機械設計基礎(第2版)（簡體書）

《普通高等院校機電工程類規劃教材:機械設計基礎(第2版)》適合作為高等工業學校近機械類和非機械類各個專業的《機械設計基礎》或《機械原理與機械零件》課程的教材及參考讀物，也可作為機械設計工程技術人員的技術參考讀物。

1緒論
1.1機械設計與現代科技產品
1.1.1微型機電產品
1.1.2仿生機構
1.2機械設計基礎課程的研究對象和內容
1.2.1課程學習的內容、特點和方法
1.2.2機械的基本概念和特征
1.3機械設計的基本要求和一般步驟
1.3.1機械的基本要求
1.3.2機械設計的程序步驟
習題
2平面機構運動簡圖及其自由度
2.1運動副及其分類
2.1.1構件自由度
2.1.2運動副及其類別
2.2平面機構運動簡圖
2.2.1機構的組成
2.2.2機構運動簡圖
2.3平面機構自由度
2.3.1平面機構自由度的基本概念
2.3.2平面機構有確定運動的條件
2.3.3計算平面機構自由度的注意事項
習題
3平面連桿機構
3.1平面連桿機構的基本型式和特性
3.1.1平面連桿機構概述
3.1.2鉸鏈四桿機構的基本型式和性質
3.2平面連桿機構存在曲柄的條件
3.2.1鉸鏈四桿機構有一個曲柄的條件
3.2.2鉸鏈四桿機構的型式判斷
3.3平面連桿機構的演化
3.3.1曲柄滑塊機構
3.3.2導桿機構
3.3.3偏心輪機構
3.3.4四桿機構的組合
3.4平面四桿機構設計
3.4.1設計方法
3.4.2常見的設計類型
習題
4凸輪機構和間歇運動機構
4.1凸輪機構的應用與分類
4.1.1凸輪機構的應用
4.1.2凸輪機構的特點與適用場合
4.1.3凸輪機構的組成
4.1.4凸輪機構的類型
4.2凸輪機構設計的基本任務與從動件的常用運動規律
4.2.1凸輪機構設計的基本任務
4.2.2相關名詞概念和運動分析的基礎知識
4.2.3從動件的常用運動規律
4.3盤形凸輪的輪廓曲線設計
4.3.1凸輪輪廓線的設計方法和基本原理
4.3.2對心直動從動件盤形凸輪設計
4.3.3擺動從動件盤形凸輪輪廓設計
4.4凸輪機構設計應注意的問題
4.4.1凸輪機構的壓力角
4.4.2凸輪基圓半徑的，確定
4.5間歇運動機構簡介
4.5.1棘輪機構
4.5.2槽輪機構
4.5.3不完全齒輪機構
4.5.4凸輪式間歇運動機構
習題
5螺紋連接和螺旋傳動
5.1螺紋的主要參數和常用類型
5.1.1螺紋形成原理及螺紋類型
5.1.2螺紋的主要參數
5.2螺紋連接和螺紋連接件
5.2.1螺紋連接的基本類型
5.2.2螺紋連接配件
5.3設計螺紋連接應注意的問題
5.3.1防松
5.3.2提高螺紋連接承載能力的措施
5.4螺旋傳動
5.4.1螺旋機構的類型及特點
5.4.2螺旋機構的功能
習題
6帶傳動
6.1帶傳動機構的組成、類型和應用
6.1.1帶傳動機構的組成
6.1.2帶傳動機構的類型和應用
6.2摩擦型帶傳動機構的主要幾何尺寸
6.3摩擦型帶傳動機構的特點、使用和維護
6.3.1摩擦型帶傳動機構的特點
6.3.2V帶傳動機構的使用與維護
6.3.3摩擦型帶傳動機構的張緊裝置
6.4摩擦型帶傳動機構的T作情況分析
6.4.1摩擦型帶傳動機構的受力分析
6.4.2摩擦型帶傳動機構的打滑與彈性滑動
6.4.3摩擦型帶傳動機構的應力分析和失效形式
6.5普通V帶傳動機構的設計計算
6.5.1V帶的類型、結構與型號
6.5.2V帶傳動機構的設計計算
6.6V帶輪的材料和結構
6.6.1帶輪的材料
6.6.2帶輪的結構
習題
7齒輪傳動
7.1齒輪傳動的特點、類型和應用
7.1.1齒輪傳動的特點
7.1.2齒輪傳動的類型和應用
7.1.3齒輪傳動的基本要求
7.2齒廓嚙合的基本定律與共軛齒廓
7.2.1齒廓嚙合的基本定律
7.2.2共軛齒廓
7.3漸開線齒廓及其嚙合特性
7.3.1漸開線的形成及其特性
7.3.2漸開線齒廓符合齒廓嚙合的基本定律
7.3.3漸開線齒輪的嚙合特性
7.4標準直齒圓柱齒輪的基本參數與幾何尺寸
7.4.1直齒圓柱齒輪各部分的名稱及其代號
7.4.2直齒圓柱齒輪的基本參數
7.4.3漸開線標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸
7.5漸開線齒輪正確嚙合和連續傳動的條件
7.5.1漸開線齒輪正確嚙合的條件
7.5.2漸開線齒輪連續傳動的條件
7.6漸開線齒輪的切齒原理和傳動精度
7.6.1漸開線輪齒的加工方法
7.6.2漸開線輪齒的根切現象
7.6.3齒輪傳動精度
7.7輪齒失效和齒輪材料
7.7.1輪齒失效
7.7.2齒輪材料
7.8直齒圓柱齒輪強度計算
7.8.1輪齒受力分析和計算載荷
7.8.2齒根彎曲疲勞強度計算
7.8.3齒面接觸疲勞強度計算
7.8.4齒輪傳動設計準則
7.8.5齒輪強度計算中的參數選擇
7.8.6齒輪傳動設計的主要內容和步驟
7.9斜齒圓柱齒輪傳動
7.9.1斜齒圓柱齒輪的齒廓曲面及其嚙合特點
7.9.2斜齒圓柱齒輪傳動的基本參數與正確嚙合條件
7.9.3斜齒圓柱齒輪的當量齒輪
7.9.4斜齒圓柱齒輪傳動的受力分析
7.10直齒圓錐齒輪傳動
7.10.1直齒圓錐齒輪的齒廓曲線及其傳動特點
7.10.2直齒圓錐齒輪的基本參數和當量齒輪
7.10.3直齒圓錐齒輪的受力分析
7.11蝸桿傳動
7.11.1蝸桿傳動機構的組成和特點
7.11.2蝸桿傳動的類型
7.11.3普通蝸桿傳動的基本參數與幾何尺寸的計算和選擇
7.11.4蝸桿傳動的正確嚙合條件與齒面相對滑動
7.11.5蝸桿傳動的受力分析
習題
8輪系
8.1輪系的功用和分類
8.1.1輪系的功用
8.1.2輪系的類型
8.2定軸輪系的傳動比計算
8.2.1定軸輪系傳動比值的計算
8.2.2從動輪（末輪）轉向的確定
8.2.3定軸輪系傳動比計算小結
8.3周轉輪系的傳動比計算
8.3.1周轉輪系傳動比計算的基本思路與轉化輪系
8.3.2周轉輪系的傳動比計算
8.4復合輪系的傳動比計算
習題
9軸
9.1軸的類型與材料
9.1.1軸的類型
9.1.2軸的材料
9.2軸的結構設計
9.2.1軸的結構形狀要求與組成
9.2.2確定軸的結構尺寸應注意的事項
9.2.3軸上零件的固定
9.2.4軸結構的設計步驟
9.3軸的設計計算
9.3.1粗略的設計計算
9.3.2精確的校核計算
習題
10軸承
10.1軸承的分類和功用
10.2滾動軸承的類型、特點和代號
10.2.1滾動軸承的基本結構、類型和特點
10.2.2滾動軸承的代號
10.3滾動軸承的選用
10.3.1各類滾動軸承的特點
10.3.2滾動軸承的選用原則
10.4滾動軸承的失效形式
10.4.1滾動軸承的疲勞點蝕
10.4.2滾動軸承的塑性變形
10.5滾動軸承的壽命和承載能力計算
10.5.1滾動軸承壽命及其承載能力計算的相關術語
10.5.2滾動軸承的壽命和承載能力計算
10.6滾動軸承的組合設計
10.6.1保證軸承支座的剛度和同軸度
10.6.2滾動軸承的軸向固定與調整
10.6.3滾動軸承的配合、安裝與拆卸
10.6.4滾動軸承的潤滑與密封
習題
附錄產品設計文檔
參考文獻

2.工作可靠性要求
從設計機械的角度看，零件是組成機械的基本元件，為保證機械工作可靠，必須從下述幾個方面保證零件的可靠性。
（1）強度。零件的強度指零件在載荷作用下抵抗斷裂或者抵抗塑性變形的能力。機械中的零件，如果在其工作過程中產生斷裂或者發生塑性變形，會直接影響機械正常工作。因此，設計機械／機構／構件的組成元素（零件）時，必須根據零件承受的載荷情況，正確地設計零件結構、選擇零件材料，使零件在機械工作過程中具備抵抗斷裂和塑性變形的能力。
（2）剛度。剛度指零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。如果零件的剛度過低，則承受載荷時易產生彈性變形，影響機械的工作性能。零件的剛度如果對機械的工作性能影響較大，設計時就應考慮保證零件有足夠的剛度。
（3）耐磨性。耐磨性指在載荷作用下，相對運動零件接觸表面之間的抗磨損能力。零件接觸表面磨損，一方面會削弱零件自身的強度，嚴重時將影響機械正常工作；另一方面還會導致零件連接處的間隙增大，或者使零件的位置偏離設計時的理想位置，影響機械的工作性能。因此，選擇零件材料、設計零件連接處的結構時，需考慮耐磨性對機械正常工作及其工作性能產生的影響。
（4）耐熱性。耐熱性指零件在規定的工作溫度環境中抗氧化、抗熱變形和抗蠕變①的能力。溫度對零件材料的力學性能和化學性能有直接影響，會使零件受熱變形，產生熱應力。零件工作溫度過高，將產生較大的熱變形，引起較大的熱應力，還會降低零件材料的抗氧化能力。零件如果受熱變形、產生熱應力、抗氧化能力降低、產生蠕變，都將對機械的工作性能和使用壽命產生影響，甚至影響機械正常工作。為保證機械能夠在規定的工作溫度環境下正常工作，設計零件時，需計算其耐熱性能，即考慮熱變形和熱應力等對零件的剛度和強度等方面產生的影響，也要保證機械在高溫下能夠正常工作。
（5）避免產生共振。機械中，零件的自激振動頻率接近于外界干擾頻率時，會出現共振現象（即強烈振動），共振時振幅非常大（振幅的理論值趨于）。如果零件強烈振動，一方面會縮短零件和機械的使用壽命，降低機械的工作質量和工作性能；一方面，會產生比較大的噪聲，惡化工作環境。因此，設計機械零件時，應防止零件的自激振動頻率接近外界干擾頻率。
3.經濟性要求
機械的經濟性主要體現在制造、使用和維護3個方面。機械的制造、使用和維護成本越低，經濟性越好。設計時可以從下述3個方面考慮機械的經濟性。
（1）正確選擇零件材料。正確選擇材料可以降低零件的制造成本。鑄造是成形零件毛坯的一種比較經濟的方法，尤其對于形狀復雜的零件，更能顯示出其經濟性。對于汽車發動機的缸體和缸蓋、船舶螺旋槳等一些難以通過切削方式加工的零件，如果選用少切削或者無切削加工的鑄造材料，則可有效地降低零件的制造成本。無切削加工是提高材料利用率和勞動生產率、降低能源消耗的重要措施之一。
（2）合理確定零件的結構形狀和尺寸。結構尺寸往往直接影響到零件的強度和剛度。一般情況下，結構尺寸大，零件的強度和剛度相應提高。設計零件時，在滿足強度和剛度要求的情況下，應盡量減小結構尺寸，這樣可以節約原材料，同時降低機械運轉時的能源消耗。設計零件結構形狀時，還應注意零件的回收與再利用性能。