機械設計基礎（第3版）

目 錄
第1章 緒論 （1）
1.1 本課程研究的對象和內容 （1）
1.2 學習本課程的目的 （2）
1.3 如何進行本課程的學習 （3）
1.4 機械設計的基本要求和一般
過程 （3）
第2章 平面機構運動簡圖及自由度計算 （5）
2.1 機構的組成 （5）
2.1.1 構件的自由度 （6）
2.1.2 運動副 （6）
2.1.3 機構 （8）
2.2 平面機構運動簡圖 （8）
2.2.1 運動副及構件的表示
方法 （8）
2.2.2 平面機構運動簡圖的
繪制 （10）
2.3 平面機構具有確定運動的條件 （11）
2.4 平面機構自由度計算 （12）
2.4.1 平面機構自由度計算
概述 （12）
2.4.2 平面機構自由度計算的幾點
注意事項 （13）
習題 （17）
第3章 平面連桿機構 （19）
3.1 平面連桿機構的基本類型及
應用 （19）
3.1.1 曲柄搖桿機構 （20）
3.1.2 雙曲柄機構 （21）
3.1.3 雙搖桿機構 （22）
3.2 平面四桿機構的基本特性 （22）
3.2.1 曲柄存在條件 （22）
3.2.2 急回運動特性 （23）
3.2.3 傳動角和壓力角 （24）
3.2.4 死點位置 （25）
3.3 平面四桿機構的演化 （26）
3.3.1 轉動副演化為移動副 （26）
3.3.2 運動副尺寸的擴大 （27）
3.3.3 機構的倒置 （28）
3.4 用解析法進行機構的運動分析 （29）
3.4.1 鉸鏈四桿機構 （29）
3.4.2 曲柄滑塊機構 （31）
3.5 平面四桿機構的設計 （31）
3.5.1 圖解法設計平面四桿
機構 （32）
3.5.2 解析法設計平面四桿
機構 （33）
擴展閱讀 （34）
習題 （35）
第4章 凸輪機構 （37）
4.1 凸輪機構的應用及分類 （37）
4.1.1 凸輪機構的應用 （37）
4.1.2 凸輪機構的分類 （38）
4.2 從動件的運動規(guī)律 （39）
4.2.1 基本術語 （39）
4.2.2 從動件常用運動規(guī)律 （40）
4.2.3 從動件運動規(guī)律的選擇 （43）
4.3 凸輪機構基本尺寸的確定 （44）
4.3.1 凸輪機構的壓力角和許
用值 （44）
4.3.2 基圓半徑的確定 （45）
4.3.3 滾子半徑的確定 （45）
4.4 盤形凸輪輪廓曲線的設計 （46）
4.4.1 反轉法的基本原理 （46）
4.4.2 圖解法設計凸輪廓線 （46）
4.4.3 解析法設計凸輪廓線 （47）
4.5 凸輪的材料和結構 （48）
4.5.1 凸輪材料的選擇 （48）
4.5.2 凸輪的結構 （49）
擴展閱讀 （49）
習題 （51）
第5章 齒輪機構 （52）
5.1 概述 （52）
5.1.1 齒輪傳動的優(yōu)缺點 （52）
5.1.2 齒輪傳動的主要類型 （53）
5.1.3 對齒輪傳動的基本要求 （55）
5.2 齒廓嚙合基本定律 （55）
5.3 漸開線及漸開線齒廓 （56）
5.3.1 漸開線的形成及特性 （56）
5.3.2 漸開線齒廓嚙合的特點 （57）
5.4 直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及幾何
尺寸計算 （58）
5.4.1 直齒圓柱齒輪各部分名稱及
代號 （58）
5.4.2 直齒圓柱齒輪的基本
參數(shù) （59）
5.4.3 直齒圓柱齒輪的幾何尺寸
計算 （60）
5.5 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合
傳動 （61）
5.5.1 漸開線齒輪正確嚙合的
條件 （61）
5.5.2 漸開線齒輪連續(xù)傳動的條件
及重合度 （62）
5.5.3 標準中心距及嚙合角 （63）
5.6 漸開線齒輪的加工方法與變位
原理 （64）
5.6.1 漸開線齒輪的加工方法 （64）
5.6.2 齒輪的根切現(xiàn)象及變位齒輪
的概念 （66）
5.7 齒輪傳動的失效形式及計算
準則 （67）
5.7.1 齒輪傳動的主要失效
形式 （67）
5.7.2 齒輪傳動的計算準則 （69）
5.8 齒輪材料及熱處理方法 （69）
5.8.1 齒輪材料 （69）
5.8.2 齒輪的熱處理方法 （70）
5.9 直齒圓柱齒輪傳動的受力分析和
計算載荷 （71）
5.9.1 受力分析 （71）
5.9.2 計算載荷 （72）
5.10 直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 （73）
5.10.1 齒根彎曲疲勞強度計算 （73）
5.10.2 齒面接觸疲勞強度計算 （75）
5.10.3 許用應力 （77）
5.10.4 設計參數(shù)的選擇 （80）
5.11 斜齒圓柱齒輪傳動設計 （83）
5.11.1 斜齒圓柱齒輪輪齒廓曲面
的形成及嚙合特點 （83）
5.11.2 斜齒圓柱齒輪的基本
參數(shù) （84）
5.11.3 斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸
計算 （85）
5.11.4 斜齒圓柱齒輪的當量
齒數(shù) （86）
5.11.5 斜齒圓柱齒輪的正確嚙合
條件 （87）
5.11.6 斜齒圓柱齒輪的受力
分析 （87）
5.11.7 斜齒圓柱齒輪的強度計算
特點 （88）
5.12 直齒圓錐齒輪傳動的設計特點 （89）
5.12.1 直齒圓錐齒輪的嚙合
傳動 （89）
5.12.2 直齒圓錐齒輪的受力分析
和強度計算 （91）
5.13 齒輪結構設計 （92）
5.13.1 齒輪軸 （93）
5.13.2 實體式結構 （93）
5.13.3 腹板式結構 （93）
5.13.4 輪輻式結構 （94）
5.14 齒輪傳動的潤滑 （95）
5.14.1 齒輪傳動的潤滑方式 （95）
5.14.2 潤滑油的選擇 （95）
擴展閱讀 （96）
習題 （97）
第6章 蝸桿傳動機構 （99）
6.1 蝸桿傳動機構的特點和類型 （99）
6.1.1 蝸桿傳動機構的特點 （99）
6.1.2 蝸桿傳動機構的類型 （100）
6.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和
幾何尺寸計算 （101）
6.2.1 蝸桿傳動的主要參數(shù) （101）
6.2.2 蝸桿傳動的幾何尺寸
計算 （103）
6.3 蝸桿和蝸輪的常用材料和結構 （104）
6.3.1 蝸桿和蝸輪的常用
材料 （104）
6.3.2 蝸桿與蝸輪的結構 （105）
6.4 蝸桿傳動的受力分析和強度
計算 （106）
6.4.1 蝸桿傳動的受力分析和
計算載荷 （106）
6.4.2 蝸桿傳動的滑動速度和
失效形式 （107）
6.4.3 蝸輪齒面接觸強度計算 （108）
6.5 蝸桿傳動的潤滑、效率和熱平衡
計算 （108）
6.5.1 蝸桿傳動的潤滑 （108）
6.5.2 蝸桿傳動的效率 （109）
6.5.3 蝸桿傳動的熱平衡計算 （109）
習題 （111）
第7章 輪系 （112）
7.1 輪系的類型 （112）
7.1.1 定軸輪系 （112）
7.1.2 周轉輪系 （113）
7.1.3 復合輪系 （114）
7.2 定軸輪系的傳動比 （114）
7.2.1 傳動比大小的計算 （114）
7.2.2 主動齒輪、從動齒輪轉向
關系的確定 （115）
7.3 周轉輪系的傳動比 （116）
7.4 復合輪系的傳動比 （118）
7.5 輪系的功能 （119）
擴展閱讀 （122）
習題 （123）
第8章 其他機構 （125）
8.1 棘輪機構 （125）
8.1.1 棘輪機構的工作原理和
類型 （125）
8.1.2 棘輪機構正常工作的
條件 （127）
8.1.3 棘輪機構的尺寸設計 （128）
8.2 槽輪機構 （129）
8.2.1 槽輪機構的工作原理和
類型 （129）
8.2.2 槽輪機構的主要參數(shù) （129）
8.2.3 槽輪機構的尺寸設計 （130）
8.3 不 齒輪機構 （131）
8.3.1 不 齒輪機構的工作原理
和類型 （131）
8.3.2 不 齒輪機構的特點和
應用 （131）
8.4 凸輪式間歇運動機構 （132）
8.4.1 凸輪式間歇運動機構的組成和
工作原理 （132）
8.4.2 凸輪式間歇運動機構的特點和
應用 （132）
8.5 星輪機構 （133）
8.6 非圓齒輪機構 （133）
8.7 螺旋機構 （134）
擴展閱讀 （135）
習題 （136）
第9章 撓性傳動 （137）
9.1 帶傳動的組成與工作原理、類型和
特點 （137）
9.1.1 帶傳動的組成與工作
原理 （137）
9.1.2 帶傳動的類型和特點 （138）
9.1.3 帶傳動的結構和特點 （139）
9.2 V帶及V帶輪 （139）
9.2.1 V帶的結構、型號和基本
尺寸 （139）
9.2.2 V帶輪的材料和結構
設計 （141）
9.3 帶傳動的工作情況分析 （143）
9.3.1 帶傳動的受力分析 （143）
9.3.2 帶傳動 有效拉力及其影響
因素 （144）
9.3.3 帶的應力分析 （145）
9.3.4 彈性滑動和打滑 （146）
9.4 普通V帶的設計 （146）
9.4.1 帶傳動的主要失效形式及設計
準則 （146）
9.4.2 單根V帶的額定功率 （147）
9.4.3 設計內容、步驟與參數(shù)
選擇 （150）
9.5 帶傳動的張緊與維護 （154）
9.5.1 V帶的張緊裝置 （154）
9.5.2 V帶傳動的安裝和維護 （155）
9.6 鏈傳動的工作原理及特點 （157）
9.7 鏈與鏈輪 （157）
9.7.1 滾子鏈 （157）
9.7.2 齒形鏈 （159）
9.7.3 鏈輪的結構和材料 （159）
9.8 鏈傳動的工作情況 （161）
9.8.1 鏈傳動的運動不均勻性 （161）
9.8.2 鏈傳動的動載荷 （162）
9.8.3 鏈傳動的受力分析 （162）
9.9 鏈傳動的設計計算 （163）
9.9.1 鏈傳動的失效形式 （163）
9.9.2 滾子鏈的額定功率 （164）
9.9.3 設計計算步驟與參數(shù)
選擇 （166）
9.10 鏈傳動的合理布置與潤滑 （167）
9.10.1 鏈傳動的合理布置 （167）
9.10.2 鏈傳動的張緊 （168）
9.10.3 鏈傳動的潤滑 （168）
擴展閱讀 （170）
習題 （172）
0章 連接 （173）
10.1 螺紋 （173）
10.1.1 螺紋形成原理及主要
參數(shù) （173）
10.1.2 螺紋的分類 （174）
10.2 螺旋副的受力分析、效率和
自鎖 （175）
10.2.1 矩形螺紋 （175）
10.2.2 其他螺紋 （176）
10.3 螺紋連接的基本類型 （177）
10.4 螺紋連接的預緊和防松 （178）
10.4.1 螺紋連接的預緊 （178）
10.4.2 螺紋連接的防松 （179）
10.5 螺栓連接的強度計算 （180）
10.5.1 失效形式和設計準則 （180）
10.5.2 受軸向載荷的螺栓
連接 （181）
10.5.3 受橫向載荷的螺栓
連接 （183）
10.6 螺栓組的結構設計 （186）
10.7 提高螺栓連接強度的措施 （188）
10.7.1 降低螺栓的應力幅 （188）
10.7.2 改善螺紋牙間的偏載
現(xiàn)象 （189）
10.7.3 減小螺栓的應力集中 （189）
10.7.4 避免螺栓承受偏心
載荷 （190）
10.7.5 采用合理的制造工藝 （190）
10.8 鍵連接 （190）
10.8.1 平鍵連接 （190）
10.8.2 半圓鍵連接 （192）
10.8.3 楔鍵連接 （192）
10.8.4 花鍵連接 （193）
10.9 無鍵連接 （193）
擴展閱讀 （194）
習題 （195）
1章 軸 （197）
11.1 概述 （197）
11.1.1 軸的分類 （197）
11.1.2 軸的材料及其選擇 （199）
11.1.3 軸的失效形式和設計主要
內容 （200）
11.2 軸的結構設計 （201）
11.2.1 軸上零件的裝配方案 （201）
11.2.2 軸上零件的定位 （202）
11.2.3 各軸段直徑和長度的
確定 （204）
11.2.4 軸的結構工藝性 （204）
11.2.5 提高軸強度的措施 （205）
11.3 軸的強度計算 （207）
11.3.1 按抗扭強度條件計算 （207）
11.3.2 按彎扭組合強度條件
計算 （208）
11.3.3 按安全系數(shù)校核計算 （210）
11.4 軸的剛度計算 （212）
11.4.1 彎曲剛度校核計算 （212）
11.4.2 扭轉剛度校核計算 （212）
11.5 軸的振動簡介 （213）
習題 （217）
2章 滑動軸承 （219）
12.1 概述 （219）
12.1.1 滑動軸承的類型 （219）
12.1.2 滑動軸承的特點和
應用 （220）
12.2 滑動軸承的結構形式及軸瓦
結構 （220）
12.2.1 常見滑動軸承結構
形式 （221）
12.2.2 軸瓦結構 （223）
12.3 滑動軸承的失效形式和常用
材料 （226）
12.3.1 滑動軸承的失效形式 （226）
12.3.2 對軸承材料的要求 （227）
12.3.3 軸承材料 （227）
12.4 滑動軸承的潤滑劑和潤滑
方法 （230）
12.4.1 潤滑脂及其選擇 （231）
12.4.2 潤滑油及其選擇 （232）
12.4.3 固體潤滑劑及其選擇 （234）
12.4.4 潤滑方式及其選擇 （234）
12.5 不 液體潤滑滑動軸承設計
計算 （235）
12.5.1 不 液體潤滑滑動軸承的
設計方法及步驟 （235）
12.5.2 徑向滑動軸承的設計 （235）
12.6 液體動壓潤滑徑向滑動軸承
簡介 （236）
12.6.1 油膜承載機理 （236）
12.6.2 液體動壓潤滑徑向滑動軸承
的工作狀況 （237）
12.7 其他形式滑動軸承簡介 （237）
12.7.1 多油楔軸承 （237）
12.7.2 液體靜壓軸承 （239）
12.7.3 氣體軸承 （240）
習題 （240）
3章 滾動軸承 （241）
13.1 滾動軸承的結構、類型和
特點 （241）
13.1.1 滾動軸承的結構 （241）
13.1.2 滾動軸承的類型和
特點 （242）
13.2 滾動軸承的代號和類型選擇 （243）
13.2.1 滾動軸承代號 （243）
13.2.2 滾動軸承類型的選擇 （245）
13.3 滾動軸承的壽命計算 （246）
13.3.1 滾動軸承的失效形式和設計
準則 （246）
13.3.2 滾動軸承承載能力
計算 （247）
13.4 滾動軸承的組合設計 （256）
13.4.1 保證支承的剛度和同
軸度 （256）
13.4.2 軸承內圈、外圈的軸向
緊固 （256）
13.4.3 軸系支承結構設計 （257）
13.4.4 滾動軸承的安裝和
調整 （258）
13.4.5 滾動軸承的配合和
裝拆 （259）
13.4.6 滾動軸承的預緊 （259）
13.4.7 滾動軸承的潤滑 （260）
13.4.8 滾動軸承的密封 （260）
擴展閱讀 （261）
習題 （262）
4章 聯(lián)軸器及離合器 （263）
14.1 聯(lián)軸器 （263）
14.1.1 剛性固定式聯(lián)軸器 （263）
14.1.2 剛性可移式聯(lián)軸器 （264）
14.1.3 彈性聯(lián)軸器 （267）
14.1.4 聯(lián)軸器的選用 （268）
14.2 離合器 （268）
14.2.1 牙嵌式離合器 （268）
14.2.2 摩擦離合器 （269）
習題 （270）
5章 機械系統(tǒng)的方案設計 （272）
15.1 概述 （272）
15.2 機械工作原理及運動方案的
擬定 （273）
15.3 原動機的選擇 （275）
15.4 電動機的類型及其選擇 （276）
15.4.1 電動機的類型 （276）
15.4.2 選擇電動機綜合考慮的
問題 （276）
15.4.3 電動機的類型選擇 （276）
15.5 機械傳動機構 （278）
15.6 執(zhí)行構件的運動設計 （280）
15.6.1 執(zhí)行構件的運動設計 （280）
15.6.2 執(zhí)行構件的運動協(xié)調配合
及機械的運動循環(huán)圖 （280）
15.7 機構的選型 （282）
15.7.1 機構的選型方法 （282）
15.7.2 機構選型注意的問題 （283）
15.8 機械系統(tǒng)方案擬定舉例 （286）
15.8.1 設計要求 （286）
15.8.2 運動循環(huán)圖繪制 （286）
15.8.3 動力源的選擇及執(zhí)行機構
方案的確定 （287）
15.8.4 牛頭刨床的傳動系統(tǒng) （289）
15.8.5 機構分析與綜合 （290）
習題 （290）
6章 機械控制系統(tǒng)設計 （291）
16.1 常用低壓電器 （291）
16.1.1 低壓電器概述 （291）
16.1.2 常用開關 （294）
16.1.3 接觸器 （295）
16.1.4 繼電器 （296）
16.1.5 其他常用電器 （300）
16.2 電動機的基本控制電路 （302）
16.2.1 控制電路概述 （302）
16.2.2 直接啟動控制 （302）
16.2.3 降壓啟動控制 （304）
16.2.4 正反轉控制電路 （306）
16.2.5 調速控制電路 （308）
16.2.6 點動控制電路 （311）
16.2.7 制動控制電路 （312）
16.3 機電控制系統(tǒng)設計 （314）
16.3.1 控制系統(tǒng)設計概述 （314）
16.3.2 電氣原理圖設計 （315）
16.3.3 控制系統(tǒng)工藝設計 （319）
習題 （320）
參考文獻 （321）