机械设计基础

前言

第1章概论1

1.1机械及其组成2

1.2机械设计的基本要求和一般过程6

1.3机械零件的设计准则8

1.4机械零件的工艺性及标准化11

1.5现代机械设计理论概述13

1.6习题17

1.7知识拓展17

第2章平面机构的运动简图及

自由度21

2.1运动副及其分类22

2.2平面机构运动简图24

2.3平面机构的自由度27

2.4习题31

2.5知识拓展32

第3章平面连杆机构35

3.1平面四杆机构的基本类型36

3.2平面四杆机构曲柄存在的条件39

3.3平面四杆机构的工作特性40

3.4平面四杆机构的演化43

3.5平面四杆机构的设计47

3.6习题50

3.7知识拓展51

第4章凸轮机构与间歇运动机构54

4.1凸轮机构的类型与应用56

4.2从动件常用运动规律58

4.3盘形凸轮轮廓设计62

4.4凸轮机构基本尺寸的确定66

4.5间歇运动机构68

4.6习题75

4.7知识拓展75

第5章平面齿轮传动79

5.1齿轮传动的特点和类型80

5.2齿廓啮合基本定律82

5.3渐开线及渐开线齿轮83

5.4渐开线标准直齿轮的参数与计算85

5.5渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动87

5.6渐开线齿廓切削加工的原理89

5.7齿轮传动的失效形式与设计准则92

5.8标准直齿轮传动强度计算95

5.9斜齿圆柱齿轮传动104

5.10齿轮的结构设计109

5.11习题110

5.12知识拓展110

第6章空间齿轮传动114

6.1直齿锥齿轮的齿廓曲面与当量齿轮115

6.2直齿锥齿轮传动的运动要求116

6.3直齿锥齿轮受力分析、强度计算特点

及典型结构117

6.4蜗杆传动的组成和特点118

6.5普通圆柱蜗杆传动的基本参数和几何

尺寸119

6.6蜗杆传动的啮合特性、失效形式及

材料选择122

6.7蜗杆传动受力分析、承载能力计算

特点及典型结构124

6.8习题127

6.9知识拓展128

第7章轮系131

7.1轮系的功用132

7.2轮系的分类135

7.3定轴轮系传动比136

7.4周转轮系传动比138

7.5复合轮系的传动比140

7.6减（增）速器141

7.7习题147

7.8知识拓展147

第8章挠性传动151

8.1带传动的类型、结构和主要几何

尺寸152

8.2带传动的受力分析和运动特性156

8.3普通V带传动的设计计算160

8.4带传动的张紧、安装与维护166

8.5链传动的类型及应用167

8.6链传动的结构特点168

8.7链传动的运动特性和受力分析170

8.8链传动的布置、张紧、润滑172

8.9滚子链传动的设计计算173

8.10习题178

8.11知识拓展179

第9章机械传动系统设计181

9.1概述182

9.2机械传动系统方案设计184

9.3设计实例186

9.4习题192

第10章轴的设计193

10.1轴的分类和材料194

10.2轴的结构设计197

10.3轴的强度计算199

10.4轴毂连接203

10.5常用联轴器和离合器208

10.6习题216

10.7知识拓展217

第11章轴承219

11.1滑动轴承的主要类型、结构和

材料220

11.2非液体摩擦滑动轴承的计算224

11.3液体摩擦滑动轴承简介225

11.4滚动轴承的结构、类型和特点226

11.5滚动轴承的尺寸选择计算232

11.6滚动轴承的组合设计237

11.7轴承的润滑、润滑装置和密封

装置239

11.8习题242

11.9知识拓展243

第12章螺纹连接246

12.1螺纹的主要参数和常用类型247

12.2螺旋副的受力分析、效率和自锁250

12.3螺纹连接的类型和螺纹连接件251

12.4单个螺栓连接的强度计算252

12.5螺纹连接的拧紧和防松258

12.6提高螺栓连接强度的措施260

12.7习题263

12.8知识拓展264

第13章机械的平衡和调速267

13.1机械平衡概述268

13.2刚性回转构件的平衡设计及实验269

13.3机械速度波动的调节273

13.4习题276

参考文献277

1.1.1 机器及其特征

在日常生活和工作中，根据所能实现功能的不同，机器可分为动力机器、工作机器和信息机器三种类型。将其他种类的能量转换为机械能的机器称为动力机器，如内燃机、汽轮机、电动机等；用来实现对物料的某种工作或工艺过程，完成有用机械功的机器称为工作机器，如汽车、洗衣机、各种加工机床及机器人等；实现其他形式（如电磁、热、压力等）的信息与机械运动信息之间的传递与转换的机器称为信息机器，如复印机、打印机等。

图1-2a所示为单缸内燃机的构造示意图，它主要由气缸体、活塞、连杆、曲轴、齿轮、凸轮、顶杆等组成。当活塞做往复移动时，活塞通过连杆带动曲轴连续转动；凸轮和顶杆用于启闭进、排气阀；为保证曲轴每转两周进、排气阀各启、闭一次，曲轴与凸轮之间安装了特定齿数比的传动齿轮。当燃气燃烧推动活塞运动时，各构件协调地动作，进、排气阀有规律地启闭，加上气化、点火等装置的有序配合，就将热能转换为曲轴回转的机械能。在曲轴上还安装了一个大转动惯量的飞轮，其功能是保持曲轴的平稳转动。图1-2b所示为单缸内燃机的工作循环图。

如图1-3所示为牛头刨床的构造示意图，它可以按照制造要求加工相关零部件，驱动部分（电动机)的转动经传动部分（带传动、齿轮传动和一个导杆机构）转变为执行部分（滑枕）的往复直线运动，从而产生执行件刨刀的刨削动作。同时，动力还通过其他辅助部分带动丝杠间歇回转，使工作台横向移动，从而实现工件的进给动作。

……

本书为机械工程创新人才培养系列教材之一，根据高等工科院校机械设计基础课程最新基本要求，结合重庆大学国家工科机械基础教学基地多年的教学实践经验，经精心组织教学内容、精心构建数字设计、精心打磨细节编写而成。本书将机械原理与设计内容有机结合，共有13章，主要内容包括：机械设计基础概论，平面机构的运动简图及自由度，平面连杆机构，凸轮机构与间歇运动机构，平面齿轮传动，空间齿轮传动，轮系，挠性传动，机械传动系统设计，轴的设计，轴承，螺纹连接，机械的平衡和调速。章后附习题和知识拓展。为方便“教”和“学”，本书已建设成为新形态教材，配套微视频动画(扫描二维码可直接观看)等数字资源包。