机械设计PDF电子书下载

常用力学计算符号表 1

第1章 绪论 1

1.1 本课程研究的对象 1

1.2 本课程研究的性质、内容和任务 2

1.3 本课程的特点及学习方法 2

思考题 3

第2章 机械设计概论 4

2.1 机器应满足的基本要求 4

2.2 机器设计的主要内容及一般程序 5

2.3 机械零件设计的基本要求及一般步骤 7

2.3.1 机械零件设计的基本要求 7

2.3.2 机械零件设计的一般步骤 8

2.4 机械零件的主要失效形式及计算准则 8

2.4.1 机械零件的主要失效形式 8

2.4.2 机械零件的计算准则 9

2.5 机械零件的材料选择 10

2.5.1 机械零件的常用材料 10

2.5.2 机械零件材料的选用原则 11

2.6 机械零件的工艺性及标准化 12

2.6.1 机械零件的结构工艺性 12

2.6.2 机械零件设计中的标准化 13

2.7 机械设计方法及其发展 13

2.7.1 传统设计方法 13

2.7.2 设计方法的新发展 14

2.7.3 现代设计方法的特点 15

思考题 16

第3章 机械零件的强度 17

3.1 载荷和应力的分类 17

3.1.1 载荷的分类 17

3.1.2 应力的分类 17

3.2 静应力状态下机械零件的整体强度 18

3.2.1 静应力状态下机械零件的强度计算 18

3.2.2 许用安全系数的选择 20

3.3 变应力状态下机械零件的整体强度 20

3.3.1 材料的疲劳曲线 20

3.3.2 材料的疲劳极限应力图 21

3.3.3 影响机械零件疲劳强度的主要因素 22

3.4 机械零件的表面接触疲劳强度 25

3.5 机械零件的刚度 26

3.5.1 刚度的影响 26

3.5.2 刚度计算概述 26

3.5.3 影响刚度的因素及其改进措施 26

3.6 机械零件的可靠性 27

3.6.1 可靠性概念 27

3.6.2 提高机械零件可靠性的措施 28

思考题 28

第4章 摩擦、磨损及润滑 29

4.1 摩擦的种类及其性质 29

4.1.1 摩擦表面的形貌 29

4.1.2 摩擦的种类及其基本性质 30

4.2 磨损 34

4.2.1 典型磨损过程 34

4.2.2 磨损的分类 35

4.3 润滑剂、添加剂 36

4.3.1 润滑剂的作用 36

4.3.2 润滑剂的种类及其性能指标 37

4.3.3 添加剂 41

4.4 润滑状态 41

4.4.1 边界润滑 42

4.4.2 流体润滑 42

4.4.3 混合润滑 43

4.4.4 润滑状态的转化 43

思考题 43

第5章 螺纹联接和螺旋传动 44

5.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度 44

5.1.1 螺纹联接的主要类型 45

5.1.2 螺纹联接件的材料和许用应力 46

5.2 螺纹联接的拧紧和防松 49

5.2.1 螺纹联接的拧紧 49

5.2.2 螺纹联接的防松 52

5.3 螺栓组联接的设计和受力分析 55

5.3.1 螺栓组联接的结构设计 55

5.3.2 螺栓组联接的受力分析 57

5.4 螺栓联接的强度计算 60

5.4.1 螺纹联接的失效形式和设计准则 60

5.4.2 普通螺栓联接的强度计算 60

5.4.3 铰制孔用螺栓联接的强度计算 64

5.5 提高螺栓联接强度的措施 65

5.5.1 改善螺纹牙间的载荷分布 65

5.5.2 减小螺栓的应力幅 66

5.5.3 避免附加弯曲应力 67

5.5.4 避免应力集中 68

5.5.5 采用合理的制造工艺 68

5.6 螺旋传动 70

5.6.1 常用的传动螺旋副 71

5.6.2 螺旋传动的失效、结构和材料 72

5.6.3 滑动螺旋传动的设计计算 73

思考题 76

习题 76

第6章 键、花键、销、无键联接 79

6.1 键联接 79

6.1.1 键联接的功能、分类、结构形式及应用 79

6.1.2 键的选择和键联接强度计算 81

6.2 花键联接 83

6.2.1 花键联接的类型、结构和特点 83

6.2.2 花键联接强度计算 84

6.3 销联接 85

6.4 无键联接 87

6.4.1 过盈联接 87

6.4.2 胀紧联接 88

6.4.3 型面联接 88

思考题 89

习题 89

第7章 带传动 91

7.1 概述 91

7.1.1 带传动的类型 91

7.1.2 带传动的特点 93

7.2 V带和带轮 93

7.2.1 V带的构造和类型 93

7.2.2 V带轮的材料和结构 95

7.3 带传动的工作情况分析 97

7.3.1 带传动的受力分析 97

7.3.2 带的弹性滑动和打滑 97

7.3.3 带的极限有效拉力F elim及其影响因素 98

7.3.4 带传动的应力分析 99

7.3.5 带传动的主要失效形式 100

7.4 V带传动的设计计算 100

7.4.1 设计准则和单根V带的额定功率 100

7.4.2 带传动的设计步骤和参数选择 103

7.5 带传动的张紧和维护 107

7.5.1 带传动的张紧和调整 107

7.5.2 带传动的安装和维护 109

思考题 109

习题 109

第8章 链传动 111

8.1 概述 111

8.2 滚子链和链轮 112

8.2.1 滚子链的结构 112

8.2.2 滚子链的基本参数和尺寸 113

8.2.3 滚子链链轮 113

8.3 滚子链传动的运动特性及受力分析 116

8.3.1 传动比、链速和速度不均匀性 116

8.3.2 链传动的受力分析 118

8.4 滚子链传动的设计计算 118

8.4.1 链传动的失效形式 118

8.4.2 额定功率曲线 119

8.4.3 链传动的设计准则和链的额定功率曲线 119

8.4.4 链传动的设计计算及主要参数的选择 120

8.5 链传动的布置、张紧和润滑 124

8.5.1 链传动的布置 124

8.5.2 链传动的张紧 125

8.5.3 链传动的润滑 125

思考题 126

习题 126

第9章 齿轮传动 128

9.1 概述 128

9.1.1 齿轮传动的优缺点 128

9.1.2 齿轮传动的分类 128

9.1.3 齿轮传动的基本要求 128

9.2 齿轮的失效形式与设计准则 129

9.2.1 齿轮的失效形式 129

9.2.2 齿轮传动的设计准则 131

9.3 齿轮的材料、热处理及其许用应力 132

9.3.1 齿轮的常用材料 132

9.3.2 齿轮材料的选择原则 133

9.3.3 齿轮材料的热处理 134

9.3.4 齿轮的许用应力 134

9.4 圆柱齿轮传动的载荷计算 139

9.4.1 计算载荷和载荷系数 139

9.4.2 载荷系数说明 140

9.5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 144

9.5.1 标准直齿圆柱齿轮传动的受力分析 144

9.5.2 齿面接触疲劳强度计算 145

9.5.3 齿根弯曲疲劳强度计算 146

9.5.4 齿轮传动主要参数和传动精度的选择 148

9.6 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 151

9.6.1 标准斜齿圆柱齿轮传动的受力分析 151

9.6.2 齿面接触疲劳强度计算 152

9.6.3 齿根弯曲疲劳强度计算 153

9.7 标准直齿锥齿轮传动的强度计算 156

9.7.1 标准直齿锥齿轮传动的受力分析 156

9.7.2 齿面接触疲劳强度计算 157

9.7.3 齿根弯曲疲劳强度计算 158

9.8 齿轮的结构设计 160

9.9 齿轮传动的润滑 162

思考题 163

习题 164

第10章 蜗杆传动 166

10.1 概述 166

10.1.1 蜗杆传动的特点 166

10.1.2 蜗杆传动的类型和应用 166

10.2 圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算 169

10.2.1 蜗轮与蜗杆的正确啮合条件 169

10.2.2 普通圆柱蜗杆传动的基本参数 169

10.2.3 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 173

10.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择 174

10.3.1 蜗杆传动的失效形式和设计准则 174

10.3.2 蜗杆传动的材料选择 175

10.4 圆柱蜗杆传动的受力分析和强度计算 176

10.4.1 圆柱蜗杆传动的受力分析 176

10.4.2 圆柱蜗杆传动的强度计算 177

10.5 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 180

10.5.1 蜗杆传动的效率和自锁 180

10.5.2 蜗杆传动的润滑 182

10.5.3 蜗杆传动的热平衡计算 182

10.6 蜗杆、蜗轮的结构 183

10.6.1 蜗杆的结构 183

10.6.2 蜗轮的结构 183

思考题 186

习题 187

第11章 滑动轴承 188

11.1 概述 188

11.2 径向滑动轴承的主要类型 188

11.2.1 整体式轴承 188

11.2.2 剖分式轴承 189

11.3 滑动轴承的材料和轴瓦结构 189

11.3.1 轴承材料的要求 189

11.3.2 常用轴承材料 190

11.3.3 轴瓦结构 195

11.4 滑动轴承的润滑 197

11.5 不完全油膜滑动轴承的条件性计算 200

11.5.1 不完全油膜滑动轴承的失效形式和计算准则 200

11.5.2 径向滑动轴承的设计计算 201

11.6 液体动压润滑的基本方程 202

11.6.1 雷诺润滑方程式 202

11.6.2 油楔承载机理 204

11.7 液体动压润滑径向滑动轴承的设计计算 204

11.7.1 几何关系 204

11.7.2 动压润滑状态的建立 205

思考题 212

习题 213

第12章 滚动轴承 214

12.1 概述 214

12.1.1 滚动轴承的工作特点 214

12.1.2 滚动轴承的构造和常用材料 214

12.2 滚动轴承的类型和选择 215

12.2.1 滚动轴承的主要类型、性能与特点 215

12.2.2 滚动轴承的三个重要结构特性 218

12.2.3 滚动轴承的类型选择 219

12.3 滚动轴承的代号 220

12.4 滚动轴承的工作情况分析 222

12.4.1 受力分析 222

12.4.2 失效形式和计算准则 223

12.5 滚动轴承的寿命计算 224

12.5.1 滚动轴承的基本额定寿命 224

12.5.2 滚动轴承的基本额定动载荷 225

12.5.3 滚动轴承的当量动载荷 225

12.5.4 寿命计算公式 226

12.5.5 角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷和轴向载荷计算 228

12.5.6 同一支点成对安装同型号圆锥滚子轴承的计算特点 229

12.5.7 不同可靠度的轴承寿命计算 230

12.6 滚动轴承的静强度计算 232

12.7 滚动轴承的极限转速校核计算 234

12.8 滚动轴承的组合结构设计 234

12.8.1 滚动轴承的定位和紧固 235

12.8.2 滚动轴承的组合结构 236

12.8.3 轴承游隙和轴承组合位置的调整 238

12.8.4 滚动轴承的预紧 239

12.8.5 滚动轴承支座的刚性和同轴度 240

12.8.6 滚动轴承的配合和装拆 240

12.9 滚动轴承的润滑和密封 243

12.9.1 滚动轴承的润滑 243

12.9.2 滚动轴承的密封 245

思考题 246

习题 247

第13章 轴 249

13.1 概述 249

13.1.1 轴的分类 249

13.1.2 轴的材料 251

13.1.3 轴的毛坯 252

13.1.4 轴的组成 252

13.1.5 轴设计过程中的主要问题 252

13.2 轴的结构设计 253

13.2.1 拟订轴上零件的装配方案 253

13.2.2 零件的轴向和周向定位 253

13.2.3 轴最小直径的估算 255

13.2.4 各轴段直径和长度的确定 256

13.2.5 结构工艺性要求 257

13.2.6 提高轴的强度、刚度和减轻重量的措施 258

13.3 轴的计算 260

13.3.1 轴的强度计算 260

13.3.2 轴的安全系数校核计算 262

13.3.3 轴的静强度校核计算 263

13.3.4 轴的刚度计算 264

13.3.5 轴的振动稳定性计算概念 265

13.4 轴的设计实例 265

思考题 272

习题 272

第14章 联轴器和离合器 274

14.1 概述 274

14.2 联轴器 274

14.2.1 联轴器的作用和要求 274

14.2.2 常用联轴器的结构、特点及应用 275

14.2.3 联轴器的选择 283

14.2.4 联轴器的使用与维护 285

14.3 离合器 285

14.3.1 离合器的作用和要求 285

14.3.2 常用离合器的结构和特点 285

14.3.3 离合器的选择 290

14.3.4 离合器的使用与维护 291

思考题 291

习题 292

附表 293

附表1抗弯、抗扭截面系数计算公式 293

附表2高频感应淬火的强化系数βq 294

附表3化学热处理的强化系数βq 294

附表4表面硬化加工的强化系数βq 294

附表5零件与轴过盈配合处的κσ/εσ值 294

附表6轴上环槽处的理论应力集中系数 295

附表7轴肩圆角处的理论应力集中系数 295

附表8轴上横向孔处的理论应力集中系数 296

附表9轴上键槽处的有效应力集中系数κσ、κr 297

附表10外花键的有效应力集中系数κσ、κr 297

附表11螺纹尺寸系数ε 297

附表12螺纹的有效应力集中系数κσ 297

参考文献 298