机械设计基础（时彦林）

机械设计基础是机械类、机电类、冶金类、汽车类、化工类专业的一门重要的专业基础课，在高职高专人才培养中占有十分重要的地位。本书是在编写团队几年来课程教学改革实践基础上，依据高职高专人才培养要求及学生特点编写而成的。

本教材在编写过程中遵循了理论教学以应用为主，以必须、够用为度，加强了实用性内容，突出了理论和实践相结合，使教材内容尽量体现“宽、浅、用、新”，在教材结构和叙述方式上遵循由浅入深、循序渐进的认知规律。

本教材共分10章，主要介绍了常用机构、传动类零件、连接类零件、轴类零件、机械装置的润滑与密封等基础知识。

本教材以机械设计为主线，将机械原理、机械零件等课程的主要内容进行精选，优化组合，使其成为一门完整系统的综合化课程。学习者通过本课程的学习，能够掌握常用机构和通用零件的基本理论和基本知识，具备初步的机械分析、设计能力。

本教材*后还设计了1358道综合练习题，并配有参考答案供学习者自主学习时参考。需要者请与sylyyyy@163.com联系。另外本书配有电子教案和课件，可登录化学工业出版社教学资源网www.cipedu.com.cn免费下载。

本教材由时彦林、李爽、袁建路担任主编，张士宪、石永亮担任副主编。参与本书编写的还有张欣杰、黄伟青、刘燕霞、高宝玉、韩立浩。本书由北京科技大学崔衡教授担任主审。

在本教材的编写过程中，编者参考了很多相关的资料和书籍，在此向有关资料和书籍的编者表示感谢。

限于编者的水平和经验有限，书中难免有不足之处，恳请广大读者批评指正。

编者

2020年5月

本教材共10章，主要介绍机械设计基础知识，内容包括绪论、平面机构运动简图及自由度、常用机构、齿轮与蜗杆传动、轮系、带与链传动、螺纹连接、轴及其连接件、轴承、机械装置的润滑与密封。

本教材内容体现了以岗位技能为目标的职教特点，以应用为主，以必须、够用为度，在教材结构和叙述方式上遵循由浅入深、循序渐进的认知规律。本书配有二维码数字资源，可通过扫描二维码观看。

书后结合关键知识点设计了各章综合练习题1358道，并配有参考答案以及电子教案和课件，供教师和学习者参考。

本教材可作为普通高等院校、高等专科学校、职工大学、函授学院、成人教育学院等机械类、机电类、冶金类、汽车类、化工类专业教学用书，也可供职业技术培训及有关工程技术工作人员参考。

第1章 绪论 001

1.1本课程研究的对象、内容/001

1.1.1本课程的研究对象/001

1.1.2本课程的主要内容/002

1.2机械设计基本要求和准则/002

1.2.1机械设计的基本要求/002

1.2.2机械零件的选用与工艺性要求/003

1.2.3机械设计的基本准则/003

1.2.4机械设计方法的发展/004

1.3本课程的特点和学习方法/004

第2章 平面机构运动简图及自由度 005

2.1运动副/005

2.1.1低副/005

2.1.2高副/005

2.2平面机构的运动简图/006

2.2.1机构运动简图的概念/006

2.2.2机构运动简图的绘制方法/006

2.3平面机构的自由度/008

2.3.1平面机构自由度的计算/008

2.3.2自由度计算中的三类问题/010

第3章 常用机构 013

3.1平面四杆机构/013

3.1.1平面四杆机构的基本类型/013

3.1.2平面四杆机构的工作特性/017

3.1.3平面四杆机构的设计/021

3.1.4多杆机构简介/023

3.2凸轮机构/024

3.2.1凸轮机构的应用和分类/024

3.2.2从动件的常用运动规律/027

3.2.3凸轮轮廓设计与凸轮结构尺寸的确定/030

3.2.4凸轮机构的材料、结构和精度/033

3.3螺旋机构/035

3.3.1螺纹的基本知识/035

3.3.2螺旋机构的传动形式/037

3.4间歇运动机构/039

3.4.1棘轮机构/039

3.4.2槽轮机构/043

3.4.3不完全齿轮机构/045

第4章 齿轮与蜗杆传动 046

4.1概述/046

4.1.1齿轮传动的特点及应用/046

4.1.2齿轮传动的分类/046

4.2渐开线的性质和参数方程/047

4.2.1渐开线的性质/047

4.2.2渐开线极坐标参数方程/047

4.3渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸/048

4.3.1标准直齿圆柱齿轮各部分的名称/048

4.3.2标准直齿圆柱齿轮的主要参数/049

4.3.3标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算/049

4.4渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动/050

4.4.1正确啮合条件/050

4.4.2连续传动条件/050

4.4.3中心距和啮合角/051

4.5渐开线圆柱轮齿的切齿原理与根切现象/052

4.5.1仿形法/052

4.5.2范成法/052

4.5.3根切现象和*少齿数/053

4.5.4变位齿轮/054

4.6齿轮传动的失效形式和设计准则/054

4.6.1齿轮的失效形式/054

4.6.2设计准则/055

4.7齿轮材料和齿轮传动精度/056

4.7.1齿轮材料及热处理方式/056

4.7.2齿轮传动精度/056

4.8直齿圆柱齿轮传动的强度计算/057

4.8.1受力分析/057

4.8.2计算载荷/058

4.8.3齿面接触疲劳强度计算/058

4.8.4齿根弯曲疲劳强度计算/061

4.8.5圆柱齿轮传动参数选择和设计步骤/063

4.9斜齿圆柱齿轮机构/066

4.9.1斜齿圆柱齿轮齿面的形成和啮合特点/066

4.9.2斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算/067

4.9.3斜齿轮传动的正确啮合条件和重合度/067

4.9.4斜齿圆柱齿轮的当量齿数/068

4.9.5斜齿轮传动的特点/068

4.9.6斜齿轮传动受力分析及强度计算/069

4.10直齿圆锥齿轮传动/072

4.10.1锥齿轮传动的特点和应用/072

4.10.2锥齿轮的背锥和当量齿轮/072

4.10.3锥齿轮的参数和尺寸计算/073

4.10.4锥齿轮传动受力分析及强度计算/074

4.11蜗杆传动/076

4.11.1蜗杆传动的类型和特点/076

4.11.2蜗杆传动基本参数与几何尺寸计算/077

4.11.3蜗杆传动的失效形式、常用材料和结构/080

4.11.4蜗杆传动受力分析及强度计算/081

4.11.5蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算/082

第5章 轮系 085

5.1轮系的分类/085

5.2轮系传动比计算/086

5.2.1定轴轮系传动比/086

5.2.2周转轮系传动比/087

5.3轮系的应用/089

第6章 带与链传动 090

6.1带传动的组成、类型、特点/090

6.1.1带传动的组成/090

6.1.2带传动的主要类型/090

6.1.3带传动的特点/090

6.2普通V带和V带轮/091

6.2.1普通V带的结构和标准/091

6.2.2V带轮的常用材料与结构/092

6.3带传动的受力分析和应力分析/093

6.3.1带传动的受力分析/093

6.3.2带传动的应力分析/094

6.4V带传动的张紧与弹性打滑/095

6.4.1V带传动的张紧/095

6.4.2带传动的弹性滑动/096

6.5V带传动的失效形式与设计计算/097

6.5.1带传动的失效形式/097

6.5.2带传动的设计准则/097

6.5.3带传动的设计计算/097

6.6链传动的组成、类型、特点及应用/100

6.6.1链传动的组成/100

6.6.2链传动的类型/100

6.6.3链传动的特点和应用/101

6.7滚子链传动的结构和标准/101

6.7.1滚子链的结构和标准/101

6.7.2滚子链链轮/102

6.8滚子链传动的失效形式与设计准则/103

6.8.1滚子链传动的失效形式/103

6.8.2滚子链的设计准则/103

第7章 螺纹连接 106

7.1螺纹连接件与螺纹连接的基本类型/106

7.1.1常用螺纹连接件及应用/106

7.1.2螺纹连接类型及应用/106

7.2螺纹连接的预紧和防松/109

7.2.1螺纹连接的预紧/109

7.2.2螺纹连接的防松/110

7.3螺栓连接的强度计算/111

7.3.1普通螺栓连接的强度计算/111

7.3.2铰制孔螺栓的强度计算/113

7.3.3螺纹连接件常用材料及许用应力/113

7.4螺纹连接结构设计要点/115

第8章 轴及其连接件 117

8.1轴/117

8.1.1轴的功用与分类/117

8.1.2轴的材料/118

8.1.3轴的结构设计/119

8.1.4轴的强度计算/123

8.2轴毂连接/127

8.2.1键连接/127

8.2.2花键连接与销连接/132

8.3联轴器、离合器和制动器/133

8.3.1联轴器/133

8.3.2离合器/136

8.3.3制动器/138

第9章 轴承 139

9.1轴承概述/139

9.2非液体摩擦滑动轴承的主要类型、结构和材料/139

9.2.1向心滑动轴承/139

9.2.2推力滑动轴承/140

9.2.3轴瓦和轴承衬/141

9.2.4轴承材料/141

9.3非液体摩擦滑动轴承的设计计算/143

9.3.1计算准则/143

9.3.2设计步骤/143

9.3.3向心滑动轴承的校核计算/143

9.4滚动轴承的组成、类型及特点/144

9.4.1滚动轴承的组成/144

9.4.2滚动轴承的类型及特点/144

9.5滚动轴承的代号/146

9.5.1基本代号/146

9.5.2前置代号/147

9.5.3后置代号/147

9.5.4轴承代号表示法举例/148

9.6滚动轴承类型选择/148

9.7滚动轴承的失效形式及寿命计算/149

9.8滚动轴承组合设计/153

9.8.1滚动轴承内外圈的轴向固定/153

9.8.2轴系的固定/153

9.8.3滚动轴承组合结构的调整/155

9.8.4滚动轴承的装拆/156

第10章 机械装置的润滑与密封 157

10.1常用润滑剂及选择/157

10.1.1润滑油/157

10.1.2润滑脂/158

10.1.3固体润滑剂/160

10.2常用润滑方式及装置/160

10.2.1油润滑方式及装置/160

10.2.2脂润滑方式及装置/161

10.3常用传动装置的润滑/161

10.3.1滑动轴承的润滑/161

10.3.2滚动轴承的润滑/161

10.3.3齿轮传动的润滑/163

10.3.4蜗杆传动的润滑/164

10.4机械装置的密封/164

10.4.1静密封/164

10.4.2动密封/165

综合练习题 167

第1章绪论练习题/167

第2章平面机构运动简图及自由度练习题/168

第3章常用机构练习题/176

第4章齿轮与蜗杆传动练习题/194

第5章轮系练习题/214

第6章带与链传动练习题/218

第7章螺纹连接练习题/225

第8章轴及其连接件练习题/228

第9章轴承练习题/236

第10章机械装置的润滑与密封练习题/243

机械结构练习题/244

参考文献 250