機械設計基礎（第三版）[清華大學出版社出版圖書]

《機械設計基礎（第三版）》是2011年清華大學出版社出版的圖書，作者是郭仁生。

圖書信息

書名：機械設計基礎（第3版）

書號：9787302239536

作者：郭仁生

定價：45元

出版日期：2011-1-1

出版社：清華大學出版社

內容簡介

機械設計基礎”是高等職業技術教育和高等專科教育機械設計與製造類和機電工程類專業的主幹課程。

全書內容分為5篇： 第1篇“機械設計概論和機構結構”主要介紹機械設計概論、現代設計方法套用概述及平面機構的結構分析，是機構和機械設計的共性基礎知識；第2篇“常用機構”主要從傳遞運動的角度介紹一些常用機構（如平面連桿機構、凸輪機構、輪系及其他常用機構）的工作原理、套用和運動設計方法；第3篇“機械傳動”主要從傳遞動力的角度講述一些常見的機械傳動（如帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動和蝸桿傳動等）的工作原理、標準規範和設計計算方法；第4篇 “軸系零部件”主要介紹軸系（包括滑動軸承、滾動軸承、軸及軸系、聯軸器、離合器和制動器等主要零部件）的工作原理、組合設計和選用計算方法；第5篇“機械連線”介紹常用機械連線（包括鍵、銷和螺紋連線）和彈性連線（彈簧）的工作原理、標準規範和計算方法。

本書在各個章節中都有許多機械設計計算、分析和作圖等的能力訓練案例，以及典型零件工作圖，並且摘錄了部分機械設計常用的標準和規範。書後還附有凸輪機構設計和運動分析、圓柱齒輪傳動設計計算和轉軸強度計算等的Matlab程式及套用實例。

本書可以作為高等職業技術教育和高等專科教育機械設計與製造類和機電工程類專業“機械設計基礎”課程的教材，也可供有關專業的讀者和工程技術人員參考。

與本書配套的教學課件可從清華大學出版社網站下載。

目錄

目 錄

第1篇 機械設計概論和機構結構

第1章 機械設計概論1

1.1 課程概論1

1.1.1 機械的概念和組成1

1.1.2 機械設計發展概述4

1.1.3 本課程的內容、基本要求和學習特點5

1.2 機械設計過程6

1.3 功能原理設計8

1.3.1 功能原理設計的特點8

1.3.2 功能分析8

1.3.3 功能類型和求解思路9

1.4 機械設計約束12

1.4.1 承載能力約束12

1.4.2 技術性能約束15

1.4.3 標準化約束16

1.4.4 產品成本約束16

1.4.5 可持續發展約束16

1.5 機械結構設計17

1.5.1 零件的相關與結構要素17

1.5.2 結構設計的基本要求18

1.5.3 結構設計的構型變換20

1.5.4 結構設計準則21

思考和實訓習題30

第2章 現代設計方法套用概述32

2.1 計算機輔助設計32

2.1.1 概述32

2.1.2 編制CAD程式的方法34

??2.2 最佳化設計39

2.2.1 概述39

2.2.2 最佳化設計的數學模型40

2.2.3 最佳化問題的數值解法42

2.2.4 運用Matlab最佳化工具箱函式求解最佳化設計問題概述43

??2.3 創新設計45

2.3.1 創新設計的實質46

2.3.2 創造性思維的特點和類型46

2.3.3 創新設計的概念和解決原理48

2.3.4 機械創新設計套用實例49

思考和實訓習題51

第3章 機構結構分析54

3.1 平面機構的組成54

3.2 平面機構運動簡圖58

3.3 平面機構自由度和運動確定性61

3.3.1 平面機構的自由度61

3.3.2 機構自由度計算中的特殊情況處理61

3.3.3 平面機構具有確定運動的條件62

思考和實訓習題65

第2篇 常 用 機 構

第4章 平面連桿機構69

4.1 平面連桿機構的類型和套用70

4.1.1 鉸鏈四桿機構70

4.1.2 滑塊四桿機構74

4.1.3 運動副變換77

4.2 平面連桿機構的基本特性79

4.2.1 急回特性79

4.2.2 傳力分析80

??4.3 平面連桿機構的運動分析84

4.4 平面連桿機構的運動設計85

4.4.1 按照給定連桿位置設計鉸鏈四桿機構85

4.4.2 按照給定行程速度變化係數設計四桿機構85

4.4.3 鉸鏈四桿機構的運動幾何方程87

4.4.4 按照給定的兩連架桿對應位置設計鉸鏈四桿機構88

4.5 多桿機構的套用90

思考和實訓習題92第5章 凸輪機構94

5.1 凸輪機構的類型和套用94

5.1.1 凸輪機構的組成和類型94

5.1.2 凸輪機構的特點與套用97

5.2 從動件基本運動規律97

5.2.1 從動件基本運動規律的運動方程和線圖98

5.2.2 從動件運動規律的選擇101

5.3 凸輪輪廓設計103

5.3.1 用圖解法設計凸輪輪廓103

5.3.2 用解析法設計凸輪輪廓106

5.3.3 凸輪機構的計算機輔助設計109

5.4 凸輪機構基本參數和尺寸的確定112

5.4.1 凸輪機構的壓力角及許用值112

5.4.2 凸輪基圓半徑的確定113

5.4.3 滾子半徑的確定114

5.5 凸輪機構的結構、材料和工作圖117

5.5.1 凸輪和從動件的結構117

5.5.2 凸輪和從動件的材料及選擇119

5.5.3 凸輪工作圖120

思考和實訓習題120

第6章 輪系123

6.1 定軸輪系123

6.1.1 定軸輪系傳動比124

6.1.2 定軸輪系傳動比符號的確定方法125

6.1.3 定軸輪系各級傳動比的分配125

6.2 行星輪系125

6.2.1 行星輪系的分類126

6.2.2 行星輪系的傳動比126

6.2.3 行星輪系傳動比符號的確定方法128

6.3 組合輪系128

6.4 輪系的功用129

??6.5 其他行星傳動簡介133

6.5.1 漸開線少齒差行星傳動133

6.5.2 擺線針輪行星傳動134

6.5.3 諧波齒輪傳動134

思考和實訓習題135

第7章 其他常用機構137

7.1 棘輪機構137

7.1.1 棘輪機構的組成和工作原理137

7.1.2 棘輪機構的類型、特點和套用138

7.1.3 棘輪機構的套用實例139

7.1.4 棘輪機構的基本參數和幾何尺寸141

7.2 槽輪機構144

7.2.1 槽輪機構的組成和工作原理144

7.2.2 槽輪機構的類型、特點和套用144

7.2.3 槽輪機構的基本參數和尺寸145

7.2.4 槽輪機構的運動特性147

7.3 螺旋機構150

7.3.1 螺旋機構的工作原理和類型150

7.3.2 螺紋的形成和分類151

7.3.3 螺紋的基本參數和尺寸154

7.3.4 螺旋機構的運動分析155

7.3.5 螺旋副的效率和自鎖156

7.3.6 滑動螺旋副的材料和結構特點157

??7.4 機構的組合與套用159

7.4.1 機構的串聯式組合159

7.4.2 機構的並聯式組合160

7.4.3 機構的反饋式組合161

7.4.4 機構的複合式組合161

7.5 機構的選型與套用162

思考和實訓習題166

第3篇 機 械 傳 動

第8章 帶傳動169

8.1 帶傳動的工作原理和套用170

8.1.1 帶傳動的工作原理170

8.1.2 帶傳動的類型、特點和套用170

8.2 帶傳動的受力分析和應力分析171

8.2.1 受力分析171

8.2.2 應力分析172

8.3 帶傳動的彈性滑動與失效形式173

8.4 V帶和V帶輪175

8.4.1 V帶結構和基本尺寸175

8.4.2 V帶輪的材料、結構與工作圖177

8.5 帶傳動的安裝和張緊180 8.6 V帶傳動選用計算182

8.6.1 設計準則和V帶的許用功率182

8.6.2 V帶傳動選用計算的主要步驟186

思考和實訓習題192

第9章 鏈傳動194

9.1 鏈傳動的特點、類型和傳動件結構參數194

9.1.1 鏈傳動的組成、特點和類型194

9.1.2 鏈傳動的傳動件結構參數196

9.2 鏈傳動的運動分析和受力分析200

9.2.1 鏈傳動的運動分析200

9.2.2 鏈傳動的受力分析202

9.3 鏈傳動的選用計算203

9.3.1 鏈傳動的失效形式203

9.3.2 滾子鏈的功率曲線204

9.3.3 鏈傳動基本參數的選擇207

9.3.4 鏈傳動選用計算內容208

9.4 鏈傳動的布置、張緊和潤滑210

9.4.1 鏈傳動的布置210

9.4.2 鏈傳動的張緊211

9.4.3 鏈傳動的潤滑211

思考和實訓習題212

第10章 齒輪傳動213

10.1 齒輪傳動的特點和類型214

10.1.1 齒輪傳動的特點214

10.1.2 齒輪傳動的類型214

10.2 齒輪嚙合基本定律與漸開線齒廓215

10.2.1 齒廓嚙合基本定律215

10.2.2 齒廓間的相對滑動216

10.2.3 漸開線齒廓217

10.3 漸開線標準齒輪的基本參數和尺寸218

10.3.1 齒輪的基本尺寸218

10.3.2 漸開線標準齒輪的基本參數219

10.3.3 標準齒輪的基本尺寸計算219

10.4 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動221

10.4.1 漸開線齒廓傳動特性221

10.4.2 漸開線齒輪的正確嚙合條件222

10.4.3 漸開線齒輪的連續傳動條件223

10.4.4 內齒輪和齒條224

10.5 漸開線齒形的加工和尺寸檢驗225

10.5.1 漸開線齒形的加工原理225

10.5.2 漸開線齒廓的根切問題227

10.5.3 漸開線齒輪的尺寸檢驗228

10.6 變位齒輪傳動229

10.6.1 變位齒輪的概念229

10.6.2 變位齒輪的齒形特點和尺寸變動230

10.6.3 變位齒輪的傳動類型和套用231

10.7 斜齒圓柱齒輪傳動234

10.7.1 斜齒圓柱齒輪齒面的形成和特點234

10.7.2 斜齒圓柱齒輪的基本參數和尺寸235

10.7.3 斜齒輪的當量齒數237

10.7.4 交錯軸斜齒輪傳動238

10.8 圓錐齒輪傳動239

10.8.1 直齒圓錐齒輪齒廓曲面的形成239

10.8.2 圓錐齒輪的背錐和當量齒數239

10.8.3 直齒圓錐齒輪的基本參數和尺寸240

??10.8.4 圓柱圓錐齒輪傳動簡介241

10.9 齒輪傳動設計243

10.9.1 齒輪輪齒的失效形式、常用材料和設計約束243

10.9.2 圓柱齒輪傳動的受力分析246

10.9.3 圓柱齒輪承載能力計算248

10.9.4 圓柱齒輪傳動的精度等級及選用252

10.9.5 齒輪傳動設計準則253

10.9.6 圓柱齒輪傳動的計算機輔助設計256

10.9.7 直齒圓錐齒輪的強度計算257

10.10 齒輪結構、工作圖和傳動潤滑259

10.10.1 齒輪結構259

10.10.2 齒輪工作圖260

10.10.3 齒輪傳動的潤滑260

??10.11 圓弧齒輪傳動簡介262

思考和實訓習題263

第11章 蝸桿傳動266

11.1 蝸桿傳動概述266

11.1.1 蝸桿傳動的類型266

11.1.2 蝸桿傳動的特點和套用267

11.2 蝸桿傳動的基本參數和尺寸268

11.2.1 蝸桿傳動的基本參數268

11.2.2 蝸桿傳動的基本尺寸270

11.2.3 蝸桿傳動的變位271

11.3 蝸桿傳動的承載能力計算272

11.3.1 蝸桿傳動的失效形式272

11.3.2 蝸桿傳動的材料和許用應力272

11.3.3 蝸桿傳動的受力分析273

11.3.4 蝸桿傳動的強度條件274

11.4 蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡275

11.4.1 蝸桿傳動的滑動速度275

11.4.2 蝸桿傳動的效率275

11.4.3 蝸桿傳動的潤滑277

11.4.4 蝸桿傳動的熱平衡計算277

11.5 蝸桿與蝸輪的結構和工作圖279

11.5.1 蝸桿結構279

11.5.2 蝸輪結構279

11.5.3 蝸桿和蝸輪工作圖280

思考和實訓習題283

第4篇 軸系零部件

第12章 滑動軸承285

12.1 滑動軸承的工作原理286

12.1.1 滑動軸承簡介286

12.1.2 滑動摩擦的類型286

12.1.3 滑動軸承設計中的基本問題287

12.2 滑動軸承的分類和結構特點287

12.2.1 滑動軸承的分類287

12.2.2 推力滑動軸承288

12.2.3 特殊結構軸承簡介289

12.3 滑動軸承的材料和軸瓦結構289

12.3.1 滑動軸承的材料289

12.3.2 軸瓦的結構290

12.4 滑動軸承的潤滑和配合292

12.4.1 潤滑劑及其選用原則292

12.4.2 潤滑裝置293

12.4.3 滑動軸承潤滑方式的選擇293

12.4.4 滑動軸承的配合294 12.5 非液體潤滑滑動軸承的計算294

12.5.1 徑向滑動軸承295

12.5.2 推力滑動軸承295

??12.6 液體動壓滑動軸承和靜壓滑動軸承簡介297

12.6.1 液體動壓滑動軸承297

12.6.2 液體靜壓滑動軸承297

思考和實訓習題298

第13章 滾動軸承299

13.1 滾動軸承的組成、類型和特點299

13.1.1 滾動軸承的組成300

13.1.2 滾動軸承的類型、特點及套用300

13.2 滾動軸承的代號及類型選擇304

13.2.1 滾動軸承的代號304

13.2.2 滾動軸承類型的選擇307

13.3 滾動軸承壽命計算308

13.3.1 滾動軸承的失效形式及計算準則308

13.3.2 滾動軸承的基本額定壽命和基本額定動載荷309

13.3.3 滾動軸承的壽命計算公式310

13.3.4 滾動軸承的當量動載荷計算311

13.3.5 角接觸軸承的軸向載荷313

13.3.6 滾動軸承的靜強度計算314

??13.4 陶瓷滾動軸承與滾動導軌簡介321

13.4.1 陶瓷滾動軸承321

13.4.2 滾動導軌322

思考和實訓習題323

第14章 軸及軸系324

14.1 軸的概述324

14.1.1 軸的功用與分類324

14.1.2 軸的設計中應考慮的問題325

14.2 軸的材料與強度計算326

14.2.1 軸的材料與機械性能326

14.2.2 軸徑的估算和強度計算327

14.3 軸及軸系的結構設計331

14.3.1 軸的結構設計331

14.3.2 軸的工作圖335

14.3.3 軸系的結構設計336

思考和實訓習題341第15章 聯軸器、離合器與制動器343

15.1 聯軸器343

15.1.1 固定式剛性聯軸器344

15.1.2 移動式剛性聯軸器346

15.1.3 彈性聯軸器347

15.2 離合器348

15.2.1 嵌合式離合器348

15.2.2 摩擦式離合器349

15.3 制動器351

15.3.1 抱塊式制動器351

15.3.2 內漲式制動器351

15.3.3 帶式制動器352

思考和實訓習題352

第5篇 機 械 連 接

第16章 連線355

16.1 鍵連線356

16.1.1 鍵連線的功用和分類356

16.1.2 平鍵連線的選擇和計算358

16.1.3 花鍵連線的類型、標準和選用359

16.2 銷連線360

16.3 螺紋連線361

16.3.1 螺紋連線的基本類型和螺紋連線件361

16.3.2 螺紋連線的預緊和防松365

16.3.3 螺栓組的布置和受力分析366

16.3.4 螺栓連線的強度計算372

16.3.5 螺栓連線件的材料和許用應力374

16.3.6 提高螺栓連線強度的結構設計374

思考和實訓習題378

第17章 彈簧380

17.1 概述380

17.1.1 彈簧的類型、特點和套用380

17.1.2 彈簧的材料和製造380

17.2 圓柱螺旋壓縮(拉伸)彈簧的幾何參數和特性曲線383

17.2.1 圓柱螺旋彈簧的結構383

17.2.2 基本參數和幾何尺寸384

17.2.3 圓柱螺旋彈簧的特性曲線385

17.3 圓柱螺旋彈簧的設計計算386

17.3.1 強度計算386

17.3.2 剛度計算387

17.3.3 穩定性校核388

?*17.4 非金屬彈簧簡介389

17.4.1 橡膠彈簧389

17.4.2 空氣彈簧389

思考和實訓習題392

附錄A Matlab設計計算程式和套用實例393

A1 凸輪機構設計和運動分析393

A2 圓柱齒輪傳動設計計算399

A3 轉軸強度計算406

參考文獻409