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第一部分 工程力学1

第1章 静力学基础1

1.1静力学基本概念1

1.1.1力的概念1

1.1.2刚体的概念1

1.1.3力的三要素1

1.1.4力的表示方法2

1.2静力学基本公理3

1.3约束和约束反力5

1.3.1基本概念5

1.3.2常见的约束及约束反力6

1.4受力分析与受力图8

1.4.1绘制受力图的步骤9

1.4.2单个物体的受力图9

1.4.3物体系统的受力图10

1.5力的投影 力矩与力偶11

1.5.1力的投影11

1.5.2力矩13

1.5.3力偶及力偶矩16

1.6力系的简化与合成18

1.6.1力的平移定理18

1.6.2平面力系的简化19

1.6.3空间力系的简化26

1.7力系的平衡问题30

1.7.1一般力系的平衡30

1.7.2特殊力系的平衡条件32

1.8物系的平衡问题39

1.8.1静定与静不定问题39

1.8.2物系的平衡问题39

1.8.3空间力系平衡问题的平面解法40

1.9考虑摩擦的平衡问题42

1.9.1滑动摩擦42

1.9.2考虑滑动摩擦的平衡问题45

1.9.3滚动摩擦46

思考与练习48

第2章 材料力学基础52

2.1概述52

2.1.1材料力学研究的内容及方法52

2.1.2变形固体假设53

2.1.3材料力学研究的对象53

2.2内力 截面法 应力54

2.2.1外力及其分类54

2.2.2内力54

2.2.3截面法55

2.2.4应力55

2.3应变和基本变形56

2.3.1应变56

2.3.2基本变形57

2.4轴向拉伸与压缩60

2.4.1轴向拉压杆横截面上的内力60

2.4.2轴向拉（压）杆横截面上的应力61

2.4.3轴向拉（压）杆的变形63

2.4.4材料在轴向拉（压）时的力学性能65

2.4.5轴向拉（压）杆的强度计算69

2.5剪切与挤压71

2.5.1剪切和挤压的内力分析71

2.5.2剪切和挤压的实用计算72

2.6圆轴扭转74

2.6.1圆轴扭转时外力偶矩的计算74

2.6.2扭矩和扭矩图74

2.6.3圆轴扭转时的应力和强度条件76

2.6.4圆轴扭转时的变形和刚度条件80

2.7梁的弯曲81

2.7.1弯曲变形的内力81

2.7.2纯弯曲梁横截面上的正应力85

2.7.3弯曲梁的变形和位移89

2.7.4提高梁抗弯能力的措施90

2.8组合变形92

2.8.1组合变形92

2.8.2轴向拉伸（压缩）与弯曲组合变形93

2.8.3弯曲与扭转组合变形94

思考与练习97

第二部分 机械设计基础100

第3章 机械设计基础概述100

3.1机械概述100

3.1.1机器的组成100

3.1.2有关术语和概念101

3.2机械设计基础概述102

3.2.1课程研究的对象和目的102

3.2.2机械零件的一般设计准则103

3.2.3机械设计的基本要求及程序105

3.3机械零件材料的选用原则106

3.3.1机械零件使用性能对材料的要求106

3.3.2机械零件制造工艺性对材料的要求107

3.3.3机械零件制造经济性对材料的要求107

3.4现代设计方法简介107

3.4.1有限单元法（Finite Element Method）108

3.4.2可靠性设计（Reliability Design）109

3.4.3优化设计（Optimization Design）110

3.4.4并行设计（Parallel Design）111

3.4.5计算机辅助设计（Computer Aided Design）111

3.4.6PRO/E简介（Pro/Engineer ）113

思考与练习114

第4章 常用的连接115

4.1螺纹连接115

4.1.1螺纹的形成及基本参数115

4.1.2螺纹的分类与应用117

4.1.3常用的标准螺纹连接件118

4.1.4螺纹连接的基本类型120

4.1.5螺纹连接的预紧和防松122

4.1.6螺纹连接的结构设计125

4.1.7螺纹连接的强度计算127

4.2键与花键连接132

4.2.1键连接的功用和分类132

4.2.2平键连接的选择和计算135

4.3花键连接137

4.4销连接137

4.5其他常用连接138

思考与练习139

第5章 平面机构的结构分析141

5.1机构的组成141

5.1.1构件的自由度141

5.1.2运动副和约束141

5.2机构运动简图143

5.2.1机构运动简图的概念143

5.2.2机构运动简图的绘制144

5.3机构具有确定运动的条件146

5.3.1机构的自由度146

5.3.2机构具有确定相对运动的条件146

5.3.3平面机构自由度的计算146

5.4平面机构的运动分析151

5.4.1平面机构运动分析151

5.4.2速度瞬心及其位置的确定151

5.4.3利用速度瞬心法进行机构的速度分析152

思考与练习153

第6章 平面连杆机构155

6.1平面四杆机构的基本形式及其应用155

6.1.1四杆机构的基本形式155

6.1.2铰链四杆机构曲柄存在条件158

6.2平面四杆机构的演化机构160

6.2.1改变相对杆长、转动副演化为移动副——曲柄滑块机构160

6.2.2变换单移动副机构的机架161

6.2.3变化双移动副机构的机架163

6.3平面四杆机构的运动特性164

6.3.1急回特性164

6.3.2平面机构的传力特性165

6.4平面四杆机构的设计167

思考与练习170

第7章 挠性传动机构172

7.1带传动机构172

7.1.1带传动的类型、特点及应用172

7.1.2V带传动174

7.1.3带传动的几何参数178

7.1.4带传动的工作情况分析178

7.1.5普通V带传动的设计182

7.2链传动机构190

7.2.1链传动机构概述190

7.2.2链传动零件191

7.2.3链传动的运动特性193

7.2.4链传动的受力情况分析194

7.2.5滚子链传动的设计计算195

7.2.6链传动的布置、张紧和润滑200

思考与练习202

第8章 凸轮机构204

8.1凸轮机构的应用及分类204

8.1.1凸轮机构的应用204

8.1.2凸轮机构的分类205

8.2常用从动件的运动规律206

8.2.1凸轮与从动件的运动关系206

8.2.2凸轮与从动件常用的运动规律208

8.3盘形凸轮轮廓曲线的设计210

8.3.1凸轮廓线设计方法的基本原理211

8.3.2作图法设计凸轮轮廓曲线211

8.3.3凸轮机构设计中的几个问题215

8.3.4凸轮副的主要失效形式218

8.3.5凸轮的材料及其热处理220

思考与练习220

第9章 齿轮传动机构222

9.1齿轮传动机构概述222

9.2齿廓啮合基本定律223

9.2.1齿廓啮合基本定律223

9.2.2渐开线齿廓225

9.3渐开线标准直齿圆柱齿轮227

9.3.1渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称和符号227

9.3.2齿轮基本参数227

9.3.3渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算228

9.4渐开线标准直齿圆柱齿轮传动230

9.4.1渐开线齿轮正确啮合的条件230

9.4.2渐开线齿轮连续啮合的条件231

9.4.3渐开线齿轮啮合的标准中心距和啮合角（无侧隙啮合条件）232

9.5渐开线直齿圆柱齿轮的切齿原理及变位齿轮232

9.5.1渐开线齿轮轮齿加工方法232

9.5.2渐开线齿轮的根切现象234

9.5.3渐开线变位齿轮简介235

9.6渐开线直齿圆柱齿轮传动的设计237

9.6.1渐开线直齿圆柱齿轮传动常见的失效形式237

9.6.2渐开线直齿圆柱齿轮的设计准则238

9.6.3齿轮常用的材料及热处理方法239

9.6.4齿轮传动精度简介241

9.6.5直齿圆柱齿轮轮齿的受力分析和计算载荷242

9.6.6直齿圆柱齿轮传动的强度计算243

9.7斜齿圆柱齿轮机构251

9.7.1斜齿圆柱齿轮齿廓的形成及啮合特性251

9.7.2斜齿圆柱齿轮的几何参数和尺寸计算252

9.7.3斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件和重合度254

9.7.4斜齿圆柱齿轮的当量齿数255

9.7.5斜齿圆柱齿轮传动的强度计算简介255

9.8直齿圆锥齿轮机构257

9.8.1直齿圆锥齿轮传动的特点和应用257

9.8.2直齿圆锥齿轮齿廓曲面的形成258

9.8.3直齿圆锥齿轮的参数和几何尺寸258

9.8.4直齿圆锥齿轮正确啮合的条件259

9.9齿轮的结构设计及齿轮传动的润滑260

9.9.1齿轮的结构设计260

9.9.2齿轮传动的润滑261

思考与练习263

第10章 蜗杆传动机构265

10.1蜗杆传动的概述265

10.1.1蜗杆、涡轮的形成265

10.1.2蜗杆传动的类型266

10.1.3蜗杆涡轮传动的特点266

10.2蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算267

10.2.1圆柱蜗杆传动的主要参数267

10.2.2蜗杆传动的几何尺寸计算271

10.3普通蜗杆传动失效形式及常用材料271

10.3.1普通蜗杆传动的失效形式及设计准则271

10.3.2蜗杆、涡轮的材料和结构272

思考与练习274

第11章 轮系275

11.1轮系的概述275

11.1.1轮系的分类275

11.1.2轮系的应用276

11.2轮系传动比计算279

11.2.1传动比279

11.2.2定轴轮系传动比的计算280

11.2.3周转轮系传动的计算281

11.2.4复合轮系传动的计算283

思考与练习284

第12章 轴系285

12.1轴的概述285

12.1.1轴的类型285

12.1.2轴的材料和毛坯287

12.2轴的结构设计288

12.2.1轴的结构288

12.2.2轴上零件的轴向定位289

12.2.3轴上零件的周向定位290

12.2.4轴的结构工艺性290

12.2.5轴结构设计的步骤292

12.3轴的设计计算293

12.4滑动轴承295

12.4.1滑动轴承的类型及特点296

12.4.2滑动轴承的结构型式297

12.4.3轴瓦的结构和材料299

12.4.4轴承材料300

12.4.5滑动轴承的润滑301

12.4.6非液体滑动轴承的设计计算303

12.5滚动轴承304

12.5.1滚动轴承的概述304

12.5.2滚动轴承的结构、类型和代号304

12.5.3滚动轴承的失效形式及寿命计算313

12.5.4滚动轴承的组合设计315

思考与练习318

第13章 其他常用机构320

13.1棘轮机构320

13.1.1棘轮机构的工作原理及特点320

13.1.2齿式棘轮机构类型及其应用321

13.1.3摩擦式棘轮机构323

13.1.4棘轮机构的主要参数和几何尺寸324

13.2槽轮机构325

13.2.1槽轮工作原理及特点325

13.2.2槽轮机构的类型及应用326

13.2.3槽轮机构的运动参数和设计准则327

13.3凸轮式间歇机构与不完全齿轮机构简介329

13.3.1凸轮式间歇机构329

13.3.2不完全齿轮机构329

13.4螺旋传动机构330

13.4.1螺旋机构330

13.4.2螺旋传动的类型、特点331

13.4.3螺旋副的受力分析、效率和自锁331

13.4.4滑动螺旋传动333

13.4.5滚动螺旋传动334

13.4.6静压螺旋传动335

13.5联轴器、离合器和制动器336

13.5.1联轴器336

13.5.2离合器340

13.5.3制动器341

思考与练习342

第14章 常用机械零件344

14.1常用机械零件的毛坯成型344

14.1.1轴杆类零件344

14.1.2盘套类零件345

14.1.3机架、箱座类零件346

14.2弹簧351

14.2.1概述351

14.2.2圆柱螺旋弹簧352

14.2.3圆柱螺旋弹簧的特性曲线354

14.2.4弹簧常用材料355

14.2.5弹簧的制造358

思考与练习358

参考文献360