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第四版序1

第一版序1

基本符号表1

第1篇 总论1

第1章 机械设计概论1

1.1 课程性质和任务1

1.2 设计机器的基本原则和设计程序2

1.2.1 设计机器时应满足的要求2

1.2.2 设计方法3

1.2.3 设计程序3

1.2.4 技术经济评价4

1.3 机械零件设计概述5

1.3.1 设计机械零件时应满足的要求5

1.3.2 设计步骤5

1.3.3 设计计算和校核计算6

1.4 结构设计7

1.3.4 标准化、系列化、通用化7

1.5 设计的检查8

1.6 设计人员的素质8

1.7 机械设计的新发展9

第2章 机械零件的工作能力和计算准则11

2.1 载荷和应力的分类11

2.1.1 载荷分类11

2.1.2 应力分类12

2.2.1 两种判断零件强度的方法13

2.2 机械零件的强度13

2.2.2 静应力强度14

2.2.3 变应力强度15

2.2.4 许用安全系数15

2.2.5 提高机械零件强度的措施16

2.3 机械零件的表面强度18

2.3.1 表面接触强度18

2.3.3 表面挤压强度21

2.3.2 提高表面接触强度的主要措施21

2.3.5 提高表面磨损强度的主要措施22

2.3.4 表面磨损强度22

2.4 机械零件的刚度23

2.4.1 刚度的影响23

2.4.2 刚度计算概述23

2.4.3 影响刚度的因素及其改进措施23

2.5 机械零件的冲击强度25

2.5.1 冲击强度和冲击变形计算25

2.5.2 提高机械零件冲击强度和缓冲能力的措施26

2.6 温度对机械零件工作能力的影响28

2.6.1 温度对摩擦磨损过程的影响28

2.6.2 温度对材料膨胀和收缩的影响28

2.6.3 温度对材料力学性能的影响29

2.7.1 振动稳定性30

2.7.2 振动稳定性计算概述30

2.7 机械零件的振动稳定性30

2.7.3 减轻振动的措施31

2.8 机械零件的可靠性31

2.8.1 可靠性概念31

2.8.2 机械零件的可靠性计算33

2.8.3 串联系统可靠度35

2.8.4 提高机械零件可靠性的措施35

3.1 疲劳断裂特征36

第3章 机械零件的疲劳强度36

3.2 疲劳曲线和疲劳极限应力图37

3.2.1 疲劳曲线37

3.2.2 疲劳极限应力图39

3.3 影响机械零件疲劳强度的主要因素41

3.3.1 应力集中的影响41

3.3.2 尺寸的影响42

3.3.2 表面状态的影响43

3.4.2 许用疲劳极限应力图44

3.4.1 稳定应变力和非稳定变应力44

3.4 许用疲劳极限应力图44

3.3.4 综合影响系统44

3.4.3 工作应力增长规律46

3.5 稳定变应力时安全系统的计算46

3.5.1 单向应力状态时的安全系统46

3.5.2 复合应力状态时的安全系统51

3.5.3 许用安全系统51

3.6 规律性非稳定变应力时机械零件的疲劳强度51

3.6.1 疲劳损伤积累假说51

3.6.2 等效稳定变应力和寿命系数52

3.6.3 规律性非稳定变应力时安全系数的计算步骤53

3.7 低周循环疲劳概述55

3.8 疲劳裂纹寿命概述56

第4章 摩擦、磨损、润滑58

4.1 摩擦的种类及其基本性质58

4.2 干摩擦60

4.3 边界摩擦润滑61

4.4 磨损63

4.4.1 粘着磨损64

4.4.2 表面疲劳磨损64

4.4.3 磨粒磨损65

4.4.4 腐蚀磨损66

4.5 流体摩擦润滑66

4.5.1 流体动力润滑67

4.5.2 弹性流体动力润滑67

4.5.3 流体静力润滑69

4.6 膜厚比与润滑状态69

4.7 润滑剂、添加剂70

4.7.1 润滑剂种类70

4.7.2 润滑剂性质71

4.7.3 添加剂71

4.7.4 润滑剂的选择72

4.8.3 粘度等级73

4.8.2 粘度单位换算73

4.8 润滑油粘度73

4.8.1 粘度的单位73

4.8.4 温度和压力对粘度的影响74

4.8.5 配油计算75

4.9 工业用润滑油和润滑脂简介75

4.9.1 工业用润滑油75

4.9.2 润滑脂77

附录 工业用润滑油新旧粘度牌号对照78

第5章 机械常用材料和制造工艺性79

5.1 机械常用材料79

5.2 金属材料的力学、加工和使用性能80

5.2.1 应力极限80

5.2.2 弹性模量E81

5.2.3 延展性81

5.2.6 硬度82

5.2.8 使用性能82

5.2.7 加工性能82

5.2.5 弹性能E3和韧性能E182

5.2.4 冲击韧度ak82

5.3 影响钢材力学性能的主要因素83

5.3.1 含碳量的影响83

5.3.2 合金元素的影响84

5.3.3 温度的影响84

5.3.4 热处理工艺的影响84

5.4.1 使用要求86

5.4 材料的选用原则86

5.4.2 工艺要求88

5.4.3 经济要求88

5.5 毛坯的选择88

5.6 公差与配合的选择89

5.7 表面粗糙度的选择90

5.7.1 表面粗糙度的选择原则91

5.7.2 表面粗糙度和尺寸公差的关系91

5.8 机械零件的制造工艺性91

6.1.1 主要类型100

6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度100

第2篇 联接100

第6章 螺纹联接100

6.1.2 螺纹紧固件的性能等级和材料101

6.1.3 螺纹公差和精度102

6.2 螺栓联接的拧紧和防松102

6.2.1 螺栓联接的拧紧102

6.2.2 螺纹联接的防松103

6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算105

6.3.1 受拉螺栓联接105

6.3.2 受剪螺栓联接109

6.3.3 许用应力110

6.4 螺栓组联接的受力分析112

6.4.1 受轴向力FQ的螺栓组联接112

6.4.2 受横向力FR的螺栓组联接112

6.4.3 受旋转力矩T的螺栓组联接113

6.4.4 受翻转力矩M的螺栓组联接114

6.5 提高螺栓联接强度的措施114

6.5.1 均匀螺纹牙受力分配115

6.5.2 减小附加应力116

6.5.3 减轻应力集中117

6.5.4 降低应力幅117

6.5.5 选择恰当的预紧力并保持不减退118

6.5.6 改善制造工艺118

6.6 螺旋转动118

6.6.1 滑动螺旋传动119

6.6.2 滚动螺旋传动简介121

6.6.3 静压螺旋传动简介122

第7章 键、花键、销、成形联接123

7.1 键联接123

7.1.1 键联接的分类和构造123

7.1.2 平键联接和半圆键联接的计算125

7.2 花键联接126

7.2.1 花键联接的分类和构造126

7.2.2 花键联接的计算127

7.3 销联接128

7.4 成形联接129

第8章 过盈联接130

8.1 圆柱面过盈联接131

8.1.1 传递载荷所需要的最小压强131

8.1.2 传递载荷所需要的最小过盈132

8.1.3 被联接件的应力及强度计算133

8.1.4 装拆压力134

8.1.5 装配温度134

8.1.6 提高过盈联接承载能力的措施136

8.2 圆锥面过盈联接137

8.3 弹性环联接138

第9章 铆接、焊接、胶接140

9.1 铆接140

9.1.1 铆接的应用140

9.1.2 铆缝141

9.1.4 铆缝的强度计算142

9.1.3 铆接的工作原理142

9.1.5 铆缝的等强度条件143

9.1.6 铆缝的强度系数144

9.2 焊接144

9.2.1 焊缝的式样146

9.2.2 焊缝的强度计算148

9.2.3 焊接材料和许用应力149

9.2.4 影响焊缝强度的因素和提高焊缝强度的结构措施150

9.3.1 胶接接头152

9.3 胶接152

9.3.2 胶接剂153

第3篇 传动163

第10章 摩擦轮传动163

10.1 概述163

10.1.1 分类163

10.2.1 弹性滑动和打滑164

10.2 摩擦轮传动中的滑动164

10.1.3 应用范围164

10.1.2 优缺点164

10.2.2 几何滑动165

10.3 摩擦轮材料166

10.4 圆柱摩擦轮传动计算167

10.4.1 传动比167

10.4.2 压紧力计算167

10.4.3 表面接触强度计算167

10.4.4 条件性计算169

10.4.5 作用在轴上的载荷169

10.4.6 功率损失、效率和热平衡计算169

10.5 圆锥摩擦轮传动计算171

10.6 摩擦轮结构和传动压紧装置172

10.6.1 摩擦轮结构172

10.6.2 摩擦轮传动的压紧装置172

10.7 摩擦无级变速器简介173

11.1.1 传动形式176

第11章 带传动176

11.1 概述176

11.1.2 优缺点177

11.1.3 应用范围177

11.2 带和带轮177

11.2.1 平带和带轮177

11.2.2 V带和带轮178

11.2.3 带轮轮辐计算180

11.3 带传动的几何计算181

11.4 带传动的计算基础182

11.4.1 作用力分析182

11.4.2 带的应力183

11.4.3 弹性滑动、打滑和滑动率184

11.4.4 带传动的疲劳强度185

11.5 V带传动设计186

11.5.1 V带传动和平带传动的比较186

11.4.5 提高带传动工作能力的措施186

11.5.2 传动参数的选择187

11.6 平带传动设计197

11.7 带传动的张紧装置198

11.8 同步带传动设计198

11.9 其他带传动简介202

11.9.1 高速带传动202

11.9.2 多楔带传动203

12.1.2 分类204

12.1.3 基本要求204

第12章 齿轮传动204

12.1.1 优缺点204

12.1 概述204

12.2 齿轮传动的主要参数205

12.2.1 主要参数205

12.2.2 精度等级的选择206

12.3.1 轮齿折断207

12.3 齿轮传动的失效形式207

12.3.2 齿面接触疲劳磨损(点蚀)208

12.3.3 齿面胶合208

12.3.4 齿面磨粒磨损209

12.3.5 齿面塑性流动209

12.3.6 计算准则209

12.4 齿轮材料及其热处理209

12.4.1 齿轮材料209

12.4.2 齿轮热处理210

12.5 圆柱齿轮传动(外啮合)的几何计算212

12.6 圆柱齿轮传动的载荷计算213

12.6.1 直齿圆柱齿轮传动的受力分析213

12.6.2 斜齿圆柱齿轮传动的受力分析214

12.6.3 计算载荷214

12.7 直齿圆柱齿轮传动的强度计算219

12.7.1 齿面接触疲劳强度计算219

12.7.2 齿根弯曲疲劳强度计算227

12.7.3 静强度校核计算232

12.8 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算237

12.8.1 齿面接触疲劳强度计算237

12.8.2 齿根弯曲疲劳强度计算238

12.8.3 静强度校核计算239

12.9 直齿锥齿轮传动243

12.9.1 几何计算243

12.9.2 受力分析245

12.9.3 齿面接触疲劳强度计算245

12.9.4 齿根弯曲疲劳强度计算246

12.10 齿轮传动的效率和润滑251

12.10.1 齿轮传动的效率251

12.10.2 齿轮传动的润滑251

12.11 齿轮结构252

12.12.1 曲线齿锥齿轮传动253

12.12 曲线齿锥齿轮传动和准双曲面齿轮传动简介253

12.12.2 准双曲面齿轮传动254

12.13 圆弧齿轮传动简介254

12.13.1 单圆弧齿轮传动255

12.13.2 双圆弧齿轮传动256

13.1.1 特点和应用257

13.1.2 分类257

13.1 概述257

第13章 蜗杆传动257

13.1.3 精度等级的选择258

13.2 蜗杆传动的失效形式、材料选择和结构259

13.2.1 失效形式259

13.2.2 材料选择259

13.2.3 蜗杆和蜗轮的结构260

13.3 圆柱蜗杆传动的基本参数261

13.3.1 基本齿廓261

13.3.2 模数m261

13.3.4 蜗杆分度圆直径d1262

13.3.3 齿形角a0262

13.3.5 蜗杆直径系数q263

13.3.6 蜗杆导程角γ263

13.3.7 蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2263

13.3.8 传动比i、齿数比u263

13.3.9 中心距a264

13.3.10 变位系数264

13.4 圆柱蜗杆传动的几何计算265

13.5 蜗杆传动受力分析和效率计算266

13.5.1 蜗杆传动中的作用力266

13.5.2 蜗杆传动的效率267

13.6 圆柱蜗杆传动的强度计算269

13.6.1 初选［d1/a］值269

13.6.2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算270

13.8 温度计算272

13.8.1 润滑油工作温度272

13.6.3 蜗轮轮齿弯曲疲劳强度计算272

13.7 蜗杆轴挠度计算272

13.8.2 冷却方法和计算273

13.9 蜗杆传动的润滑274

13.9.1 润滑油粘度和润滑方法274

13.9.2 蜗杆布置与润滑方式275

13.10 提高圆柱蜗杆传动承载能力的措施277

13.11 环面蜗杆传动简介278

附录279

14.1.2 链的种类280

14.1.3 应用范围280

第14章 链传动280

14.1.1 优缺点280

14.1 概述280

14.2 链传动的零件和材料281

14.2.1 传动链281

14.2.2 链轮283

14.2.3 链和链轮的材料284

14.3.1 传动比、链速和速度不均匀性285

14.3 链传动的运动特性285

14.3.2 链传动的动载荷286

14.4 链传动的受力分析287

14.5 滚子链传动的计算288

14.5.1 额定功率曲线288

14.5.2 额定功率288

14.5.3 主要参数的选择289

14.6.3 齿形链链宽292

14.6.2 齿形链传动的计算功率292

14.6.1 齿形链传动的基本参数292

14.6 齿形链传动的计算292

14.7 链传动的合理布置和张紧方法293

14.7.1 链传动的合理布置293

14.7.2 张紧方法294

14.8 链传动的润滑、护罩或链条箱294

14.8.1 链传动的润滑294

14.8.2 护罩或链条箱295

15.1.1 圆柱齿轮减速器297

第15章 减速器297

15.1 减速器的主要型式及其特性297

15.1.2 圆锥齿轮减速器298

15.1.3 蜗杆减速器298

15.1.4 齿轮-蜗杆减速器299

15.1.5 行星齿轮减速器299

15.1.6 轴装式减速器300

15.1.7 组装式减速器300

15.1.8 多安装式减速器300

15.1.9 联体式减速器301

15.3 减速器结构303

15.3.1 传统型减速器结构303

15.3.2 新型减速器结构303

15.2 传动比分配304

15.4 减速器润滑305

15.4.1 传动的润滑305

15.4.2 轴承的润滑307

15.5 减速器试验308

第4篇 轴、轴承、联轴器309

第16章 轴309

16.1 概述309

16.1.1 轴的分类309

16.1.2 轴的材料310

16.1.3 轴设计的主要问题310

16.2 轴的结构设计310

16.2.1 轴的毛坯310

16.2.2 轴颈、轴头、轴身310

16.2.3 零件在轴上的固定311

16.2.4 结构草图画法312

16.3 轴的强度计算312

16.3.1 按许用切应力计算314

16.3.2 按许用弯曲应力计算314

16.3.3 安全系统校核计算315

16.4 轴的刚度计算320

16.4.1 扭角的计算321

16.4.2 弯曲变形的计算321

16.5 轴的临界转速325

16.6 提高轴的强度、刚度和减轻重量的措施326

附录329

第17章 滑动轴承333

17.1 概述333

17.2 径向滑动轴承的主要类型333

17.2.1 整体式轴承333

17.2.2 剖分式轴承333

17.3 滑动轴承材料334

17.3.1 对轴承材料的要求334

17.3.2 轴承材料的分类334

17.4 轴瓦结构337

17.4.1 轴瓦和轴承衬337

17.5.1 润滑油338

17.4.2 油孔、油沟和油室338

17.5 轴承润滑材料338

17.5.2 润滑脂339

17.6 润滑方法339

17.6.1 油润滑340

17.6.2 脂润滑341

17.7 滑动轴承的条件性计算341

17.7.1 径向轴承341

17.7.2 推力轴承342

17.8 液体动力润滑的基本方程式343

17.8.1 雷诺润滑方程式343

17.8.2 油楔承载机理344

17.9 液体动力润滑径向轴承的计算345

17.9.1 几何关系345

17.9.2 动力润滑状态的建立346

17.9.3 承载能力和索氏数So346

17.9.6 热平衡计算349

17.9.4 流量计算349

17.9.5 功耗计算349

17.9.7 保证液体动力润滑的条件352

17.9.8 参数选择352

17.10 液体动力润滑推力轴承的计算355

17.11 其他轴承简介357

17.11.1 多油楔滑动轴承357

17.11.2 液体静压轴承358

17.11.3 气体轴承358

第18章 滚动轴承359

18.1 概述359

18.1.1 构造359

18.1.2 材料359

18.1.3 优缺点360

18.2 滚动轴承的类型和选择360

18.2.1 滚动轴承的类型360

18.2.2 滚动轴承类型的选择365

18.3 滚动轴承的代号366

18.3.1 基本代号366

18.3.2 前置代号368

18.3.3 后置代号368

18.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则369

18.4.1 向心轴承中作用力的分布369

18.4.2 角接触轴承中的附加轴向力Fs370

18.4.3 滚动轴承的失效371

18.4.4 滚动轴承的计算准则372

18.5 滚动轴承的动载荷和寿命计算372

18.5.1 基本额定动载荷和基本额定寿命372

18.5.2 当量动载荷373

18.5.3 基本额定寿命375

18.5.4 角接触轴承的载荷计算377

18.5.5 不稳定载荷下的轴承寿命计算378

18.5.6 修正额定寿命379

18.6 滚动轴承的静载荷计算381

18.6.1 基本额定静载荷381

18.6.2 当量静载荷381

18.6.3 静载荷计算382

18.7 极限转速383

18.8 成对安装角接触轴承的计算特点386

18.9 滚动轴承的组合结构设计388

18.9.1 滚动轴承轴系支点固定的结构型式388

18.9.2 滚动轴承的配合390

18.9.3 提高轴系刚度的措施391

18.10 滚动轴承的润滑和密封394

18.10.1 滚动轴承的润滑394

18.10.2 滚动轴承的密封395

18.11 滚动轴承的弹性流体动力润滑计算396

附录398

19.1 概述404

19.1.1 联轴器的类型404

第19章 联轴器和离合器404

19.1.2 离合器的类型405

19.1.3 计算转矩406

19.2 刚性联轴器406

19.2.1 凸缘联轴器406

19.2.2 套筒联轴器407

19.2.3 夹壳联轴器407

19.3.2 齿式联轴器408

19.3.1 牙嵌联轴器408

19.3 无弹性元件挠性联轴器408

19.3.3 滚子链联轴器410

19.3.4 滑块联轴器411

19.3.5 万向联轴器412

19.3.6 其他平行轴间的联接413

19.4 金属弹性元件挠性联轴器414

19.4.1 蛇形弹簧联轴器414

19.5.1 弹性套柱销联轴器416

19.4.2 径向簧片联轴器416

19.5 非金属弹性元件挠性联轴器416

19.5.2 弹性柱销联轴器418

19.5.3 弹性柱销齿式联轴器418

19.5.4 梅花形弹性联轴器419

19.5.5 轮胎联轴器420

19.6 嵌合式离合器420

19.7 摩擦离合器422

19.7.1 圆盘摩擦离合器423

19.7.2 圆锥摩擦离合器425

19.7.3 操纵方法425

19.8 磁粉离合器426

19.9 安全离合器427

19.9.1 破断式安全离合器427

19.9.2 牙嵌安全离合器427

19.9.3 摩擦安全离合器427

19.11.1 滚柱超越离合器428

19.10 离心离合器428

19.11 超越离合器428

19.11.2 楔块超越离合器429

19.11.3 棘轮超越离合器429

20.1.1 弹簧功用431

20.2.1 弹簧材料431

20.1.2 弹簧种类431

20.2 弹簧材料和制造431

20.1 概述431

第20章 弹簧431

第5篇 其他零件431

20.2.2 弹簧制造434

20.3 弹簧工作原理435

20.3.1 弹簧特性线435

20.3.2 弹簧刚度435

20.3.3 变形能436

20.3.4 斜力弹簧436

20.4 圆柱螺旋压缩弹簧437

20.3.5 等效弹簧437

20.4.1 圆弹簧丝弹簧的计算438

20.4.2 方弹簧丝弹簧的计算443

20.5 圆柱螺旋拉伸弹簧444

20.6 圆柱螺旋扭转弹簧445

20.7 环形弹簧446

20.8 碟形弹簧449

20.9 橡胶弹簧简介452

20.附录453

第21章 机架零件455

21.1 概述455

21.2 截面形状的合理选择456

21.3 间壁和肋458

21.4 壁厚的选择459

21.5 隔振459

参考书目461