機械設計（第二版）(2013年科學出版社出版的圖書)

成書過程

修訂情況

該書是依據中華人民共和國教育部高等學校機械基礎教學指導分委員會制定的“機械設計課程教學基本要求”，針對普通高等工科院校的培養目標，並結合編者的教學經驗編寫而成的。

該書由工作在教學一線的任課教師聯合編寫，具體的編寫分工如下：於惠力（第1、2章）、向敬忠（第3~6章部分）、潘承怡（第7、10章）、張春宜（第8章）、蘇相國（第9章）、馮新敏（第11章、3.6節、5.9節、6.3節及中英文辭彙表）。該教材由於惠力、向敬忠、張春宜擔任主編。

出版工作

2013年5月1日，《機械設計（第二版）》由科學出版社出版發行。

出版工作人員及單位

責任編輯	責任校對	責任印製	封面設計
毛瑩、王曉麗	胡小潔	吳兆東	謎底書裝

內容簡介

《機械設計（第二版）》共11章，主要有第1章緒論、第2章連線、第3章帶傳動、第4章鏈傳、第5章齒輪傳動、第6章蝸桿傳動、第7章軸、第8章摩擦與磨損及滑動軸承、第9章滾動軸承、第10章聯軸器與離合器和制動器、第11章彈簧等內容，書末附有“機械設計常用中英文辭彙表”。

教材目錄

前言

第1章緒論1

1.1機器的組成及本課程研究的對象1

1.1.1機器的組成1

1.1.2本課程研究的對象1

1.2本課程的性質、地位和任務2

1.2.1本課程的性質和地位2

1.2.2本課程的任務2

1.3本課程的特點和學習方法2

1.4機械設計的一般進程和方法3

1.4.1機械設計的主要工作階段3

1.4.2設計機械零件時應滿足的基本要求3

1.4.3機械零件設計的一般步驟4

1.5機械零件的失效形式和設計準則4

1.5.1機械零件的常見失效形式4

1.5.2機械零件的設計準則5

1.6機械設計方法簡介及機械設計的最新進展7

1.6.1機械設計方法簡介7

1.6.2機械設計的最新進展8

第2章連線9

2.1螺紋9

2.1.1螺紋的分類9

2.1.2螺紋的主要參數11

2.2螺紋連線的基本類型和標準螺紋連線件11

2.2.1螺紋連線的主要類型11

2.2.2標準螺紋連線件簡介13

2.2.3螺紋緊固件的常用材料和力學性能等級14

2.2.4螺紋公差及精度的選用15

2.3螺紋連線的擰緊16

2.3.1擰緊目的、實質及預緊力F7 16

2.3.2擰緊力矩r的計算17

2.4螺紋連線的防松19

2.5螺栓組連線的結構設計和受力分析20

2.5.1螺栓組連線的結構設計20

2.5.2螺栓組連線的受力分析21

2.6單個螺栓連線的強度計算24

2.6.1受拉螺栓連線的強度計算24

2.6.2受剪螺栓連線的強度計算29

2.7提高螺栓連線強度的措施29

2.7.1改善螺紋牙間載荷分布不均勻狀況30

2.7.2減小應力幅*31

2.7.3減小應力集中31

2.7.4減小附加應力31

2.7.5採用合理的製造工藝32

2.8螺旋傳動32

2.8.1螺旋傳動的類型與套用32

2.8.2滑動螺旋的設計計算34

2.9鍵連線37

2.9.1鍵連線的類型與構造37

2.9.2平鍵連線的設計計算40

2.10花鍵連線42

2.10.1花鍵連線的特點和類型42

2.10.2花鍵連線的強度計算44

2.11銷連線45

2.12無鍵連線46

2.12.1成形連線46

2.12.2彈性環連線46

2.12.3過盈連線47

2.13其他形式的連線48

2.13.1鉚接48

2.13.2焊接50

2.13.3膠接51

2.14連線設計禁忌示例52

2.14.1螺紋連線設計禁忌示例52

2.14.2螺旋千斤頂設計禁忌示例57

2.14.3鍵連線設計禁忌示例58

2.14.4銷連線設計禁忌示例61

2.14.5過盈連線設計禁忌示例62

2.14.6焊、粘、鉚連線設計禁忌示例63

第3章帶傳動67

3.1概述67

3.1.1帶傳動的優缺點67

3.1.2帶傳動的類型67

3.1.3帶傳動的形式68

3.1.4帶傳動的適用範圍68

3.1.5注意問題與禁忌69

3.2 V帶與V帶輪70

3.2.1普通V帶的構造和標準70

3.2.2開口V帶傳動的幾何參數及計算71

3.2.3 V帶輪73

3.2.4注意問題與禁忌74

3.3 V帶傳動的工作情況分析75

3.3.1 V帶傳動的受力分析75

3.3.2 V帶的彈性滑動和傳動比76

3.3.3 V帶傳動的應力分析77

3.3.4注意問題與禁忌78

3.4 V帶傳動的設計計算80

3.4.1 V帶傳動的失效形式和設計準則80

3.4.2 V帶傳動的設計計算80

3.4.3注意問題與禁忌83

3.5 V帶傳動的張緊與維護89

3.5.1 V帶傳動的張緊89

3.5.2 V帶傳動的維護90

3.5.3注意問題與禁忌91

3.6 V帶輪三維設計92

第4章鏈傳動95

4.1概述95

4.1.1鏈傳動的優缺點95

4.1.2鏈傳動的適用範圍95

4.1.3鏈傳動的種類96

4.1.4傳動鏈的類型96

4.1.5注意問題與禁忌96

4.2滾子鏈和鏈輪97

4.2.1滾子鏈97

4.2.2滾子鏈鏈輪99

4.2.3注意問題與禁忌100

4.3鏈傳動的運動特性101

4.3.1鏈傳動的運動特性101

4.3.2注意問題與禁忌103

4.4鏈傳動的設計計算104

4.4.1鏈傳動的主要失效形式及額定功率104

4.4.2中、高速滾子鏈傳動的設計計算及主要參數的選擇106

4.4.3低速滾子鏈傳動的靜強度計算108

4.4.4注意問題與禁忌108

4.5鏈傳動的布置、張緊和潤滑110

4.5.1鏈傳動的布置原則110

4.5.2鏈傳動的張緊111

4.5.3鏈傳動的潤滑111

4.5.4注意問題與禁忌112

第5章齒輪傳動116

5.1概述116

5.1.1齒輪機構的類型116

5.1.2齒輪傳動的主要幾何計算117

5.1.3齒輪傳動的優缺點119

5.1.4注意問題與禁忌119

5.2齒輪傳動的分類及失效形式122

5.2.1齒輪傳動的分類122

5.2.2傳動對齒輪的基本要求122

5.2.3齒輪的失效形式123

5.2.4齒輪傳動的設計準則123

5.2.5注意問題與禁忌124

5.3齒輪常用材料125

5.3.1齒輪傳動對材料的基本要求125

5.3.2齒輪常用材料125

5.4齒輪傳動的精度及其選擇126

5.4.1精度等級127

5.4.2齒側間隙128

5.5齒輪傳動的作用力及計算載荷128

5.5.1直齒圓柱傳動的受力分析128

5.5.2斜齒圓柱齒輪傳動的受力分析129

5.5.3直齒圓錐齒輪傳動的受力分析130

5.5.4計算載荷130

5.5.5注意問題與禁忌133

5.6標準齒輪傳動的強度計算136

5.6.1標準直齒圓柱齒輪傳動的彎曲疲勞強度計算136

5.6.2標準直齒圓柱齒輪傳動的接觸疲勞強度計算141

5.6.3標準斜齒圓柱齒輪傳動的彎曲疲勞強度計算144

5.6.4標準斜齒圓柱齒輪傳動的接觸疲勞強度計算145

5.6.5標準直齒圓錐齒輪傳動的彎曲疲勞強度計算146

5.6.6標準直齒圓錐齒輪傳動的接觸疲勞強度計算149

5.6.7齒輪設計時模數或分度岡直徑的估算及修正149

5.6.8靜強度校核計算149

5.6.9注意問題與禁忌150

5.7齒輪結構152

5.7.1鹵輪的結構形式152

5.7.2注意問題與禁忌155

5.8齒輪傳動的效率和潤滑156

5.8.1齒輪傳動的效率156

5.8.2齒輪傳動的潤滑156

5.8.3注意問題與禁忌157

5.9齒輪的三維設計165

第6章蝸桿傳動167

6.1概述167

6.1.1蝸桿傳動的類型167

6.1.2蝸桿傳動的適用範圍168

6.1.3蝸桿傳動的優缺點168

6.1.4注意問題與禁忌169

6.2普通圓柱蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸計算171

6.2.1主要參數171

6.2.2幾何尺寸計算175

6.2.3蝸桿傳動變位的特點176

6.2.4注意問題與禁忌178

6.3普通網柱蝸桿傳動的失效形式、設計準則及蝸桿和蝸輪的材料、結構179

6.3.1蝸桿傳動的失效形式及設計準則179

6.3.2蝸桿傳動的材料180

6.3.3蝸桿和蝸輪的結構180

6.3.4注意問題與禁忌182

6.4普通圓柱蝸桿傳動承載能力及熱平街計算183

6.4.1蝸桿傳動的受力分析183

6.4.2蝸桿傳動的強度計算184

6.4.3蝸桿的剛度計算187

6.4.4蝸桿傳動的熱平衡計算187

6.4.5注意問題與禁忌190

第7章軸195

7.1軸的功用、分類及設計要求195

7.1.1軸的功用195

7.1.2軸的分類195

7.1.3軸的設計要求和設計步驟195

7.2軸的材料196

7.2.1碳素鋼197

7.2.2合金鋼197

7.2.3球墨鑄鐵197

7.3軸的結構設計197

7.3.1滿足使用的要求198

7.3.2軸的結構工藝性199

7.3.3提高軸的疲勞強度201

7.4軸的強度計算202

7.4.1按許用切應力計算202

7.4.2按許用彎曲應力計算202

7.4.3按許用安全係數校核軸的疲勞強度204

7.5軸的剛度計算210

7.5.1彎曲變形的計算211

7.5.2扭轉變形的計算212

7.6軸的振動穩定性概念213

7.7軸設計禁忌213

7.7.1軸強度計算禁忌213

7.7.2軸結構設計禁忌216

7.7.3軸剛度計算禁忌220

第8章摩擦、磨損及滑動軸承221

8.1概述221

8.2摩擦221

8.2.1摩擦狀態221

8.2.2乾摩擦理論222

8.2.3摩擦係數223

8.2.4摩擦特性曲線224

8.3磨損224

8.3.1磨損過程及曲線224

8.3.2磨損分類及其影響因素225

8.4潤滑226

8.4.1潤滑劑的分類及其特點226

8.4.2潤滑劑的性能指標227

8.4.3潤滑劑的選擇230

8.5滑動軸承的主要結構形式231

8.5.1徑向滑動軸承231

8.5.2推力軸承232

8.6滑動軸承的失效形式和常用材料232

8.6.1滑動軸承的失效形式232

8.6.2滑動軸承軸瓦和軸承襯的常用材料233

8.7滑動軸承的軸瓦結構235

8.7.1向心滑動軸承的軸瓦結構235

8.7.2推力軸承的軸瓦結構237

8.8不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算237

8.8.1不完全液體潤滑徑向滑動軸承的計算237

8.8.2推力滑動軸承的計算238

8.9液體動壓潤滑的基本方程239

8.9.1液體動壓潤滑的形成239

8.9.2液體動壓潤滑的基本方程——雷諾方程240

8.10液體動力潤滑徑向軸承的計算243

8.10.1幾何計算243

8.10.2判斷潤滑的流動狀態244

8.10.3承載能力和索氏數So 244

8.10.4流量計算245

8.10.5功耗計算245

8.10.6熱平衡計算246

8.10.7向心滑動軸承獲得液體動壓潤滑的條件249

8.10.8參數選擇249

8.11滑動軸承的潤滑方式251

8.11.1湘潤滑251

8.11.2脂潤滑252

8.12液體動壓潤滑推力軸承的設計計算255

8.13其他軸承簡介257

8.13.1多油楔滑動軸承257

8.13.2液體靜壓軸承257

第9章滾動軸承259

9.1概述259

9.1.1基本構造及材料259

9.1.2滾動軸承的優缺點259

9.2滾動軸承的類型及選擇260

9.2.1滾動軸承的類型260

9.2.2滾動軸承類型的選擇262

9.3滾動軸承的代號262

9.4滾動軸承的受力分析、失效形式和計算準則265

9.4.1向心軸承的載荷分布265

9.4.2滾動軸承的失效形式265

9.4.3滾動軸承的計算準則265

9.5滾動軸承的壽命計算266

9.5.1基本額定壽命計算和基本額定動載荷266

9.5.2當量動載荷266

9.5.3基本額定壽命的計算267

9.5.4角接觸軸承的載荷計算269

9.6滾動軸承的靜強度計算271

9.6.1基本額定靜載荷271

9.6.2當量靜載荷271

9.6.3靜載荷的校核計算271

9.7滾動軸承的組合設計、潤滑與密封272

9.7.1滾動軸承的配置272

9.7.2軸承組合的調整273

9.7.3軸承的預緊274

9.7.4滾動軸承的配合275

9.7.5軸承的裝拆276

9.7.6滾動軸承的潤滑和密封276

第10章聯軸器、離合器和制動器280

10.1概述280

10.2聯軸器281

10.2.1剛性聯軸器281

10.2.2撓性聯軸器282

10.2.3聯軸器類型的選擇288

10.2.4聯軸器設計禁忌288

10.3離合器292

10.3.1操縱式離合器292

10.3.2自動離合器296

10.3.3離合器有關禁忌296

10.4制動器298

10.4.1短行程電磁鐵雙瓦塊式制動器299

10.4.2帶式制動器299

10.4.3內張蹄式制動器300

第11章彈簧303

11.1概述303

11.1.1彈簧的功能303

11.1.2彈簧的類型303

11.2彈簧的材料、許用應力及製造305

11.2.1彈簧的材料305

11.2.2彈簧材料的許用應力307

11.2.3彈簧的製造309

11.3網柱壓縮（拉伸）螺旋彈簧的結構及設計計算309

11.3.1圓柱壓縮（拉伸）螺旋彈簧的結構309

11.3.2圓柱壓縮（拉伸）螺旋彈簧的設計計算312

11.4圓柱螺旋扭轉彈簧317

11.4.1圓柱螺旋扭轉彈簧的結構317

11.4.2圓柱螺旋扭轉彈簧的設計計算318

11.5其他彈簧簡介319

11.5.1板彈簧319

11.5.2碟形彈簧319

11.5.3環形彈簧320

11.5.4平面渦卷彈簧320

11.5.5空氣彈簧321

11.5.6橡膠彈簧322

參考文獻323

附錄324

機械設計常用中英文辭彙表329

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

配套教材

《機械設計（第二版）》有配套用書——《機械設計學習指導（第二版）》（學生自學用）及《機械設計課程設計（第二版）》（教師教學用）。

書名	作者	出版社	出版時間	ISBN
機械設計學習指導（第二版）	於惠力、潘承怡、馮新敏、向敬忠	科學出版社	2013年8月1日	9787030384812
《機械設計課程設計（第二版）》	於惠力、張春宜、潘承怡	科學出版社	2016年7月22日	9787030368690

教材特色

該書本著以設計為主線，以機械設計的基礎知識、基本理論和基本方法為主要內容，突出對學生設計能力的培養，力求做到實用性強，為避免設計常規錯誤，適當地增加機械設計禁忌，並且主要章節均有零件的設計實例及零件工作圖，此外也引入現代設計方法，編入主要零部件的Pro/E實體造型。該教材力求精練，整合了過深、過寬的理論內容，為便於學生學習專業英語及閱讀專業文獻，刪除部分傳統內容，注重與先修課程的銜接，強調工程套用，將理論與實踐相結合。

作者簡介

於惠力，1967年畢業於大連理工大學，中共黨員，1996年評為教授、研究生導師。

向敬忠，教授，黑龍江省高校師德先進個人，哈爾濱理工大學教學名師，機械基礎工程系主任，全國機械原理教學研究會東北地區機械原理教學研究會副理事長。