工程力學與機械設計基礎（簡體書）

《工程力學與機械設計基礎》對工程力學、機械原理與機械零件這幾門課程按機械設計這條主線進行了整合，內容突出職業教育特色，強化了工程應用，注重實踐能力、動手能力和創新思維能力的培養。《工程力學與機械設計基礎》共 8 章，主要內容包括構件的靜力分析基礎、構件基本變形分析、常用機構、帶傳動與鏈傳動、齒輪傳動、輪系和減速器、連接和軸系零部件等，并在相關章節引入一些實例，符合當今高職機械基礎課程的教學內容。
《工程力學與機械設計基礎》主要作為高職院校工程技術類各專業教材，同時也可供有關工程技術人員參考。

第1章 構件的靜力分析基礎 1
1.1 力及其基本性質 1
1.1.1 力 1
1.1.2 力系 2
1.1.3 力的基本性質 3
1.1.4 約束與約束力 4
1.1.5 常見的約束類型 4
1.1.6 受力圖 7
1.2 力對點之矩 8
1.2.1 力矩的概念 8
1.2.2 力矩的性質 8
1.2.3 合力矩定理 8
1.3 力偶 9
1.3.1 力偶與力偶矩 9
1.3.2 力偶的性質 10
1.3.3 平面力偶系及其合成 11
1.4 平面力系的平衡方程及其應用 11
1.4.1 力在平面直角坐標軸上的投影、合力投影定理 11
1.4.2 平面力系的平衡方程 13
1.5 物體系統的平衡 17
1.5.1 靜定與靜不定問題的概念 17
1.5.2 物體系統的平衡問題 18
1.6 空間力系與重心簡介 19
1.6.1 力在空間直角坐標軸上的投影 19
1.6.2 空間力系平衡問題的平面解法 20
1.6.3 重心 21
小結 24
練習題 24

第2章 構件的基本變形 29
2.1 軸向拉伸與壓縮 29
2.1.1 拉伸、壓縮的概念與實例 29
2.1.2 截面法、軸力與軸力圖 30
2.1.3 拉(壓)桿橫截面上的正應力 32
2.1.4 軸向拉壓桿變形和胡克定律 33
2.1.5 材料在軸向拉伸與壓縮時的力學性能 35
2.1.6 構件拉伸與壓縮時的強度計算 38
2.1.7 壓桿穩定的概念 41
2.2 剪切與擠壓 41
2.2.1 剪切與擠壓的概念與實例 41
2.2.2 剪切實用計算 43
2.2.3 擠壓的實用計算 43
2.3 圓軸扭轉 46
2.3.1 圓軸扭轉的概念與實例 46
2.3.2 扭矩與扭矩圖 47
2.3.3 圓軸扭轉的應力與強度計算 49
2.3.4 圓軸扭轉時的變形與剛度計算 53
2.4 平面彎曲梁 55
2.4.1 平面彎曲的概念與實例 55
2.4.2 平面彎曲的內力——剪力與彎矩 57
2.4.3 平面彎曲梁橫截面上的應力及其強度計算 62
2.4.4 梁的彎曲剛度簡介 65
2.5 組合變形簡介 66
2.5.1 彎曲與拉伸(壓縮)組合變形 67
2.5.2 彎曲與扭轉組合變形 68
小結 68
練習題 68

第3章 常用機構 73
3.1 概述 73
3.2 平面機構運動簡圖及自由度 75
3.2.1 運動副及其分類 75
3.2.2 平面機構運動簡圖 76
3.2.3 平面機構的自由度 77
3.3 平面連桿機構 82
3.3.1 概述 82
3.3.2 平面四桿機構的基本形式及其應用 83
3.3.3 平面四桿機構的基本特性 88
3.4 凸輪機構 91
3.4.1 凸輪機構的應用和類型 91
3.4.2 平面凸輪的基本尺寸和運動參數 93
3.5 間歇運動機構 95
3.5.1 棘輪機構 95
3.5.2 槽輪機構 98
3.5.3 不完全齒輪機構 99
3.5.4 凸輪式間歇機構 100
3.6 常用機構綜合應用實例 101
小結 103
練習題 103

第4章 帶傳動與鏈傳動 107
4.1 帶傳動的工作原理、類型及特點 107
4.1.1 帶傳動的工作原理 107
4.1.2 帶傳動的類型 108
4.1.3 帶傳動的特點 109
4.2 帶傳動的基本理論 109
4.2.1 帶傳動的受力分析 109
4.2.2 帶的應力 110
4.2.3 彈性滑動與傳動比 111
4.3 普通v帶和v帶輪 112
4.3.1 v帶的構造和標準 112
4.3.2 普通v帶輪 113
4.4 普通v帶傳動的設計 115
4.4.1 帶傳動的失效形式和設計準則 115
4.4.2 單根v帶的基本額定功率 115
4.4.3 v帶型號的確定 118
4.4.4 帶傳動主要參數確定 119
4.5 帶傳動的張緊、安裝和維護 122
4.5.1 帶傳動的張緊 122
4.5.2 帶傳動的安裝和維護 123
4.6 鏈傳動 124
4.6.1 鏈傳動的結構和類型 124
4.6.2 鏈傳動的特點及應用 124
4.6.3 滾子鏈與鏈輪 124
4.6.4 鏈傳動的運動特性 127
小結 128
練習題 128

第5章 齒輪傳動 130
5.1 齒輪傳動的類型、特點及其基本要求 130
5.1.1 齒輪傳動的類型 130
5.1.2 齒輪傳動的特點 131
5.1.3 對齒輪傳動的基本要求 131
5.2 漸開線齒廓 132
5.2.1 漸開線的形成及其性質 132
5.2.2 漸開線齒廓滿足定傳動比要求 132
5.2.3 漸開線齒廓嚙合特點 133
5.3 標準漸開線直齒圓柱齒輪各部分的名稱和幾何尺寸 134
5.3.1 漸開線齒輪的各部位名稱及代號 134
5.3.2 標準漸開線直齒圓柱齒輪基本參數 135
5.3.3 標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算 136
5.3.4 公法線長度和分度圓弦齒厚 137
5.3.5 齒輪的測繪 138
5.4 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動 139
5.4.1 一對漸開線齒輪的正確嚙合條件 139
5.4.2 連續傳動條件 139
5.4.3 正確安裝及標準中心距 140
5.5 漸開線齒輪的加工原理、根切現象及變位齒輪的概念 142
5.5.1 漸開線齒輪的加工方法 142
5.5.2 根切現象及避免根切現象的措施 144
5.5.3 變位齒輪簡介 145
5.6 斜齒圓柱齒輪傳動 147
5.6.1 斜齒圓柱齒輪齒廊曲面的形成及嚙合特點 147
5.6.2 斜齒圓柱齒輪的基本參數及幾何尺寸計算 148
5.6.3 斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件 149
5.6.4 當量齒輪和當量齒數 149
5.7 圓柱齒輪強度計算 150
5.7.1 齒輪的失效形式和設計準則 150
5.7.2 齒輪的材料及熱處理 152
5.7.3 輪齒受力分析及計算載荷的確定 152
5.7.4 齒面接觸疲勞強度計算 153
5.7.5 齒根彎曲疲勞強度計算 155
5.8 直齒圓錐齒輪傳動 158
5.8.1 圓錐齒輪傳動的應用 158
5.8.2 直齒圓錐齒輪的基本參數及幾何尺寸計算 159
5.9 齒輪的結構設計 161
5.10 蝸桿傳動 163
5.10.1 蝸桿傳動概述 163
5.10.2 蝸桿傳動的類型和特點 163
5.10.3 圓柱蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸 164
5.11 齒輪機構的實用裝置實例 167
小結 169
練習題 170

第6章 輪系與減速器 172
6.1 概述 172
6.1.1 輪系的類型 172
6.1.2 輪系的功用 174
6.2 定軸輪系傳動比的計算 174
6.2.1 轉向關係的確定 174
6.2.2 傳動比的計算 175
6.3 行星輪系傳動比的計算 177
6.3.1 行星輪系的組成 177
6.3.2 行星輪系傳動比的計算 177
6.4 混合輪系傳動比的計算 180
6.4.1 混合輪系傳動比的計算 180
6.4.2 劃分基本輪系的方法 180
6.5 減速器簡介 181
6.5.1 齒輪減速器的基本構造 182
6.5.2 齒輪減速器箱體 182
6.5.3 齒輪減速器附件 183
6.5.4 減速器的潤滑 183
小結 184
練習題 184

第7章 連接 187
7.1 鍵連接與銷連接 187
7.1.1 鍵連接 187
7.1.2 花鍵連接 192
7.1.3 銷連接 194
7.2 螺紋連接 195
7.2.1 螺紋的形成、類型及主要參數 195
7.2.2 螺紋連接的主要類型 197
7.2.3 螺紋連接的預緊和防松 198
小結 200
練習題 200

第8章 軸系零部件 201
8.1 概述 201
8.1.1 軸的分類 201
8.1.2 軸的材料及其設計要求 203
8.2 軸的結構設計 204
8.2.1 軸結構設計的基本要求 204
8.2.2 軸上零件的固定 204
8.2.3 擬定軸上零件的布置和裝配方案確定軸的結構 206
8.2.4 軸的結構應具有良好的製造和裝配工藝性 207
8.2.5 軸的直徑和長度 208
8.3 提高軸強度和剛度措施 208
8.3.1 改善軸的受力狀況 208
8.3.2 改善軸的結構減小應力集中 209
8.4 滾動軸承 210
8.4.1 滾動軸承的特點 210
8.4.2 滾動軸承的構造、類型和代號 210
8.4.3 滾動軸承的組合設計 215
8.4.4 滾動軸承的潤滑與密封 218
8.5 滑動軸承 220
8.5.1 滑動軸承的分類和結構 220
8.5.2 軸瓦和軸承襯 222
8.5.3 軸瓦和軸襯的常用材料 223
8.6 聯軸器與離合器 223
8.6.1 聯軸器 223
8.6.2 離合器 225
小結 228
練習題 228
參考文獻 230