目　录

绪论　1
0.1　本课程研究的对象和内容　1
0.2　机械概述　3

第 1章　构件的静力分析　5
1.1　力的性质和基本计算　5
1.1.1　力的概念　5
1.1.2　静力学公理　6
1.1.3　力在坐标轴上的投影和力的分解　7
1.2　力矩与力偶　8
1.2.1　力对点的矩　8
1.2.2　合力矩定理　8
1.2.3　力偶及其性质　8
1.2.4　力的平移定理　9
1.3　力系的简化　9
1.3.1　力系的分类和力系等效的概念　9
1.3.2　平面任意力系向作用面内一点的简化　10
1.3.3　简化结果分析　11
1.3.4　合力投影定理　11
1.4　约束和约束反力　11
1.4.1　约束和约束反力概念　11
1.4.2　约束的种类　12
1.5　物体的受力分析和受力图　14
1.6　力系的平衡　16
1.6.1　平面任意力系　16
1.6.2　平面汇交力系　17
1.7　静定与静不定问题　19
1.7.1　静定与静不定　19
1.7.2　物体系统的平衡　19
1.8　考虑摩擦时平衡方程的应用　20
1.8.1　静摩擦力　21
1.8.2　动摩擦力　21
1.8.3　考虑摩擦时物体的平衡　21
1.9　空间力系简介　22
1.9.1　空间力系　22
1.9.2　力在直角坐标轴上的投影　23
1.9.3　力对轴之矩　23
1.9.4　合力矩定理　24
1.9.5　空间力系的平衡　24
1.10　点的运动　25
1.10.1　点的运动的描述　25
1.10.2　点的切向加速度和法向加速度　27
1.10.3　点的运动的几种特殊形式　28
1.11　刚体的运动　29
1.11.1　刚体的平动　29
1.11.2　刚体的定轴转动　30
1.12　点的合成运动　32
1.12.1　合成运动的概念　32
1.12.2　点的速度合成定理　33
1.12.3　点的合成运动的解题步骤　34
1.13　刚体的平面运动　35
1.13.1　平面运动方程　35
1.13.2　平面图形上各点的速度　37
1.14　动力学基础　38
1.14.1　质点动力学基本方程　38
1.14.2　质心运动定理　39
1.14.3　动静法　39
小结　40
思考题与练习题　40

第 2章　杆件的变形与强度计算　43
2.1　轴向拉伸与压缩的概念　43
2.2　截面法、轴力与轴力图　44
2.2.1　内力的概念　44
2.2.2　截面法　44
2.2.3　轴力　45
2.2.4　轴力图　46
2.3　横截面上的应力　46
2.3.1　应力的概念　46
2.3.2　横截面上的应力　47
2.4　拉压杆的变形及胡克定律　48
2.4.1　绝对变形和线应变　48
2.4.2　胡克定律　49
2.5　材料在拉压时力学性能　50
2.5.1　低碳钢的拉伸试验　51
2.5.2　其他塑性材料拉伸时的力学性能　53
2.5.3　铸铁拉伸时的力学性能　53
2.5.4　压缩时材料的力学性能　54
2.6　拉压杆的强度计算　55
2.7　平面弯曲　58
2.7.1　梁的计算简图及其分类　58
2.7.2　梁的内力、剪力与弯矩计算　59
2.7.3　剪力图与弯矩图的绘制　60
2.7.4　弯曲正应力的计算　64
2.7.5　梁的强度计算　70
2.7.6　梁的弯曲变形及计算　72
2.7.7　提高梁的强度和刚度的措施　77
2.8　压杆稳定　79
2.8.1　压杆稳定的概念　80
2.8.2　提高压杆稳定性的措施　83
2.9　动载荷　83
2.9.1　冲击载荷　84
2.9.2　应力集中现象　86
2.9.3　交变应力与疲劳失效　87
2.9.4　循环特征　88
2.9.5　持久极限　90
2.9.6　影响持久极限的因素及强度计算简介　91
小结　92
思考题与练习题　92

第3章　平面机构的结构分析　96
3.1　机构的组成　96
3.1.1　构件的自由度　96
3.1.2　运动副　97
3.2　平面机构的运动简图　98
3.2.1　构件的分类及其表示方法　98
3.2.2　绘制平面机构运动简图的步骤　99
3.3　平面机构的自由度计算　100
3.3.1　平面机构的自由度　100
3.3.2　计算平面机构自由度时应注意的问题　101
小结　103
思考题与练习题　103

第4章　平面连杆机构　105
4.1　概述　105
4.2　平面四杆机构的基本形式及其演化　105
4.2.1　平面四杆机构的基本形式　105
4.2.2　铰链四杆机构类型的判别　107
4.2.3　铰链四杆机构的演化　108
4.3　平面四杆机构的基本特性　111
4.3.1　急回特性　111
4.3.2　压力角和传动角　112
4.3.3　死点位置　113
4.4　平面四杆机构的图解法设计　114
4.4.1　按照给定的行程速比系数设计平面四杆机构　114
4.4.2　按给定的连杆位置设计平面四杆机构　115
4.4.3　按给定两连架杆的对应位置设计四杆机构　115
小结　117
思考题与练习题　117

第5章　凸轮机构　118
5.1　概述　118
5.1.1　凸轮机构的应用　118
5.1.2　凸轮机构的分类　119
5.1.3　凸轮和滚子的材料　120
5.2　常用的从动件运动规律　121
5.2.1　平面凸轮机构的基本名词术语　121
5.2.2　常用的从动件运动规律　122
5.2.3　常用的从动件运动规律的选择　124
5.3　盘形凸轮轮廓的设计与加工方法　124
5.3.1　反转法原理　124
5.3.2　图解法设计凸轮轮廓曲线　125
5.3.3　解析法设计凸轮轮廓曲线　127
5.3.4　凸轮轮廓的加工方法　127
5.4　凸轮机构基本尺寸的确定　128
5.4.1　凸轮机构的压力角　128
5.4.2　基圆半径的确定　129
5.4.3　滚子半径的选择　129
小结　130
思考题与练习题　130

第6章　其他常用机构　132
6.1　棘轮机构　132
6.1.1　棘轮机构的工作原理　132
6.1.2　棘轮机构的类型、特点及应用　132
6.2　槽轮机构　134
6.2.1　槽轮机构的工作原理　134
6.2.2　槽轮机构的主要参数　134
6.3　不完全齿轮机构　135
6.4　螺旋机构　136
6.4.1　滑动螺旋机构简介　136
6.4.2　滚动螺旋机构简介　138
小结　138
思考题与练习题　138

第7章　带传动　139
7.1　概述　139
7.1.1　带传动的类型　139
7.1.2　带传动的特点和应用　140
7.2　V带和带轮的结构　141
7.2.1　普通V带的结构和尺寸标准　141
7.2.2　普通V带轮的材料和结构　142
7.3　带传动的工作情况分析　145
7.3.1　带传动的受力分析　145
7.3.2　带传动的应力分析　146
7.3.3　带的弹性滑动和打滑　147
7.4　普通V带传动的设计计算　148
7.4.1　带传动的失效形式和设计准则　148
7.4.2　单根V带传递的功率　148
7.4.3　普通V带传动的设计步骤和方法　156
7.5　带传动的张紧、安装与维护　161
7.5.1　带传动的张紧与调整　161
7.5.2　带传动的安装与维护　162
小结　163
思考题与练习题　163

第8章　链传动　164
8.1　概述　164
8.2　滚子链和链轮　165
8.2.1　滚子链的结构　165
8.2.2　滚子链的标准　165
8.2.3　链轮　166
8.3　链传动的运动特性　167
8.4　链传动的布置、张紧和润滑　168
8.4.1　链传动的布置　168
8.4.2　链传动的张紧　169
8.4.3　链传动的润滑　169
小结　170
思考题与练习题　170

第9章　齿轮传动及设计　171
9.1　齿轮传动的特点及类型　171
9.1.1　齿轮传动的特点　171
9.1.2　齿轮传动的分类　172
9.1.3　基本要求　173
9.2　齿廓啮合基本定律及渐开线齿廓　173
9.2.1　齿廓啮合基本定律　173
9.2.2　渐开线齿廓　174
9.3　渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称及尺寸　176
9.3.1　标准直齿圆柱齿轮各部分名称　176
9.3.2　标准直齿圆柱齿轮的基本参数　177
9.3.3　标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算　178
9.4　渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动　178
9.4.1　渐开线齿轮的正确啮合条件　178
9.4.2　渐开线齿轮的连续传动条件　179
9.5　渐开线圆柱齿轮的切齿原理与根切现象　180
9.5.1　切齿原理　180
9.5.2　根切现象　182
9.5.3　标准齿轮不发生根切的**少齿数　182
9.5.4　变位齿轮简述　182
9.6　斜齿圆柱齿轮传动　183
9.6.1　斜齿圆柱齿轮齿面的形成和特点　183
9.6.2　斜齿圆柱齿轮的基本参数和尺寸　184
9.6.3　斜齿轮的当量齿数　186
9.6.4　交错轴斜齿轮传动　187
9.7　圆锥齿轮传动　188
9.7.1　直齿圆锥齿轮齿廓曲面的形成　188
9.7.2　圆锥齿轮的背锥和当量齿数　188
9.7.3　直齿圆锥齿轮的基本参数和尺寸　189
9.8　轮齿的失效形式及设计准则　190
9.8.1　轮齿的失效形式　190
9.8.2　齿轮传动的设计准则　191
9.9　齿轮的材料、热处理和许用应力　192
9.9.1　钢　192
9.9.2　铸铁及球墨铸铁　193
9.9.3　非金属材料　193
9.9.4　许用应力　194
9.10　圆柱齿轮传动受力分析　195
9.10.1　圆柱齿轮传动受力分析　195
9.10.2　圆柱齿轮承载能力计算　195
9.10.3　圆柱齿轮传动的精度等级　199
9.10.4　圆柱齿轮传动设计实例　199
9.10.5　直齿圆锥齿轮的强度计算　201
9.11　齿轮结构与齿轮传动的润滑　202
9.11.1　齿轮的结构设计　202
9.11.2　齿轮传动的润滑　204
小结　205
思考题与练习题　205

第 10章　齿轮系　207
10.1　概述　207
10.1.1　轮系及其应用　207
10.1.2　轮系的类型　207
10.2　定轴轮系及其传动比　208
10.2.1　平面定轴轮系　208
10.2.2　空间定轴轮系　210
10.3　周转轮系及其传动比　211
10.3.1　周转轮系的组成及分类　211
10.3.2　平面周转轮系　212
10.3.3　空间周转轮系　214
10.4　混合轮系及其传动比　214
小结　215
思考题与练习题　216

第 11章　连接　218
11.1　螺纹连接　218
11.1.1　螺纹连接的基本类型、特点和应用　218
11.1.2　螺纹连接件　220
11.2　螺纹连接的预紧和防松　221
11.2.1　螺纹连接的预紧　221
11.2.2　螺纹连接的防松　222
11.3　螺栓连接的强度计算　223
11.3.1　失效形式和设计准则　223
11.3.2　受轴向载荷的螺栓连接　224
11.3.3　受横向载荷的螺栓连接　226
11.4　键连接　229
11.4.1　概述　229
11.4.2　平键连接的类型及选择　229
11.4.3　平键连接的强度计算　230
11.4.4　半圆键　232
11.4.5　楔键连接　232
11.4.6　花键连接　233
11.5　销连接　233
11.5.1　按销连接的用途分类　233
11.5.2　按销的形状分类　234
11.6　联轴器和离合器　234
11.6.1　联轴器　234
11.6.2　离合器　237
小结　238
思考题与练习题　238

第 12章　轴　240
12.1　概述　240
12.1.1　轴的类型及特点　240
12.1.2　轴的材料及选用　242
12.1.3　轴的结构组成　242
12.2　轴的结构设计　243
12.2.1　轴的强度和刚度　243
12.2.2　拟定轴上零件的装配方案　244
12.2.3　零件在轴上的固定方法　244
12.2.4　轴上各轴段的尺寸确定　246
12.2.5　轴的结构工艺性　246
12.3　轴的强度计算　247
12.3.1　传动轴的强度计算和刚度计算　247
12.3.2　转轴的组合变形强度计算　252
12.4　轴的设计计算　254
12.4.1　类比法　254
12.4.2　设计计算法　254
小结　257
思考题与练习题　257

第 13章　轴承　259
13.1　轴承的功用和类型　259
13.2　滚动轴承的组成、类型及特点　260
13.2.1　滚动轴承的组成　260
13.2.2　滚动轴承的类型及特点　260
13.3　滚动轴承的代号　262
13.4　滚动轴承类型的选择　264
13.5　滚动轴承的工作情况分析及计算　266
13.5.1　滚动轴承的受载情况分析　266
13.5.2　滚动轴承的失效形式和计算准则　266
13.5.3　滚动轴承的寿命计算　267
13.5.4　滚动轴承的静强度计算　272
13.6　滚动轴承的组合设计　274
13.6.1　滚动轴承的轴向固定　274
13.6.2　轴组件的轴向固定　274
13.6.3　轴承组合的调整　275
13.6.4　轴承组合支承部分的刚度和同轴度　276
13.6.5　轴承的预紧　276
13.6.6　滚动轴承的配合与装拆　277
13.6.7　滚动轴承的润滑与密封　278
13.7　滑动轴承概述　280
13.7.1　滑动轴承的特点、应用及分类　280
13.7.2　滑动轴承的典型结构　281
13.7.3　滑动轴承的结构和滑动轴承的材料　282
13.7.4　滑动轴承的润滑　285
13.8　滚动轴承与滑动轴承的性能比较　286
小结　287
思考题与练习题　287

第 14章　弹簧　288
14.1　弹簧的功用、类型、材料与制造　288
14.2　圆柱螺旋弹簧的结构、特性、参数与尺寸　291
小结　294
思考题与练习题　294

第 15章　机械传动设计　295
15.1　概述　295
15.2　机械传动方案的选择　296
15.3　机械传动的特性和参数　296
15.4　机械系统传动方案的设计　298
15.4.1　传动类型的选择　298
15.4.2　传动顺序的布置　298
15.4.3　总传动比的分配　299
15.4.4　电动机选择　299
15.5　机械传动的设计顺序　300
15.6　减速器简介　301
15.6.1　常用减速器的主要类型、特点和应用　301
15.6.2　减速器传动比的分配　303
15.6.3　减速器的结构　303
小结　303
思考题与练习题　303

参考文献　304