机械设计基础PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　机械设计及其在国民经济发展中的作用　 1

1.2　机械、机器、机构及构件　 1

1.3　本课程的主要内容　 3

1.4　机械设计概述　 3

1.4.1 机械设计的基本要求　 3

1.4.2　机械设计的一般过程　 3

1.4.3 几种现代设计方法的介绍　 4

第2章　机械零件静力分析基础 7

2.1　力学基本概念和公理　 7

2.1.1　静力学基本概念　 7

2.1.2　静力学公理　 7

2.2　约束与约束反力　 9

2.2.1 约束和约束反力　 9

2.2.2 约束的基本类型　 9

2.3　物体的受力分析和受力图　 12

2.4　平面力系平衡　 14

2.4.1 力在坐标轴上的投影与合力投影定理　 14

2.4.2 力矩　 15

2.4.3　力偶及其性质　 17

2.4.4 力偶系的合成与平衡　 19

2.4.5 平面任意力系的平衡方程　 21

2.4.6 物体系的平衡·静定和静不定问题　 22

2.5　空间力系的平衡　 25

2.5.1 空间力系的平衡方程　 25

2.5.2 空间力系平衡问题举例　 26

2.6　重心　 28

2.6.1 物体重心的坐标公式　 28

2.6.2　复合形状物体的重心　 29

2.7　摩擦　 31

2.7.1 滑动摩擦　 31

2.7.2　摩擦角与自锁　 33

2.7.3　考虑摩擦时物体的平衡问题　 34

2.7.4 滚动摩阻　 36

第3章　机械零件工作能力计算基础 41

3.1　机械零件工作能力及其基本变形形式　 41

3.2　机械零件的内力分析　 46

3.2.1 轴向拉伸或压缩时的内力　 46

3.2.2　扭转时的内力　 48

3.2.3 弯曲内力　 50

3.3　机械零件的应力应变分析　 53

3.3.1　拉（压）杆应力应变分析　 53

3.3.2　拉伸和压缩时材料的机械性质　 56

3.3.3 许用应力及安全系数　 61

3.3.4 圆轴扭转时的应力与变形　 62

3.3.5　弯曲时的正应力　 64

3.4　机械零件的承载能力计算　 65

3.4.1　机械零件的失效形式与设计准则　 65

3.4.2 疲劳强度　 68

3.4.3　零件的强度和刚度条件　 74

3.5　强度理论基础　 85

3.5.1 点的应力状态简介　 85

3.5.2 强度理论　 87

3.5.3　弯曲与拉伸（或压缩）的组合变形　 90

3.5.4 扭转与弯曲的组合变形　 91

第4章　机械零件的常用材料及结构工艺性 97

4.1　机械零件的常用材料及其选用　 97

4.1.1　机械零件的常用材料　 97

4.1.2　机械零件材料的选用　 104

4.2　机械零件材料的热处理及其应用　 107

4.2.1　钢的热处理简介　 107

4.2.2 钢的热处理的应用　 108

4.3　机械零件的结构工艺性　 109

4.4　机械设计中的标准化　 115

4.4.1　机械设计中的标准化　 115

4.4.2　机械设计中常用标准　 115

第5章　常用机构概述 118

5.1　机器中的常用机构介绍　 118

5.2　运动副及其分类　 119

5.2.1 运动副的概念　 119

5.2.2 自由度和约束条件　 119

5.2.3 运动副的分类　 120

5.3　平面机构的运动简图　 121

5.3.1 运动简图的绘制　 121

5.3.2　平面机构自由度的计算　 122

5.3.3　机构具有确定运动的条件　 125

第6章　平面连杆机构 128

6.1 四杆机构的基本形式及其演化　 128

6.1.1 四杆机构的基本形式　 128

6.1.2 平面四杆机构的演化　 131

6.2　平面四杆机构的基本特性　 133

6.2.1 急回特性　 133

6.2.2　传力性能　 134

6.2.3 死点　 136

6.3　平面四杆机构的设计　 137

第7章　凸轮机构 141

7.1　凸轮机构的分类　 141

7.1.1 凸轮机构的组成和应用　 141

7.1.2 凸轮机构的分类　 142

7.2 凸轮机构中从动件常用的运动规律　 142

7.2.1 基本术语　 142

7.2.2 从动件常用的运动规律　 144

7.3　凸轮轮廓曲线的设计　 145

7.3.1　反转法原理　 145

7.3.2 图解法设计凸轮轮廓曲线　 145

7.3.3　设计凸轮机构时应注意的问题　 147

第8章　齿轮机构 149

8.1　齿轮机构的特点、类型及应用实例　 149

8.1.1 齿轮传动特点　 149

8.1.2　基本类型　 149

8.2　渐开线齿轮啮合传动　 151

8.2.1 渐开线齿轮的齿廓及啮合特性　 151

8.2.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸计算　 153

8.2.3 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动　 156

8.3　渐开线直齿圆柱齿轮的轮齿加工方法　 158

8.3.1 仿形法　 158

8.3.2 展成法　 159

8.4　变位齿轮　 162

8.4.1 变位齿轮　 162

8.4.2 最小变位系数　 163

8.4.3 变位齿轮的传动类型和尺寸计算　 163

8.5　平行轴斜齿圆柱齿轮传动　 164

8.5.1　斜齿轮齿廓曲面的形成　 164

8.5.2 斜齿轮的基本参数和几何尺寸计算　 165

8.5.3 平行轴斜齿轮传动的正确啮合条件和重合度　 167

8.5.4 斜齿圆柱齿轮的当量齿数　 168

8.6　齿轮传动的失效形式与设计准则　 169

8.6.1 齿轮常见的失效形式　 169

8.6.2 齿轮传动的设计准则　 169

8.7　齿轮的常用材料及许用应力　 171

8.7.1 齿轮材料的基本要求　 171

8.7.2 齿轮的常见材料　 171

8.7.3 许用应力　 172

8.8　齿轮轮齿受力分析及其强度计算　 174

8.8.1　齿轮的受力分析和计算载荷　 174

8.8.2　齿面接触疲劳强度计算　 176

8.8.3　齿根弯曲疲劳计算　 177

8.8.4 渐开线斜齿圆柱齿轮强度计算　 178

8.9　齿轮传动设计　 179

8.9.1 齿轮的结构设计　 179

8.9.2　齿轮传动的润滑和效率　 181

8.9.3　标准齿轮传动的设计计算　 183

第9章　蜗杆传动机构 192

9.1　蜗杆传动机构概述　 192

9.1.1 蜗杆传动的特点　 192

9.1.2 蜗杆传动的类型　 193

9.2 圆柱蜗杆传动机构的基本参数和尺寸　 193

9.2.1 圆柱蜗杆传动的基本参数　 193

9.2.2 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算　 195

9.3　蜗杆传动的设计　 196

9.3.1 蜗杆传动的失效形式和计算准则　 196

9.3.2　蜗杆传动的材料和结构　 196

9.3.3 蜗杆传动的受力分析　 197

9.3.4 圆柱蜗杆传动的强度计算　 198

9.3.5 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 201

第10章　其他常用机构 205

10.1　棘轮机构　 205

10.1.1 棘轮机构的工作原理　 205

10.1.2　棘爪工作条件　 206

10.2　槽轮机构　 207

10.2.1　槽轮机构的工作原理　 207

10.2.2　槽轮机构的主要参数　 208

第11章　带链传动 209

11.1　带传动的类型及特点　 209

11.1.1 带传动的类型　 209

11.1.2 带传动的特点　 210

11.2　带传动的工作原理和工作能力计算　 210

11.2.1 带传动的受力分析　 210

11.2.2 带传动的应力分析　 211

11.2.3 带传动的弹性滑动和传动比　 212

11.3　V带的标准及其传动设计　 213

11.3.1 V带与V带轮的结构、材料和标准　 213

11.3.2　V带的失效形式和计算准则　 216

11.3.3 V带传动的设计计算　 218

11.3.4　V带传动的张紧装置　 223

11.3.5 同步齿形带传动及窄V带传动简介　 224

11.4　链传动　 225

11.4.1　链传动的组成、类型及特点　 225

11.4.2　套筒滚子链的结构和规格　 226

11.4.3　链轮　 228

11.4.4　链传动的传动比及运动特性　 231

第12章　轮系 233

12.1　轮系的类型　 233

12.1.1 定轴轮系　 233

12.1.2 周转轮系　 234

12.1.3 混合轮系　 234

12.2　轮系的传动比计算　 234

12.2.1 定轴轮系传动比　 234

12.2.2　周转轮系传动比　 236

12.2.3 混合轮系传动比　 238

12.3　轮系的功用　 239

12.3.1 实现大的传动比　 239

12.3.2　实现变速和换向传动　 240

12.3.3 实现远距离传动　 240

12.3.4　实现运动的合成和分解　 240

12.4　其他类型的行星轮传动简介　 241

12.4.1 渐开线少齿差行星传动　 241

12.4.2　摆线少齿差传动（摆线针轮行星传动）　 242

12.4.3　谐波齿轮传动　 242

12.5　减速器　 243

第13章　联接 246

13.1　概述　 246

13.2　螺纹联接　 246

13.2.1　螺纹概述　 246

13.2.2　螺纹联接的类型及应用场合　 248

13.2.3 常用标准螺纹联接件及强度级别　 249

13.2.4　螺纹联接的预紧和防松　 250

13.2.5　螺栓联接的强度计算　 253

13.2.6　螺纹联接的结构设计　 258

13.3　螺旋机构　 261

13.3.1　螺旋机构的分类及应用　 261

13.3.2　螺旋机构的运动分析　 261

13.4　键联接、销联接及型面联接　 263

13.4.1 键联接　 263

13.4.2　平键联接的选用及强度校核　 265

13.4.3　销联接　 267

13.4.4 成形联接　 267

13.5　铆、焊、粘联接简介　 267

13.5.1 铆接　 267

13.5.2　焊接　 268

13.5.3　粘接　 268

第14章　轴 271

14.1　概述　 271

14.1.1 轴的分类　 271

14.1.2 轴的设计要求和设计步骤　 273

14.1.3 轴的材料　 273

14.2　轴的结构设计　 275

14.2.1　制造安装要求　 275

14.2.2　轴的周向和轴向定位　 275

14.2.3 轴的加工工艺和装配工艺性　 277

14.2.4　提高轴强度的措施　 278

14.3　轴的强度计算　 280

14.3.1 按许用切应力计算　 280

14.3.2 按许用弯曲应力计算　 281

14.3.3　按许用安全系数校核轴的疲劳强度　 283

14.4　轴的刚度计算　 287

14.4.1 弯曲变形的计算　 288

14.4.2　扭转变形计算　 289

14.4.3　轴的振动稳定性概念　 290

第15章　轴承 293

15.1　概述　 293

15.2　滑动轴承　 294

15.3　轴瓦的结构和材料　 296

15.4　滚动轴承　 298

15.4.1 滚动轴承的结构　 299

15.4.2　滚动轴承的材料　 299

15.4.3　滚动轴承的类型及特点　 299

15.4.4　滚动轴承的代号　 302

15.4.5　滚动轴承类型的选择　 304

15.5　滚动轴承的分析及计算　 305

15.5.1 滚动轴承的受载荷情况分析　 305

15.5.2　滚动轴承的失效形式和计算准则　 305

15.5.3 滚动轴承的寿命计算　 306

15.6　滚动轴承的组合设计　 314

15.6.1 滚动轴承的轴向固定　 314

15.6.2 轴的支承结构型式　 315

15.7　润滑剂与润滑方法　 317

15.7.1 滑动轴承的润滑　 317

15.7.2　滚动轴承的润滑和密封　 319

第16章　联轴器和离合器 321

16.1　联轴器　 321

16.1.1 联轴器的分类　 321

16.1.2 固定式联轴器　 321

16.1.3 刚性可移式联轴器　 323

16.1.4　弹性联轴器　 324

16.2　离合器　 325

16.2.1 离合器的分类　 325

16.2.2　操纵式离合器　 325

16.2.3 自动离合器　 326

16.3　联轴器、离合器的选择　 328

16.3.1　联轴器的选择　 328

16.3.2 离合器的选择　 329

第17章　机械CAD/CAE技术简介 330

17.1　三维辅助设计及其应用　 330

17.1.1 三维辅助设计简介　 330

17.1.2 三维辅助设计软件的应用　 332

17.2　有限元软件及其应用　 333

17.2.1　有限元简介　 333

17.2.2 有限元软件的应用　 338

17.3　运动学、动力学分析软件及其应用　 341

17.3.1　运动学、动力学简介　 341

17.3.2　运动学、动力学软件的应用　 344