內容簡介

本書是根據教育部制定的《高職高專教育機械設計基礎課程教學基本要求》和高等職業教育教學改革的要求編寫而成的。

本書突出了高等職業教育的特點，將機械原理與機械零件的內容有機地結合在一起，并增加了實訓教學內容。每章都安排了較多的習題，并附答案，便于學生課后復習和教師根據授課需要安排教學，適應了目前教學改革的需要。各章內容是按照工作原理、結構特點和強度計算的順序編寫的。全書共分16章，包括機械設計基礎概述、平面機構的運動簡圖及自由度、平面連桿機構、凸輪機構、間歇運動機構、聯接、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、輪系、滑動軸承、滾動軸承、軸，以及其他常用零部件和機械的平衡與調速。

本書可作為高等職業技術學院、高等專科學校、成人高校及本科院校舉辦的二級職業技術學院機械、機電及近機類專業的教學用書，也可供有關工程技術人員參考。

第2版前言

　　

　　本書是在第1版的基礎上，根據三年制高職高專機械類專業人才知識結構對本課程的教學基本要求和新近頒布的有關國家標準，結合幾年來多所院校使用本書第1版的教學實踐經驗進行修訂的。

　　修訂工作本著保持原教材基本特色不變、精選內容、逐步更新、有利教學的精神，對原教材作了適當精簡、更新，對一些章節的內容作了適當調整。

　　參加本書修訂的有李國斌、鄧岐杏、鄺衛華、桂艷、易根苗、歐增球。全書由李國斌、鄧岐杏、鄺衛華擔任主編，桂艷、易根苗、歐增球擔任副主編，并由李國斌負責全書的統稿和定稿。

　　由廣西水利電力職業技術學院陳偉珍教授主審并提出了很多寶貴的修改意見和建議，編者在此表示衷心感謝。

　　由于編者水平所限，書中錯誤和不妥之處在所難免，敬請使用本書的廣大教師和讀者批評指正。

　　最后，衷心感謝讀者對我們的信任與支持！如果您需要下載課件、訂購教材或提出意見和建議，可以通過以下方式與我們聯系。

* 聯系人：陳冬梅。

* 通信地址：清華大學校內出版社白樓3層；郵編：100084。

* E-mail：623081123@qq.com。

* 聯系電話：010-62783457轉600。

* 課件下載地址：http://www.tup.tsinghua.edu.cn。

　　

　　

　　編  者

　　

　　第1版前言

　　本書是根據教育部制定的《高職高專教育機械設計基礎課程教學基本要求》和新近頒布的國家有關標準編寫而成的。

　　本書從培養實用型技能人才應具有的基本技能出發，堅持“以應用為目的，以必需、夠用為度”的編寫原則，并適當考慮知識的連續性和學生今后繼續學習的需要。在教材內容上對傳統模式做了一定改革，增加了實訓教學內容。在每一章安排有較多的習題，并附有答案，便于學生課后復習使用，也便于教師根據教學需要安排。

　　本書對基本理論的理解，力求深入淺出，而著重講解典型機構、主要零部件的性能特點及設計方法，介紹了常用機構及零部件的使用方法。本書文字簡明，通俗易懂，便于學生自學和教師組織教學。另外，在編寫過程中，采用了最新國家標準和法定計量單位。

　　本書由番禺職業技術學院李國斌副教授和廣西水利電力職業技術學院機電工程系主任梁建和副教授主編，廣西水利電力職業技術學院陳偉珍、姜俊和煙臺職業技術學院王愛君任副主編。全書由李國斌副教授統稿，由清華大學精密儀器系潘尚峰副教授和江西機電職業技術學院副院長殷立君副教授主審并提出了很多寶貴的修改意見和建議，編者在此表示衷心感謝。

　　在本書的編寫過程中，番禺職業技術學院、廣西水利電力職業技術學院和江西機電職業技術學院等單位的領導和同事給予了大力支持，清華大學出版社也給予了熱情的幫助和指導，在此一并表示衷心的感謝。

　　由于編者水平所限，書中錯誤和不妥之處在所難免，敬請使用本書的廣大教師和讀者批評指正。

　　最后，衷心感謝讀者對我們的信任與支持！如果您需要下載課件、訂購教材或提出意見和建議，可以通過以下方式與我們聯系。

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　　編  者  

目    錄

 

第1章  機械設計基礎概述 1

1.1  本課程研究的對象和內容 1

1.2  本課程的學習方法 3

1.3  機械設計的基本要求和一般過程 4

1.3.1  機械設計的基本要求 4

1.3.2  機械設計的一般過程 4

1.3.3  機械零件的失效形式和設計

準則 6

1.3.4  機械零件的工藝性及標準化 6

習題與練習 7

第2章  平面機構的運動簡圖及

自由度 8

2.1  運動副及其分類 8

2.1.1  低副 9

2.1.2  高副 9

2.2  平面機構運動簡圖 10

2.2.1  運動副的符號 10

2.2.2  機構中構件的分類 11

2.2.3  機構運動簡圖的繪制 11

2.3  平面機構的自由度 12

2.3.1  平面機構自由度計算公式及

機構具有確定運動的條件 13

2.3.2  計算平面機構自由度

應注意的事項 14

實訓1  機構運動簡圖的測繪 16

習題與練習 17

第3章  平面連桿機構 20

3.1  平面四桿機構的類型 20

3.2  平面連桿機構的基本特性 23

3.2.1  鉸鏈四桿機構存在曲柄的

條件 23

3.2.2  急回特性和行程速比系數 24

3.2.3  壓力角和傳動角 25

3.2.4  死點位置 26

3.3  鉸鏈四桿機構的演化 27

3.3.1  曲柄滑塊機構 27

3.3.2  導桿機構 28

3.3.3  偏心輪機構 29

3.4  平面四桿機構的設計 30

3.4.1  按給定的行程速比系數

設計四桿機構 30

3.4.2  按給定連桿位置設計四桿

機構 31

3.4.3  按給定的兩連架桿對應

位置設計四桿機構 31

3.4.4  按照給定點的運動軌跡

設計四桿機構 33

習題與練習 33

第4章  凸輪機構 37

4.1  凸輪機構的應用和分類 37

4.1.1  凸輪機構的應用 37

4.1.2  凸輪機構的分類 38

4.2  從動件的常用運動規律 39

4.2.1  凸輪機構的工作過程與

運動線圖 39

4.2.2  從動件基本運動規律 40

4.2.3  從動件運動規律的選擇 43

4.3  圖解法設計凸輪輪廓 43

4.3.1  直動從動件盤形凸輪輪廓

繪制 43

4.3.2  擺動從動件盤形凸輪輪廓的

設計 45

4.4  凸輪機構運動設計中應該注意的

問題 46

4.4.1  壓力角與作用力的關系 46

4.4.2  壓力角與凸輪機構尺寸的

關系 47

4.4.3  滾子半徑的選擇 48

習題與練習 48

第5章  間歇運動機構 52

5.1  棘輪機構 52

5.1.1  棘輪機構的工作原理 52

5.1.2  棘輪轉角的調節 53

5.1.3  棘輪機構的特點與應用 54

5.2  槽輪機構 54

5.2.1  槽輪機構的工作原理和

類型 54

5.2.2  槽輪機構的特點和應用 55

5.2.3  槽輪槽數z和撥盤圓銷數

K的選擇 55

5.3  不完全齒輪機構 56

5.3.1  不完全齒輪機構的

工作原理和類型 56

5.3.2  不完全齒輪機構的特點及

用途 57

習題與練習 57

第6章  聯接 59

6.1  螺紋 59

6.1.1  螺紋的形成、主要參數

以及分類 59

6.1.2  螺紋聯接的主要類型 62

6.1.3  螺紋副的受力分析、

效率和自鎖 62

6.2  螺紋聯接的預緊與防松 64

6.2.1  螺紋聯接的擰緊 64

6.2.2  螺紋聯接的防松 64

6.3  螺栓聯接的強度計算 65

6.3.1  普通螺栓的強度計算 65

6.3.2  鉸制孔用螺栓聯接的強度

計算 67

6.4  螺栓組的聯接設計和受力分析 68

6.4.1  螺栓組聯接的結構設計 68

6.4.2  螺栓組的受力分析 69

6.5  鍵聯接 73

6.5.1  鍵聯接的類型與構造 73

6.5.2  鍵聯接的強度校核 75

6.5.3  花鍵聯接 77

6.5.4  銷聯接 78

6.5.5  過盈聯接 79

實訓2  螺栓聯接的設計 79

實訓3  鍵聯接的設計 81

習題與練習 81

第7章  帶傳動 85

7.1  帶傳動的類型、特點和應用 85

7.1.1  帶傳動的工作原理和類型 85

7.1.2  帶傳動的特點和應用 86

7.2  V帶和帶輪的結構 87

7.2.1  V帶的結構 87

7.2.2  V帶輪的結構 88

7.3  帶傳動的工作情況分析 90

7.3.1  帶傳動的受力分析 90

7.3.2  帶傳動的應力分析 91

7.3.3  帶傳動的彈性滑動和

傳動比 92

7.4  普通V帶傳動的計算 93

7.4.1  帶傳動的主要失效形式和

設計準則 93

7.4.2  單根V帶的基本額定功率 93

7.4.3  主要參數選擇 96

7.5  帶傳動的張緊裝置、安裝及維護 100

7.5.1  帶傳動的張緊裝置 100

7.5.2  帶傳動的安裝 101

7.5.3  帶傳動的維護 102

實訓4  帶傳動特性的測定及分析 102

習題與練習 104

第8章  鏈傳動 107

8.1  鏈傳動的特點和類型 107

8.1.1  鏈傳動的特點 107

8.1.2  鏈傳動的類型 108

8.2  滾子鏈和鏈輪的結構 108

8.2.1  滾子鏈的結構和規格 108

8.2.2  滾子鏈鏈輪 110

8.3  鏈傳動的設計計算 112

8.3.1  鏈傳動的失效形式 112

8.3.2  滾子鏈的額定功率曲線 113

8.3.3  設計計算步驟 114

8.4  鏈傳動的布置、張緊和潤滑 116

8.4.1  鏈傳動的布置 116

8.4.2  鏈傳動的張緊 117

8.4.3  鏈傳動的潤滑 117

實訓5  鏈式運輸機滾子鏈傳動的設計 118

習題與練習 119

第9章  齒輪傳動 121

9.1  齒輪傳動的類型及基本要求 121

9.1.1  齒輪傳動的類型 121

9.1.2  對齒輪傳動的基本要求 122

9.2  齒廓嚙合基本定律 122

9.3  漸開線齒輪 124

9.3.1  漸開線的形成及其性質 124

9.3.2  漸開線齒廓的嚙合特性 125

9.4  齒輪各部分名稱及漸開線標準

齒輪的基本尺寸 126

9.4.1  齒輪各部分的名稱 126

9.4.2  齒輪的基本參數和幾何

尺寸 127

9.5  漸開線標準齒輪的嚙合 128

9.5.1  漸開線齒輪正確嚙合條件 128

9.5.2  標準中心距 129

9.5.3  漸開線齒輪連續傳動的

條件 130

9.6  漸開線齒輪的切齒原理 131

9.6.1  齒輪輪齒的加工方法 131

9.6.2  輪齒的根切現象、齒輪的

最小齒數 133

9.6.3  變位齒輪簡介 133

9.6.4  齒輪精度等級的選擇 134

9.7  齒輪傳動的失效形式及設計準則 135

9.7.1  輪齒的失效形式 135

9.7.2  設計準則 137

9.8  齒輪的常用材料及熱處理 137

9.8.1  齒輪材料的要求 137

9.8.2  常用齒輪材料及熱處理 137

9.9  漸開線標準直齒圓柱齒輪的

強度計算 139

9.9.1  輪齒的受力分析 139

9.9.2  輪齒的計算載荷 140

9.9.3  齒面接觸強度的計算 140

9.9.4  輪齒的彎曲疲勞強度計算 143

9.10  平行軸斜齒輪機構 147

9.10.1  斜齒輪齒廓曲面的形成

及其嚙合特點 147

9.10.2  斜齒輪各部分名稱和幾何

尺寸計算 148

9.10.3  斜齒輪傳動的重合度 149

9.10.4  斜齒輪的當量齒數 150

9.10.5  斜齒輪的優、缺點 151

9.10.6  斜齒圓柱齒輪強度計算 151

9.11  直齒圓錐齒輪機構 155

9.11.1  圓錐齒輪傳動的應用、

特點和分類 155

9.11.2  直齒圓錐齒輪的背錐及

當量齒輪 155

9.11.3  直齒圓錐齒輪的幾何尺寸

計算 157

9.11.4  直齒圓錐齒輪強度計算 158

9.12  齒輪的結構設計及齒輪傳動的

潤滑 159

9.12.1  齒輪的結構設計 159

9.12.2  齒輪傳動的潤滑和效率 161

實訓6  漸開線直齒圓柱齒輪范成實訓 162

習題與練習 164

第10章  蝸桿傳動 168

10.1  蝸桿傳動的特點和類型 168

10.1.1  蝸桿傳動的特點 168

10.1.2  蝸桿傳動的類型 168

10.2  蝸桿傳動的基本參數和幾何尺寸

計算 169

10.2.1  蝸桿傳動的基本參數 170

10.2.2  蝸桿傳動的幾何尺寸

計算 172

10.3  蝸桿傳動的失效形式、設計準則、

材料和結構 173

10.3.1  蝸桿傳動的失效形式和

設計準則 173

10.3.2  蝸桿、蝸輪的材料和

結構 174

10.4  蝸桿傳動的強度計算 176

10.4.1  蝸桿傳動的受力分析 176

10.4.2  蝸輪齒面接觸疲勞強度

計算 176

10.4.3  蝸輪輪齒的齒根彎曲疲勞

強度計算 177

10.5  蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡

計算 178

10.5.1  蝸桿傳動的效率 178

10.5.2  蝸桿傳動的潤滑 179

10.5.3  蝸桿傳動的熱平衡計算 180

實訓7  閉式蝸桿傳動的設計 181

習題與練習 182

第11章  輪系 185

11.1  輪系的分類 185

11.2  定軸輪系及其傳動比 186

11.2.1  齒輪系的傳動比 186

11.2.2  定軸輪系傳動比的計算

公式 186

11.3  行星輪系及其傳動比 188

11.3.1  行星輪系的組成 188

11.3.2  行星輪系傳動比的計算 188

11.4  混合輪系及其傳動比 190

11.5  輪系的應用 191

習題與練習 193

第12章  滑動軸承 196

12.1  滑動軸承的類型和特點 196

12.1.1  摩擦狀態 196

12.1.2  滑動軸承的主要類型和

特點 199

12.1.3  滑動軸承的應用 201

12.2  滑動軸承的結構及材料 201

12.2.1  軸瓦的結構 201

12.2.2  滑動軸承的材料 202

12.3  滑動軸承的潤滑 204

12.3.1  潤滑油及其選擇 204

12.3.2  潤滑脂及其選擇 205

12.3.3  固體潤滑劑 206

12.3.4  油潤滑方式和潤滑裝置 206

12.3.5  動壓液體摩擦滑動軸承

簡介 207

習題與練習 208

第13章  滾動軸承 210

13.1  滾動軸承的構造及基本類型 210

13.1.1  滾動軸承的構造 210

13.1.2  滾動軸承的分類與特性 211

13.2  滾動軸承的代號 213

13.2.1  基本代號 214

13.2.2  前置代號 215

13.2.3  后置代號 215

13.3  滾動軸承的選擇計算 216

13.3.1  失效形式 216

13.3.2  軸承壽命 217

13.3.3  當量動載荷的計算 218

13.3.4  角接觸向心軸承軸向

載荷的計算 219

13.4  滾動軸承的靜強度計算 221

13.4.1  基本額定靜載荷 221

13.4.2  當量靜載荷P0 222

13.4.3  靜強度計算 222

13.5  滾動軸承的潤滑和密封 223

13.5.1  滾動軸承的潤滑 223

13.5.2  滾動軸承的密封 223

13.6  滾動軸承的組合設計 224

13.6.1  滾動軸承的軸向固定 224

13.6.2  軸承組合的調整 225

13.6.3  滾動軸承的配合 226

13.6.4  軸承的裝拆 226

習題與練習 227

第14章  軸 230

14.1  軸的分類 230

14.2  軸的材料 232

14.3  軸的結構設計 233

14.3.1  軸上零件的裝配方案 233

14.3.2  軸上零件軸向和周向

定位 233

14.3.3  軸的結構工藝性 235

14.3.4  提高軸的強度和剛度的

措施 235

14.4  軸的強度計算 236

14.5  軸的剛度計算 240

實訓8  軸系結構的測繪與分析 241

習題與練習 243

第15章  其他常用零部件 246

15.1  聯軸器 246

15.1.1  常用聯軸器的結構和

特點 247

15.1.2  聯軸器的選用 249

15.2  離合器 250

15.3  彈簧 252

15.3.1  彈簧的類型和主要功用 252

15.3.2  彈簧的材料及制造 253

15.3.3  圓柱螺旋彈簧的幾何尺寸及

特性曲線 254

習題與練習 256

第16章  機械的平衡與調速 259

16.1  回轉件的平衡 259

16.1.1  機械平衡的目的和分類 259

16.1.2  回轉件的靜平衡 260

16.1.3  回轉件的動平衡 262

16.2  機械運轉速度波動的調節 264

16.2.1  機械運轉速度波動調節的

目的和方法 264

16.2.2  周期性速度波動的調節 264

16.2.3  非周期性速度波動 267

實訓9  剛性轉子的靜、動平衡實訓 268

習題與練習 273

附錄A  各章習題與練習參考答案 275

參考文獻 290