前　言
常用力学计算符号表
第1 章　绪论 1
　1. 1　本课程研究的对象 1
　1. 2　本课程研究的性质、内容和任务 2
　1. 3　本课程的特点及学习方法 2
　思考题 3
第2 章　机械设计概论 4
　2. 1　机器应满足的基本要求 4
　2. 2　机器设计的主要内容及一般程序 5
　2. 3　机械零件设计的基本要求及一般步骤 7
　　2. 3. 1　机械零件设计的基本要求 7
　　2. 3. 2　机械零件设计的一般步骤 8
　2. 4　机械零件的主要失效形式及计算准则 8
　　2. 4. 1　机械零件的主要失效形式 8
　　2. 4. 2　机械零件的计算准则 9
　2. 5　机械零件的材料选择 10
　　2. 5. 1　机械零件的常用材料 10
　　2. 5. 2　机械零件材料的选用原则 11
　2. 6　机械零件的工艺性及标准化 12
　　2. 6. 1　机械零件的结构工艺性 12
　　2. 6. 2　机械零件设计中的标准化 13
　2. 7　机械设计方法及其发展 13
　　2. 7. 1　传统设计方法 13
　　2. 7. 2　设计方法的新发展 14
　　2. 7. 3　现代设计方法的特点 15
　思考题 16
第3 章　机械零件的强度 17
　3. 1　载荷和应力的分类 17
　　3. 1. 1 载荷的分类 17
　　3. 1. 2　应力的分类 17
　3. 2　静应力状态下机械零件的整体强度 18
　　3.2.1　静应力状态下机械零件的强度计算 18
　　3. 2. 2　许用安全系数的选择 20
　3. 3　变应力状态下机械零件的整体强度 20
　　3. 3. 1　材料的疲劳曲线 20
　　3. 3. 2　材料的疲劳极限应力图 21
　　3. 3. 3　影响机械零件疲劳强度的主要
因素 22
　3. 4　机械零件的表面接触疲劳强度 25
　3. 5　机械零件的刚度 26
　　3. 5. 1　刚度的影响 26
　　3. 5. 2　刚度计算概述 26
　　3. 5. 3　影响刚度的因素及其改进措施 26
　3. 6　机械零件的可靠性 27
　　3. 6. 1　可靠性概念 27
　　3. 6. 2　提高机械零件可靠性的措施 28
　思考题 28
第4 章　摩擦、磨损及润滑 29
　4. 1　摩擦的种类及其性质 29
　　4. 1. 1　摩擦表面的形貌 29
　　4. 1. 2　摩擦的种类及其基本性质 30
　4. 2　磨损 34
　　4. 2. 1　典型磨损过程 34
　　4. 2. 2　磨损的分类 35
　4. 3　润滑剂、添加剂 36
　　4. 3. 1　润滑剂的作用 36
　　4. 3. 2　润滑剂的种类及其性能指标 37
　　4. 3. 3　添加剂 41
　4. 4　润滑状态 41
　　4. 4. 1　边界润滑 42
　　4. 4. 2　流体润滑 42
　　4. 4. 3　混合润滑 43
　　4. 4. 4　润滑状态的转化 43
　思考题 43
第5 章　螺纹联接和螺旋传动 44
　5. 1　螺纹联接的主要类型、材料和精度 44
　　5. 1. 1　螺纹联接的主要类型 45
　　5. 1. 2　螺纹联接件的材料和许用应力 46
　5. 2　螺纹联接的拧紧和防松 49
　　5. 2. 1　螺纹联接的拧紧 49
　　5. 2. 2　螺纹联接的防松 52
　5. 3　螺栓组联接的设计和受力分析 55
　　5. 3. 1　螺栓组联接的结构设计 55
　　5. 3. 2　螺栓组联接的受力分析 57
　5. 4　螺栓联接的强度计算 60
　　5. 4. 1　螺纹联接的失效形式和设计准则 60
　　5. 4. 2　普通螺栓联接的强度计算 60
机械设计
Ⅵ　
　　5. 4. 3　铰制孔用螺栓联接的强度计算 64
　5. 5　提高螺栓联接强度的措施 65
　　5. 5. 1　改善螺纹牙间的载荷分布 65
　　5. 5. 2　减小螺栓的应力幅 66
　　5. 5. 3　避免附加弯曲应力 67
　　5. 5. 4　避免应力集中 68
　　5. 5. 5　采用合理的制造工艺 68
　5. 6　螺旋传动 70
　　5. 6. 1　常用的传动螺旋副 71
　　5. 6. 2　螺旋传动的失效、结构和材料 72
　　5. 6. 3　滑动螺旋传动的设计计算 73
　思考题 76
　习题 76
第6 章　键、花键、销、无键联接 79
　6. 1　键联接 79
　　6. 1. 1　键联接的功能、分类、结构形式及
应用 79
　　6. 1. 2　键的选择和键联接强度计算 81
　6. 2　花键联接 83
　　6. 2. 1　花键联接的类型、结构和特点 83
　　6. 2. 2　花键联接强度计算 84
　6. 3　销联接 85
　6. 4　无键联接 87
　　6. 4. 1　过盈联接 87
　　6. 4. 2　胀紧联接 88
　　6. 4. 3　型面联接 88
　思考题 89
　习题 89
第7 章　带传动 91
　7. 1　概述 91
　　7. 1. 1　带传动的类型 91
　　7. 1. 2　带传动的特点 93
　7. 2　V 带和带轮 93
　　7. 2. 1　V 带的构造和类型 93
　　7. 2. 2　V 带轮的材料和结构 95
　7. 3　带传动的工作情况分析 97
　　7. 3. 1　带传动的受力分析 97
　　7. 3. 2　带的弹性滑动和打滑 97
　　7. 3. 3　带的极限有效拉力Felim及其影响
因素 98
　　7. 3. 4　带传动的应力分析 99
　　7. 3. 5　带传动的主要失效形式 100
　7. 4　V 带传动的设计计算 100
　　7. 4. 1　设计准则和单根V 带的额定
功率 100
　　7. 4. 2　带传动的设计步骤和参数选择 103
　7. 5　带传动的张紧和维护 107
　　7. 5. 1　带传动的张紧和调整 107
　　7. 5. 2　带传动的安装和维护 109
　思考题 109
　习题 109
第8 章　链传动 111
　8. 1　概述 111
　8. 2　滚子链和链轮 112
　　8. 2. 1　滚子链的结构 112
　　8. 2. 2　滚子链的基本参数和尺寸 113
　　8. 2. 3　滚子链链轮 113
　8. 3　滚子链传动的运动特性及受力分析 116
　　8. 3. 1　传动比、链速和速度不均匀性 116
　　8. 3. 2　链传动的受力分析 118
　8. 4　滚子链传动的设计计算 118
　　8. 4. 1　链传动的失效形式 118
　　8. 4. 2　额定功率曲线 119
　　8. 4. 3　链传动的设计准则和链的额定功率
曲线 119
　　8. 4. 4　链传动的设计计算及主要参数的
选择 120
　8. 5　链传动的布置、张紧和润滑 124
　　8. 5. 1　链传动的布置 124
　　8. 5. 2　链传动的张紧 125
　　8. 5. 3　链传动的润滑 125
　思考题 126
　习题 126
第9 章　齿轮传动 128
　9. 1　概述 128
　　9. 1. 1　齿轮传动的优缺点 128
　　9. 1. 2　齿轮传动的分类 128
　　9. 1. 3　齿轮传动的基本要求 128
　9. 2　齿轮的失效形式与设计准则 129
　　9. 2. 1　齿轮的失效形式 129
　　9. 2. 2　齿轮传动的设计准则 131
　9. 3　齿轮的材料、热处理及其许用应力 132
　　9. 3. 1　齿轮的常用材料 132
　　9. 3. 2　齿轮材料的选择原则 133
　　9. 3. 3　齿轮材料的热处理 134
　　9. 3. 4　齿轮的许用应力 134
目　　录
Ⅶ　
　9. 4　圆柱齿轮传动的载荷计算 139
　　9. 4. 1　计算载荷和载荷系数 139
　　9. 4. 2　载荷系数说明 140
　9. 5　标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 144
　　9. 5. 1　标准直齿圆柱齿轮传动的受力
分析 144
　　9. 5. 2　齿面接触疲劳强度计算 145
　　9. 5. 3　齿根弯曲疲劳强度计算 146
　　9. 5. 4　齿轮传动主要参数和传动精度的
选择 148
　9. 6　标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 151
　　9. 6. 1　标准斜齿圆柱齿轮传动的受力
分析 151
　　9. 6. 2　齿面接触疲劳强度计算 152
　　9. 6. 3　齿根弯曲疲劳强度计算 153
　9. 7　标准直齿锥齿轮传动的强度计算 156
　　9. 7. 1　标准直齿锥齿轮传动的受力
分析 156
　　9. 7. 2　齿面接触疲劳强度计算 157
　　9. 7. 3　齿根弯曲疲劳强度计算 158
　9. 8　齿轮的结构设计 160
　9. 9　齿轮传动的润滑 162
　思考题 163
　习题 164
第10 章　蜗杆传动 166
　10. 1　概述 166
　　10. 1. 1　蜗杆传动的特点 166
　　10. 1. 2　蜗杆传动的类型和应用 166
　10. 2　圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸
计算 169
　　10. 2. 1　蜗轮与蜗杆的正确啮合条件 169
　　10. 2. 2　普通圆柱蜗杆传动的基本参数 169
　　10. 2. 3　普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸
计算 173
　10. 3　蜗杆传动的失效形式、设计准则和
材料选择 174
　　10. 3. 1　蜗杆传动的失效形式和设计
准则 174
　　10. 3. 2　蜗杆传动的材料选择 175
　10. 4　圆柱蜗杆传动的受力分析和强度
计算 176
　　10. 4. 1　圆柱蜗杆传动的受力分析 176
　　10. 4. 2　圆柱蜗杆传动的强度计算 177
　10. 5　圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡
计算 180
　　10. 5. 1　蜗杆传动的效率和自锁 180
　　10. 5. 2　蜗杆传动的润滑 182
　　10. 5. 3　蜗杆传动的热平衡计算 182
　10. 6　蜗杆、蜗轮的结构 183
　　10. 6. 1　蜗杆的结构 183
　　10. 6. 2　蜗轮的结构 183
　思考题 186
　习题 187
第11 章　滑动轴承 188
　11. 1　概述 188
　11. 2　径向滑动轴承的主要类型 188
　　11. 2. 1　整体式轴承 188
　　11. 2. 2　剖分式轴承 189
　11. 3　滑动轴承的材料和轴瓦结构 189
　　11. 3. 1　轴承材料的要求 189
　　11. 3. 2　常用轴承材料 190
　　11. 3. 3　轴瓦结构 195
　11. 4　滑动轴承的润滑 197
　11. 5　不完全油膜滑动轴承的条件性计算 200
　　11. 5. 1　不完全油膜滑动轴承的失效形式
和计算准则 200
　　11. 5. 2　径向滑动轴承的设计计算 201
　11. 6　液体动压润滑的基本方程 202
　　11. 6. 1　雷诺润滑方程式 202
　　11. 6. 2　油楔承载机理 204
　11. 7　液体动压润滑径向滑动轴承的设计
计算 204
　　11. 7. 1　几何关系 204
　　11. 7. 2　动压润滑状态的建立 205
　思考题 212
　习题 213
第12 章　滚动轴承 214
　12. 1　概述 214
　　12. 1. 1　滚动轴承的工作特点 214
　　12. 1. 2　滚动轴承的构造和常用材料 214
　12. 2　滚动轴承的类型和选择 215
　　12. 2. 1　滚动轴承的主要类型、性能与
特点 215
　　12. 2. 2　滚动轴承的三个重要结构特性 218
　　12. 2. 3　滚动轴承的类型选择 219
　12. 3　滚动轴承的代号 220
机械设计
Ⅷ　
　12. 4　滚动轴承的工作情况分析 222
　　12. 4. 1　受力分析 222
　　12. 4. 2　失效形式和计算准则 223
　12. 5　滚动轴承的寿命计算 224
　　12. 5. 1　滚动轴承的基本额定寿命 224
　　12. 5. 2　滚动轴承的基本额定动载荷 225
　　12. 5. 3　滚动轴承的当量动载荷 225
　　12. 5. 4　寿命计算公式 226
　　12. 5. 5　角接触球轴承和圆锥滚子轴承的
径向载荷和轴向载荷计算 228
　　12. 5. 6　同一支点成对安装同型号圆锥
滚子轴承的计算特点 229
　　12. 5. 7　不同可靠度的轴承寿命计算 230
　12. 6　滚动轴承的静强度计算 232
　12. 7　滚动轴承的极限转速校核计算 234
　12. 8　滚动轴承的组合结构设计 234
　　12. 8. 1　滚动轴承的定位和紧固 235
　　12. 8. 2　滚动轴承的组合结构 236
　　12. 8. 3　轴承游隙和轴承组合位置的
调整 238
　　12. 8. 4　滚动轴承的预紧 239
　　12. 8. 5　滚动轴承支座的刚性和同轴度 240
　　12. 8. 6　滚动轴承的配合和装拆 240
　12. 9　滚动轴承的润滑和密封 243
　　12. 9. 1　滚动轴承的润滑 243
　　12. 9. 2　滚动轴承的密封 245
　思考题 246
　习题 247
第13 章　轴 249
　13. 1　概述 249
　　13. 1. 1　轴的分类 249
　　13. 1. 2　轴的材料 251
　　13. 1. 3　轴的毛坯 252
　　13. 1. 4　轴的组成 252
　　13. 1. 5　轴设计过程中的主要问题 252
　13. 2　轴的结构设计 253
　　13. 2. 1　拟订轴上零件的装配方案 253
　　13. 2. 2　零件的轴向和周向定位 253
　　13. 2. 3　轴最小直径的估算 255
　　13. 2. 4　各轴段直径和长度的确定 256
　　13. 2. 5　结构工艺性要求 257
　　13. 2. 6　提高轴的强度、刚度和减轻重量
的措施 258
　13. 3　轴的计算 260
　　13. 3. 1　轴的强度计算 260
　　13. 3. 2　轴的安全系数校核计算 262
　　13. 3. 3　轴的静强度校核计算 263
　　13. 3. 4　轴的刚度计算 264
　　13. 3. 5　轴的振动稳定性计算概念 265
　13. 4　轴的设计实例 265
　思考题 272
　习题 272
第14 章　联轴器和离合器 274
　14. 1　概述 274
　14. 2　联轴器 274
　　14. 2. 1　联轴器的作用和要求 274
　　14. 2. 2　常用联轴器的结构、特点及
应用 275
　　14. 2. 3　联轴器的选择 283
　　14. 2. 4　联轴器的使用与维护 285
　14. 3　离合器 285
　　14. 3. 1　离合器的作用和要求 285
　　14. 3. 2　常用离合器的结构和特点 285
　　14. 3. 3　离合器的选择 290
　　14. 3. 4　离合器的使用与维护 291
　思考题 291
　习题 292
附表 293
　附表1　抗弯、抗扭截面系数计算公式 293
　附表2　高频感应淬火的强化系数βq 294
　附表3　化学热处理的强化系数βq 294
　附表4　表面硬化加工的强化系数βq 294
　附表5　零件与轴过盈配合处的
kσ
εσ
值 294
　附表6　轴上环槽处的理论应力集中系数 295
　附表7　轴肩圆角处的理论应力集中系数 295
　附表8　轴上横向孔处的理论应力集中
系数 296
　附表9　轴上键槽处的有效应力集中系数
kσ、kτ 297
　附表10　外花键的有效应力集中系数
kσ、kτ 297
　附表11　螺纹尺寸系数ε 297
　附表12　螺纹的有效应力集中系数kσ 297
参考文献 298