机械设计基础

本书系统地介绍了机械设计的基础理论，包括机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和设计方法。全书共分6篇17章。靠前篇总论，第2篇常用机构，第3篇机械传动，第4篇连接，第5篇轴及轴系部件，第6篇减速器。本书采用新的国家标准，突出基本知识、基本理论和基本方法以及设计技能的基本训练。每章之前都有知识导读，各章之后都附有适量的复习思考题与习题供读者使用。本书可作为高等工科院校机类、近机类本科或专科各专业48～80学时“机械设计基础”课程的教材，也适合作为函授大学、电大、夜大及自学考试用教材，也可供有关技术人员参考。

前言
第1篇总论
第1章绪论2
1.1本课程的研究对象2
1.2本课程的内容、性质和任务6
思考题与习题6
第2章机械设计概论7
2.1概述7
2.2机械零件的强度8
2.3机械零件的表面强度11
2.4机械零件的常用材料13
2.5机械零件的工艺性16
2.6机械零件的标准化、系列化、
通用化18
2.7机械设计中的常用设计方法18
思考题与习题20第2篇常用机构
第3章平面机构的运动简图及
自由度22
3.1运动副、运动链和机构的组成22
3.2平面机构运动简图24
3.3平面机构的自由度28
3.4拓展内容——机构的速度瞬心32
思考题与习题34
第4章平面连杆机构38
4.1平面连杆机构的组成及特点38
4.2铰链四杆机构的三种基本型式及
应用39
4.3铰链四杆机构的演化42
4.4铰链四杆机构有曲柄的条件及主要
工作特性45
4.5图解法设计平面四杆机构49
4.6拓展内容——解析法设计四杆机构51
思考题与习题52
第5章凸轮机构55
5.1概述55
5.2从动件的常用运动规律58
5.3图解法设计凸轮轮廓曲线62
5.4凸轮机构设计中应注意的几个问题65
5.5拓展内容——解析法设计凸轮轮廓
曲线67
思考题与习题69
第6章齿轮机构72
6.1齿轮机构的特点及类型72
6.2齿廓啮合基本定律74
6.3渐开线齿廓74
6.4齿轮各部分名称及渐开线标准直齿
圆柱齿轮的基本尺寸76
6.5一对渐开线标准齿轮的啮合78
6.6渐开线齿轮的切齿原理80
6.7根切现象、最少齿数及变位齿轮82
6.8平行轴斜齿圆柱齿轮机构84
6.9锥齿轮机构88
6.10拓展内容——斜齿圆柱齿轮及直齿锥
齿轮的当量齿数91
思考题与习题92
第7章其他常用机构简介95
7.1棘轮机构95
7.2槽轮机构100
7.3不完全齿轮机构104
7.4凸轮式间歇运动机构106
7.5广义机构107
7.6拓展内容——组合机构110
思考题与习题111第3篇机械传动
第8章齿轮传动114
8.1齿轮传动的失效形式及计算准则115
8.2齿轮材料及其热处理117
8.3齿轮传动的精度及选择119
8.4直齿圆柱齿轮传动的受力分析及
计算载荷119
8.5直齿圆柱齿轮传动的强度计算121
8.6斜齿圆柱齿轮传动的强度计算127
8.7锥齿轮传动的强度计算130
8.8齿轮的结构132
8.9齿轮传动的效率、润滑与维护134
8.10拓展内容——其他齿轮传动简介135
思考题与习题136
第9章蜗杆传动139
9.1蜗杆传动的类型和特点139
9.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
计算141
9.3蜗杆传动的啮合特性和运动关系143
9.4蜗杆传动的失效形式和设计准则145
9.5蜗杆、蜗轮的材料与结构145
9.6蜗杆传动的受力分析147
9.7蜗杆传动的强度计算148
9.8蜗杆传动的效率、润滑和热平衡
计算149
9.9蜗杆传动的安装与维护153
9.10拓展内容——圆弧圆柱蜗杆传动
简介154
思考题与习题154
第10章带传动和链传动156
10.1带传动概述156
10.2带传动的受力分析和应力分析160
10.3带传动的弹性滑动和打滑161
10.4带传动的失效形式、设计准则和
许用功率162
10.5V带传动的设计计算164
10.6链传动概述167
10.7链传动的运动特性和受力分析170
10.8滚子链传动的设计计算172
10.9链传动的布置形式、润滑与张紧175
10.10拓展内容——同步带传动178
思考题与习题178第4篇连接
第11章螺纹连接181
11.1螺纹181
11.2螺纹连接的基本类型及螺纹紧
固件186
11.3螺纹连接的预紧和防松188
11.4单个螺栓连接的强度计算192
11.5螺栓组连接的设计195
11.6螺栓的材料和许用应力198
11.7提高螺栓连接强度的措施200
11.8拓展内容——螺旋传动概述202
思考题与习题204
第12章轴毂连接207
12.1键连接207
12.2花键连接211
12.3销连接212
12.4成形连接213
12.5过盈配合连接213
12.6知识拓展——其他常用连接简介214
思考题与习题217
第13章轴间连接219
13.1概述219
13.2联轴器219
13.3离合器223
13.4拓展内容——联轴器、离合器的
选择与维护225
思考题与习题227第5篇轴及轴系部件
第14章轴229
14.1轴的分类和设计中的主要问题229
14.2轴的材料231
14.3轴的结构设计232
14.4轴的强度计算235
14.5轴的刚度计算239
14.6轴的临界转速的概念241
14.7拓展内容——机械速度波动的调节及
回转件的平衡241
思考题与习题247
第15章轴承249
15.1滑动轴承概述249
15.2非液体润滑滑动轴承的计算254
15.3液体动压润滑滑动轴承的简介255
15.4滚动轴承概述257
15.5滚动轴承的失效形式和选择计算261
15.6滚动轴承的组合设计267
15.7拓展内容——滑动轴承与滚动轴承的
性能对比271
思考题与习题272
附录273第6篇减速器
第16章轮系276
16.1轮系及其分类276
16.2定轴轮系的传动比277
16.3周转轮系的组成及传动比280
16.4复合轮系的传动比284
16.5轮系的应用286
16.6拓展内容——其他类型的行星传动
简介289
思考题与习题291
第17章减速器294
17.1减速器的主要类型及特性294
17.2减速器传动比的分配297
17.3减速器的结构298
17.4减速器的润滑300
思考题与习题302
参考文献303

本教材是根据教育部“高等工业学校机械设计基础课程教学基本要求”编写的。本教材充分体现出编者多年来对机械设计基础课程不断进行改革的成果。在编写中，以“打好基础、精选内容、不断更新、利于教学、打造精品”为原则，着重突出课程的基本理论、基本知识和基本方法，并采用最新的国家标准和名词术语。
    本教材的编写具有以下特点：
    1）本教材结构编排新颖、合理，知识体系清晰、完整。
    全书共分6篇17章。
    第1篇总论，有绪论和机械设计概论两章。
    第2篇常用机构，有平面机构的运动简图及自由度、平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、其他常用机构简介等。
    第3篇机械传动，有齿轮传动、蜗杆传动、带传动和链传动等。
    第4篇连接，有螺纹连接、轴毂连接、轴间连接等。将键连接、花键连接和销连接编排在轴毂连接一章；而联轴器和离合器作为轴间连接。
    第5篇轴及轴系部件，有轴和轴承两章。轴承一章包括滚动轴承和滑动轴承两大类型。
    第6篇减速器，有轮系和减速器两章。
    本教材每章开始之前都编排了“知识导读”，供读者在学习本章知识之前能了解其主要内容以及学习的重点和难点，使读者能准确地把握知识点；在有些章节的基本内容后设有一节相应的拓展内容，增大了信息量，目的是为了开阔学生们的视野，满足学生不同层次的需求；每章后精选了适量的思考题和习题，为读者巩固学习成果起到重要的作用。
    2）本教材力求将理论与实际有机地结合在一起，突出实用性。
    本教材在编写时，从常见的典型机器开始，在后面的章节中以其为主线将组成机器的各种常用机构、各种重要的传动、连接等呈现在读者面前。本教材中对重要的传动等增加了使用时的安装、维护和保养等内容，突出了实用教学的特点，重在培养学生的实践能力和创新能力。
    3）本教材语言精练、内容紧凑、信息量大、知识面宽。
    为了适应社会的发展和读者的需求，本教材除重点介绍机械中的常用机构和传动外，还向读者介绍广义机构和组合机构的设计问题及在实际中的应用，增大了教材的信息量，为读者提供了创新设计的平台。
    本教材的编写人员均为太原理工大学的教师，由郑树琴任主编，李秀春、常艳红、李秀红任副主编。参加编写的工作人员及分工如下：郑树琴编写第6、8、16章；李秀春编写第1、3、4、5、7章；常艳红编写第10、14、15章；李秀红编写第11章；许和变编写第2章；洪业编写第13章；亓秀梅编写第9、12章；秦晓峰编写第17章。
    本教材在编写过程中得到了太原理工大学机械设计教研室同行的大力支持和帮助。在此深表感谢。
    尽管我们努力将本教材打造成精品，但由于编者水平有限，教材中的错误和不妥之处在所难免，恳请广大读者批评指正。对本教材的意见和建议请寄太原理工大学机械工程学院（邮编030024）。
    编者