机械设计 第4版PDF电子书下载

第四版序 1

第一版序 1

基本符号表 1

第1篇 总论 1

第1章 机械设计概论 1

1.1 课程性质和任务 1

1.2 设计机器的基本原则和设计程序 2

1.2.1 设计机器时应满足的要求 2

1.2.2 设计方法 3

1.2.3 设计程序 3

1.2.4 技术经济评价 4

1.3 机械零件设计概述 5

1.3.1 设计机械零件时应满足的要求 5

1.3.2 设计步骤 5

1.3.3 设计计算和校核计算 6

1.4 结构设计 7

1.3.4 标准化、系列化、通用化 7

1.5 设计的检查 8

1.6 设计人员的素质 8

1.7 机械设计的新发展 9

第2章 机械零件的工作能力和计算准则 11

2.1 载荷和应力的分类 11

2.1.1 载荷分类 11

2.1.2 应力分类 12

2.2.1 两种判断零件强度的方法 13

2.2 机械零件的强度 13

2.2.2 静应力强度 14

2.2.3 变应力强度 15

2.2.4 许用安全系数 15

2.2.5 提高机械零件强度的措施 16

2.3 机械零件的表面强度 18

2.3.1 表面接触强度 18

2.3.3 表面挤压强度 21

2.3.2 提高表面接触强度的主要措施 21

2.3.5 提高表面磨损强度的主要措施 22

2.3.4 表面磨损强度 22

2.4 机械零件的刚度 23

2.4.1 刚度的影响 23

2.4.2 刚度计算概述 23

2.4.3 影响刚度的因素及其改进措施 23

2.5 机械零件的冲击强度 25

2.5.1 冲击强度和冲击变形计算 25

2.5.2 提高机械零件冲击强度和缓冲能力的措施 26

2.6 温度对机械零件工作能力的影响 28

2.6.1 温度对摩擦磨损过程的影响 28

2.6.2 温度对材料膨胀和收缩的影响 28

2.6.3 温度对材料力学性能的影响 29

2.7.1 振动稳定性 30

2.7.2 振动稳定性计算概述 30

2.7 机械零件的振动稳定性 30

2.7.3 减轻振动的措施 31

2.8 机械零件的可靠性 31

2.8.1 可靠性概念 31

2.8.2 机械零件的可靠性计算 33

2.8.3 串联系统可靠度 35

2.8.4 提高机械零件可靠性的措施 35

3.1 疲劳断裂特征 36

第3章 机械零件的疲劳强度 36

3.2 疲劳曲线和疲劳极限应力图 37

3.2.1 疲劳曲线 37

3.2.2 疲劳极限应力图 39

3.3 影响机械零件疲劳强度的主要因素 41

3.3.1 应力集中的影响 41

3.3.2 尺寸的影响 42

3.3.2 表面状态的影响 43

3.4.2 许用疲劳极限应力图 44

3.4.1 稳定应变力和非稳定变应力 44

3.4 许用疲劳极限应力图 44

3.3.4 综合影响系统 44

3.4.3 工作应力增长规律 46

3.5 稳定变应力时安全系统的计算 46

3.5.1 单向应力状态时的安全系统 46

3.5.2 复合应力状态时的安全系统 51

3.5.3 许用安全系统 51

3.6 规律性非稳定变应力时机械零件的疲劳强度 51

3.6.1 疲劳损伤积累假说 51

3.6.2 等效稳定变应力和寿命系数 52

3.6.3 规律性非稳定变应力时安全系数的计算步骤 53

3.7 低周循环疲劳概述 55

3.8 疲劳裂纹寿命概述 56

第4章 摩擦、磨损、润滑 58

4.1 摩擦的种类及其基本性质 58

4.2 干摩擦 60

4.3 边界摩擦润滑 61

4.4 磨损 63

4.4.1 粘着磨损 64

4.4.2 表面疲劳磨损 64

4.4.3 磨粒磨损 65

4.4.4 腐蚀磨损 66

4.5 流体摩擦润滑 66

4.5.1 流体动力润滑 67

4.5.2 弹性流体动力润滑 67

4.5.3 流体静力润滑 69

4.6 膜厚比与润滑状态 69

4.7 润滑剂、添加剂 70

4.7.1 润滑剂种类 70

4.7.2 润滑剂性质 71

4.7.3 添加剂 71

4.7.4 润滑剂的选择 72

4.8.3 粘度等级 73

4.8.2 粘度单位换算 73

4.8 润滑油粘度 73

4.8.1 粘度的单位 73

4.8.4 温度和压力对粘度的影响 74

4.8.5 配油计算 75

4.9 工业用润滑油和润滑脂简介 75

4.9.1 工业用润滑油 75

4.9.2 润滑脂 77

附录 工业用润滑油新旧粘度牌号对照 78

第5章 机械常用材料和制造工艺性 79

5.1 机械常用材料 79

5.2 金属材料的力学、加工和使用性能 80

5.2.1 应力极限 80

5.2.2 弹性模量E 81

5.2.3 延展性 81

5.2.6 硬度 82

5.2.8 使用性能 82

5.2.7 加工性能 82

5.2.5 弹性能E3和韧性能E1 82

5.2.4 冲击韧度ak 82

5.3 影响钢材力学性能的主要因素 83

5.3.1 含碳量的影响 83

5.3.2 合金元素的影响 84

5.3.3 温度的影响 84

5.3.4 热处理工艺的影响 84

5.4.1 使用要求 86

5.4 材料的选用原则 86

5.4.2 工艺要求 88

5.4.3 经济要求 88

5.5 毛坯的选择 88

5.6 公差与配合的选择 89

5.7 表面粗糙度的选择 90

5.7.1 表面粗糙度的选择原则 91

5.7.2 表面粗糙度和尺寸公差的关系 91

5.8 机械零件的制造工艺性 91

6.1.1 主要类型 100

6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度 100

第2篇 联接 100

第6章 螺纹联接 100

6.1.2 螺纹紧固件的性能等级和材料 101

6.1.3 螺纹公差和精度 102

6.2 螺栓联接的拧紧和防松 102

6.2.1 螺栓联接的拧紧 102

6.2.2 螺纹联接的防松 103

6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算 105

6.3.1 受拉螺栓联接 105

6.3.2 受剪螺栓联接 109

6.3.3 许用应力 110

6.4 螺栓组联接的受力分析 112

6.4.1 受轴向力FQ的螺栓组联接 112

6.4.2 受横向力FR的螺栓组联接 112

6.4.3 受旋转力矩T的螺栓组联接 113

6.4.4 受翻转力矩M的螺栓组联接 114

6.5 提高螺栓联接强度的措施 114

6.5.1 均匀螺纹牙受力分配 115

6.5.2 减小附加应力 116

6.5.3 减轻应力集中 117

6.5.4 降低应力幅 117

6.5.5 选择恰当的预紧力并保持不减退 118

6.5.6 改善制造工艺 118

6.6 螺旋转动 118

6.6.1 滑动螺旋传动 119

6.6.2 滚动螺旋传动简介 121

6.6.3 静压螺旋传动简介 122

第7章 键、花键、销、成形联接 123

7.1 键联接 123

7.1.1 键联接的分类和构造 123

7.1.2 平键联接和半圆键联接的计算 125

7.2 花键联接 126

7.2.1 花键联接的分类和构造 126

7.2.2 花键联接的计算 127

7.3 销联接 128

7.4 成形联接 129

第8章 过盈联接 130

8.1 圆柱面过盈联接 131

8.1.1 传递载荷所需要的最小压强 131

8.1.2 传递载荷所需要的最小过盈 132

8.1.3 被联接件的应力及强度计算 133

8.1.4 装拆压力 134

8.1.5 装配温度 134

8.1.6 提高过盈联接承载能力的措施 136

8.2 圆锥面过盈联接 137

8.3 弹性环联接 138

第9章 铆接、焊接、胶接 140

9.1 铆接 140

9.1.1 铆接的应用 140

9.1.2 铆缝 141

9.1.4 铆缝的强度计算 142

9.1.3 铆接的工作原理 142

9.1.5 铆缝的等强度条件 143

9.1.6 铆缝的强度系数 144

9.2 焊接 144

9.2.1 焊缝的式样 146

9.2.2 焊缝的强度计算 148

9.2.3 焊接材料和许用应力 149

9.2.4 影响焊缝强度的因素和提高焊缝强度的结构措施 150

9.3.1 胶接接头 152

9.3 胶接 152

9.3.2 胶接剂 153

第3篇 传动 163

第10章 摩擦轮传动 163

10.1 概述 163

10.1.1 分类 163

10.2.1 弹性滑动和打滑 164

10.2 摩擦轮传动中的滑动 164

10.1.3 应用范围 164

10.1.2 优缺点 164

10.2.2 几何滑动 165

10.3 摩擦轮材料 166

10.4 圆柱摩擦轮传动计算 167

10.4.1 传动比 167

10.4.2 压紧力计算 167

10.4.3 表面接触强度计算 167

10.4.4 条件性计算 169

10.4.5 作用在轴上的载荷 169

10.4.6 功率损失、效率和热平衡计算 169

10.5 圆锥摩擦轮传动计算 171

10.6 摩擦轮结构和传动压紧装置 172

10.6.1 摩擦轮结构 172

10.6.2 摩擦轮传动的压紧装置 172

10.7 摩擦无级变速器简介 173

11.1.1 传动形式 176

第11章 带传动 176

11.1 概述 176

11.1.2 优缺点 177

11.1.3 应用范围 177

11.2 带和带轮 177

11.2.1 平带和带轮 177

11.2.2 V带和带轮 178

11.2.3 带轮轮辐计算 180

11.3 带传动的几何计算 181

11.4 带传动的计算基础 182

11.4.1 作用力分析 182

11.4.2 带的应力 183

11.4.3 弹性滑动、打滑和滑动率 184

11.4.4 带传动的疲劳强度 185

11.5 V带传动设计 186

11.5.1 V带传动和平带传动的比较 186

11.4.5 提高带传动工作能力的措施 186

11.5.2 传动参数的选择 187

11.6 平带传动设计 197

11.7 带传动的张紧装置 198

11.8 同步带传动设计 198

11.9 其他带传动简介 202

11.9.1 高速带传动 202

11.9.2 多楔带传动 203

12.1.2 分类 204

12.1.3 基本要求 204

第12章 齿轮传动 204

12.1.1 优缺点 204

12.1 概述 204

12.2 齿轮传动的主要参数 205

12.2.1 主要参数 205

12.2.2 精度等级的选择 206

12.3.1 轮齿折断 207

12.3 齿轮传动的失效形式 207

12.3.2 齿面接触疲劳磨损(点蚀) 208

12.3.3 齿面胶合 208

12.3.4 齿面磨粒磨损 209

12.3.5 齿面塑性流动 209

12.3.6 计算准则 209

12.4 齿轮材料及其热处理 209

12.4.1 齿轮材料 209

12.4.2 齿轮热处理 210

12.5 圆柱齿轮传动(外啮合)的几何计算 212

12.6 圆柱齿轮传动的载荷计算 213

12.6.1 直齿圆柱齿轮传动的受力分析 213

12.6.2 斜齿圆柱齿轮传动的受力分析 214

12.6.3 计算载荷 214

12.7 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 219

12.7.1 齿面接触疲劳强度计算 219

12.7.2 齿根弯曲疲劳强度计算 227

12.7.3 静强度校核计算 232

12.8 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 237

12.8.1 齿面接触疲劳强度计算 237

12.8.2 齿根弯曲疲劳强度计算 238

12.8.3 静强度校核计算 239

12.9 直齿锥齿轮传动 243

12.9.1 几何计算 243

12.9.2 受力分析 245

12.9.3 齿面接触疲劳强度计算 245

12.9.4 齿根弯曲疲劳强度计算 246

12.10 齿轮传动的效率和润滑 251

12.10.1 齿轮传动的效率 251

12.10.2 齿轮传动的润滑 251

12.11 齿轮结构 252

12.12.1 曲线齿锥齿轮传动 253

12.12 曲线齿锥齿轮传动和准双曲面齿轮传动简介 253

12.12.2 准双曲面齿轮传动 254

12.13 圆弧齿轮传动简介 254

12.13.1 单圆弧齿轮传动 255

12.13.2 双圆弧齿轮传动 256

13.1.1 特点和应用 257

13.1.2 分类 257

13.1 概述 257

第13章 蜗杆传动 257

13.1.3 精度等级的选择 258

13.2 蜗杆传动的失效形式、材料选择和结构 259

13.2.1 失效形式 259

13.2.2 材料选择 259

13.2.3 蜗杆和蜗轮的结构 260

13.3 圆柱蜗杆传动的基本参数 261

13.3.1 基本齿廓 261

13.3.2 模数m 261

13.3.4 蜗杆分度圆直径d1 262

13.3.3 齿形角a0 262

13.3.5 蜗杆直径系数q 263

13.3.6 蜗杆导程角γ 263

13.3.7 蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2 263

13.3.8 传动比i、齿数比u 263

13.3.9 中心距a 264

13.3.10 变位系数 264

13.4 圆柱蜗杆传动的几何计算 265

13.5 蜗杆传动受力分析和效率计算 266

13.5.1 蜗杆传动中的作用力 266

13.5.2 蜗杆传动的效率 267

13.6 圆柱蜗杆传动的强度计算 269

13.6.1 初选［d1/a］值 269

13.6.2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算 270

13.8 温度计算 272

13.8.1 润滑油工作温度 272

13.6.3 蜗轮轮齿弯曲疲劳强度计算 272

13.7 蜗杆轴挠度计算 272

13.8.2 冷却方法和计算 273

13.9 蜗杆传动的润滑 274

13.9.1 润滑油粘度和润滑方法 274

13.9.2 蜗杆布置与润滑方式 275

13.10 提高圆柱蜗杆传动承载能力的措施 277

13.11 环面蜗杆传动简介 278

附录 279

14.1.2 链的种类 280

14.1.3 应用范围 280

第14章 链传动 280

14.1.1 优缺点 280

14.1 概述 280

14.2 链传动的零件和材料 281

14.2.1 传动链 281

14.2.2 链轮 283

14.2.3 链和链轮的材料 284

14.3.1 传动比、链速和速度不均匀性 285

14.3 链传动的运动特性 285

14.3.2 链传动的动载荷 286

14.4 链传动的受力分析 287

14.5 滚子链传动的计算 288

14.5.1 额定功率曲线 288

14.5.2 额定功率 288

14.5.3 主要参数的选择 289

14.6.3 齿形链链宽 292

14.6.2 齿形链传动的计算功率 292

14.6.1 齿形链传动的基本参数 292

14.6 齿形链传动的计算 292

14.7 链传动的合理布置和张紧方法 293

14.7.1 链传动的合理布置 293

14.7.2 张紧方法 294

14.8 链传动的润滑、护罩或链条箱 294

14.8.1 链传动的润滑 294

14.8.2 护罩或链条箱 295

15.1.1 圆柱齿轮减速器 297

第15章 减速器 297

15.1 减速器的主要型式及其特性 297

15.1.2 圆锥齿轮减速器 298

15.1.3 蜗杆减速器 298

15.1.4 齿轮-蜗杆减速器 299

15.1.5 行星齿轮减速器 299

15.1.6 轴装式减速器 300

15.1.7 组装式减速器 300

15.1.8 多安装式减速器 300

15.1.9 联体式减速器 301

15.3 减速器结构 303

15.3.1 传统型减速器结构 303

15.3.2 新型减速器结构 303

15.2 传动比分配 304

15.4 减速器润滑 305

15.4.1 传动的润滑 305

15.4.2 轴承的润滑 307

15.5 减速器试验 308

第4篇 轴、轴承、联轴器 309

第16章 轴 309

16.1 概述 309

16.1.1 轴的分类 309

16.1.2 轴的材料 310

16.1.3 轴设计的主要问题 310

16.2 轴的结构设计 310

16.2.1 轴的毛坯 310

16.2.2 轴颈、轴头、轴身 310

16.2.3 零件在轴上的固定 311

16.2.4 结构草图画法 312

16.3 轴的强度计算 312

16.3.1 按许用切应力计算 314

16.3.2 按许用弯曲应力计算 314

16.3.3 安全系统校核计算 315

16.4 轴的刚度计算 320

16.4.1 扭角的计算 321

16.4.2 弯曲变形的计算 321

16.5 轴的临界转速 325

16.6 提高轴的强度、刚度和减轻重量的措施 326

附录 329

第17章 滑动轴承 333

17.1 概述 333

17.2 径向滑动轴承的主要类型 333

17.2.1 整体式轴承 333

17.2.2 剖分式轴承 333

17.3 滑动轴承材料 334

17.3.1 对轴承材料的要求 334

17.3.2 轴承材料的分类 334

17.4 轴瓦结构 337

17.4.1 轴瓦和轴承衬 337

17.5.1 润滑油 338

17.4.2 油孔、油沟和油室 338

17.5 轴承润滑材料 338

17.5.2 润滑脂 339

17.6 润滑方法 339

17.6.1 油润滑 340

17.6.2 脂润滑 341

17.7 滑动轴承的条件性计算 341

17.7.1 径向轴承 341

17.7.2 推力轴承 342

17.8 液体动力润滑的基本方程式 343

17.8.1 雷诺润滑方程式 343

17.8.2 油楔承载机理 344

17.9 液体动力润滑径向轴承的计算 345

17.9.1 几何关系 345

17.9.2 动力润滑状态的建立 346

17.9.3 承载能力和索氏数So 346

17.9.6 热平衡计算 349

17.9.4 流量计算 349

17.9.5 功耗计算 349

17.9.7 保证液体动力润滑的条件 352

17.9.8 参数选择 352

17.10 液体动力润滑推力轴承的计算 355

17.11 其他轴承简介 357

17.11.1 多油楔滑动轴承 357

17.11.2 液体静压轴承 358

17.11.3 气体轴承 358

第18章 滚动轴承 359

18.1 概述 359

18.1.1 构造 359

18.1.2 材料 359

18.1.3 优缺点 360

18.2 滚动轴承的类型和选择 360

18.2.1 滚动轴承的类型 360

18.2.2 滚动轴承类型的选择 365

18.3 滚动轴承的代号 366

18.3.1 基本代号 366

18.3.2 前置代号 368

18.3.3 后置代号 368

18.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 369

18.4.1 向心轴承中作用力的分布 369

18.4.2 角接触轴承中的附加轴向力Fs 370

18.4.3 滚动轴承的失效 371

18.4.4 滚动轴承的计算准则 372

18.5 滚动轴承的动载荷和寿命计算 372

18.5.1 基本额定动载荷和基本额定寿命 372

18.5.2 当量动载荷 373

18.5.3 基本额定寿命 375

18.5.4 角接触轴承的载荷计算 377

18.5.5 不稳定载荷下的轴承寿命计算 378

18.5.6 修正额定寿命 379

18.6 滚动轴承的静载荷计算 381

18.6.1 基本额定静载荷 381

18.6.2 当量静载荷 381

18.6.3 静载荷计算 382

18.7 极限转速 383

18.8 成对安装角接触轴承的计算特点 386

18.9 滚动轴承的组合结构设计 388

18.9.1 滚动轴承轴系支点固定的结构型式 388

18.9.2 滚动轴承的配合 390

18.9.3 提高轴系刚度的措施 391

18.10 滚动轴承的润滑和密封 394

18.10.1 滚动轴承的润滑 394

18.10.2 滚动轴承的密封 395

18.11 滚动轴承的弹性流体动力润滑计算 396

附录 398

19.1 概述 404

19.1.1 联轴器的类型 404

第19章 联轴器和离合器 404

19.1.2 离合器的类型 405

19.1.3 计算转矩 406

19.2 刚性联轴器 406

19.2.1 凸缘联轴器 406

19.2.2 套筒联轴器 407

19.2.3 夹壳联轴器 407

19.3.2 齿式联轴器 408

19.3.1 牙嵌联轴器 408

19.3 无弹性元件挠性联轴器 408

19.3.3 滚子链联轴器 410

19.3.4 滑块联轴器 411

19.3.5 万向联轴器 412

19.3.6 其他平行轴间的联接 413

19.4 金属弹性元件挠性联轴器 414

19.4.1 蛇形弹簧联轴器 414

19.5.1 弹性套柱销联轴器 416

19.4.2 径向簧片联轴器 416

19.5 非金属弹性元件挠性联轴器 416

19.5.2 弹性柱销联轴器 418

19.5.3 弹性柱销齿式联轴器 418

19.5.4 梅花形弹性联轴器 419

19.5.5 轮胎联轴器 420

19.6 嵌合式离合器 420

19.7 摩擦离合器 422

19.7.1 圆盘摩擦离合器 423

19.7.2 圆锥摩擦离合器 425

19.7.3 操纵方法 425

19.8 磁粉离合器 426

19.9 安全离合器 427

19.9.1 破断式安全离合器 427

19.9.2 牙嵌安全离合器 427

19.9.3 摩擦安全离合器 427

19.11.1 滚柱超越离合器 428

19.10 离心离合器 428

19.11 超越离合器 428

19.11.2 楔块超越离合器 429

19.11.3 棘轮超越离合器 429

20.1.1 弹簧功用 431

20.2.1 弹簧材料 431

20.1.2 弹簧种类 431

20.2 弹簧材料和制造 431

20.1 概述 431

第20章 弹簧 431

第5篇 其他零件 431

20.2.2 弹簧制造 434

20.3 弹簧工作原理 435

20.3.1 弹簧特性线 435

20.3.2 弹簧刚度 435

20.3.3 变形能 436

20.3.4 斜力弹簧 436

20.4 圆柱螺旋压缩弹簧 437

20.3.5 等效弹簧 437

20.4.1 圆弹簧丝弹簧的计算 438

20.4.2 方弹簧丝弹簧的计算 443

20.5 圆柱螺旋拉伸弹簧 444

20.6 圆柱螺旋扭转弹簧 445

20.7 环形弹簧 446

20.8 碟形弹簧 449

20.9 橡胶弹簧简介 452

20.附录 453

第21章 机架零件 455

21.1 概述 455

21.2 截面形状的合理选择 456

21.3 间壁和肋 458

21.4 壁厚的选择 459

21.5 隔振 459

参考书目 461