譯者簡介：

王明賢：

天津商業大學管理學院教授。主要著作有：《現代質量管理（第二版）》(清華大學出版社，2014)、《彩色圖解 力學入門》(化學工業出版社，2019)《生產管理入門》（化學工業出版社，2020）等。



李牧：

天津鋼鐵集團有限公司，從事設備管理和工程管理等工作。主要著作有：《從零開始學機械》(化學工業出版社，2017)、《彩色圖解 汽車的機械構造與原理》（化學工業出版社，2019）、《生產管理入門》（化學工業出版社，2020）等。

第1章機械設計基礎

1.1機械設計概述 2

1.2功能設計與工藝設計 4

1.3標準化 6

1.4機械零件 8

1.5功與功率  10

1.6摩擦與機械效率  15

1.7機械構件上的載荷、應力以及應變 18

1.8彎曲  23

1.9扭轉與扭轉應力  32

1.10尺寸效應與應力集中 36

1.11隨時間變化的材料強度 38

1.12許用應力與安全繫數 40

1.13機械材料的加工方法 42

1.14產品設計與工程師道德 44

習題 46



第2章連接及連接件

2.1螺紋的基礎知識  48

2.2螺紋的種類  50

2.3螺紋的工作原理  54

2.4螺栓的設計  58

2.5螺紋連接件  64

2.6焊接接頭  69

2.7焊接接頭的強度  71

習題 76



第3章軸類零件

3.1軸  80

3.2軸的設計  82

3.3鍵與花鍵軸  90

3.4聯軸器與離合器  94

習題 98



第4章軸承

4.1軸承的分類 100

4.2滑動軸承的設計 106

4.3滾動軸承的規格 112

4.4滾動軸承的選擇 116

4.5密封裝置 121

習題123



第5章齒輪

5.1齒輪的種類 126

5.2齒廓曲線與齒輪的形狀 128

5.3齒輪的速度傳動比與齒隙 132

5.4齒輪的重合度、干涉以及變位直齒輪 134

5.5直齒輪的強度 136

5.6標準直齒輪的設計 142

5.7齒輪變速裝置 146

習題148



第6章撓性傳動件

6.1撓性傳動件的概念 150

6.2平帶的傳動 152

6.3V帶的傳動 158

6.4齒形帶的傳動 167

6.5鏈傳動 169

習題174



第7章緩衝件

7.1彈簧的類型與性質 176

7.2彈簧的設計 179

7.3制動器的類型 184

7.4制動塊式制動器的設計 186

7.5帶式制動器的設計 190

習題192



習題解答193

原著第2版前言

機械工學可以說是支撐所有產業的基礎性的學術領域。這是因為它設計與制造出來的各種機械設備在產業的各個方面都獲得應用。

為了使我們生活方便以及經濟更加繁榮，需要使用各種材料創造出有用的產品。這些產品的制造都是從設計開始的。

設計工作首先是從制造出什麼樣的機械這一構思開始，考慮造型和機構，並確定大致的形狀；然後選擇使用的材料、機械的工作方式並進行繪圖，進一步制定生產計劃，直到制造完成樣品。此外，在批量生產中，必須考慮以便宜的價格在交貨日期內完成的方法。因此，可以進行變更設計。要完成這一繫列工作，需要掌握以機械加工為主的理論知識、材料科學的理論知識以及材料力學的理論知識等，此外，因機器的類型多樣也會涉及熱力學和流體動力學等的理論知識。

假如嘗試制作身邊任何所熟知的物品時，都會涉及選擇材料、進行強度計算、繪制圖紙，而且在生產過程中有可能還會出現設計變更。在熟知機械設計之前，經常會踫到各種各樣的問題，諸如強度不足、不該出現的問題或者難以加工等。當然，這些經歷的積累就能造就出一名優秀的設計工程師。

本書涉及設計工程師的道德問題。設計工程師必須能夠預測出新產品的誕生對社會的影響，並必須考慮該產品是否會產生負面影響。這也是成為優秀設計工程師的條件。



作者們奉上

2014年5月





原著第1版前言

我們在日常生活中非常熟悉的自行車是將各種零部件進行組合制造而成的機械，以達到騎車人行走的目的。在設計自行車時，需要在考慮騎乘人的體重、以什麼樣的目的騎乘在什麼樣的道路上、自行車的售價設定為多少合適等條件的基礎上，進行機構、結構和造型的設計，並確定使用的材料。在各種限制的條件下，首先試制出滿足上述各項使用要求的產品。

機械設計是從構思到制圖、生產的一繫列計劃，並制造出樣品。實際上，從零開始的設計是一項相當艱苦的工作。為使自行車的車架在人騎上車時不會發生變形，需要進行確保安全性和質量的強度計算。但是，如果我們隻注重強度而將昂貴的部件進行組合，就無法設定合理的價格。即使產品已經制造完成，也必須考慮易於維護或者部件的更換和調整問題。通過回顧自行車的歷史，設計工程師就可以從更廣闊的視角來理解制造、評估和改進機器了。

對於初學機械設計的人，本書是對設計必不可少的機械工程知識以及構成機械的各基本零部件的基礎知識的總結，且敘述簡潔、好理解。本書可作為機械設計入門指南。



作者們奉上

2006年7月