機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

加強(qiáng)緒論部分的作用，使緒論真正起到提領(lǐng)全書的作用。

每章均以“項(xiàng)目任務(wù)”引出，使學(xué)生直接了解到本章的主要學(xué)習(xí)任務(wù)，通過解決實(shí)際問題，激發(fā)學(xué)生思考問題的積極性與主動性。

為關(guān)鍵知識點(diǎn)設(shè)置了“小思考”或“小提示”，加深學(xué)生對相關(guān)知識的印象。

每章的最后給出“項(xiàng)目任務(wù)”的分析求解方法，使學(xué)生具備運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力，達(dá)到“學(xué)以致用”的最終目的。

前 言

“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”是高等學(xué)校和職業(yè)院校近機(jī)械類及非機(jī)械類專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)課之一。來自多所高校和職業(yè)院校有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教授“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程的教師在專業(yè)建設(shè)和課程教學(xué)改革實(shí)踐的基礎(chǔ)上，認(rèn)真討論了擬定的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》編寫大綱并達(dá)成共識，經(jīng)過通力合作，精心編寫了本書。本書采用“項(xiàng)目式”教學(xué)的理念和模式，以提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力為目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，使學(xué)生感到學(xué)有所用，從而提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

在本書的編寫過程中，編者從培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力出發(fā)，對本書的體系和內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)闹匦陆M合。本書主要具有以下特點(diǎn)。

（1）加強(qiáng)緒論部分的作用，使緒論真正起到提領(lǐng)全書的作用。

（2）每章均以“項(xiàng)目任務(wù)”引出，使學(xué)生直接了解到本章的主要學(xué)習(xí)任務(wù)，通過解決實(shí)際問題，激發(fā)學(xué)生思考問題的積極性與主動性。

（3）為關(guān)鍵知識點(diǎn)設(shè)置了“小思考”或“小提示”，加深學(xué)生對相關(guān)知識的印象。

（4）每章的最后給出“項(xiàng)目任務(wù)”的分析求解方法，使學(xué)生具備運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力，達(dá)到“學(xué)以致用”的最終目的。

本書由張洪麗、孫建俊任主編，江長愛、孫愛春、劉愛華、周淑霞任副主編。書稿編寫具體分工如下：山東交通學(xué)院張洪麗編寫了緒論、項(xiàng)目二、項(xiàng)目三、項(xiàng)目五、項(xiàng)目七，歷城職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校江長愛編寫了項(xiàng)目一、項(xiàng)目四，山東勞動職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫建春編寫了項(xiàng)目十、項(xiàng)目十二、項(xiàng)目十三，威海職業(yè)學(xué)院孫愛春編寫了項(xiàng)目六的1～7節(jié)、項(xiàng)目十一，山東交通學(xué)院周淑霞編寫了項(xiàng)目六的8～13節(jié)，山東交通學(xué)院劉愛華編寫了項(xiàng)目八、項(xiàng)目九。張洪麗負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿。

另外，山東交通學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)及董強(qiáng)、管志光、房強(qiáng)漢和張琳，歷城職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校、山東勞動職業(yè)技術(shù)學(xué)院、威海職業(yè)學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和教師給出了許多寶貴的意見和建議，為本書的編寫給予了很大幫助；中國水利水電出版社萬水分社的編輯們也為本書的出版花費(fèi)了大量心血，在此一并致以衷心的感謝。

由于作者水平有限，書中難免有錯(cuò)誤和不妥之處，敬請廣大讀者批評指正！

編 者

2019年4月

前言

0 緒論 1
0.1 機(jī)械的組成 1
0.1.1 機(jī)器和機(jī)構(gòu) 2
0.1.2 零件、部件和構(gòu)件 4
0.1.3 機(jī)器的分類、組成及發(fā)展 5
0.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的任務(wù)、要求和程序 7
0.3 機(jī)械設(shè)計(jì)方法簡介 8
0.3.1 傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法 8
0.3.2 傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法 9
0.4 “機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程的性質(zhì)、任務(wù)
和學(xué)習(xí)內(nèi)容 10
練習(xí)題 10
項(xiàng)目一 慣性篩 13
1 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖和自由度 13
1.1 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 15
1.1.1 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其作用 15
1.1.2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的符號 15
1.1.3 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制 17
1.2 平面機(jī)構(gòu)的自由度 18
1.2.1 平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式 18
1.2.2 計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng) 19
1.2.3 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件 21
項(xiàng)目一 慣性篩——分析求解 21
練習(xí)題 22
項(xiàng)目二 往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī) 24
2 平面連桿機(jī)構(gòu) 24
2.1 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用 25
2.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化 26
2.2.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型 27
2.2.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化 29
2.3 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性 31
2.3.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件 32
2.3.2 急回特性 33
2.3.3 壓力角和傳動角 33
2.3.4 死點(diǎn)位置 34
2.4 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 35
2.4.1 給定行程速比系數(shù)的設(shè)計(jì)問題 35
2.4.2 給定連桿位置的設(shè)計(jì)問題 36
2.5 平面多桿機(jī)構(gòu)簡介 36
項(xiàng)目二 往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)——分析求解 38
練習(xí)題 39
項(xiàng)目三 縫紉機(jī) 41
3 凸輪機(jī)構(gòu) 41
3.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用、分類和特點(diǎn) 42
3.1.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 42
3.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)的分類 43
3.1.3 凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 44
3.2 常用從動件的運(yùn)動規(guī)律 44
3.2.1 基本概念 44
3.2.2 常用運(yùn)動規(guī)律 45
3.3 凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)圖解法 48
3.4 凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 51
3.4.1 壓力角 51
3.4.2 凸輪基本尺寸的確定 52
3.4.3 凸輪的結(jié)構(gòu)及其與軸的連接 54
項(xiàng)目三 縫紉機(jī)——分析求解 55
練習(xí)題 56
項(xiàng)目四 蜂窩煤壓制機(jī) 59
4 間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu) 59
4.1 棘輪機(jī)構(gòu) 60
4.1.1 棘輪的工作原理和類型 60
4.1.2 棘爪的工作條件 61
4.1.3 棘輪和棘爪的幾何尺寸 61
4.1.4 棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 62
4.2 槽輪機(jī)構(gòu) 63
4.2.1 槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理 63
4.2.2 槽輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù) 64
4.2.3 槽輪機(jī)構(gòu)的其他幾何尺寸 65
4.3 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 65
項(xiàng)目四 蜂窩煤壓制機(jī)——分析求解 66
練習(xí)題 66
項(xiàng)目五 帶式輸送機(jī) 67
5 帶傳動和鏈傳動 67
5.1 帶傳動類型、特點(diǎn)和應(yīng)用 68
5.2 V帶和帶輪 69
5.2.1 V帶的結(jié)構(gòu)和規(guī)格 69
5.2.2 帶輪 72
5.3 帶傳動工作情況分析 75
5.3.1 帶傳動的主要參數(shù) 75
5.3.2 帶傳動受力分析 76
5.3.3 帶的應(yīng)力分析 78
5.3.4 帶傳動的運(yùn)動學(xué)特性 80
5.4 普通V帶傳動設(shè)計(jì) 81
5.4.1 單根普通V帶的基本額定功率 81
5.4.2 帶傳動設(shè)計(jì)的計(jì)算步驟和參數(shù)選擇 82
5.5 帶傳動的張緊與維護(hù) 85
5.6 同步帶傳動簡介 87
5.7 鏈傳動的分類、特點(diǎn)和應(yīng)用 88
5.8 滾子鏈和鏈輪 89
5.8.1 滾子鏈的結(jié)構(gòu)和規(guī)格 89
5.8.2 滾子鏈的鏈輪 91
5.9 鏈傳動工作情況分析 93
5.9.1 鏈傳動的運(yùn)動特性分析 93
5.9.2 鏈傳動的受力分析 94
5.10 滾子鏈傳動設(shè)計(jì) 95
5.10.1 鏈傳動的主要失效形式 95
5.10.2 功率曲線圖 95
5.10.3 鏈傳動設(shè)計(jì)計(jì)算步驟和參數(shù)選擇 96
5.11 鏈傳動的使用和維護(hù) 99
項(xiàng)目五 帶式輸送機(jī)—分析求解 101
項(xiàng)目六 帶式輸送機(jī) 105
6 齒輪傳動 105
6.1 齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和分類 106
6.2 漸開線齒廓 107
6.2.1 漸開線的生成 107
6.2.2 漸開線的性質(zhì) 108
6.2.3 漸開線齒廓的嚙合特性 108
6.3 齒輪各部分名稱、基本參數(shù)及漸開線
標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸計(jì)算 110
6.3.1 齒輪各部分名稱 110
6.3.2 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何
尺寸計(jì)算 110
6.4 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪嚙合傳動 112
6.4.1 正確嚙合條件 112
6.4.2 正確安裝條件 113
6.4.3 連續(xù)傳動條件 113
6.5 漸開線齒輪的切齒原理 114
6.6 漸開線齒輪的根切、最少齒數(shù)和
變位齒輪 117
6.6.1 根切與最少齒數(shù) 117
6.6.2 變位齒輪 118
6.7 齒輪的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則 119
6.7.1 齒輪的失效形式 119
6.7.2 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 121
6.8 齒輪材料及精度等級 122
6.8.1 齒輪的材料及其選擇 122
6.8.2 齒輪傳動的精度等級 124
6.9 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 125
6.9.1 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪輪齒的受力分析 125
6.9.2 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪齒面接觸疲勞
強(qiáng)度計(jì)算 127
6.9.3 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞
強(qiáng)度計(jì)算 128
6.9.4 齒輪傳動設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 129
6.10 斜齒圓柱齒輪傳動 130
6.10.1 斜齒輪齒廓的形成和特點(diǎn) 130
6.10.2 斜齒圓柱齒輪的主要參數(shù) 131
6.10.3 平行軸斜齒輪傳動的重合度 132
6.10.4 平行軸斜齒輪傳動的當(dāng)量齒輪
和當(dāng)量齒數(shù) 133
6.10.5 斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 134
6.11 直齒錐齒輪傳動 135
6.11.1 圓錐齒輪傳動的特點(diǎn)及應(yīng)用 135
6.11.2 直齒圓錐齒輪的背錐和當(dāng)量齒數(shù) 137
6.11.3 直齒錐齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 137
6.12 齒輪的結(jié)構(gòu)、潤滑和效率 138
6.12.1 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 139
6.12.2 齒輪的潤滑 140
6.12.3 齒輪的效率 141
6.12.4 低速級齒輪傳動設(shè)計(jì) 141
項(xiàng)目六 帶式輸送機(jī)——分析求解 144
練習(xí)題 145
項(xiàng)目七 帶式輸送機(jī) 148
7 蝸桿傳動 148
7.1 蝸桿傳動的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用 148
7.2 蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸 151
7.2.1 圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù) 151
7.2.2 圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計(jì)算 154
7.3 蝸桿傳動的失效形式、材料和結(jié)構(gòu) 154
7.4 圓柱蝸桿傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 156
7.4.1 圓柱蝸桿傳動的受力分析 156
7.4.2 圓柱蝸桿傳動的強(qiáng)度計(jì)算 157
7.5 蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計(jì)算 159
項(xiàng)目七 帶式輸送機(jī)—分析求解 162
練習(xí)題 164
項(xiàng)目八 龍門刨床工作臺 165
8 輪系 165
8.1 輪系的類型 165
8.2 定軸輪系傳動比計(jì)算 166
8.2.1 定軸輪系傳動比大小的計(jì)算 166
8.2.2 首、末輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定 167
8.3 周轉(zhuǎn)輪系傳動比計(jì)算 168
8.3.1 周轉(zhuǎn)輪系的組成 168
8.3.2 周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計(jì)算 169
8.4 復(fù)合輪系傳動比計(jì)算 172
8.5 輪系的功用 173
項(xiàng)目八 龍門刨床工作臺——分析求解 175
練習(xí)題 176
項(xiàng)目九 礦用鑿井絞車 180
9 軸 180
9.1 軸的功用和分類 180
9.2 軸的常用材料 181
9.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 182
9.3.1 軸上零件的定位和固定 182
9.3.2 軸的各段直徑和長度的確定 184
9.3.3 改善軸的受力狀況和結(jié)構(gòu)工藝性 184
9.4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 185
9.4.1 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 185
9.4.2 軸的彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算 186
9.5 軸的剛度計(jì)算 187
項(xiàng)目九 礦用鑿井絞車——分析求解 187
練習(xí)題 190
項(xiàng)目十 帶式輸送機(jī)和紡織機(jī) 192
10 軸承 192
10.1 滾動軸承的結(jié)構(gòu)、類型及特點(diǎn) 193
10.1.1 滾動軸承的結(jié)構(gòu) 193
10.1.2 滾動軸承的類型、性能和特點(diǎn) 193
10.1.3 滾動軸承的代號 196
10.2 滾動軸承的選擇計(jì)算 197
10.2.1 主要失效形式 197
10.2.2 軸承壽命 198
10.2.3 向載荷的計(jì)算 200
10.3 滾動軸承的組合設(shè)計(jì) 202
10.3.1 軸承的固定 202
10.3.2 軸承組合的調(diào)整 203
10.4 滑動軸承的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 204
10.5 滑動軸承常用材料 206
10.6 滑動軸承的潤滑 207
10.7 非液體摩擦滑動軸承的計(jì)算 208
10.7.1 徑向滑動軸承的計(jì)算 208
10.7.2 止推滑動軸承的計(jì)算 209
項(xiàng)目十 帶式輸送機(jī)和紡織機(jī)——分析求解 209
練習(xí)題 210
項(xiàng)目十一 卷揚(yáng)機(jī) 212
11 聯(lián)軸器、離合器和制動器 212
11.1 聯(lián)軸器 212
11.1.1 固定式剛性聯(lián)軸器 213
11.1.2 可移動式剛性聯(lián)軸器 214
11.1.3 聯(lián)軸器的選擇 216
11.2 離合器 217
11.3 制動器 218
項(xiàng)目十一 卷揚(yáng)機(jī)——分析求解 219
練習(xí)題 220
項(xiàng)目十二 卷揚(yáng)機(jī)和法蘭結(jié)構(gòu) 221
12 螺紋連接 221
12.1 常用螺紋的類型特點(diǎn)、應(yīng)用和參數(shù) 221
12.1.1 螺紋的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用 222
12.1.2 螺紋的參數(shù) 223
12.1.3 螺紋的標(biāo)注 225
12.2 螺紋連接的基本類型和螺紋緊固件 225
12.2.1 螺紋連接的基本類型 226
12.2.2 螺紋緊固件 227
12.3 螺紋連接的預(yù)緊和防松 228
12.3.1 螺紋連接的預(yù)緊 228
12.3.2 螺紋連接的防松 230
12.4 螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 231
12.4.1 螺栓的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 232
12.4.2 松螺栓連接 232
12.4.3 緊螺栓連接 233
12.4.4 單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算總結(jié) 235
12.4.5 螺紋連接件的許用應(yīng)力 236
12.5 螺栓連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 237
12.5.1 螺栓組連接的結(jié)構(gòu) 237
12.5.2 螺栓組連接的受力分析 239
12.6 提高螺紋連接強(qiáng)度的措施 243
項(xiàng)目十二 卷揚(yáng)機(jī)——分析求解 246
練習(xí)題 247
項(xiàng)目十三 帶式輸送機(jī) 250
13 鍵和銷 250
13.1 鍵連接 250
13.1.1 平鍵連接 251
13.1.2 半圓鍵連接 253
13.1.3 楔鍵和切向鍵連接 253
13.1.4 平鍵連接的設(shè)計(jì)計(jì)算 254
13.2 花鍵連接 255
13.2.1 花鍵的分類和應(yīng)用 256
13.2.2 花鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算 256
13.3 銷連接 257
項(xiàng)目十三 帶式輸送機(jī)——分析求解 258
練習(xí)題 259
參考文獻(xiàn) 260

1. 人工智能應(yīng)用基礎(chǔ) [主編 楊纓 李佳]
2. 中華水文化（慕課版）（第二版） [畢雪燕 楊華軻 羅玲誼 等編著]
3. 電路與電子技術(shù)Ⅱ——電路分析基礎(chǔ) [主編 陳曉 金哲]
4. 人工智能概論（第二版） [主編　任云暉　丁紅　徐迎春 ]
5. 信息時(shí)代美育之道 [主編　劉宏宇　黎婭]
6. 數(shù)字媒體交互設(shè)計(jì)項(xiàng)目式教程（微課版） [主編　蘇陸]
7. Amazing！兒童英語自然拼讀分級教材（全8冊） [王玲　編著]
8. Spark大數(shù)據(jù)處理技術(shù) [主編　劉仁山　周洪翠　莊新妍]
9. 人工智能算法與實(shí)踐 [主編　梁琨　張翼英]
10. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)項(xiàng)目化教程（微課版） [主編 王艷萍 安華萍]
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