機械設計

遵照教育部機械專業教學指導委員會關於機械類教學改革方案的精神，把機械專業技術基礎課程的部分內容重新進行了整合和編寫。鑑於《互換性與技術測量》課程在許多高校不再單獨設置，故本教材在保留傳統《機械設計》課程內容的基礎上，在典型零部件設計的相關章節中納入了精度設計的內容（主要有齒輪傳動、滾動軸承、螺紋、鍵、花鍵等）；同時，把有關尺寸精度、形狀和位置精度、表面粗糙度的基本知識及相關標準作為一章編入，以適應整合方法不同的學校選用本教材。

探討精度設計與傳統機械設計內容的有機融合是本教材旨在解決的問題，也是本教材力求體現的特色之一。

全書共分14章，主要內容包括機械設計概論、機械精度設計基礎、聯接、帶傳動和鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、軸、滾動軸承、滑動軸承、聯軸器和離合器等。

本教材適用於高等工科院校機械類各專業的機械設計課程；也可供有關專業師生及工程技術人員參考。 ^[1] 

緒論1

01課程性質和任務1

02課程內容和要求1

03學習方法1

思考題2

1機械設計概論3

11概述3

111機械零部件設計的內容、要求和步驟3

112機械零件的設計計算和結構設計4

12機械零件的工作能力和計算準則4

121載荷和應力4

122機械零件的強度和剛度6

123機械零件的振動穩定性和可靠性7

13機械零件的材料和製造工藝性7

131機械常用材料及其選擇7

132零件的製造工藝性9

14機械設計中的互換性和標準化9

141機械設計中的互換性9

142機械設計中的標準化及標準的發展10

15機械設計技術的新發展10

151設計理論的拓展10

152新的設計方法的採用11

153計算機輔助設計技術的應用11

154機械設計的實驗研究技術的發展11

思考題11

2機械零件的疲勞強度12

21概述12

22疲勞強度的基本理論12

221疲勞曲線12

222疲勞極限應力圖14

223影響疲勞強度的主要因素15

23穩定變應力時機械零件的疲勞強度計算18

231單向穩定變應力的安全係數18

232複合穩定變應力的安全係數21

24非穩定變應力時機械零件的疲勞強度計算22

241疲勞損傷累積理論22

242非穩定變應力時的疲勞強度計算24

25機械零件的接觸疲勞強度25

251接觸應力計算26

252接觸疲勞失效與接觸疲勞強度計算27

253提高表面接觸強度的主要措施28

思考題28

3機械設計中的摩擦學問題29

31概述29

32摩擦29

33磨損31

331典型磨損過程31

332磨損的類型31

34潤滑材料33

341潤滑劑的種類34

342潤滑劑的選擇37

35流體動壓潤滑的基本理論——雷諾方程37

思考題39

4機械精度設計基礎40

41概述40

42尺寸公差、圓柱體結合的精度設計基礎41

421標準公差系列和基本偏差系列41

422公差帶代號與配合代號的識別48

423極限與配合的選用50

424一般公差、線性尺寸的未注公差54

43形狀、位置精度設計基礎55

431形位公差的特徵項目、符號及圖樣標註55

432形位公差與形位公差帶58

433形位公差的選用59

434形位誤差的測量63

44微觀幾何形狀精度設計基礎63

441表面粗糙度的基本概念63

442表面粗糙度的評定64

443表面粗糙度的標註67

444表面粗糙度的選用68

思考題及習題70

5螺紋聯接和軸轂聯接72

51螺紋聯接72

511螺紋的基本概念72

512螺紋聯接的主要類型及螺紋緊固件76

513螺紋聯接的預緊與防松77

514螺栓組聯接的結構設計和受力分析79

515單個螺栓的強度計算84

516提高螺栓聯接強度的措施91

517普通螺紋聯接的精度設計94

518螺旋傳動98

52軸轂聯接101

521鍵聯接101

522花鍵聯接106

523銷聯接109

524軸轂聯接的其他形式109

習題111

6帶傳動和鏈傳動113

61帶傳動113

611概述113

612帶傳動的受力分析與應力分析118

613帶傳動的彈性滑動、帶的傳動比和打滑121

614V帶傳動的設計123

615同步帶傳動的設計131

616帶傳動的張緊裝置134

617其他帶傳動簡介135

62鏈傳動136

621概述136

622滾子鏈的結構與標準137

623鏈傳動的運動分析和受力分析140

624滾子鏈的設計計算143

625齒形鏈傳動介紹149

626鏈傳動的佈置、張緊及潤滑150

習題152

7齒輪傳動153

71概述153

72齒輪傳動的失效形式與設計準則153

721齒輪的失效形式153

722齒輪傳動設計準則155

73齒輪材料、熱處理及其許用應力155

731齒輪材料及熱處理155

732齒輪的許用應力[σH]、[σF]158

74齒輪傳動的載荷計算160

741直齒圓柱齒輪傳動載荷計算160

742斜齒圓柱齒輪傳動載荷計算161

743直齒圓錐齒輪傳動載荷計算161

75齒輪傳動機構的強度條件163

751計算載荷163

752直齒圓柱齒輪傳動的強度條件166

753斜齒圓柱齒輪傳動的強度條件174

754錐齒輪強度計算175

76齒輪傳動機構的精度設計175

761齒輪傳動基本要求175

762漸開線圓柱齒輪及齒輪副誤差的評定指標176

763漸開線圓柱齒輪傳動的精度設計180

77齒輪的結構、潤滑及傳動效率186

771齒輪的結構設計186

772齒輪傳動的潤滑187

773齒輪傳動的效率190

78齒輪傳動設計實例190

習題195

8蝸桿傳動197

81概述197

811蝸桿傳動的特點和應用197

812蝸桿傳動的分類197

82圓柱蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸計算200

821普通圓柱蝸桿傳動的主要參數200

822蝸桿傳動的變位203

823普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計算203

83蝸桿傳動的失效形式、設計計算準則、材料選擇和結構204

831失效形式204

832設計計算準則204

833蝸桿傳動的材料選擇204

834蝸桿和蝸輪的結構205

84蝸桿傳動的受力分析和效率計算206

841蝸桿傳動的受力分析206

842蝸桿傳動的滑動速度207

843蝸桿傳動的效率208

85蝸桿傳動的設計計算209

851蝸輪齒面接觸疲勞強度計算209

852蝸輪齒根彎曲強度計算210

853蝸桿的剛度計算211

854蝸桿傳動的熱平衡計算211

855蝸桿傳動的潤滑方式和蝸桿的佈置212

86蝸桿傳動精度設計簡介213

習題215

9軸216

91概述216

911軸的功用和類型216

912軸的材料及選擇217

913軸設計的主要內容218

92軸的結構設計218

921軸的毛坯218

922軸各部分的組成218

923軸上零件的定位和固定219

924軸的結構設計實例221

93軸的強度計算223

931按許用切應力計算223

932按許用彎曲應力計算224

933安全係數校核計算227

94軸的剛度計算231

941軸的彎曲剛度計算231

942軸的扭轉剛度校核計算232

95提高軸系性能的措施232

習題233

10滾動軸承235

101概述235

102滾動軸承的類型、代號和選用236

1021滾動軸承的類型236

1022滾動軸承的代號239

1023滾動軸承的選用241

103滾動軸承的載荷分析、失效和計算準則242

1031載荷分析242

1032滾動軸承的失效形式243

1033滾動軸承的計算準則243

104滾動軸承的壽命計算243

1041滾動軸承的基本額定壽命243

1042基本額定動載荷244

1043當量動載荷244

1044滾動軸承的壽命計算246

1045角接觸軸承的載荷計算247

105滾動軸承的靜載荷計算249

1051基本額定靜載荷249

1052當量靜載荷249

1053靜載荷計算250

106成對安裝的角接觸軸承的計算特點250

107滾動軸承的組合結構設計250

1071軸承組合的軸向固定250

1072軸承遊隙和軸承組合位置的調整251

1073提高軸系剛度的措施252

1074滾動軸承的軸向定位與裝拆253

108滾動軸承的潤滑與密封255

1081滾動軸承的潤滑255

1082滾動軸承的密封255

109滾動軸承結合的精度設計257

1091滾動軸承的公差等級257

1092滾動軸承與軸和外殼孔的配合257

1093滾動軸承配合的選擇257

1094軸頸與外殼孔的形位公差和表面粗糙度261

習題262

11滑動軸承264

111概述264

112滑動軸承的結構264

1121徑向滑動軸承的結構264

1122推力滑動軸承的結構265

1123軸瓦結構265

113滑動軸承的材料268

1131滑動軸承的失效形式268

1132常用軸承材料268

114滑動軸承的潤滑271

1141潤滑材料271

1142潤滑方法272

115混合潤滑滑動軸承的條件性計算274

1151混合潤滑滑動軸承的失效形式和計算準則274

1152徑向滑動軸承的計算274

1153推力滑動軸承的計算275

116流體動力潤滑徑向滑動軸承的設計計算276

1161徑向滑動軸承流體動壓潤滑工作狀態建立的過程276

1162幾何關係277

1163工作能力計算278

1164最小許用油膜厚度279

1165熱平衡計算280

1166參數選擇281

117其他滑動軸承簡介283

1171自動調心滑動軸承283

1172多油楔滑動軸承284

1173液體靜壓滑動軸承284

1174氣體軸承284

習題285

12聯軸器和離合器286

121概述286

1211聯軸器的分類和特點286

1212離合器的分類和特點286

122聯軸器287

1221剛性聯軸器287

1222無彈性元件的撓性聯軸器287

1223有彈性元件的撓性聯軸器290

1224聯軸器的選擇293

123離合器294

1231操縱離合器294

1232自動離合器298

習題299

13彈簧301

131概述301

1311彈簧的功用301

1312彈簧的類型301

132彈簧的材料和製造302

1321彈簧的材料302

1322彈簧的製造302

133普通圓柱形螺旋壓縮和拉伸彈簧的設計計算305

1331普通圓柱形螺旋壓縮和拉伸彈簧的基本幾何參數305

1332普通圓柱形螺旋壓縮和拉伸彈簧的強度計算306

1333普通圓柱形螺旋壓縮和拉伸彈簧的剛度計算307

1334普通圓柱形螺旋壓縮和拉伸彈簧的結構308

1335普通圓柱形螺旋壓縮彈簧和拉伸彈簧的設計310

134其他類型彈簧簡介311

1341圓柱形扭轉彈簧311

1342板彈簧312

1343碟形彈簧312

1344環形彈簧313

1345橡膠彈簧313

1346空氣彈簧313

習題314

14機架類零件315

141概述315

142機架零件的設計要點316

143截面形狀的選擇317

144肋板的佈置318

145壁厚的選擇319

思考題319

參考文獻320

^[1]