本書從非機械類專業(yè)對現(xiàn)代機械設(shè)計中機構(gòu)設(shè)計與選型及常用零部件設(shè)計與計算方面的知識要求入手，加強工程設(shè)計和實踐內(nèi)容，注重設(shè)計技能的基本訓(xùn)練，拓寬學(xué)生的知識面，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

本書從機械系統(tǒng)設(shè)計的總體要求、材料特性、機構(gòu)工作原理、傳動零部件設(shè)計、連接零部件設(shè)計、軸系零部件設(shè)計及減速器課程設(shè)計等方面詳細(xì)闡述了機械設(shè)計的一般規(guī)律和思路、設(shè)計的基本知識、基本理論和設(shè)計方法。

本書在內(nèi)容編排上，遵從由淺入深的認(rèn)識規(guī)律，注意共性與特性的分析，將涉及內(nèi)容和設(shè)計方法有機地融合，加強了結(jié)構(gòu)設(shè)計的訓(xùn)練，從而使學(xué)生在掌握課程核心內(nèi)容的同時，提高設(shè)計能力。

前 言

“機械設(shè)計基礎(chǔ)”是一門介紹機械設(shè)計的基本知識、基本理論和基本方法的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。本書針對“十二五”科學(xué)技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃要求，現(xiàn)代機電產(chǎn)品設(shè)計中對具有創(chuàng)新精神人才的需要，為適應(yīng)能源、動力、交通、材料、自動控制、生物化工、信息工程、光電、環(huán)境、石油、土建、輕紡、食品工業(yè)等非機械類專業(yè)對現(xiàn)代機械設(shè)計中機構(gòu)設(shè)計與選型及常用零部件設(shè)計與計算方面的知識要求，從提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力入手，加強工程設(shè)計和實踐內(nèi)容，注重設(shè)計技能的基本訓(xùn)練，由專業(yè)教育轉(zhuǎn)向通識教育，拓寬學(xué)生的知識面，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

本書在教學(xué)體系與內(nèi)容上進行系統(tǒng)改革，從整個機械系統(tǒng)下手，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力，提高學(xué)生的獨立工作和解決實際問題的能力。在內(nèi)容編排上，遵從由淺入深的認(rèn)識規(guī)律，采取突出重點、照顧知識面的原則，注意共性與特性的分析，將涉及內(nèi)容和設(shè)計方法有機地融合，加強結(jié)構(gòu)設(shè)計的訓(xùn)練，從而使學(xué)生既能掌握本課程的核心內(nèi)容，又有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和工程設(shè)計能力。同時，本書在文字?jǐn)⑹錾狭η蠛喢鞫笠�、通俗易懂，以適應(yīng)各專業(yè)學(xué)生對本課程學(xué)習(xí)的需要。

本書由田亞平、李愛姣擔(dān)任主編。緒論和第1～7章由李愛姣編寫，第10章和第16章由汪諍編寫，其余部分由田亞平編寫。在本書的編寫過程中，蘭州交通大學(xué)機電工程學(xué)院機械設(shè)計系的趙軍、牛衛(wèi)中、劉艷妍、洪濤、邊紅麗、潘麗華、張強、石慧榮老師給予了熱情鼓勵與大力支持，并對本書提出了許多寶貴的意見和建議。甘肅省經(jīng)濟學(xué)校的康軍鳳老師對書中的文字和公式進行了詳細(xì)校正。在出版過程中，中國水利水電出版社的領(lǐng)導(dǎo)和編輯給予了很大支持與幫助，并付出了辛勤勞動，編者在此向他們表示誠摯的謝意！

本書由蘭州交通大學(xué)機電工程學(xué)院院長石廣田教授審閱，在此致以衷心的感謝。

限于編者水平，書中錯誤和不當(dāng)之處在所難免，懇請各位專家和廣大讀者批評指正。

編 者

2014年12月

前言
第一篇 機械設(shè)計總論

緒論 1
§0-1 本課程研究的對象和內(nèi)容 1
一、機器 1
二、機構(gòu) 2
三、構(gòu)件、零件和部件 3
四、機器的組成 3
§0-2 本課程的性質(zhì)和任務(wù) 5
一、本課程的性質(zhì)和任務(wù) 5
二、本課程的學(xué)習(xí)方法 5
習(xí)題 5
第1章 機械設(shè)計的基礎(chǔ)知識 6
§1-1 機械設(shè)計的基本要求和一般程序 6
一、機械設(shè)計的基本要求 6
二、機械設(shè)計的一般程序 6
§1-2 機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則及設(shè)計步驟 7
一、機械零件的主要失效形式 8
二、機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則 8
三、機械零件的設(shè)計步驟 12
§1-3 機械零件的常用材料及其選擇 12
一、機械零件的常用材料 12
二、鋼的熱處理 17
三、機械零件材料的選擇原則 18
§1-4 機械零件的工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化 19
一、機械零件的工藝性 19
二、機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化 20
習(xí)題 20

第二篇 常用機構(gòu)設(shè)計

第2章 平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 21
§2-1 平面機構(gòu)的組成 21
一、運動副及其分類 21
二、平面機構(gòu)的組成 23
§2-2 平面機構(gòu)的運動簡圖 23
一、平面機構(gòu)運動簡圖的定義 23
二、機構(gòu)運動簡圖中的常用符號 23
三、機構(gòu)運動簡圖的繪制 24
§2-3 平面機構(gòu)的自由度 26
一、平面機構(gòu)的自由度計算公式 26
二、機構(gòu)具有確定運動的條件 26
三、計算平面機構(gòu)自由度時要注意的問題 27
習(xí)題 31
第3章 平面連桿機構(gòu) 32
§3-1 平面連桿機構(gòu)及其傳動特點 32
§3-2 平面四桿機構(gòu)的基本形式及其應(yīng)用 32
一、曲柄搖桿機構(gòu) 33
二、雙曲柄機構(gòu) 33
三、雙搖桿機構(gòu) 34
§3-3 平面四桿機構(gòu)的演化 35
一、改變相對桿長、轉(zhuǎn)動副演化為移動副 35
二、改變構(gòu)件的形狀和相對尺寸 36
三、選取不同構(gòu)件為機架 37
§3-4 平面四桿機構(gòu)有曲柄的條件及
運動特性 40
一、平面四桿機構(gòu)有曲柄的條件 40
二、急回特性 41
三、死點 42
*§3-5 平面四桿機構(gòu)設(shè)計簡介 44
一、平面四桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題 44
二、圖解法設(shè)計四桿機構(gòu) 44
三、解析法設(shè)計四桿機構(gòu) 46
四、實驗法設(shè)計四桿機構(gòu) 47
習(xí)題 48
第4章 凸輪機構(gòu) 50
§4-1 凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和分類 50
一、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用 50
二、凸輪機構(gòu)的分類 51
三、凸輪機構(gòu)的特點 53
§4-2 從動件的常用運動規(guī)律 53
一、凸輪機構(gòu)的運動循環(huán)及基本名詞術(shù)語 53
二、從動件常用的運動規(guī)律 54
§4-3 圖解法設(shè)計盤形凸輪輪廓曲線 56
一、凸輪輪廓曲線的設(shè)計原理 56
二、直動從動件盤形凸輪輪廓線的繪制 57
三、擺動從動件盤形凸輪輪廓線的繪制 59
*§4-4 設(shè)計凸輪機構(gòu)應(yīng)注意的問題 60
一、合理選擇滾子的半徑 60
二、基圓對凸輪機構(gòu)的影響 61
習(xí)題 61
第5章 齒輪機構(gòu)和輪系 63
§5-1 齒輪機構(gòu)的特點及類型 63
一、齒輪機構(gòu)的特點 63
二、齒輪機構(gòu)的類型 63
*§5-2 齒廓嚙合的基本定律 64
§5-3 漸開線及漸開線齒輪 65
一、漸開線的形成及其特性 65
二、漸開線齒輪的嚙合特點 66
§5-4 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)及
幾何尺寸 67
一、齒輪各部分的名稱和符號 67
二、漸開線齒輪的基本參數(shù) 68
三、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸 69
§5-5 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動 70
一、漸開線齒輪的正確嚙合條件 70
二、齒輪連續(xù)傳動的條件及重合度 71
§5-6 漸開線齒廓的切制原理和根切現(xiàn)象 72
一、輪齒的切削加工方法 72
二、根切現(xiàn)象及避免根切的方法 75
§5-7 斜齒圓柱齒輪機構(gòu) 76
一、斜齒圓柱齒輪齒廓的形成及嚙合特點 76
二、斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何
尺寸計算 77
三、斜齒圓柱齒輪的嚙合傳動 79
四、斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪和當(dāng)量齒數(shù) 80
五、斜齒輪傳動的優(yōu)缺點 80
§5-8 直齒錐齒輪機構(gòu) 81
一、直齒錐齒輪齒廓的形成 82
二、直齒錐齒輪的背錐和當(dāng)量齒數(shù) 82
三、直齒錐齒輪的幾何尺寸計算 83
§5-9 蝸桿蝸輪機構(gòu) 84
一、蝸桿傳動的特點及其類型 84
二、蝸桿蝸輪的正確嚙合條件 85
三、蝸桿傳動的主要參數(shù)及幾何尺寸 85
四、蝸桿傳動的幾何尺寸計算 87
§5-10 輪系的分類 87
一、定軸輪系 88
二、周轉(zhuǎn)輪系 88
三、復(fù)合輪系 89
§5-11 輪系傳動比的計算 89
一、定軸輪系的傳動比 89
*二、周轉(zhuǎn)輪系的傳動比 91
§5-12 輪系的功用 93
一、獲得大的傳動比 93
二、實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動 93
三、實現(xiàn)變速換向傳動 93
四、實現(xiàn)運動的合成與分解 94
五、實現(xiàn)分路傳動 95
習(xí)題 96
第6章 間歇運動機構(gòu) 98
§6-1 槽輪機構(gòu) 98
一、槽輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理 98
二、槽輪機構(gòu)的類型、特點及應(yīng)用 99
§6-2 棘輪機構(gòu) 99
一、棘輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理 99
二、棘輪機構(gòu)的類型、特點 100
三、棘輪機構(gòu)的應(yīng)用 101
§6-3 不完全齒輪機構(gòu) 102
§6-4 凸輪間歇運動機構(gòu) 102
一、圓柱凸輪式間歇運動機構(gòu) 103
二、蝸桿凸輪式間歇運動機構(gòu) 103
習(xí)題 103
第7章 機械的平衡與調(diào)速 104
§7-1 機械的平衡 104
一、機械平衡的目的 104
二、轉(zhuǎn)子的靜平衡 104
三、轉(zhuǎn)子的動平衡 105
§7-2 機械的運轉(zhuǎn)及速度波動 106
一、機械的運轉(zhuǎn)過程 106
二、調(diào)節(jié)機械速度波動的目的與方法 107
三、飛輪設(shè)計的基本原理 108
習(xí)題 110

第三篇 機械傳動

第8章 帶傳動和鏈傳動 111
§8-1 帶傳動的特點及應(yīng)用 111
一、帶的工作原理和特點 111
二、帶傳動的主要形式 112
三、帶的類型和結(jié)構(gòu) 112
§8-2 帶傳動工作情況分析 114
一、帶傳動的受力分析 114
二、帶的應(yīng)力分析 115
三、帶的彈性滑動 116
§8-3 普通Ｖ帶傳動的設(shè)計計算 117
一、設(shè)計準(zhǔn)則和單根V帶的基本額定
功率 117
二、V帶傳動的設(shè)計步驟及方法 119
§8-4 V帶輪設(shè)計 122
一、V帶輪設(shè)計的要求和材料 122
二、帶輪結(jié)構(gòu)與尺寸 122
§8-5 V帶傳動的張緊裝置 123
一、張緊力 123
二、張緊裝置 124
三、帶傳動的維護 124
§8-6 鏈傳動的特點及應(yīng)用 126
§8-7 傳動鏈的結(jié)構(gòu)特點 127
一、鏈的種類和結(jié)構(gòu) 127
二、鏈輪 129
§8-8 鏈傳動的主要參數(shù)及其選擇 130
§8-9 滾子鏈傳動的計算 131
一、鏈傳動的失效形式 131
二、鏈傳動的額定功率和潤滑方式 131
三、鏈傳動的設(shè)計過程 133
§8-10 鏈傳動的布置、張緊和潤滑 133
一、鏈傳動的布置和張緊 133
二、鏈傳動的潤滑和維護 134
習(xí)題 135
第9章 齒輪傳動設(shè)計 137
§9-1 齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 137
一、齒輪傳動的概述 137
二、齒輪的主要失效形式 137
三、齒輪的設(shè)計準(zhǔn)則 139
§9-2 齒輪的材料和精度及其選擇 139
一、齒輪常用的材料 139
二、齒輪材料的選擇原則 140
三、齒輪傳動精度的選擇 141
§9-3 直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 142
一、齒輪受力分析 142
二、計算載荷 142
三、齒根彎曲疲勞強度計算 143
四、齒面接觸疲勞強度計算 145
五、齒輪傳動強度計算說明 146
§9-4 斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算 148
一、作用力分析 148
二、齒面接觸疲勞強度計算 148
三、輪齒的彎曲疲勞強度計算 149
§9-5 直齒錐齒輪傳動的強度計算 151
一、直齒錐齒輪作用力的分析 151
二、直齒錐齒輪輪齒表面的接觸疲勞強度
計算 152
三、直齒錐齒輪輪齒的彎曲疲勞強度
計算 153
§9-6 齒輪傳動的潤滑和結(jié)構(gòu)設(shè)計 154
一、齒輪傳動的潤滑設(shè)計 154
二、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 155
習(xí)題 157
第10章 蝸桿傳動 158
§10-1 普通蝸桿傳動的承載能力計算 158
一、蝸桿傳動類型概述 158
二、蝸桿傳動的失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則及
常用材料 158
三、蝸桿傳動的受力分析 159
四、蝸輪輪齒表面的強度計算 160
五、普通圓柱蝸桿傳動的精度等級及其
選擇 161
§10-2 普通蝸桿傳動的效率、潤滑及熱
平衡計算 162
一、蝸桿傳動的效率 162
二、蝸桿傳動的潤滑 162
三、蝸桿傳動的熱平衡計算 163
§10-3 圓柱蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 164
習(xí)題 167

第四篇 機械連接

第11章 螺紋連接 168
§11-1 螺紋的基本參數(shù) 168
一、螺紋的形成及分類 168
二、螺紋的主要參數(shù) 169
§11-2 螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件 170
一、螺紋連接的類型 170
二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件 172
§11-3 螺旋副中力的關(guān)系、效率和自鎖 173
§11-4 螺紋連接的預(yù)緊和防松 174
一、螺栓的預(yù)緊 174
二、螺紋連接的防松 175
§11-5 螺栓連接的強度計算 176
一、松螺栓連接的強度計算 177
二、緊螺栓連接的強度計算 177
§11-6 螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力 181
一、螺紋連接件的材料 181
二、螺紋連接件的許用應(yīng)力 182
§11-7 螺紋連接件的尺寸參數(shù) 183
習(xí)題 188
第12章 輪轂連接 190
§12-1 鍵連接 190
一、鍵連接的功能、分類、結(jié)構(gòu)形式及
應(yīng)用 190
二、鍵的選擇和鍵連接的強度計算 192
§12-2 花鍵連接 193
§12-3 無鍵連接和銷連接 194
一、型面連接 194
二、脹緊連接 194
三、銷連接 195
習(xí)題 195

第五篇 軸承及軸系零部件

第13章 軸承 196
§13-1 概述 196
§13-2 滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)形式 197
一、向心滑動軸承的結(jié)構(gòu) 197
二、推力滑動軸承的結(jié)構(gòu) 198
§13-3 滑動軸承的失效形式、常用材料 198
一、滑動軸承的主要失效形式 198
二、滑動軸承材料 199
§13-4 滑動軸承潤滑劑和潤滑裝置 200
一、常用的潤滑劑 200
二、常用的潤滑裝置 201
§13-5 非全液體摩擦滑動軸承的計算 203
一、向心軸承 203
二、推力滑動軸承 204
§13-6 滾動軸承的結(jié)構(gòu) 204
§13-7 滾動軸承的主要類型及其代號 206
一、基本代號 206
二、前置代號 207
三、后置代號 207
§13-8 滾動軸承的類型選擇 208
一、滾動軸承的主要類型及特點 208
二、滾動軸承的類型選擇 209
§13-9 滾動軸承尺寸的選擇 209
一、滾動軸承的失效形式 209
二、滾動軸承的基本額定壽命和基本額定
動載荷 210
三、滾動軸承疲勞壽命計算的基本公式 210
四、滾動軸承的當(dāng)量動載荷 211
五、角接觸軸承軸向載荷的計算 212
六、滾動軸承的靜載荷計算 213
§13-10 滾動軸承的組合設(shè)計 214
一、軸承的配置和固定 214
二、滾動軸承組合的調(diào)整 216
三、滾動軸承的配合與拆裝 216
四、滾動軸承的潤滑與密封 218
§13-11 滾動軸承的標(biāo)準(zhǔn) 219
習(xí)題 223
第14章 聯(lián)軸器、離合器、制動器 225
§14-1 聯(lián)軸器及其選擇 225
一、聯(lián)軸器的功用 225
二、聯(lián)軸器的分類 225
三、常用聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)和特點 226
四、聯(lián)軸器類型的選擇原則 228
五、聯(lián)軸器型號、尺寸的確定 228
§14-2 離合器 229
一、離合器的分類 229
二、常見的離合器 229
§14-3 制動器 231
一、制動器的功用 231
二、常用制動器的結(jié)構(gòu)和特點 231
習(xí)題 232
第15章 軸 233
§15-1 概述 233
§15-2 軸的材料和結(jié)構(gòu) 234
一、軸的材料 234
二、軸的結(jié)構(gòu) 235
三、各軸段直徑和長度的確定 237
§15-3 軸的計算 237
一、軸的強度校核計算 237
二、軸的剛度計算 243
習(xí)題 243


第六篇 機械設(shè)計實例

第16章 減速器設(shè)計 245
§16-1 減速器的類型及結(jié)構(gòu) 245
一、減速器的類型 245
二、減速器的結(jié)構(gòu) 246
§16-2 減速器的常用附件 248
§16-3 減速器課程設(shè)計的內(nèi)容和要求 248
一、減速器課程設(shè)計的目的 248
二、減速器設(shè)計的內(nèi)容和任務(wù) 249
三、設(shè)計數(shù)據(jù) 250
§16-4 單級圓柱齒輪減速器樣圖 250
一、圓柱齒輪樣圖 250
二、轉(zhuǎn)軸樣圖 251
三、裝配圖樣圖 252
參考文獻 254

1. 嵌入式人工智能技術(shù)應(yīng)用（數(shù)字教材） [主編 胡娜 楊國勇 晏廷榮]
2. Java Web項目化設(shè)計實踐教程 [邱云 曾陳萍]
3. 人工智能開發(fā)框架應(yīng)用 [主編 王明超 蘆婭云]
4. 民航客艙服務(wù)實用英語教程 [主編 田靜 徐亞玲]
5. Python數(shù)據(jù)分析 [主編　馮志輝　趙磊　李放]
6. 大學(xué)信息技術(shù) [曾翰穎 編著]
7. 多維視域下的高校籃球教學(xué)創(chuàng)新研究 [張利超 李寧 著]
8. 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練實踐教程 [主編 王日華 陳武 黃喆誠]
9. 實用運籌學(xué) [主編　邢育紅　于晉臣]
10. 電子技術(shù)（第二版） [主編 覃愛娜 李飛]
11. 勞動爭議處理實務(wù) [主編 王秀卿 羅靜]
12. 工程數(shù)學(xué) [主編 郭立娟 王海]
13. 語音識別理論與實踐 [主編　莫宏偉]
14. 武術(shù)基礎(chǔ)教程 [主編 李代勇 謝志民]
15. 計算機網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)教程 [主編 張浩軍 趙玉娟]
16. 畫法幾何與機械制圖習(xí)題集（多學(xué)時） [主編 趙軍]
17. 電工電子技術(shù)基礎(chǔ) [主編 劉 軍 楊國龍 劉天成]
18. MySQL數(shù)據(jù)庫項目式教程 [陳亞峰]
19. 機械設(shè)計基礎(chǔ)（第二版） [主編 田亞平 李愛姣]
20. 畫法幾何與機械制圖 [主編 趙軍]
21. C語言程序設(shè)計習(xí)題與實驗指導(dǎo)（第二版） [主編 甄增榮 張賓]
22. C語言程序設(shè)計（第二版） [主編 甄增榮 田云霞]
23. Unity3D虛擬現(xiàn)實應(yīng)用開發(fā)實踐 [主 編 劉龍]
24. 智能化技術(shù)基礎(chǔ)（第三版） [鄧文達(dá)　李禮]
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29. 大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué) [主編 郭立娟]
30. 工業(yè)機器人拆裝與調(diào)試 [主編 胡月霞 向艷芳 朱奇]