機械設計基礎(汽車類專業適用)（簡體書）

全書分上、下兩篇，共17章，上篇第1～8章是機械基礎部分，主要講述常用機構及機器動力學基礎知識，下篇第9～17章是機械零件部分，主要講述常用機械零部件設計的基礎知識。具體內容包括緒論、機構組成和機構分析基礎知識、平面連杆機構、凸輪機構、齒輪機構、齒輪系、其他常用機構、機械系統動力學分析與設計、機械零件設計概論、非軸轂連接、齒輪傳動和蝸杆傳動、軸的連接與制動、撓性傳動、軸、滑動軸承、滾動軸承和彈簧。本書可作為高等院校車輛工程專業及其他相關專業的教材，也可作為從事機械和汽車設計的技術人員、管理人員和科研人員的參考書和培訓教材。本書配有PPT課件，免費贈送給採用本書作為教材的教師，可登錄www.cmpedu.com註冊下載，或聯繫編輯(tian.lee9913@163.com)索取。

結合汽車的機構和結構，注重實用性和綜合性

前言
上篇機械基礎部分
第1章緒論2
1.1機器的類型和組成2
1.1.1機器的類型2
1.1.2機器的功能組成2
1.1.3機器的結構組成4
1.2本課程研究的內容、對象與任務5
1.2.1本課程的主要內容及研究對象5
1.2.2本課程的地位與性質5
1.2.3本課程的主要任務及學習方法6
1.3機械設計的基本要求和一般程序7
1.3.1機械設計的基本要求7
1.3.2機械設計的一般程序和主要內容7
1.3.3機械零件設計的基本要求和一般步驟8
思考練習題9
第2章機構組成和機構分析基礎知識10
2.1機構的組成10
2.1.1構件及其分類10
2.1.2運動副及其分類11
2.1.3汽車中的運動副12
2.2平面機構運動簡圖13
2.2.1機構運動簡圖的概念13
2.2.2運動副和構件的表示14
2.2.3繪製平面機構運動簡圖的方法和步驟16
2.2.4機構運動簡圖在汽車上的應用18
2.3平面機構的自由度計算及具有確定運動的條件19
2.3.1機構自由度的計算公式19
2.3.2機構具有確定運動的條件19
2.3.3計算機構自由度時應注意的事項20
2.4速度瞬心及應用24
2.4.1速度瞬心的概念及數量24
2.4.2速度瞬心的確定24
2.4.3速度瞬心在汽車設計中的應用26
思考練習題27
第3章平面連杆機構29
3.1鉸鏈四杆機構30
3.1.1曲柄存在的條件30
3.1.2鉸鏈四杆機構的基本形式及應用31
3.1.3鉸鏈四杆機構的演變34
3.2具有移動副的四杆機構及其擴展36
3.2.1含有一個移動副的四杆機構36
3.2.2含有兩個移動副的四杆機構（雙滑塊機構）38
3.2.3四杆機構的擴展39
3.3平面四杆機構的基本特性40
3.3.1四杆機構的急回特性和行程速比係數40
3.3.2壓力角和傳動角42
3.3.3機構的死點43
3.4平面四杆機構的運動學設計44
3.4.1平面連杆機構設計概述44
3.4.2按給定的行程速比係數設計四杆機構45
3.4.3按給定連杆的位置設計四杆機構47
3.4.4按給定兩連架杆的對應位置設計四杆機構47
3.4.5按給定點的運動軌跡設計四杆機構48
3.5平面機構在汽車上的應用49
3.5.1履帶車輛懸掛裝置49
3.5.2汽車發動機的曲柄連杆機構50
3.5.3汽車底盤的轉向梯形51
3.5.4中型貨車的自卸機構53
思考練習題53
第4章凸輪機構55
4.1凸輪機構概述55
4.1.1凸輪機構的組成和特點55
4.1.2凸輪機構的分類55
4.1.3凸輪與從動件維持高副接觸的
方式57
4.1.4凸輪機構的應用58
4.2凸輪機構的從動件運動規律60
4.2.1基本名詞術語60
4.2.2常用的從動件運動規律61
4.2.3從動件運動規律的組合65
4.3凸輪機構的壓力角66
4.3.1凸輪機構壓力角與從動件受力之間的關係66
4.3.2凸輪機構壓力角與尺寸之間的關係67
4.4用作圖法設計凸輪輪廓曲線68
4.4.1反轉原理68
4.4.2直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的繪製69
4.4.3對心直動滾子凸輪輪廓的繪製70
4.4.4其他凸輪輪廓曲線的繪製72
4.5用解析法設計凸輪輪廓曲線73
4.5.1直動滾子從動件盤形凸輪輪廓曲線的設計74
4.5.2直動平底從動件盤形凸輪輪廓曲線的設計75
4.5.3擺動滾子從動件盤形凸輪輪廓曲線的設計75
思考練習題76
第5章齒輪機構78
5.1齒輪機構概述78
5.1.1齒輪機構的特點78
5.1.2齒輪機構的類型78
5.1.3齒輪機構在汽車上的應用78
5.2漸開線齒廓的嚙合特性82
5.2.1齒廓嚙合基本定律82
5.2.2漸開線的形成及性質83
5.2.3漸開線的嚙合特性84
5.3漸開線標準直齒圓柱齒輪的主要參數和幾何尺寸計算85
5.3.1漸開線齒輪各部分的名稱和符號85
5.3.2漸開線齒輪的主要參數86
5.3.3齒條與內齒輪88
5.4漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合89
5.4.1正確嚙合的條件89
5.4.2重合度89
5.4.3標準中心距91
5.5漸開線齒輪的加工、根切與變位91
5.5.1漸開線齒輪的加工方法91
5.5.2根切現象及最少齒數94
5.5.3變位齒輪95
5.5.4齒輪傳動類型97
5.6平行軸斜齒圓柱齒輪機構98
5.6.1斜齒輪概述98
5.6.2斜齒輪的主要參數及幾何尺寸100
5.6.3斜齒輪傳動的重合度101
5.6.4斜齒輪的當量齒輪與當量齒數102
5.6.5斜齒輪的嚙合特點103
5.7錐齒輪機構104
5.7.1錐齒輪概述104
5.7.2直齒錐齒輪機構104
5.7.3汽車主減速器常用的錐齒輪簡介107
5.8蝸杆機構109
5.8.1蝸杆傳動的形成和種類109
5.8.2蝸杆傳動的正確嚙合條件110
5.8.3蝸杆傳動的基本參數和幾何尺寸111
5.8.4蝸杆機構的主要特點114
思考練習題115
第6章齒輪系117
6.1齒輪系的應用及類型117
6.1.1定軸輪系117
6.1.2周轉輪系117
6.1.3複合輪系118
6.1.4輪系的基本概念118
6.2定軸輪系傳動比的確定120
6.2.1定軸輪系傳動比的計算120
6.2.2定軸輪系主、從動輪轉向關係的確定121
6.3周轉輪系傳動比的計算122
6.3.1轉化輪系122
6.3.2轉化輪系傳動比的計算123
6.4複合輪系的傳動比125
6.5輪系在汽車中的應用126
6.5.1輪系在汽車手動變速器中的應用126
6.5.2汽車自動變速器行星齒輪機構的工作原理128
6.5.3行星齒輪機構在汽車驅動橋差速器中的應用132
思考練習題133
第7章其他常用機構135
7.1棘輪機構135
7.1.1棘輪機構的組成及工作原理135
7.1.2輪齒式棘輪機構136
7.1.3摩擦式棘輪機構137
7.1.4棘輪機構的特點和應用137
7.2其他間歇運動機構139
7.2.1槽輪機構139
7.2.2不完全齒輪機構141
7.2.3凸輪間歇運動機構141
7.3螺旋機構142
7.3.1螺旋機構概述142
7.3.2差動螺旋機構143
7.3.3複式螺旋機構143
7.3.4雙移動螺旋機構144
7.4萬向聯軸器145
7.4.1單萬向聯軸器145
7.4.2雙萬向聯軸器145
思考練習題147
第8章機械系統動力學分析與設計148
8.1機械週期性速度波動與調節148
8.1.1週期性速度波動148
8.1.2週期性速度波動調節的基本原理150
8.1.3飛輪設計150
8.2機械非週期性速度波動與調節153
8.2.1非週期性速度波動153
8.2.2非週期性速度波動的調節153
8.3機械平衡概述155
8.3.1繞固定軸回轉的構件的慣性力平衡155
8.3.2機構的平衡155
8.3.3轉子的平衡品質156
8.4剛性轉子的平衡設計157
8.4.1剛性轉子的靜平衡計算157
8.4.2剛性轉子的動平衡計算158
8.5剛性轉子的平衡試驗160
8.5.1靜平衡試驗160
8.5.2動平衡試驗161
思考練習題162下篇機械零件部分
第9章機械零件設計概論165
9.1機械零件的工作能力165
9.1.1機械零件的主要失效形式165
9.1.2機械零件的設計計算準則166
9.2機械零件的常用材料及選用168
9.2.1機械零件的常用材料168
9.2.2機械零件材料的選用172
9.3機械零件的強度173
9.3.1載荷和應力的分類173
9.3.2機械零件的疲勞破壞175
9.3.3許用應力177
9.4機械零件的表面強度180
9.4.1表面擠壓強度180
9.4.2表面磨損強度181
9.4.3接觸疲勞強度181
9.5摩擦、磨損和潤滑概述184
9.5.1摩擦184
9.5.2磨損185
9.5.3潤滑187
9.6機械零件的“三化”193
9.6.1“三化”的含義及其優越性193
9.6.2機械零部件的標準化194
9.7機械零件的設計方法194
9.7.1機械零件的常規設計方法194
9.7.2現代機械設計方法簡介195
思考練習題197
第10章非軸轂連接198
10.1螺紋198
10.1.1螺紋的形成198
10.1.2螺紋的主要參數198
10.1.3螺紋的種類200
10.2螺旋副的受力分析、自鎖和效率202
10.2.1矩形螺紋的受力分析和自鎖202
10.2.2非矩形螺紋的受力分析和自鎖203
10.2.3螺旋副的效率204
10.3螺紋連接204
10.3.1標準螺紋緊固件204
10.3.2螺紋連接的類型206
10.3.3螺紋連接的擰緊和防松208
10.4螺栓連接的強度計算212
10.4.1螺栓連接的主要失效形式及設計準則212
10.4.2松螺栓連接213
10.4.3緊螺栓連接213
10.4.4螺栓連接的材料及性能等級217
10.5提高螺栓連接強度的措施218
10.5.1改善螺紋牙間的載荷分配219
10.5.2減小螺栓總拉伸載荷Fa的變化範圍220
10.5.3避免附加彎曲應力221
10.5.4其他措施221
10.6螺旋傳動222
10.6.1螺旋傳動分類222
10.6.2滑動螺旋傳動的材料和失效形式223
10.6.3滑動螺旋傳動的設計計算224
10.6.4其他螺旋傳動簡介226
10.7不可拆連接簡介228
10.7.1膠接228
10.7.2焊接230
10.7.3鉚接230
思考練習題231
第11章齒輪傳動和蝸杆傳動233
11.1齒輪傳動的失效形式和設計計算準則233
11.1.1輪齒的失效形式233
11.1.2齒輪傳動的設計準則236
11.2齒輪常用材料、熱處理方法和傳動精度237
11.2.1齒輪常用材料237
11.2.2齒輪常用的熱處理方法237
11.2.3齒輪傳動的誤差和精度238
11.3直齒圓柱齒輪傳動的受力分析和強度計算239
11.3.1直齒圓柱齒輪傳動的受力分析和計算載荷239
11.3.2直齒圓柱齒輪的強度計算241
11.3.3直齒圓柱齒輪主要參數的選取243
11.4斜齒圓柱齒輪傳動246
11.4.1斜齒圓柱齒輪的受力分析246
11.4.2斜齒圓柱齒輪的強度計算246
11.5直齒錐齒輪傳動249
11.5.1直齒錐齒輪的受力分析249
11.5.2直齒錐齒輪的強度計算250
11.6齒輪變位對強度計算的影響252
11.6.1對齒根彎曲疲勞強度的影響252
11.6.2對齒面接觸疲勞強度的影響252
11.7齒輪的構造、潤滑和效率252
11.7.1齒輪的結構設計252
11.7.2齒輪傳動的潤滑255
11.7.3齒輪傳動的效率257
11.8蝸杆傳動的失效形式、材料和
結構257
11.8.1蝸杆傳動的失效形式和計算
準則257
11.8.2蝸杆、蝸輪常用材料258
11.8.3蝸杆與蝸輪的結構258
11.9圓柱蝸杆傳動的受力分析和強度計算260
11.9.1蝸杆傳動的受力分析260
11.9.2圓柱蝸杆傳動的強度計算261
11.10圓柱蝸杆傳動的效率、潤滑及其熱平衡計算263
11.10.1蝸杆傳動的效率263
11.10.2蝸杆傳動的潤滑264
11.10.3蝸杆傳動的熱平衡計算264
思考練習題266
第12章軸的連接與制動269
12.1軸轂連接269
12.1.1鍵連接269
12.1.2花鍵連接272
12.1.3銷連接274
12.1.4過盈連接275
12.1.5成形連接277
12.2聯軸器277
12.2.1聯軸器的分類278
12.2.2剛性聯軸器279
12.2.3撓性聯軸器279
12.2.4安全聯軸器283
12.2.5聯軸器的選用284
12.3離合器285
12.3.1嵌合式離合器286
12.3.2摩擦式離合器286
12.3.3摩擦式離合器主要參數的計算與選擇287
12.3.4電磁離合器簡介290
12.4制動器291
12.4.1制動器的功用與類型291
12.4.2外抱式制動器292
12.4.3帶式制動器293
12.4.4鼓式制動器293
12.4.5盤式制動器295
思考練習題296
第13章撓性傳動298
13.1帶傳動概述298
13.1.1帶傳動的分類298
13.1.2V帶的結構和類型300
13.1.3V帶的主要幾何參數301
13.1.4摩擦型帶傳動的特點302
13.2帶傳動的受力分析和運動特性302
13.2.1帶傳動的受力分析302
13.2.2帶傳動的彈性滑動和打滑304
13.2.3帶傳動的應力分析305
13.3普通V帶傳動的設計307
13.3.1單根普通V帶所能傳遞的功率307
13.3.2普通V帶的型號和根數的確定308
13.3.3普通V帶的設計步驟310
13.4V帶輪的結構和V帶傳動的張緊312
13.4.1V帶輪的結構312
13.4.2V帶傳動的張緊、安裝與防護313
13.5同步帶簡介316
13.5.1同步帶傳動的特點及應用316
13.5.2同步帶的結構、類型和主要參數316
13.5.3同步帶輪318
13.6鏈傳動概述318
13.6.1鏈傳動的類型、特點和應用318
13.6.2滾子鏈的結構特點319
13.6.3滾子鏈鏈輪321
13.7鏈傳動的運動特性和受力分析323
13.7.1鏈傳動的運動特性323
13.7.2鏈傳動的受力分析325
13.8滾子鏈傳動的失效分析和設計
計算325
13.8.1滾子鏈傳動的失效形式325
13.8.2鏈傳動的參數及計算327
13.8.3滾子鏈傳動的設計計算330
13.9鏈傳動的佈置、張緊和潤滑331
13.9.1鏈傳動的佈置331
13.9.2鏈傳動的張緊332
13.9.3鏈傳動的潤滑332
思考練習題334
第14章軸335
14.1軸的概述335
14.1.1軸的分類335
14.1.2軸的常用材料337
14.2軸的結構設計338
14.2.1軸的結構設計概述338
14.2.2製造安裝要求339
14.2.3軸上零件的定位和固定339
14.2.4各軸段直徑和長度的確定341
14.2.5提高軸的強度和剛度的措施342
14.3軸的強度計算344
14.4軸的剛度計算349
14.4.1概述349
14.4.2軸的彎曲變形計算350
14.4.3軸的扭轉變形計算350
14.5軸的振動穩定性351
14.5.1軸的振動概念351
14.5.2軸的臨界轉速概念352
14.5.3汽車傳動軸的穩定性353
思考練習題353
第15章滑動軸承356
15.1滑動軸承概述356
15.1.1滑動軸承分類356
15.1.2滑動軸承的特點和應用356
15.1.3滑動軸承的潤滑357
15.1.4滑動軸承設計的主要任務359
15.2滑動軸承的結構型式359
15.2.1徑向滑動軸承的結構型式359
15.2.2止推滑動軸承361
15.3軸瓦的材料和結構362
15.3.1滑動軸承的失效形式362
15.3.2軸承材料363
15.3.3軸瓦結構364
15.4不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算368
15.4.1徑向軸承368
15.4.2止推軸承369
15.5液體動壓潤滑的原理和基本方程370
15.5.1液體動壓潤滑的形成原理及條件370
15.5.2徑向滑動軸承形成液體動壓潤滑的過程371
15.5.3液體動壓潤滑的基本方程372
15.6徑向動壓軸承的幾何關係和承載量的計算373
15.6.1徑向動壓軸承的幾何參數373
15.6.2徑向動壓軸承工作能力計算374
15.6.3最小油膜厚度375
15.7其他型式滑動軸承簡介375
15.7.1自潤滑軸承375
15.7.2多油楔滑動軸承376
15.7.3液體靜壓軸承377
15.7.4氣體潤滑軸承378
15.7.5磁流體軸承379
思考練習題380
第16章滾動軸承381
16.1滾動軸承概述381
16.1.1滾動軸承的基本結構381
16.1.2滾動軸承的結構特性382
16.1.3滾動軸承的材料383
16.2滾動軸承的常用類型和選擇383
16.2.1滾動軸承的類型383
16.2.2滾動軸承的代號384
16.2.3滾動軸承類型的選擇388
16.3滾動軸承的受載情況和失效形式389
16.3.1滾動軸承的受載情況389
16.3.2滾動軸承零件的應力情況390
16.3.3滾動軸承的失效形式和計算準則391
16.4滾動軸承的選擇計算392
16.4.1滾動軸承的壽命和載荷392
16.4.2角接觸向心軸承軸向載荷的
計算395
16.4.3滾動軸承的靜強度校核396
16.5滾動軸承的潤滑與密封398
16.5.1滾動軸承的潤滑398
16.5.2滾動軸承的密封401
16.6滾動軸承組合的結構設計403
16.6.1滾動軸承的軸向固定和基本結構類型403
16.6.2滾動軸承的基本組合形式405
16.6.3滾動軸承組合的調整407
16.6.4滾動軸承的配合410
16.6.5滾動軸承的安裝與拆卸410
思考練習題411
第17章彈簧414
17.1彈簧概述414
17.1.1彈簧的基本功能414
17.1.2彈簧的基本類型414
17.1.3彈簧的製造、材料和許用應力416
17.2圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的設計計算418
17.2.1彈簧的應力418
17.2.2彈簧的變形420
17.2.3圓柱螺旋彈簧的結構及幾何尺寸421
17.2.4圓柱螺旋壓縮彈簧的特性曲線和穩定性424
17.2.5受變載荷作用彈簧的疲勞強度校核425
17.3汽車用彈簧簡介428
17.3.1膜片彈簧428
17.3.2鋼板彈簧430
17.3.3扭杆彈簧432
17.3.4氣體彈簧432
思考練習題433
附錄435
附錄A螺紋基本尺寸435
附錄B普通平鍵和鍵槽的尺寸437
附錄C常用的齒輪材料及其力學性能438
附錄D單根普通V帶的基本額定功率439
附錄E常用滑動軸承軸瓦材料的性能440
附錄F常用滾動軸承的類型、結構和特性441
參考文獻444