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第0章 绪论1

0.1 本课程研究的对象1

0.2 本课程的内容、性质和任务2

第一篇 机械工程材料5

第1章 工程材料及热处理5

1.1 金属材料的力学性能5

1.1.1 强度和塑性5

1.1.2 硬度5

1.1.3 冲击韧度7

1.1.4 疲劳强度7

1.2 金属与合金的结构及铁碳合金相图8

1.2.1 纯金属的晶体结构及其结晶8

1.2.2 合金的晶体结构11

1.2.3 铁碳合金相图12

1.3 钢的热处理16

1.3.1 钢热处理的组织转变原理16

1.3.2 常用的热处理方法19

1.3.3 热处理零件的结构工艺性21

1.4 常用金属材料22

1.4.1 钢22

1.4.2 铸铁25

1.4.3 有色金属及硬质合金25

1.5 常用非金属材料简介28

1.5.1 高分子材料28

1.5.2 陶瓷材料29

1.5.3 复合材料29

习题30

第二篇 机械工程力学33

第2章 静力学33

2.1 静力学分析基础33

2.1.1 静力学基本概念33

2.1.2 静力学公理34

2.1.3 约束与约束反力35

2.1.4 构件的受力分析及受力图37

2.2 力矩与平面力偶系38

2.2.1 力矩及其计算38

2.2.2 力偶和力偶矩39

2.3 平面力系41

2.3.1 平面汇交力系41

2.3.2 力的平移定理43

2.3.3 平面任意力系的简化43

2.3.4 平面任意力系的平衡条件44

2.3.5 平面平行力系的平衡方程46

2.3.6 物系的平衡46

2.4 摩擦与自锁47

2.4.1 滑动摩擦48

2.4.2 考虑摩擦时的平衡问题49

2.4.3 摩擦角和自锁现象49

习题50

第3章 材料力学54

3.1 杆件拉伸和压缩强度计算54

3.1.1 轴向拉伸和压缩的概念54

3.1.2 轴向拉压杆的内力55

3.1.3 轴向拉伸和压缩的应力应变56

3.1.4 材料在拉伸和压缩时的力学性能60

3.1.5 拉压杆的强度计算63

3.2 杆件剪切和挤压强度计算65

3.2.1 剪切强度计算65

3.2.2 挤压强度计算66

3.3 圆轴扭转强度计算68

3.3.1 圆轴扭转的内力68

3.3.2 圆轴扭转时的应力70

3.3.3 圆轴扭转的强度和刚度计算72

3.4 直梁弯曲强度计算74

3.4.1 平面弯曲的概念74

3.4.2 梁弯曲时的内力75

3.4.3 梁弯曲时横截面上的应力81

3.4.4 梁弯曲时的强度计算84

3.4.5 梁的变形和刚度计算87

3.5 组合变形89

3.5.1 组合变形的概念及分析方法89

3.5.2 拉（压）弯组合变形强度计算90

3.5.3 圆轴弯扭组合变形强度计算92

习题95

第三篇 机械制造工艺与装配99

第4章 金属制造工艺与选择99

4.1 铸造生产99

4.1.1 铸造的工艺基础99

4.1.2 砂型铸造100

4.2 锻压生产102

4.2.1 锻压的工艺基础102

4.2.2 自由锻造103

4.2.3 模型锻造104

4.2.4 板料冲压105

4.3 焊接生产106

4.3.1 焊接的工艺基础106

4.3.2 焊条电弧焊107

4.3.3 气焊110

4.4 金属切削加工111

4.4.1 切削加工基础111

4.4.2 金属切削刀具113

4.4.3 金属切削过程114

4.4.4 常用切削加工简介117

4.5 材料及成形工艺选择124

4.5.1 零件的失效分析124

4.5.2 材料及成形工艺选择原则125

4.5.3 材料选择的步骤126

习题127

第5章 机械加工工艺与装配128

5.1 机械加工工艺过程128

5.1.1 生产过程和工艺过程128

5.1.2 机械加工工艺过程的组成128

5.1.3 生产纲领和生产类型130

5.2 机械加工工艺规程的制定132

5.2.1 工艺规程的概念和作用132

5.2.2 制定工艺规程的步骤132

5.2.3 工艺文件133

5.2.4 零件结构工艺性133

5.3 工艺路线的拟定135

5.4 机械装配工艺基础136

5.4.1 概述136

5.4.2 装配工作的基本内容137

5.4.3 装配方法138

5.4.4 装配系统图和装配顺序140

习题141

第四篇 机械设计143

第6章 平面机构的运动简图及自由度143

6.1 平面机构的组成143

6.1.1 构件的自由度143

6.1.2 运动副及其分类143

6.1.3 运动链和机构144

6.1.4 机构中构件的分类145

6.2 平面机构运动简图145

6.2.1 机构运动简图145

6.2.2 运动副的常用符号146

6.2.3 平面机构运动简图的绘制147

6.3 平面机构的自由度148

6.3.1 自由度计算公式148

6.3.2 机构具有确定运动的条件148

6.3.3 计算自由度时应注意的问题149

习题151

第7章 平面连杆机构154

7.1 平面四杆机构的基本类型及应用154

7.1.1 平面连杆机构的组成154

7.1.2 铰链四杆机构的类型和应用155

7.1.3 铰链四杆机构存在曲柄的条件157

7.1.4 含有移动副的四杆机构158

7.2 平面四杆机构的运动特性161

7.2.1 急回特性161

7.2.2 压力角和传动角162

7.2.3 死点位置163

7.3 铰链四杆机构的设计164

7.3.1 按给定连杆位置设计四杆机构164

7.3.2 按给定行程速度变化系数K设计四杆机构165

习题166

第8章 凸轮机构和其他常用机构168

8.1 凸轮机构的应用和分类168

8.1.1 凸轮机构的特点168

8.1.2 凸轮机构的分类169

8.2 常用的从动件运动规律171

8.2.1 平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数171

8.2.2 常用的从动件运动规律171

8.2.3 从动件运动规律的选择173

8.3 盘形凸轮轮廓曲线设计173

8.3.1 对心移动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计174

8.3.2 对心移动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计175

8.3.3 偏置移动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计176

8.4 凸轮设计中的几个问题177

8.4.1 凸轮机构的压力角和自锁177

8.4.2 基圆半径的确定178

8.4.3 滚子半径的确定178

8.5 间歇运动机构179

8.5.1 棘轮机构179

8.5.2 槽轮机构182

8.5.3 不完全齿轮机构183

8.5.4 凸轮式间歇运动机构184

习题184

第9章 连接186

9.1 螺纹连接186

9.1.1 螺纹186

9.1.2 螺纹连接188

9.1.3 螺纹连接件189

9.1.4 螺纹连接的预紧和防松190

9.1.5 螺栓连接的强度计算192

9.1.6 螺栓连接件的材料和许用应力194

9.1.7 提高螺栓连接强度的措施195

9.2 键连接和销连接196

9.2.1 键连接196

9.2.2 销连接200

9.3 联轴器、离合器和制动器200

9.3.1 联轴器201

9.3.2 离合器205

9.3.3 制动器207

习题208

第10章 带传动和链传动209

10.1 带传动概述209

10.1.1 带传动的组成209

10.1.2 带传动的主要类型209

10.1.3 带传动的特点210

10.2 带传动的工作性能分析210

10.2.1 带传动的受力分析210

10.2.2 带传动的应力分析212

10.2.3 带传动的弹性滑动212

10.3 普通V带和带轮的结构与材料213

10.3.1 普通V带的结构和标准213

10.3.2 普通V带轮的常用材料和结构215

10.4 普通V带传动的设计216

10.4.1 带传动的失效形式和设计准则216

10.4.2 V带传动的设计步骤218

10.4.3 V带传动的张紧、安装和维护223

10.5 链传动224

10.5.1 链传动概述224

10.5.2 滚子链226

10.5.3 链传动的运动特性228

10.5.4 链传动的主要失效形式230

10.5.5 链传动的润滑和布置230

习题231

第11章 齿轮传动232

11.1 齿轮传动的特点和类型232

11.1.1 齿轮传动的特点232

11.1.2 齿轮传动的类型232

11.2 渐开线与渐开线齿廓233

11.2.1 渐开线的形成及其性质233

11.2.2 渐开线齿廓的啮合特性234

11.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算235

11.3.1 齿轮各部分名称235

11.3.2 主要参数和几何尺寸236

11.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动237

11.4.1 正确啮合条件237

11.4.2 连续传动条件238

11.4.3 标准中心距239

11.5 渐开线齿轮的切齿原理240

11.5.1 渐开线齿轮的加工方法240

11.5.2 根切现象和最少齿数242

11.5.3 变位齿轮简介243

11.5.4 齿轮的精度等级244

11.6 齿轮传动的失效形式与设计准则244

11.6.1 失效形式244

11.6.2 设计准则245

11.6.3 齿轮的常用材料246

11.7 渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算246

11.7.1 轮齿的受力分析和计算载荷246

11.7.2 齿面接触疲劳强度计算247

11.7.3 齿根弯曲疲劳强度计算248

11.7.4 齿轮的许用应力和参数选择249

11.8 斜齿圆柱齿轮传动253

11.8.1 斜齿轮齿廓曲面的形成及其啮合特点253

11.8.2 斜齿轮参数与尺寸计算254

11.8.3 正确啮合条件与重合度256

11.8.4 斜齿圆柱齿轮的当量齿数256

11.8.5 斜齿圆柱齿轮传动的设计计算257

11.9 直齿圆锥齿轮传动259

11.9.1 圆锥齿轮传动概述259

11.9.2 直齿圆锥齿轮传动的主要参数260

11.10 齿轮的结构设计及润滑260

11.10.1 齿轮的结构260

11.10.2 齿轮传动的润滑261

习题262

第12章 蜗杆传动264

12.1 蜗杆传动的类型和特点264

12.1.1 蜗杆传动的类型264

12.1.2 蜗杆传动的特点265

12.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸265

12.2.1 蜗杆传动的主要参数265

12.2.2 蜗杆传动的几何尺寸计算267

12.3 蜗杆传动的失效形式、材料和精度268

12.3.1 齿面间滑动速度vs268

12.3.2 失效形式268

12.3.3 蜗杆蜗轮常用材料268

12.3.4 蜗杆传动的精度等级269

12.4 蜗杆传动的强度计算269

12.4.1 受力分析269

12.4.2 强度计算270

12.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算270

12.5.1 蜗杆传动的效率270

12.5.2 蜗杆传动的润滑271

12.5.3 蜗杆传动的热平衡计算272

12.6 蜗杆和蜗轮的结构272

12.6.1 蜗杆的结构272

12.6.2 蜗轮的结构273

习题274

第13章 齿轮系276

13.1 轮系的分类276

13.1.1 定轴轮系276

13.1.2 行星轮系276

13.2 定轴轮系的传动比计算277

13.2.1 一对齿轮的传动比277

13.2.2 定轴轮系的传动比计算277

13.3 行星轮系的传动比计算279

13.3.1 行星轮系的组成279

13.3.2 行星轮系的传动比280

13.4 复合轮系的传动比计算282

13.5 轮系的应用283

习题285

第14章 轴287

14.1 轴的概述287

14.1.1 轴的类型287

14.1.2 轴的材料288

14.1.3 轴的设计基本准则289

14.2 轴的结构设计290

14.2.1 轴的结构设计要求290

14.2.2 轴的结构设计步骤293

14.3 轴的强度及刚度计算293

14.3.1 轴的强度计算293

14.3.2 轴的刚度计算295

14.3.3 轴的设计过程295

习题299

第15章 轴承300

15.1 滑动轴承300

15.1.1 概述300

15.1.2 滑动轴承的结构301

15.1.3 轴瓦结构和滑动轴承材料302

15.1.4 滑动轴承的润滑304

15.2 滚动轴承305

15.2.1 滚动轴承的构造305

15.2.2 滚动轴承的类型及特点306

15.2.3 滚动轴承的代号308

15.2.4 滚动轴承的类型选择310

15.3 滚动轴承的寿命计算311

15.3.1 滚动轴承的失效形式311

15.3.2 轴承寿命、基本额定寿命及基本额定动载荷311

15.3.3 寿命计算公式312

15.3.4 当量动载荷313

15.3.5 角接触轴承轴向载荷的计算314

15.3.6 静强度计算316

15.4 滚动轴承的组合设计317

15.4.1 轴系的轴向定位317

15.4.2 轴向位置的调整319

15.4.3 提高轴承系统的刚度和同轴度319

15.4.4 配合和装拆320

15.4.5 滚动轴承的润滑与密封321

习题322

第16章 弹簧324

16.1 弹簧的功用、类型及材料324

16.1.1 弹簧的功用324

16.1.2 弹簧的类型324

16.1.3 弹簧的材料和制造325

16.2 圆柱螺旋弹簧327

16.2.1 圆柱螺旋弹簧的结构327

16.2.2 圆柱形螺旋弹簧的参数和主要尺寸328

16.2.3 弹簧的稳定性329

习题329

参考文献330