机械设计基础(第3版)/胡琴

第1章 绪论 1

1.1 机构、机器与机械的概念 1

1.1.1 机器与机构 1

1.1.2 零件和构件 3

1.1.3 本章重点概念关系汇总 3

1.2 本课程的性质、内容和任务 4

1.2.1 本课程的性质 4

1.2.2 本课程的内容和任务 4

1.3 本课程的学习方法 4

1.3.1 注重实践性以及综合能力的培养 4

1.3.2 注意本课程自身的系统性 4

1.3.3 学习理论的同时要坚持联系实际 4

1.3.4 重视结构设计 4

1.3.5 继承传统、与时俱进、努力创新 5

1.4 机械设计的基本要求 5

1.4.1 使用要求 5

1.4.2 经济性要求 5

1.4.3 安全可靠性要求 5

1.4.4 工艺性要求 5

1.4.5 其他特殊性要求 5

1.5 机械零件设计的标准化、系列化及通用化 6

1.6 常用的现代化机械设计方法简介 6

思考与练习 6

本章重点口诀 7

本章知识小结 7



第2章 平面机构的结构分析 8

2.1 平面机构的组成 8

2.1.1 自由度、运动副和约束 8

2.1.2 运动副的分类 8

2.2 平面机构运动简图 9

2.2.1 机构运动简图及作用 9

2.2.2 绘制机构运动简图的步骤 11

2.3 平面机构具有确定运动的条件及自由度 13

2.3.1 平面机构的自由度 13

2.3.2 平面机构具有确定运动的条件 14

2.3.3 计算机构自由度时应注意的事项 14

思考与练习 18

本章重点口诀 20

本章知识小结 20



第3章 平面连杆机构 21

3.1 概述 21

3.2 铰链四杆机构的基本类型 23

3.2.1 曲柄摇杆机构 23

3.2.2 双曲柄机构 23

3.2.3 双摇杆机构 25

3.3 铰链四杆机构的演化 26

3.3.1 移动副取代转动副的演化 26

3.3.2 变更机架的演化 26

3.3.3 运动副元素逆换的演化 26

3.3.4 扩大回转副的演化 28

3.4 铰链四杆机构的基本特性 29

3.4.1 铰链四杆机构曲柄存在条件 29

3.4.2 急回运动 30

3.4.3 压力角和传动角 30

3.4.4 死点 32

※3.5 平面四杆机构的设计 32

3.5.1 平面连杆机构设计的基本问题 32

3.5.2 按照给定的行程速比系数设计四杆机构 32

3.5.3 按给定连杆位置设计四杆机构 34

3.5.4 按照给定两连架杆对应位置设计四杆机构 35

3.5.5 按给定点运动轨迹设计四杆机构 35

思考与练习 36

社会实践活动——连杆机构的应用课外调查报告 37

本章重点口诀 37

本章知识小结 37



第4章 凸轮机构 39

4.1 凸轮机构的应用和分类 39

4.1.1 应用举例 39

4.1.2 凸轮机构分类 40

4.1.3 凸轮机构的特点 41

4.2 从动件的常用运动规律 42

4.2.1 术语介绍 42

4.2.2 几种常见的从动件运动规律 42

4.3 图解法设计凸轮轮廓 44

4.3.1 绘制原理 44

4.3.2 几种常见的凸轮轮廓的绘制 45

4.4 设计凸轮机构应注意的问题 47

4.4.1 滚子半径的选择 47

4.4.2 压力角的确定 47

4.4.3 基圆半径对凸轮机构的影响 48

思考与练习 49

本章重点口诀 50

本章知识小结 50



第5章 间歇运动机构 52

5.1 棘轮机构 52

5.1.1 棘轮机构的基本组成及工作原理 52

5.1.2 棘轮机构的常见类型及特点 52

5.1.3 棘轮机构的主要功能 54

5.2 槽轮机构 55

5.2.1 槽轮机构的基本组成及工作原理 55

5.2.2 槽轮机构的常见类型、特点及应用 55

5.3 不完全齿轮机构简介 56

5.3.1 不完全齿轮机构的组成及工作原理 56

5.3.2 不完全齿轮机构的特点及应用 57

思考与练习 57

本章重点口诀 57

本章知识小结 58



第6章 键联接与销联接 59

6.1 键联接和花键联接 59

6.1.1 键联接的类型和结构 59

6.1.2 平键联接计算 60

6.1.3 花键联接 63

6.2 销联接 64

6.3 其他联接简介 65

思考与练习 66

本章重点口诀 66

本章知识小结 66



第7章 螺纹联接与螺旋传动 67

7.1 螺纹的形成、分类和参数 67

7.1.1 螺纹的形成 67

7.1.2 螺纹的分类 67

7.1.3 螺纹的参数 68

7.2 机械设备常用螺纹及螺纹的代号与标记 69

7.2.1 机械设备常用螺纹 69

7.2.2 螺纹的代号与标记 70

7.3 常用螺纹联接件和螺纹联接的基本类型 70

7.3.1 常用螺纹联接件 70

7.3.2 螺纹联接的基本类型 72

7.4 螺纹联接的预紧和防松 72

7.4.1 螺纹联接的预紧 72

7.4.2 螺纹联接的防松 73

7.5 螺栓联接的设计 74

7.5.1 螺纹联接的强度计算 74

7.5.2 螺栓组的结构设计 78

7.5.3 提高螺栓联接强度的措施 79

7.6 螺旋传动 81

7.6.1 螺旋传动的应用和类型 82

7.6.2 滚动螺旋简介 83

思考与练习 84

本章重点口诀 84

本章知识小结 85



第8章 带传动 86

8.1 带传动的类型和特点 86

8.1.1 带传动的类型 86

8.1.2 带传动的特点 87

8.2 普通V带和V带轮 87

8.2.1 普通V带 88

8.2.2 V带轮 88

8.3 带传动的工作能力分析 91

8.3.1 带传动的受力分析 91

8.3.2 带的应力分析 92

8.3.3 弹性滑动和打滑 93

8.4 普通V带传动的设计计算 94

8.4.1 带传动的失效形式及设计准则 94

8.4.2 单根V带的基本额定功率和许用功率 94

8.4.3 普通V带传动的设计步骤和参数选择 97

8.5 带传动的张紧、安装与维护 102

8.5.1 带传动的张紧 102

8.5.2 带传动的安装与维护 103

思考与练习 103

本章重点口诀 104

本章知识小结 104



※第9章 链传动 105

9.1 链传动特点及应用 105

9.2 链条 106

9.2.1 链条的种类 106

9.2.2 滚子链基本参数和尺寸 106

9.3 滚子链链轮 107

9.4 链传动的运动分析和受力分析 108

9.4.1 平均传动比 108

9.4.2 瞬时链速和传动比 108

9.5 链传动的主要参数以及链传动的布置 109

9.5.1 链传动的主要参数及选择 109

9.5.2 链传动的布置 110

思考与练习 111

本章重点口诀 111

本章知识小结 111



第10章 齿轮传动 112

10.1 齿轮传动的特点及类型 112

10.1.1 齿轮传动的特点 112

10.1.2 齿轮传动的分类与应用 112

10.1.3 齿轮传动的基本要求 113

10.2 齿廓啮合基本定律 113

10.3 渐开线齿形 114

10.3.1 渐开线的形成 114

10.3.2 渐开线的性质 114

10.3.3 渐开线齿轮啮合特点 115

10.4 渐开线直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸计算 116

10.4.1 齿轮各部分的名称 116

10.4.2 渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数 117

10.4.3 标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算 118

10.4.4 标准齿轮的公法线长度 119

10.4.5 径节制齿轮简介 120

10.5 渐开线标准齿轮的啮合传动 120

10.5.1 正确啮合的条件 120

10.5.2 重合度 120

10.6 渐开线齿轮的加工方法及根切现象 121

10.6.1 仿形法 121

10.6.2 范成法 122

10.6.3 范成法加工时的根切现象 123

10.7 变位齿轮传动的基本知识 124

10.7.1 变位齿轮的概念 124

10.7.2 *小变位系数 124

10.7.3 变位齿轮几何尺寸和传动类型 125

10.8 齿轮传动的失效形式 126

10.9 齿轮材料及热处理 127

10.9.1 对齿轮材料的要求 127

10.9.2 齿轮的常用材料 128

10.10 齿轮传动的精度 129

10.11 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 130

10.11.1 齿轮传动设计准则 130

10.11.2 受力分析 130

10.11.3 计算载荷 131

10.11.4 齿面接触疲劳强度计算 131

10.11.5 齿根弯曲疲劳强度计算 133

10.11.6 参数选择 134

10.11.7 圆柱齿轮的结构设计 135

10.11.8 设计步骤 136

10.12 斜齿圆柱齿轮传动 139

10.12.1 斜齿圆柱齿轮齿廓的形成及传动特点 139

10.12.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算 140

10.12.3 平行轴渐开线斜齿轮正确啮合的条件和重合度 141

10.12.4 斜齿轮的当量齿数 141

10.12.5 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 142

10.13 圆锥齿轮传动 145

10.13.1 圆锥齿轮概述 145

10.13.2 背锥和当量齿数 146

10.13.3 直齿圆锥齿轮几何尺寸计算 147

10.13.4 直齿圆锥齿轮传动的强度计算 148

思考与练习 148

本章重点口诀 149

本章知识小结 150



第11章 蜗杆传动 152

11.1 概述 152

11.1.1 蜗杆、蜗轮的形成以及蜗杆传动的特点 152

11.1.2 蜗杆传动的分类 153

11.2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 154

11.2.1 圆柱蜗杆传动的主要参数 154

11.2.2 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 156

11.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 156

11.3.1 蜗杆传动的失效形式 156

11.3.2 材料选择 157

11.3.3 蜗杆及蜗轮的结构 157

11.4 蜗杆传动的强度计算 157

11.4.1 蜗杆传动的受力分析 157

11.4.2 蜗杆传动的强度计算 158

11.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 159

11.5.1 蜗杆传动的效率 159

11.5.2 蜗杆传动的润滑 160

11.5.3 蜗杆传动的热平衡计算 160

思考与练习 161

本章重点口诀 162

本章知识小结 162



第12章 轮系 163

12.1 轮系及其类型 163

12.1.1 定轴轮系 163

12.1.2 周转轮系 163

12.2 定轴轮系传动比计算 164

12.2.1 一对齿轮传动的计算 164

12.2.2 定轴轮系传动比的一般式 164

12.2.3 惰轮 165

12.2.4 定轴轮系传动比计算 165

12.3 周转轮系及其传动比 168

※12.4 混合轮系传动比的计算 170

12.5 轮系的功用 171

12.5.1 获得大传动比 171

12.5.2 实现远距离的两轴之间的传动 172

12.5.3 实现变速传动(多传动比传动)和换向要求 172

12.5.4 实现合成运动和分解运动 172

12.5.5 实现分路传动 173

12.5.6 在尺寸及重量较小的情况下,实现大功率传动 174

12.5.7 实现复杂的运动规律和运动轨迹 174

思考与练习 174

本章重点口诀 176

本章知识小结 176



第13章 轴 177

13.1 概述 177

13.1.1 轴的功用和类型 177

13.1.2 设计轴的基本要求 178

13.1.3 设计轴的一般步骤 178

13.2 轴的材料及选择 179

13.3 轴的结构设计 180

13.3.1 轴的各部分名称 180

13.3.2 拟定轴上零件的装配方案 181

13.3.3 零件在轴上的定位和固定 181

13.3.4 确定各轴段的直径和长度 184

13.3.5 轴的加工和装配工艺性 184

13.3.6 提高轴疲劳强度的措施 187

13.3.7 轴的切削加工及结构设计工艺性图例 188

13.3.8 轴的结构实例分析 192

13.4 轴的强度计算 193

13.4.1 初略计算(按扭转强度估算和按经验公式估算) 193

13.4.2 概略计算(按弯扭合成进行强度计算) 195

13.5 轴的刚度校核 196

13.5.1 轴的弯曲刚度校核 196

13.5.2 轴的扭转刚度校核 197

13.6 轴的设计示例分析 197

思考与练习 202

本章重点口诀 203

本章知识小结 203



第14章 轴承 205

14.1 滑动轴承概述 205

14.1.1 滑动轴承的特点、应用及分类 205

14.1.2 滑动轴承的典型结构 205

14.1.3 滑动轴承的轴瓦结构和材料 207

14.1.4 滑动轴承的润滑 209

14.2 滚动轴承的结构与材料 212

14.2.1 滚动轴承的基本结构 212

14.2.2 滚动轴承的材料 212

14.3 滚动轴承的主要类型、性能和特点 213

14.3.1 滚动轴承的主要类型 213

14.3.2 滚动轴承类型的选择 214

14.4 滚动轴承的代号 216

14.4.1 基本代号 216

14.4.2 前置代号和后置代号 218

14.5 滚动轴承的失效形式和尺寸选择 219

14.5.1 滚动轴承的失效形式 219

14.5.2 基本额定寿命和基本额定动载荷 220

14.5.3 滚动轴承寿命的计算公式 220

14.5.4 滚动轴承的当量动载荷 221

14.5.5 角接触轴承的轴向载荷计算 222

14.5.6 滚动轴承的静载荷的计算 224

14.6 轴承装置的设计 226

14.6.1 滚动轴承的配置 226

14.6.2 滚动轴承的轴向紧固 227

14.6.3 滚动轴承的调整 228

14.6.4 滚动轴承的配合 229

14.6.5 滚动轴承的预紧 229

14.6.6 滚动轴承的装拆 230

14.6.7 滚动轴承的润滑 230

14.6.8 滚动轴承的密封 230

思考与练习 231

本章重点口诀 232

本章知识小结 232



第15章 联轴器和离合器 234

15.1 联轴器 234

15.1.1 联轴器的组成和分类 234

15.1.2 固定式刚性联轴器 235

15.1.3 可移式刚性联轴器 236

15.1.4 弹性联轴器 238

15.1.5 联轴器的选择 239

15.2 离合器 241

15.2.1 离合器的组成与分类 241

15.2.2 嵌入式离合器 242

15.2.3 摩擦式离合器 242

15.2.4 特殊功能离合器 243

思考与练习 243

本章重点口诀 244

本章知识小结 244



第16章 减速器 245

16.1 减速器的类型和特点 245

16.1.1 圆柱齿轮减速器 247

16.1.2 圆锥齿轮减速器 247

16.1.3 蜗杆减速器 248

16.2 减速器的结构 248

16.2.1 箱体 248

16.2.2 附件 249

16.3 减速器的润滑 250

16.3.1 传动零件的润滑 250

16.3.2 轴承的润滑 251

思考与练习 252

本章重点口诀 252

本章知识小结 252



参考文献 253