第1部分 基础知识

第1章 机械工程设计导论

1-1 设计

1-2 机械工程设计

1-3 设计过程中的名词术语

1-4 设计工具及资源

1-5 设计工程师的职业责任

1-6 标准和规范

1-7 经济性

1-8 安全性和产品责任

1-9 应力及强度

1-10 不确定性

1-11 设计因子和安全系数

1-12 可靠性和失效概率

1-13 可靠性设计中的设计因子

1-14 尺寸和公差

1-15 单位

1-16 计算和有效数字

1-17 设计方案的关联性

1-18 动力传动设计案例

习题

第2章 材料

2-1 材料的强度及刚度

2-2 材料性能的统计学意义

2-3 强度和冷加工

2-4 硬度

2-5 冲击性能

2-6 温度的影响

2-7 代号体系

2-8 砂型铸造

2-9 壳型铸造

2-10 熔模铸造

2-11 粉末冶金工艺

2-12 热加工工艺

2-13 冷加工工艺

2-14 钢的热处理

2-15 合金钢

2-16 耐蚀钢

2-17 铸造材料

2-18 有色金属

2-19 塑料

2-20 复合材料

2-21 材料选择

习题

第3章 载荷和应力分析

3-1 平衡及受力图

3-2 梁的剪力及弯矩

3-3 奇异函数

3-4 应力

3-5 笛卡儿应力分量

3-6 平面应力条件下的莫尔圆

3-7 三向应力状态

3-8 弹性应变

3-9 均布应力

3-10 弯曲梁的正应力

3-11 弯曲梁的剪应力

3-12 扭转

3-13 应力集中

3-14 受压圆柱面应力分析

3-15 旋转环中的应力

3-16 压装与热装

3-17 温度效应

3-18 曲梁的弯曲

3-19 接触应力

3-20 总结

习题

第4章 变形和刚度

4-1 弹簧刚度

4-2 拉伸、压缩和扭转

4-3 弯曲变形

4-4 梁挠曲变形的求解方法

4-5 叠加法求解梁的变形

4-6 奇异函数法求解梁的变形

4-7 应变能

4-8 卡式定理

4-9 曲线型构件的变形问题

4-10 超静定问题

4-11 压缩构件概述

4-12 中心载荷作用下的长柱体压缩构件

4-13 中心载荷作用下的中等长度柱体压缩构件

4-14 偏心载荷作用下的中等长度柱体

4-15 支柱或短受压构件

4-16 弹性稳定

4-17 振动和冲击

习题

第2部分 失效预防

第5章 静载荷条件下的失效

5-1 静强度

5-2 应力集中

5-3 失效理论

5-4 塑性材料的最大剪应力理论

5-5 塑性材料的变形能理论

5-6 塑性材料的库仑-莫尔理论

5-7 塑性材料的失效总结

5-8 脆性材料的最大正应力理论

5-9 脆性材料的莫尔修正理论

5-10 脆性材料的失效总结

5-11 失效等级标准的选择

5-12 断裂力学简介

5-13 重要的设计方程

习题

第6章 变载荷条件下的疲劳失效

6-1 金属疲劳简述

6-2 疲劳失效的分析及设计方法

6-3 疲劳寿命设计方法

6-4 应力-寿命方法

6-5 应变-寿命方法

6-6 线弹性断裂力学方法

6-7 持久疲劳极限

6-8 疲劳强度

6-9 持久疲劳极限综合影响系数

6-10 应力集中和缺口敏感性

6-11 变应力特征

6-12 变应力下的疲劳设计准则

6-13 变应力作用下的扭转疲劳强度

6-14 复合加载模式

6-15 不稳定变应力和疲劳损伤累积

6-16 表面疲劳强度

6-17 疲劳强度计算的解题思路及主要方程

习题

第3部分 机械零件设计

第7章 轴及轴上零件

7-1 引言

7-2 轴的材料

7-3 轴的结构设计

7-4 轴的应力设计

7-5 轴的变形

7-6 轴的临界转速

7-7 轴上零件

7-8 极限和配合

习题

第8章 螺纹连接、紧固件和可拆连接的设计

8-1 螺纹标准及定义

8-2 螺旋传动的工作机理

8-3 螺纹紧固件

8-4 连接与紧固件刚度

8-5 连接与被连接件刚度

8-6 螺栓强度

8-7 受拉连接与外载荷

8-8 螺栓扭矩和螺栓拉力

8-9 静载荷条件下的紧螺栓连接

8-10 密封连接

8-11 拉伸条件下的疲劳载荷

8-12 剪力作用下的螺栓连接和铆接

习题

第9章 焊接、粘接等不可拆连接设计

9-1 焊接符号

9-2 对焊和角焊

9-3 扭转条件下的焊接接头应力

9-4 弯曲条件下的焊接接头应力

9-5 焊接接头的强度

9-6 静态载荷

9-7 疲劳载荷

9-8 电阻焊

9-9 粘接

习题

第10章 弹簧

10-1 螺旋弹簧应力分析

10-2 曲率效应

10-3 螺旋弹簧的变形量

10-4 压缩弹簧

10-5 稳定性

10-6 弹簧材料

10-7 螺旋压缩弹簧静强度设计

10-8 螺旋弹簧的临界频率

10-9 螺旋压缩弹簧的疲劳载荷

10-10 螺旋压缩弹簧疲劳强度设计

10-11 拉伸弹簧

10-12 螺旋线圈扭转弹簧

10-13 碟形弹簧

10-14 其他弹簧

10-15 总结

习题

第11章 滚动轴承

11-1 轴承类型

11-2 轴承寿命

11-3 额定可靠度下的轴承载荷寿命

11-4 可靠度与轴承寿命-韦布尔分布

11-5 额定载荷、寿命和可靠度

11-6 径向和轴向联合载荷

11-7 变载荷

11-8 球轴承和圆柱滚子轴承的选择

11-9 圆锥滚子轴承的选择

11-10 滚动轴承选型评估

11-11 润滑

11-12 安装和密封

习题

第12章 润滑和支承轴承

12-1 润滑类型

12-2 粘度

12-3 彼得罗夫方程

12-4 稳定润滑

12-5 流体动力润滑

12-6 流体力学理论

12-7 设计注意事项

12-8 变量关系

12-9 自润滑轴承的稳态条件

12-10 间隙

12-11 液体静压轴承

12-12 载荷和材料

12-13 轴承类型

12-14 推力轴承

12-15 边界润滑轴承

习题

第13章 齿轮

13-1 齿轮类型

13-2 名词术语

13-3 共轭运动

13-4 渐开线的性质

13-5 基本定理

13-6 重合度

13-7 干涉

13-8 轮齿的成形方法

13-9 直齿锥齿轮

13-10 平行轴斜齿轮

13-11 蜗轮

13-12 齿形系统

13-13 轮系

13-14 直齿轮受力分析

13-15 锥齿轮受力分析

13-16 斜齿轮受力分析

13-17 蜗杆传动受力分析

习题

第14章 直齿轮和斜齿轮

14-1 路易斯弯曲应力方程

14-2 表面耐久性

14-3 AGMA应力方程

14-4 AGMA强度计算方程

14-5 形状系数I和J（ZI和YJ）

14-6 弹性系数CP（ZE）

14-7 动态系数Kv

14-8 过载系数Ko

14-9 表面状况系数Cf（ZR）

14-10 尺寸系数Ks

14-11 载荷分布系数Km（KH）

14-12 硬度比系数CH（ZW）

14-13 应力循环系数YN和ZN

14-14 可靠性系数KR（YZ）

14-15 温度系数KT（Yθ）

14-16 轮缘厚度系数KB

14-17 安全系数SF和SH

14-18 分析

14-19 齿轮啮合设计

习题

第15章 锥齿轮和蜗轮蜗杆

15-1 锥齿轮概述

15-2 锥齿轮的应力和强度

15-3 AGMA方程中的系数

15-4 直齿锥齿轮分析

15-5 直齿锥齿轮设计

15-6 蜗轮传动AGMA方程

15-7 蜗轮蜗杆分析

15-8 蜗轮蜗杆设计

15-9 白金汉磨损载荷

习题

第16章 离合器、制动器、联轴器和飞轮

16-1 离合器和制动器的静态分析

16-2 内蹄式凸缘离合器和制动器

16-3 外收缩型凸缘离合器和制动器

16-4 带式离合器和制动器

16-5 摩擦接触轴向离合器

16-6 盘式制动器

16-7 锥形离合器和制动器

16-8 能量因素

16-9 温升计算

16-10 摩擦材料

16-11 其他离合器和联轴器

16-12 飞轮

习题

第17章 柔性机构

17-1 带

17-2 平带和圆带传动

17-3 V带

17-4 同步带

17-5 滚子链

17-6 钢丝绳

17-7 软轴

习题

第18章 传动案例分析

18-1 动力传动设计顺序

18-2 功率和转矩需求

18-3 齿轮设计规范

18-4 轴的结构设计

18-5 受力分析

18-6 轴的材料选择

18-7 轴的应力分析

18-8 轴的刚度分析

18-9 选择轴承

18-10 键和挡圈的选择

18-11 最终分析

习题

第4部分 专题研究

第19章 有限元分析

19-1 有限元方法

19-2 几何单元

19-3 有限元求解过程

19-4 网格生成

19-5 施加载荷

19-6 边界条件

19-7 建模技术

19-8 热应力

19-9 临界屈服载荷

19-10 振动分析

19-11 总结

习题

第20章 几何尺寸和公差

20-1 尺寸和公差系统

20-2 几何尺寸和公差的定义

20-3 基准

20-4 几何公差控制

20-5 几何特征的定义

20-6 相关要求

20-7 具体实施

20-8 CAD模型中的几何尺寸和公差问题

20-9 几何尺寸和公差的名词术语

习题

附录

附录A 实用表格

附录B 部分习题答案