標準

二、普通V帶帶輪設計

第四節普通V帶傳動設計 ^[1] 

一、確定普通V帶的型號和帶輪的基準

直徑

二、確定傳動的中心距和V帶基準

長度

三、確定V帶的根數

四、計算作用在軸上的載荷

五、設計帶輪並繪製帶輪零件工作圖

第五節V帶傳動的安裝、張緊和維護

一、V帶傳動的安裝

二、V帶傳動的張緊

三、V帶傳動的維護

本章小結

思考題

習題

第十二章鏈傳動

第一節概述

一、鏈傳動的特點、類型和應用

二、滾子鏈的結構和標準

三、滾子鏈鏈輪設計

第二節鏈傳動的工作情況分析

一、鏈傳動的運動分析

二、鏈傳動的受力分析

第三節滾子鏈傳動的失效形式和功率

曲線

一、滾子鏈傳動的失效形式

二、滾子鏈傳動的功率曲線

第四節滾子鏈傳動的設計計算

一、鏈傳動主要參數的選擇

二、鏈傳動的設計計算

第五節鏈傳動的佈置使用和維護

一、鏈傳動的佈置

二、鏈傳動的安裝

三、鏈傳動的維護

本章小結

思考題

習題

第十三章齒輪傳動

第一節概述

一、齒輪傳動的失效形式

二、齒輪傳動的設計準則

第二節齒輪的常用材料及許用應力

一、齒輪的常用材料

二、齒輪材料的熱處理

三、齒輪材料的許用應力

第三節漸開線圓柱齒輪的精度簡介

一、工程上對齒輪傳動的基本要求

二、漸開線圓柱齒輪的精度

三、漸開線圓柱齒輪的接觸斑點

四、漸開線圓柱齒輪的側隙

五、漸開線圓柱齒輪毛坯和箱體的

精度

六、圓柱齒輪精度等級的圖樣標註

第四節直齒圓柱齒輪傳動的輪齒受力分析

和載荷計算

一、齒輪輪齒的受力分析

二、載荷計算

第五節標準直齒圓柱齒輪傳動的強度

計算

一、齒面接觸疲勞強度計算

二、齒根彎曲疲勞強度計算

三、齒輪傳動設計參數的選擇

第六節標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度

計算

一、斜齒圓柱齒輪輪齒的受力分析

二、齒面接觸疲勞強度計算

三、齒根彎曲疲勞強度計算

第七節標準直齒圓錐齒輪傳動的強度

計算

一、直齒圓錐齒輪輪齒的受力分析

二、齒面接觸疲勞強度計算

三、齒根彎曲疲勞強度計算

第八節齒輪的結構設計

一、齒輪的結構型式

二、齒輪的表面結構

本章小結

思考題

習題

第十四章蝸桿傳動

第一節概述

一、蝸桿傳動的失效形式和計算準則

二、蝸桿和蝸輪的常用材料

三、蝸輪材料的許用應力

四、圓柱蝸桿傳動的精度簡介

第二節蝸桿傳動的強度計算

一、蝸桿傳動的受力分析和載荷計算

二、蝸輪的齒面接觸強度計算

三、蝸輪的齒根彎曲疲勞強度計算

第三節蝸桿傳動的效率、熱平衡計算和

潤滑

一、蝸桿傳動的效率

二、蝸桿傳動的熱平衡計算

三、蝸桿傳動的潤滑

第四節蝸桿和蝸輪的結構設計

一、蝸桿的結構設計

二、蝸輪的結構設計

本章小結

思考題

習題

第十五章軸

第一節概述

一、軸的分類

二、軸的組成

三、工程上對軸設計的基本要求

第二節軸的常用材料

第三節軸的結構設計

一、影響軸結構的主要因素

二、軸上零件的軸向固定

三、軸上零件的周向固定

四、各軸段直徑和長度的確定

五、軸的結構工藝性

六、提高軸的疲勞強度的措施

第四節軸的設計計算

一、軸的失效形式和設計準則

二、按扭矩概略計算軸的最小直徑

三、軸的彎曲扭轉複合強度校核

*第五節軸的剛度計算和臨界轉速

一、軸的剛度計算

二、軸的臨界轉速的概念

本章小結

思考題

習題

第十六章滑動軸承

第一節概述

一、滑動軸承工作時的摩擦潤滑狀態

二、滑動軸承的特點和應用

第二節滑動軸承的類型和結構

一、向心滑動軸承的結構型式

二、軸瓦的結構

三、推力滑動軸承的結構型式

四、滑動軸承的配合間隙

第三節滑動軸承的材料

一、軸承蓋和軸承座的材料

二、軸瓦的材料

第四節非液體摩擦滑動軸承的校核

計算

一、向心滑動軸承的校核計算

二、推力滑動軸承的校核計算

第五節滑動軸承的潤滑

一、常用潤滑劑及其選用

二、潤滑方式及潤滑裝置

本章小結

思考題

習題

第十七章滾動軸承

第一節概述

一、滾動軸承的組成和特點

二、滾動軸承的類型

三、滾動軸承的代號

第二節滾動軸承類型的選擇

一、滾動軸承類型選擇的基本原則

二、滾動軸承類型選擇時要注意的

問題

第三節滾動軸承的受力分析和失效

形式

一、滾動軸承元件的受力分析

二、滾動軸承失效的主要形式

三、滾動軸承的計算準則

第四節滾動軸承的壽命計算

一、滾動軸承的壽命

二、滾動軸承的壽命計算簡介

三、滾動軸承的當量動載荷計算

四、圓錐滾子軸承和角接觸球軸承的軸向

載荷計算

第五節滾動軸承的靜強度計算

一、滾動軸承的基本額定靜載荷

二、滾動軸承的靜強度計算簡介

第六節滾動軸承的組合設計一、滾動軸承組合的軸向固定

二、滾動軸承組合的調整

三、滾動軸承的配合

四、滾動軸承的軸向固定和裝拆

五、滾動軸承的預緊

六、滾動軸承組合支承部分的剛度和

同軸度

七、滾動軸承的潤滑

八、滾動軸承的密封

本章小結

思考題

習題

第十八章聯軸器和離合器

第一節聯軸器

一、固定式剛性聯軸器

二、可移式剛性聯軸器

三、彈性聯軸器

四、聯軸器的選用

第二節離合器

一、牙嵌式離合器

二、摩擦式離合器

三、特殊功能離合器

本章小結

思考題

習題 ^[1]