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第一单元 明确任务3

第1章 引例3

1.1 机械设计任务的诞生3

1.2 设计机械产品的雏形5

1.3 详细设计出每一个零件7

1.4 机械设计的一般过程和主要原则8

第2章 定义工艺动作11

2.1 执行构件的运动规律设计11

2.2 执行构件运动规律设计的一般步骤12

2.3 执行构件的运动协调16

2.4 原动机的运动设计17

第二单元 入门21

第3章 机械设计的研究对象21

3.1 机械是什么21

3.2 构件之间的连接22

3.3 构件系统23

3.3.1 自由构件23

3.3.2 运动副的自由度24

3.3.3 运动链24

第4章 机械系统方案构思和交流的工具26

4.1 机构运动简图的定义26

4.1.1 如何表示机构的运动28

4.1.2 机构运动简图的作图规则29

4.2 机构运动简图的绘制32

4.2.1 画出构思中的机构32

4.2.2 画出已有的机构34

4.3 运动链具有确定运动的条件36

第5章 运动链的自由度38

5.1 平面运动链自由度计算公式的推导38

5.2 自由度计算公式的应用39

5.2.1 自由度计算公式的用途39

5.2.2 复合铰与局部自由度40

5.2.3 自由度计算公式的局限性41

5.3 构思复杂运动链的一种方法42

5.4 原动件不等于自由度的情况43

5.5 执行构件的运动空间设计45

第三单元 分析典型机械的特点51

第6章 连杆机构51

6.1 连杆机构的定义51

6.1.1 连杆机构的概念51

6.1.2 连杆机构中的构件52

6.1.3 周转副和摆转副52

6.1.4 连杆机构中的连架杆52

6.1.5 运动副的性质与机架的选择无关53

6.2 平面四杆机构的命名54

6.3 平面连杆机构的应用56

6.4 平面连杆机构的设计命题59

6.4.1 刚体导引59

6.4.2 轨迹生成61

6.4.3 函数生成62

6.4.4 综合的运动要求62

6.5 平面连杆机构的运动特性63

6.5.1 周转副存在的条件63

6.5.2 平行四边形机构64

6.5.3 急回特性65

6.5.4 连杆机构运动的局限性67

6.6 平面连杆机构的力传递特性68

6.6.1 压力角和传动角68

6.6.2 死点70

6.6.3 增力效应71

第7章 凸轮机构73

7.1 凸轮机构的分类与命名74

7.2 从动件运动规律设计76

7.3 影响凸轮曲线轮廓形状的因素79

7.4 凸轮廓线的设计和调整82

第8章 齿轮机构86

8.1 齿轮机构的分类86

8.2 齿轮机构的工作情况分析87

8.2.1 齿轮机构的传动比87

8.2.2 齿轮机构传动比的实现88

8.2.3 曲线的法线和接触点89

8.2.4 齿廓啮合基本定律89

8.2.5 共轭齿廓91

8.3 渐开线齿廓91

8.4 渐开线齿轮94

8.5 渐开线齿轮的安装和啮合97

第9章 带传动和链传动102

9.1 带传动和链传动的特点102

9.2 带传动103

9.2.1 带传动的主要类型103

9.2.2 摩擦型带传动的工作情况分析104

9.2.3 普通V带传动设计105

9.2.4 V带传动的安装和调整114

9.3 链传动115

9.3.1 链传动的主要类型116

9.3.2 滚子链的结构特点116

9.3.3 滚子链传动的多边形效应117

9.3.4 滚子链传动的主要参数118

第四单元 拓宽视野123

第10章 其他常用机构和功能部件123

10.1 间歇传动机构123

10.1.1 棘轮机构124

10.1.2 槽轮机构126

10.1.3 不完全齿轮机构127

10.1.4 间歇传动的连杆机构128

10.2 螺旋机构129

10.3 联轴器131

10.3.1 刚性联轴器132

10.3.2 挠性联轴器132

10.3.3 安全联轴器133

10.4 离合器134

10.4.1 嵌合式离合器134

10.4.2 摩擦式离合器135

10.4.3 离心式离合器137

10.4.4 超越离合器137

10.4.5 安全离合器138

10.5 制动器139

10.5.1 带式制动器139

10.5.2 外抱块式制动器140

10.5.3 内张蹄式制动器140

10.5.4 盘式制动器141

第11章 机构的组合应用142

11.1 同类型机构的组合应用142

11.2 不同类型机构的组合应用144

11.3 机构的串联和并联145

11.4 机构的反馈式组合147

11.5 以多自由度机构为基础的组合148

11.6 轮系150

11.6.1 轮系传动比的定义150

11.6.2 定轴轮系151

11.6.3 周转轮系152

11.6.4 复合轮系157

第五单元 运动和动力设计163

第12章 机械的运动设计163

12.1 机构的运动分析163

12.2 机构的运动尺寸设计166

12.2.1 用直接方法进行机构运动设计167

12.2.2 用间接方法进行机构运动设计168

12.3 基于目标的机构运动尺寸设计173

第13章 机械的动力设计175

13.1 机械在力的作用下运动176

13.2 机械的效率177

13.2.1 运动副的摩擦177

13.2.2 机械传动的效率181

13.2.3 动态静力分析182

13.2.4 机构的受力分析183

13.2.5 平面连杆机构的效率187

13.3 机械运转中的能量调节188

13.3.1 机械运转过程中的能量变化189

13.3.2 机械的运动方程式190

13.3.3 速度波动的衡量指标191

13.3.4 周期性速度波动的调节192

13.3.5 非周期性速度波动的调节196

13.4 机械的平衡198

13.4.1 机械平衡的分类198

13.4.2 刚性转子的平衡设计199

13.4.3 刚性转子的平衡试验204

13.4.4 转子的平衡品质205

13.4.5 不平衡特性的利用205

13.5 机械的自锁206

13.5.1 机械的自锁分析206

13.5.2 自锁机构的设计206

第六单元 机械系统总体方案设计213

第14章 机械系统的方案设计213

14.1 执行系统的方案设计213

14.1.1 功能原理设计214

14.1.2 执行构件的运动设计215

14.1.3 执行机构的类型设计215

14.1.4 执行机构的运动设计217

14.1.5 执行系统的协调设计217

14.1.6 执行系统的动力设计219

14.1.7 执行系统的方案评价219

14.2 传动系统的方案设计221

14.2.1 传动系统的类型221

14.2.2 机械传动系统的类型设计222

14.2.3 传动路线设计223

14.2.4 传动系统的效率225

14.2.5 原动机及各级传动机构的功率225

14.3 机械系统总体方案的评价227

第七单元 从方案到实体的思考233

第15章 把方案转变为现实的结构设计233

15.1 满足功能要求234

15.2 满足装配需求235

15.3 满足工艺需求237

15.4 满足安全需求241

15.5 满足误差补偿242

15.6 设计符合标准的零件243

15.7 根据性能需求进行精度与配合设计243

15.7.1 公差等级表示加工精确度244

15.7.2 基本偏差表示公差带的位置246

15.7.3 轴与孔的配合设计248

15.7.4 机械零件的几何公差249

15.7.5 机械零件的表面粗糙度253

15.7.6 几何公差与表面粗糙度的关系255

第16章 机械设计的准则256

16.1 机械设计常用的材料257

16.2 材料在外力作用下的表现258

16.2.1 应力与应变258

16.2.2 物体受力变形的基本形式260

16.2.3 应力集中现象265

16.2.4 材料在静力下的破坏265

16.3 材料的疲劳267

16.3.1 随时间变化的变应力267

16.3.2 零件的疲劳破坏268

16.3.3 σ-N疲劳曲线269

16.4 机械零件的接触应力270

16.5 机械零件设计的强度准则271

16.6 机械的等强度设计275

16.7 机械零件设计的刚度准则277

16.8 零件的脆断和失稳现象279

16.9 零件的耐磨和耐热性280

16.10 振动稳定性准则281

16.11 可靠性准则281

16.12 机械零件设计准则的运用283

第八单元 常用零件的设计289

第17章 齿轮传动设计289

17.1 齿轮的材料及选择289

17.2 齿轮传动的精度291

17.3 齿轮的失效形式和设计准则291

17.3.1 齿轮的失效形式291

17.3.2 齿轮传动的设计准则293

17.4 齿轮传动的接触疲劳强度设计293

17.4.1 接触应力计算公式293

17.4.2 载荷系数计算295

17.4.3 接触疲劳强度设计298

17.5 齿轮传动的弯曲疲劳强度设计299

17.5.1 齿根弯曲疲劳强度校核公式299

17.5.2 齿根弯曲疲劳强度设计301

17.6 齿轮传动的许用应力302

17.7 齿轮的结构设计304

第18章 轴承307

18.1 滚动轴承的计算和选用307

18.2 滑动轴承的设计319

第19章 轴的设计325

19.1 轴的分类325

19.2 轴的材料326

19.3 轴的结构设计327

19.3.1 轴上零件的周向固定327

19.3.2 轴上零件的轴向定位和固定327

19.3.3 轴段的直径和长度330

19.3.4 轴的结构工艺性331

19.4 轴的强度校核332

19.5 提高轴强度的措施335

19.6 轴的刚度校核338

19.7 轴的零件工作图341

第20章 弹簧346

20.1 常用弹簧的结构与应用346

20.2 圆柱螺旋弹簧的设计348

20.3 圆柱螺旋弹簧的稳定性350

第九单元 机械零件的连接设计355

第21章 常用的可拆卸连接355

21.1 螺纹连接356

21.1.1 螺纹连接的类型359

21.1.2 螺纹连接的预紧360

21.1.3 螺纹连接的防松361

21.1.4 受拉螺纹连接的强度计算363

21.1.5 受横向载荷的铰制孔用螺栓连接365

21.1.6 螺纹连接的许用应力366

21.2 其他常用可拆卸连接367

21.2.1 键连接367

21.2.2 销连接369

21.2.3 胀套连接369

第22章 常用的不可拆卸连接371

22.1 铆钉连接371

22.2 焊接373

第十单元 机械零件的润滑与支承379

第23章 摩擦与润滑379

23.1 摩擦状态379

23.2 磨损380

23.3 润滑剂381

23.4 滑动轴承的润滑383

23.5 滚动轴承的润滑384

23.6 齿轮传动的润滑385

23.7 链传动的润滑386

23.8 润滑剂的密封386

第24章 机械零件的支承390

24.1 机架的设计390

24.1.1 机架的分类391

24.1.2 机架的材料和制造方法391

24.1.3 箱壳式机架的结构设计392

24.1.4 机架零件的强度校核396

24.2 转动构件的支承设计397

24.2.1 滚动轴承的组合设计397

24.2.2 滚动轴承的配合399

24.2.3 提高轴系支承刚度的措施400

24.2.4 滚动轴承的安装和拆卸401

24.2.5 滑动轴承座技术条件403

24.2.6 轴套和轴瓦的定位和固定403

24.3 移动构件的支承设计404

24.3.1 导轨设计的要求和内容404

24.3.2 滚动导轨405

24.3.3 滑动导轨406

24.3.4 滑动导轨的压强计算409

24.3.5 导轨的防护411

第十一单元 机械系统的详细设计415

第25章 实体机械的详细设计415

25.1 拟定总体装配结构415

25.1.1 确定构件的功能416

25.1.2 确定构件的工作空间417

25.1.3 拟定各部分的装配方案419

25.1.4 修改构件的结构421

25.2 设计构件装配结构421

25.3 确定零件工作载荷422

25.4 零件工作能力设计424

25.5 机箱设计425

25.5.1 实现包容零件的功能426

25.5.2 实现支承零件的功能427

25.5.3 装配结构设计429

25.6 润滑设计436

25.7 考虑运输安装和维修437

25.8 公差与配合设计437

25.9 技术文件制作438

附录A441

参考文献452