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绪论1

第1篇 机械设计总论7

第1章 机械设计概论7

1.1 机械设计的基本要求7

1.1.1 机器设计的基本要求7

1.1.2 机械零件设计的基本要求8

1.2 机械设计的一般程序9

1.3 机械零件的主要失效形式与设计准则10

1.3.1 机械零件的主要失效形式10

1.3.2 机械零件的设计准则11

1.4 机械零件的设计方法与基本原则13

1.4.1 机械零件的设计方法13

1.4.2 机械零件的设计步骤14

1.4.3 机械零件设计的基本原则15

习题16

第2章 机械零部件设计中的强度与耐磨性17

2.1 概述17

2.1.1 载荷及其种类17

2.1.2 应力及其种类17

2.1.3 静应力作用下的强度问题19

2.2 疲劳强度的基本理论20

2.2.1 疲劳断裂特征20

2.2.2 疲劳曲线20

2.2.3 疲劳极限应力图22

2.3 影响疲劳强度的主要因素23

2.3.1 应力集中的影响23

2.3.2 绝对尺寸的影响24

2.3.3 表面状态的影响24

2.4 稳定循环变应力时机械零件的疲劳强度计算24

2.4.1 许用应力法24

2.4.2 安全系数法25

2.5 非稳定循环变应力时机械零件的疲劳强度计算28

2.5.1 疲劳损伤累积理论28

2.5.2 非稳定变应力的疲劳强度计算29

2.6 机械零件的接触强度31

2.7 机械设计中的摩擦问题33

2.7.1 摩擦的定义和分类33

2.7.2 影响摩擦的主要因素34

2.7.3 摩擦的约束性质34

2.8 机械设计中的磨损问题35

2.8.1 磨损的定义和分类35

2.8.2 磨损的过程35

2.8.3 影响磨损的因素36

2.8.4 减少磨损的措施36

2.9 机械设计中的润滑问题37

习题37

第2篇 连接件设计41

第3章 螺纹连接和螺旋传动41

3.1 概述41

3.2 螺纹41

3.2.1 螺纹的形成41

3.2.2 螺纹的主要参数42

3.3 螺纹连接类型和标准连接件43

3.3.1 螺纹的分类43

3.3.2 常用螺纹连接件46

3.4 螺纹连接预紧与防松47

3.4.1 螺纹连接预紧47

3.4.2 螺纹连接防松49

3.5 单个螺栓连接的强度计算50

3.5.1 普通螺栓连接50

3.5.2 铰制孔用螺栓连接54

3.6 螺栓组连接的设计55

3.6.1 螺栓组连接的结构设计55

3.6.2 螺栓组连接的受力分析56

3.7 螺纹连接件的材料及许用应力61

3.7.1 螺纹连接件的材料61

3.7.2 螺纹连接件的许用应力62

3.8 提高螺栓连接强度的措施62

3.8.1 降低影响螺栓疲劳强度的应力幅62

3.8.2 改善螺纹牙上载荷分布不均的现象64

3.8.3 减小应力集中的影响66

3.8.4 采用合理的制造工艺方法66

3.9 螺旋传动69

3.9.1 螺旋传动的特点69

3.9.2 螺旋传动的应用69

3.9.3 螺旋传动的类型70

3.9.4 滑动螺旋副的精度和公差71

3.9.5 滚动螺旋传动简介71

3.9.6 静压螺旋传动简介72

习题72

第4章 键、花键、销连接和无键连接74

4.1 键连接74

4.1.1 键连接的特点和类型74

4.1.2 键的选用和强度校核77

4.2 花键连接79

4.2.1 花键连接的特点79

4.2.2 类型选择79

4.3 销连接81

4.4 无键连接82

4.4.1 过盈连接82

4.4.2 型面连接83

4.4.3 胀紧连接83

习题84

第3篇 机械传动设计87

第5章 带传动设计87

5.1 带传动的组成、工作原理、类型和特点87

5.1.1 带传动的组成和工作原理87

5.1.2 摩擦式带传动的类型87

5.1.3 带传动的工作特点和适用范围89

5.2 V带结构和类型89

5.2.1 V带的结构89

5.2.2 V带的类型90

5.2.3 V带及带轮参数90

5.3 带传动的工作情况分析92

5.3.1 带传动的受力分析92

5.3.2 欧拉公式与最大有效拉力92

5.3.3 带传动的应力分析93

5.3.4 带传动的弹性滑动和打滑95

5.4 带传动的失效形式及设计准则96

5.4.1 带传动的主要失效形式96

5.4.2 V带传动的设计准则和基本额定功率96

5.4.3 单根普通V带的许用功率98

5.5 普通V带的设计计算100

5.5.1 原始数据和设计内容100

5.5.2 设计步骤和设计参数的选择100

5.6 V带轮的设计104

5.6.1 V带轮的设计内容104

5.6.2 V带轮的结构形式104

5.6.3 V带轮的材料105

5.6.4 V带轮的结构设计105

5.6.5 V带轮的技术要求106

5.7 带传动的张紧、安装和维护108

5.7.1 带传动的张紧108

5.7.2 V带的安装和维护109

习题109

第6章 链传动设计110

6.1 链传动的类型、特点和应用110

6.1.1 链传动的类型110

6.1.2 链传动的工作特点和适用范围110

6.2 滚子链与链轮111

6.2.1 滚子链111

6.2.2 链轮114

6.3 链传动的工作情况分析117

6.3.1 链传动的运动特性117

6.3.2 链传动的动载荷118

6.3.3 链传动的受力分析119

6.4 链传动的失效形式和额定功率120

6.4.1 链传动的失效形式120

6.4.2 链传动的额定功率121

6.5 滚子链传动的设计123

6.5.1 中、高速（υ≥0.6m/s）链传动的设计123

6.5.2 低速（υ＜0.6m/s）链传动的设计125

6.6 链传动的布置、润滑和张紧127

6.6.1 链传动的布置127

6.6.2 链传动的润滑128

6.6.3 链传动的张紧129

习题129

第7章 齿轮传动131

7.1 概述131

7.2 齿轮传动的失效形式及设计准则131

7.2.1 齿轮传动的形式131

7.2.2 齿轮传动的失效形式132

7.2.3 设计准则134

7.3 齿轮的材料及其选择134

7.3.1 齿轮材料及其选用134

7.3.2 齿轮的热处理135

7.4 齿轮传动的计算载荷136

7.4.1 使用系数KA137

7.4.2 动载系数Kv137

7.4.3 齿间载荷分配系数KHα和KFα138

7.4.4 齿向载荷分布系数KHβ、KFβ139

7.5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算140

7.5.1 轮齿的受力分析140

7.5.2 齿面接触疲劳强度计算142

7.5.3 齿根弯曲疲劳强度计算145

7.6 齿轮传动的设计参数、许用应力及设计示例148

7.6.1 齿轮主要参数选择148

7.6.2 齿轮的许用应力149

7.6.3 直齿圆柱齿轮传动的设计示例152

7.7 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算157

7.7.1 轮齿的受力分析157

7.7.2 齿面接触疲劳强度计算公式158

7.7.3 齿根弯曲疲劳强度计算公式159

7.7.4 标准斜齿轮传动的设计示例159

7.8 标准圆锥齿轮传动的强度计算166

7.8.1 基本参数和几何尺寸的计算167

7.8.2 轮齿的受力分析168

7.8.3 标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算169

7.9 齿轮的结构设计173

7.10 齿轮传动的润滑176

7.10.1 润滑剂的选择176

7.10.2 润滑方式的选择177

7.11 其他齿轮传动简介178

7.11.1 圆弧齿圆柱齿轮传动简介178

7.11.2 曲线齿圆锥齿轮传动简介180

习题181

第8章 蜗杆传动183

8.1 蜗杆传动的特点和类型183

8.1.1 蜗杆传动的特点183

8.1.2 蜗杆传动的类型183

8.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算185

8.2.1 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及选择185

8.2.2 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸的计算187

8.3 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算189

8.3.1 蜗杆传动的失效形式、材料和结构189

8.3.2 蜗杆、蜗轮的材料和结构189

8.3.3 蜗杆传动的受力分析191

8.3.4 蜗杆传动的强度计算192

8.4 圆弧圆柱蜗杆传动设计计算194

8.4.1 圆弧圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算194

8.4.2 圆弧圆柱蜗杆（ZC1）传动的强度计算196

8.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算199

8.5.1 蜗杆传动的效率199

8.5.2 蜗杆传动的润滑201

8.5.3 蜗杆传动的热平衡计算202

8.6 蜗杆传动设计示例202

习题206

第4篇 轴系零部件及弹簧设计209

第9章 滑动轴承209

9.1 概述209

9.2 滑动轴承的结构形式209

9.2.1 径向滑动轴承的结构类型209

9.2.2 止推滑动轴承的结构类型211

9.3 轴瓦的结构和材料212

9.3.1 轴瓦的结构212

9.3.2 滑动轴承材料215

9.4 滑动轴承的润滑218

9.4.1 滑动轴承的润滑剂及其选用218

9.4.2 滑动轴承的润滑方式及装置220

9.4.3 润滑方式的选择221

9.5 非液体摩擦滑动轴承的计算222

9.5.1 非液体摩擦滑动轴承的失效形式和计算准则222

9.5.2 径向滑动轴承的设计计算222

9.5.3 止推滑动轴承的设计计算223

9.6 液体动力润滑径向滑动轴承的设计224

9.6.1 液体动力润滑的基本方程——雷诺方程224

9.6.2 形成液体动力润滑（即动压油膜）的必要条件226

9.6.3 液体动力润滑径向滑动轴承的工作过程227

9.6.4 径向滑动轴承的主要几何关系228

9.6.5 液体动力润滑径向滑动轴承设计方法231

9.7 液体静力润滑滑动轴承简介235

习题235

第10章 滚动轴承237

10.1 概述237

10.1.1 滚动轴承的基本构造237

10.1.2 滚动轴承的材料238

10.1.3 滚动轴承的结构特性238

10.2 滚动轴承的主要类型及代号239

10.2.1 滚动轴承的主要类型、性能与特点239

10.2.2 滚动轴承的代号241

10.3 滚动轴承类型的选用243

10.3.1 滚动轴承承受的载荷情况244

10.3.2 滚动轴承的转速244

10.3.3 自动调心性能244

10.3.4 经济性能244

10.3.5 其他方面244

10.4 滚动轴承的工作情况及计算准则246

10.4.1 轴承元件的载荷分析246

10.4.2 轴承元件的应力分析247

10.4.3 滚动轴承的失效形式及计算准则247

10.5 滚动轴承的寿命及载荷计算248

10.5.1 基本额定寿命和基本额定动载荷248

10.5.2 滚动轴承的当量动载荷及计算249

10.5.3 滚动轴承的额定寿命计算250

10.5.4 向心角接触轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷FA的计算254

10.5.5 滚动轴承静载荷的计算256

10.6 滚动轴承的组合设计257

10.6.1 滚动轴承的轴向固定与定位257

10.6.2 滚动轴承的支承结构258

10.6.3 滚动轴承的配合选用259

10.6.4 滚动轴承的安装和拆卸260

10.6.5 轴承组合的调整260

10.6.6 支承部位的刚度和同轴度261

10.7 滚动轴承的润滑和密封263

10.7.1 滚动轴承的润滑263

10.7.2 滚动轴承的密封264

习题266

第11章 联轴器和离合器268

11.1 联轴器268

11.1.1 固定式刚性联轴器268

11.1.2 可移式刚性联轴器269

11.1.3 弹性联轴器271

11.1.4 联轴器的选择272

11.2 离合器273

11.2.1 牙嵌式离合器273

11.2.2 摩擦式离合器274

11.3 安全联轴器与安全离合器276

习题277

第12章 轴278

12.1 概述278

12.1.1 轴的类型278

12.1.2 有关的基本名词术语279

12.1.3 轴的设计要求及设计步骤280

12.1.4 轴的材料280

12.2 轴的结构设计281

12.2.1 拟订轴上零件的装配方案281

12.2.2 轴上零件的轴向固定和定位282

12.2.3 轴上零件的周向固定283

12.2.4 各轴段直径和长度的确定284

12.2.5 提高轴的强度的常用措施285

12.2.6 轴的结构工艺性286

12.3 轴的计算287

12.3.1 轴的强度校核计算287

12.3.2 轴的刚度校核计算291

12.3.3 轴的振动及振动稳定性的概念293

习题299

第13章 弹簧301

13.1 概述301

13.1.1 弹簧的功用301

13.1.2 弹簧的类型301

13.1.3 弹簧特性曲线302

13.1.4 弹簧变形能303

13.2 圆柱螺旋弹簧的材料、结构及制造303

13.2.1 弹簧的材料303

13.2.2 圆柱螺旋弹簧的结构形式305

13.2.3 螺旋弹簧的制造307

13.3 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算307

13.3.1 几何参数计算308

13.3.2 特性曲线310

13.3.3 圆柱螺旋弹簧受载时的应力及变形311

13.3.4 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计313

13.4 圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算316

13.4.1 圆柱螺旋扭转弹簧的结构及特性曲线316

13.4.2 圆柱螺旋扭转弹簧受载时的应力及变形318

13.4.3 圆柱螺旋扭转弹簧的设计318

习题319

参考文献320