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1 绪论1

1.1 课程的研究对象1

1.2 课程的地位及学习目的3

1.2.1 课程的地位3

1.2.2 课程的学习目的3

1.3 课程的学习方法4

习题5

2 平面机构及自由度6

2.1 运动副6

2.1.1 运动副的概念6

2.1.2 运动副的分类7

2.1.3 运动链与机构8

2.2 平面机构运动简图8

2.2.1 构件与运动副的表示方法9

2.2.2 两种常用机构的表示方法10

2.2.3 绘制机构运动简图的方法和步骤10

2.3 平面机构自由度计算12

2.3.1 平面机构的自由度13

2.3.2 机构具有确定相对运动的条件13

2.3.3 计算平面机构自由度时应注意的事项14

习题17

3 平面连杆机构19

3.1 平面连杆机构的基本形式及其演化19

3.1.1 铰链四杆机构的基本类型19

3.1.2 铰链四杆机构中曲柄存在的条件21

3.1.3 铰链四杆机构的演化22

3.2 平面四杆机构的基本特性25

3.2.1 四杆机构的极位25

3.2.2 急回特性及行程速度变化系数25

3.2.3 压力角与传动角26

3.2.4 死点位置27

3.3 平面四杆机构的设计28

3.3.1 四杆机构设计条件28

3.3.2 四杆机构设计方法28

习题30

4 凸轮机构33

4.1 凸轮机构的组成、应用和分类33

4.1.1 按凸轮形状分类33

4.1.2 按从动件末端形状分类33

4.1.3 按从动件运动形式分类34

4.1.4 按凸轮运动形式分类34

4.1.5 按使从动件与凸轮保持接触的锁合方式分类34

4.2 常用从动件运动规律35

4.2.1 凸轮机构运动过程及有关名称35

4.2.2 位移线图36

4.2.3 从动件常用运动规律36

4.3 盘形凸轮轮廓线的设计方法39

4.3.1 尖项对心直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制39

4.3.2 滚子对心直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制41

4.3.3 平底对心移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制41

4.3.4 偏置移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制42

4.4 凸轮设计中应注意的几个问题42

4.4.1 滚子半径的选择43

4.4.2 凸轮机构的压力角43

4.4.3 凸轮的基圆半径44

4.4.4 机构的结构、加工与材料45

习题47

5 齿轮机构48

5.1 齿轮机构的特点和类型48

5.1.1 齿轮机构的特点48

5.1.2 齿轮机构的类型48

5.2 齿廓啮合基本定律50

5.2.1 研究齿廓啮合基本定律的目的50

5.2.2 齿廓啮合基本定律50

5.3 渐开线齿廓51

5.3.1 渐开线的形成51

5.3.2 渐开线的特性51

5.3.3 渐开线的方程式52

5.3.4 渐开线齿廓的啮合特性52

5.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮53

5.4.1 外齿轮53

5.4.2 内齿轮56

5.4.3 齿条57

5.4.4 公法线长度Wk57

5.5 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动58

5.5.1 一对渐开线齿轮的正确啮合条件58

5.5.2 中心距与啮合角59

5.5.3 齿轮与齿条啮合传动60

5.5.4 渐开线齿轮连续传动的条件60

5.6 渐开线齿轮的加工61

5.6.1 仿形法61

5.6.2 范成法61

5.6.3 用齿条型刀具加工标准齿轮63

5.7 渐开线轮齿的干涉、根切和最少齿数64

5.7.1 轮齿的干涉64

5.7.2 根切和最少齿数64

5.8 渐开线变位齿轮机构65

5.8.1 渐开线标准齿轮的局限性65

5.8.2 变位齿轮的概念65

5.8.3 最小变位系数65

5.8.4 变位齿轮的几何尺寸66

5.8.5 变位齿轮传动66

5.9 平行轴斜齿圆柱齿轮机构67

5.9.1 斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成67

5.9.2 平行轴斜齿轮传动的主要特点68

5.9.3 斜齿圆柱齿轮的基本参数69

5.9.4 斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件70

5.9.5 斜齿圆柱齿轮的连续传动条件70

5.9.6 斜齿圆柱齿轮的当量齿数71

5.10 锥齿轮机构72

5.10.1 概述72

5.10.2 直齿锥齿轮的背锥及当量齿数72

5.10.3 锥齿轮的传动73

5.10.4 直齿锥齿轮传动的几何参数与尺寸计算74

5.11 蜗轮蜗杆机构75

5.11.1 蜗杆机构的传动类型75

5.11.2 蜗杆蜗轮机构的特点及应用76

5.11.3 蜗杆蜗轮的正确啮合条件76

5.11.4 蜗杆蜗轮机构的主要参数及几何尺寸计算77

5.11.5 蜗杆机构中蜗轮转动方向的判定79

习题80

6 轮系81

6.1 轮系的类型及功用81

6.1.1 定轴轮系81

6.1.2 行星轮系81

6.1.3 混合轮系82

6.1.4 轮系的功用82

6.2 定轴轮系传动比的计算84

6.2.1 轮系的传动比84

6.2.2 平面定轴轮系的传动比计算85

6.2.3 空间定轴轮系的传动比计算85

6.3 行星轮系传动比的计算86

6.3.1 行星轮系的转化轮系86

6.3.2 行星轮系传动比的计算87

6.4 混合轮系传动比的计算88

6.5 渐开线少齿差行星传动简介90

习题91

7 其他常用机构93

7.1 螺旋机构93

7.1.1 螺纹的形成、类型和应用93

7.1.2 螺纹的主要参数94

7.1.3 螺旋副中的摩擦、效率和自锁95

7.1.4 螺旋机构的工作原理及类型98

7.1.5 螺旋机构的特点及功能99

7.2 棘轮机构101

7.2.1 棘轮机构的工作原理101

7.2.2 基本类型和应用101

7.2.3 棘轮转角调节102

7.3 槽轮机构103

7.3.1 槽轮机构的工作原理与类型103

7.3.2 槽轮机构的特点与应用103

习题104

8 通用机械零件概述105

8.1 机械零件应满足的基本要求和设计的一般步骤105

8.1.1 机械零件应满足的基本要求105

8.1.2 机械零件设计的一般步骤107

8.2 机械零件的工作能力和设计准则107

8.2.1 机械零件的常见失效形式108

8.2.2 机械零件的设计准则108

8.3 摩擦与磨损110

8.3.1 摩擦及其分类110

8.3.2 磨损及其过程110

8.4 润滑112

8.4.1 润滑的分类112

8.4.2 常用润滑方式的分类和选用113

8.4.3 常用润滑方式及装置113

8.5 密封装置116

8.5.1 静密封116

8.5.2 动密封117

习题119

9 带与链传动120

9.1 V带与V带轮120

9.1.1 带传动的类型、特点和应用120

9.1.2 V带的结构与标准121

9.1.3 普通V带轮123

9.2 带传动工作情况分析125

9.2.1 带传动的受力分析125

9.2.2 带传动的应力分析126

9.2.3 带传动的弹性滑动与传动比127

9.3 V带的失效形式和设计准则128

9.3.1 V带传动的失效形式128

9.3.2 V带传动的设计准则128

9.4 V带传动的设计计算130

9.4.1 已知条件和设计内容130

9.4.2 设计计算的一般步骤130

9.5 V带传动的张紧、安装与维护135

9.5.1 V带传动的张紧135

9.5.2 V带传动的安装与维护137

9.6 链传动137

9.6.1 链传动的组成与类型137

9.6.2 链传动的特点和应用138

9.6.3 滚子链的结构和标准138

9.6.4 链轮139

9.6.5 链传动的布置、润滑与张紧141

习题142

10 齿轮传动143

10.1 轮齿的失效形式和设计准则143

10.1.1 轮齿的失效形式143

10.1.2 设计准则144

10.2 齿轮的材料及热处理145

10.2.1 齿轮对材料的要求145

10.2.2 常用材料及热处理选择145

10.2.3 齿面硬度差147

10.3 齿轮传动的精度147

10.3.1 齿轮传动精度分类147

10.3.2 圆柱齿轮传动精度等级选择147

10.4 直齿圆柱齿轮传动的受力分析和计算载荷148

10.4.1 轮齿受力分析148

10.4.2 计算载荷149

10.5 直齿圆柱齿轮传动强度计算150

10.5.1 齿面接触疲劳强度计算150

10.5.2 齿根弯曲疲劳强度计算151

10.6 直齿圆柱齿轮传动设计155

10.7 平行轴斜齿轮传动157

10.7.1 轮齿受力分析157

10.7.2 强度计算158

10.7.3 斜齿圆柱齿轮传动设计159

10.8 直齿锥齿轮传动161

10.8.1 轮齿受力分析161

10.8.2 强度计算161

10.9 蜗杆传动165

10.9.1 蜗杆传动的受力分析165

10.9.2 蜗杆传动的失效形式及设计准则166

10.9.3 蜗杆传动的材料选择及蜗轮常用材料的许用应力166

10.9.4 蜗杆传动的强度计算167

10.9.5 蜗杆传动的热平衡计算168

10.9.6 圆柱蜗杆传动的参数选择169

10.9.7 蜗杆传动设计步骤170

10.10 齿轮结构与润滑172

10.10.1 圆柱齿轮结构172

10.10.2 锥齿轮结构172

10.10.3 蜗轮蜗杆结构173

10.10.4 齿轮传动、蜗杆传动的润滑174

习题176

11 联接178

11.1 键联接178

11.1.1 键联接的类型、特点及应用178

11.1.2 平键联接的选用及强度校核180

11.2 花键联接183

11.2.1 花键联接的类型、特点及应用183

11.2.2 花键联接的强度计算183

11.3 销联接184

11.4 螺纹联接185

11.4.1 螺纹联接的类型185

11.4.2 标准螺纹联接件186

11.4.3 螺纹联接的预紧和防松188

11.4.4 螺栓组的结构设计190

11.4.5 提高螺栓联接强度的措施192

习题195

12 轴196

12.1 轴的类型、要求及设计步骤196

12.1.1 轴的类型及应用196

12.1.2 轴设计的基本要求和设计步骤197

12.2 轴的材料197

12.3 轴的结构设计198

12.3.1 轴上零件的定位199

12.3.2 轴上零件的固定199

12.3.3 轴的结构工艺性200

12.3.4 提高轴的疲劳强度201

12.3.5 轴的直径和长度202

12.4 轴的强度计算202

12.4.1 轴的计算简图202

12.4.2 轴的强度计算203

12.5 轴的刚度计算207

习题209

13 轴承210

13.1 滑动轴承的主要类型210

13.1.1 向心滑动轴承210

13.1.2 推力滑动轴承211

13.2 轴瓦的结构和轴承材料212

13.2.1 轴瓦的结构212

13.2.2 油孔、油沟和油室212

13.2.3 轴承材料213

13.3 非液体摩擦滑动轴承的设计计算214

13.3.1 设计步骤214

13.3.2 向心滑动轴承的校核计算215

13.3.3 推力滑动轴承的计算215

13.4 液体摩擦滑动轴承简介216

13.4.1 液体动压滑动轴承216

13.4.2 液体静压滑动轴承217

13.5 滚动轴承的结构、主要类型和特性217

13.5.1 滚动轴承的结构217

13.5.2 滚动轴承的结构特性218

13.5.3 常用滚动轴承的类型218

13.6 滚动轴承的代号220

13.6.1 基本代号221

13.6.2 前置代号222

13.6.3 后置代号222

13.7 滚动轴承的类型选择223

13.8 滚动轴承的失效形式、寿命计算和静强度计算223

13.8.1 滚动轴承的主要失效形式223

13.8.2 滚动轴承的计算准则224

13.8.3 滚动轴承的寿命计算224

13.8.4 滚动轴承当量动载荷的计算225

13.8.5 向心角接触轴承实际的轴向载荷的计算226

13.8.6 滚动轴承的静强度计算229

13.9 滚动轴承的组合结构设计229

13.9.1 滚动轴承内、外圈的轴向固定229

13.9.2 滚动轴承组合的轴向固定230

13.9.3 滚动轴承组合的调整231

13.9.4 滚动轴承的配合与装拆232

13.9.5 滚动轴承的润滑和密封233

习题236

14 联轴器、离合器、制动器及弹簧237

14.1 联轴器237

14.1.1 轴的相对位移237

14.1.2 固定式刚性联轴器237

14.1.3 可移式刚性联轴器238

14.1.4 弹性联轴器240

14.1.5 联轴器选择242

14.2 离合器243

14.3 制动器245

14.3.1 外抱块式制动器245

14.3.2 内涨蹄式制动器246

14.3.3 带式制动器246

14.4 弹簧246

14.4.1 弹簧的功用和类型246

14.4.2 圆柱形螺旋拉伸和压缩弹簧246

14.4.3 圆柱螺旋扭转弹簧简介248

习题249

参考文献250