机械设计原理与技术方法

本选题旨在开发一本机械设计基础与机械原理相结合的综合性工具书。全书共分六篇，分别为：机械设计总论（主要介绍机械设计的基本原理、技术方法、基本准则及相关问题），机械常用机构设计（主要介绍平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构、轮系、回转体平衡等的设计与计算），传动机构设计（主要介绍带传动和链传动、齿轮传动、蜗杆传动的设计与计算）、轴系零部件设计（主要介绍轴、轴承、联轴器和离合器等设计与计算）、连接设计（主要介绍螺纹连接、轮毂连接和弹性连接、铆接、焊接、粘接、过盈连接等常用连接）、设计方针和创新（主要介绍结合Solidworks、Proe软件的机械仿真设计和创新作品设计案例）。

在科学技术迅速发展的今天，机械工业作为各类工业的基础，在任何时期都不可或缺。机械设计的实用性、经济性和创新性决定了其先进性。
作为一名机械设计人员，要设计出更多、更新的机械装置和机械设备，除了具备基础理论知识外，还需要掌握常用的设计方法，以实现典型机构的应用、组合及创新。为此，本书以机械设计为主线，系统总结常用机构、常见传动机构、轴系零部件及连接的基础知识，结合近十年指导机械创新大赛的经验，运用常用仿真设计软件对典型设计作品的设计过程进行讲解，旨在拓宽机械设计人员的思路，培养创新思维，提高实践能力和创新能力。
本书分为6 篇共20 章，第1 篇机械设计总论（第1 章和第2 章），主要包括机械设计及技术方法概述，如机械组成、机械设计准则、强度、刚度、互换性及标准化等；第2 篇机械常用机构设计（第3～9 章），主要阐述常见机构的运动原理、运动特点和设计等；第3 篇机械传动机构设计（第10～12 章），主要阐述机械传动机构的工作原理、失效形式及设计等；第4 篇轴系零、部件（第13～15 章），主要阐述轴的设计及轴上零、部件的选用；第5 篇连接（第16～18 章），主要阐述常用连接；第6 篇机械设计实训（第19 章和第20 章），主要介绍常用仿真设计软件、设计方法，并结合典型案例进行讲解。
本书内容全面，深入浅出，实用性强，可作为机械设计人员的参考书及高等院校、高职院校机械类及近机械类专业的教材，也可作为机械类创新大赛的指导书。
本书由陆军军事交通学院张丽杰、李立华、孙爱丽任主编，郝振洁、张健、王云、刘雅倩、谢霞任副主编，参加本书编写工作的还有柴树峰、王文照、马超、李改灵、杨甫勤、白丽娜、王晓燕。本书由徐来春、孙开元任主审。
编者殷切希望广大读者在使用过程中，对本书的不足和欠妥之处提出批评。

编 者

《机械设计原理与技术方法》以设计为主线,介绍了常用机械设计的基本知识及创新方法。全书分为6篇共20章,第1篇机械设计总论(第1章和第2章)，主要包括机械设计及技术方法概述，如机械组成、机械设计准则、强度、刚度、互换性及标准化等；第2篇机械常用机构设计(第3章至第9章)，主要阐述常见机构的运动原理、运动特点和设计等；第3篇机械传动机构设计(第10章至第12章)，主要阐述机械传动机构的工作原理、失效形式及设计等；第4篇轴系零、部件(第13章至第15章)，主要阐述轴的设计及轴上零、部件的选用；第5篇连接(第16章至第18章)，主要阐述常用连接；第6篇机械设计实训篇(第19章和第20章)，主要介绍常用仿真设计软件及设计方法，同时为了培养设计人员的创新理念，提高创新能力，精选案例进行讲解。
本书内容丰富，图文并茂，实用性强，可作为机械设计人员的参考书及高等院校、高职院校机械类及近机械类专业的教材，也可作为机械类创新大赛的指导书。

第1篇 机械设计总论
第1章　机械设计及技术方法概述                      2
　1.1　机械设计及技术方法的研究对象                        2
　1.2　机械设计及技术方法的发展                          5

第2章　机械设计概述                       7
　2.1　机械系统的结构组成和功能                          7
　2.2　机械设计的概念及特点                            13
　2.3　机械设计中的准则、方法及一般步骤                      15
　2.4　机械设计的互换性和标准化                          19
　2.5　机械设计的强度问题                             20
　2.6　机械设计的刚度问题                             26
　2.7　机械设计中的摩擦、磨损                           27
　2.8　机械现代设计方法简介                            33

第2篇 机械常用机构设计
第3章　平面机构分析                       36
　3.1　运动副及其分类                               36
　3.2　平面机构的运动简图                             38
　3.3　平面机构的自由度                              42
　3.4　速度瞬心及其在平面机构速度分析中的应用                   46
　思考题                                     49

第4章　平面连杆机构                       50
　4.1　平面四杆机构的基本类型及其应用                       50
　4.2　平面四杆机构的基本特性                           59
　4.3　平面四杆机构的设计                             63
　思考题                                     66

第5章　凸轮机构                         67
　5.1　凸轮机构的应用和分类                            67
　5.2　从动件常用运动规律                             70
　5.3　凸轮机构的压力角                              75
　5.4　图解法设计凸轮轮廓曲线                           76
　思考题                                     81

第6章　齿轮机构                         82
　6.1　齿轮机构的特点和类型                            82
　6.2　渐开线及渐开线齿廓                             84
　6.3　渐开线标准直齿齿轮各部分的名称和尺寸的计算                 87
　6.4　渐开线标准齿轮的啮合                            90
　6.5　渐开线齿廓的切制原理                            92
　6.6　根切现象及最小齿数                             95
　6.7　变位齿轮概述                                96
　6.8　渐开线斜齿轮机构                              99
　6.9　锥齿轮机构                                104
　思考题                                     107

第7章　间歇运动机构                      109
　7.1　棘轮机构                                 109
　7.2　槽轮机构                                 112
　7.3　凸轮式间歇运动机构                            115
　7.4　不完全齿轮机构                              115
　思考题                                     115

第8章　轮系                          116
　8.1　轮系及其分类                               116
　8.2　定轴轮系传动比的计算                           117
　8.3　周转轮系传动比的计算                           120
　8.4　复合轮系传动比的计算                           123
　8.5　轮系的应用                                124
　思考题                                     126

第9章　回转体的平衡                      129
　9.1　回转体平衡的目的、分类及内容                       129
　9.2　刚性转子的平衡计算                            130
　9.3　回转体的平衡试验                             134
　思考题                                     136

第3篇  机械传动机构设计
第10章　带传动和链传动                         138
　10.1　带传动概述                                138
　10.2　带传动的受力分析和应力分析                        141
　10.3　带传动的弹性滑动                             145
　10.4　带传动的失效形式、设计准则和许用功率                   146
　10.5　V 带传动的设计计算                            150
　10.6　链传动概述                                153
　10.7　链传动的运动特性和受力分析                        157
　10.8　滚子链传动的设计计算                           160
　10.9　链传动的布置形式、润滑与张紧                       164
　思考题                                     166

第11章　齿轮传动                       168
　11.1　齿轮的主要失效形式及设计准则                       168
　11.2　齿轮传动的精度及选择                           171
　11.3　标准直齿轮传动的受力分析及计算载荷                    173
　11.4　直齿轮传动的强度计算                           175
　11.5　斜齿轮传动                                180
　11.6　直齿圆锥齿轮传动                             183
　思考题                                     186

第12章　蜗杆传动                       187
　12.1　蜗杆传动的特点和类型                           187
　12.2　圆柱蜗杆传动的主要参数、几何尺寸计算及结构                188
　12.3　蜗杆传动的失效形式、设计准则和受力分析                  194
　12.4　蜗杆传动的效率与润滑、热平衡计算及散热措施                195
　思考题                                     198

第4篇 轴系零、部件
第13章　轴                          200
　13.1　概述                                   200
　13.2　轴的结构设计                               203
　13.3　轴的设计计算                               211
　思考题                                     217

第14章　轴承                         218
　14.1　轴承的功用及分类                             218
　14.2　滑动轴承                                 219
　14.3　滚动轴承的结构、类型特点及代号                      225
　14.4　滚动轴承的选择计算                            230
　14.5　滚动轴承装置的设计                            241
　思考题                                     246

第15章　联轴器和离合器                         248
　15.1　联轴器的种类和特征                            248
　15.2　联轴器的选择                               257
　15.3　离合器                                  259
　15.4　安全联轴器和安全离合器                          266
　思考题                                     268

第5篇 连接
第16章　螺纹连接                       270
　16.1　螺纹的常用类型及主要参数                         270
　16.2　螺纹连接及螺纹连接件                           271
　16.3　机械制造常用螺纹                             274
　16.4　螺旋副的受力分析、效率和自锁                       276
　16.5　螺纹连接的预紧与防松                           279
　16.6　螺栓连接的强度计算                            281
　16.7　螺栓的材料和许用应力                           284
　16.8　提高螺栓连接强度的措施                          286
　16.9　螺旋传动简介                               287
　思考题                                    290

第17章　轮毂连接                       291
　17.1　键连接                                  291
　17.2　花键连接                                 295
　17.3　无键连接                                 297
　17.4　销连接                                  299
　思考题                                    300

第18章　其他常用连接                     301
　18.1　弹性连接                                 301
　18.2　铆接                                   306
　18.3　焊接                                   307
　18.4　胶接                                   308
　18.5　过盈连接                                 309
　思考题                                     310

第6篇 机械设计实训
第19章　机械仿真设计                     312
　19.1　常用仿真软件介绍                             312
　19.2　SolidWorks软件介绍                            315
　19.3　减速器仿真设计详解                            326

第20章　学生创新作品介绍                   352

参考文献                            356