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第一章 工程力学计算 1

一、力与速度 1

图表1-1 直径、转速与圆周速度 1

图表1-2 金属棒的重量 2

图表1-3 力与加速度 3

图表1-4 速度、加速度与距离 5

图表1-5 转动惯量 6

图表1-6 等效转动惯量 8

图表1-7 偏心距与离心力 10

二、应力 11

图表1-8 载荷、截面积和应力 11

图表1-9 应力、变形与弹性模量 13

图表1-10 球面与平面的接触应力 14

三、惯性矩 16

图表1-11 圆形截面的惯性矩和抗变截面模量 16

图表1-12 矩形截面的惯性矩和抗变截面模量 18

图表1-13 圆环形截面的惯性矩和抗弯截面模量 19

图表1-14 梯形截面的形心、截面积和抗弯截面模量 20

四、梁 22

图表1-15 梁与弯矩 22

图表1-16 梁内弯曲应力 24

图表1-17 梁的挠度(简支梁与悬臂梁) 25

图表1-18 曲梁的弯曲应力(平面曲杆) 26

图表1-19 偏心拉伸或压缩载荷 28

五、扭转 29

图表1-20 实心圆轴和空心圆轴的抗扭截面模量 29

图表1-21 与实心轴等强度的空心圆轴 30

图表1-22 扭矩与扭转切应力 32

六、压杆 33

图表1-23 空心杆的惯性半径 33

图表1-24 惯性半径与柔度 34

图表1-25 压杆的临界载荷(欧拉公式) 36

图表1-26 压杆的临界载荷(朗金公式) 38

图表1-27 压杆的纵向弯曲应力 40

七、圆筒 42

图表1-28 薄壁圆筒的壁厚 42

图表1-29 厚壁圆筒的壁厚 43

图表1-30 圆板的强度校核 45

第二章 机械零件计算 47

一、螺栓联接 47

图表2-1 螺栓的强度 47

图表2-2 紧联接螺栓的直径 48

图表2-3 螺母的拧紧力矩与螺栓上的应力 48

图表2-4 螺纹表面的单位压力 50

二、铆钉连接 52

图表2-5 铆钉接缝的强度 52

图表2-6 铆钉接缝的强度系数 54

图表2-7 结构件的铆钉连接 55

图表2-8 受转矩作用的铆钉连接 56

三、焊缝连接 58

图表2-9 焊缝的强度 58

图表2-10 受弯矩作用的焊缝A 60

图表2-11 受弯矩作用的焊缝B 62

四、轴 63

图表2-12 扭矩与轴径 63

图表2-13 空心轴的直径 65

图表2-14 同时受扭矩和弯矩的轴 66

图表2-15 应力集中 68

图表2-16 轴的疲劳强度校核 70

图表2-17 传动轴的扭转角 72

图表2-18 矩形花键联接的许用扭矩 74

图表2-19 两端简支水平轴的临界转速 76

图表2-20 两端简支水平轴临界转速的简化计算 77

图表2-21 临界转速的合成 78

五、联轴器与离合器 79

图表2-22 刚性凸缘联轴器 79

图表2-23 圆盘摩擦式离合器 80

图表2-24 圆锥摩擦式离合器 81

图表2-25 圆锥摩擦式离合器接触面上的比压 82

六、轴承 84

图表2-26 滑动轴承的发热计算 84

图表2-27 滑动轴承的散热能力 85

图表2-28 滑动轴承的油膜厚度 87

图表2-29 滚动轴承的寿命 89

七、皮带传动 93

图表2-30 开口平皮带的长度 93

图表2-31 皮带的包角 94

图表2-32 皮带的张力比(P1/P2) 96

图表2-33 平皮带传动的功率 97

图表2-34 三角皮带传动的张力比(P1/P2)和传动能力 98

图表2-35 皮带轮的轮辐 101

八、齿轮传动 102

图表2-36 直齿圆柱齿轮的圆周力 102

图表2-37 齿轮的齿数和传动比 103

图表2-38 节圆上的承载能力 103

图表2-39 齿轮的许用弯曲应力(A法) 105

图表2-40 直齿圆柱齿轮的模数计算 107

图表2-41 齿轮的接触疲劳强度(A法) 109

图表2-42 齿面接触疲劳强度校核(B法)〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕 111

图表2-43 齿根弯曲疲劳强度校核(B法) 116

图表2-44 圆柱齿轮的中心距 118

图表2-45 斜齿圆柱齿轮的齿形参数计算 120

图表2-46 直齿圆锥齿轮的当量齿数和当量直径 122

图表2-47 直齿圆锥齿轮的节锥角 123

图表2-48 直齿圆锥齿轮传动的图解计算 124

图表2-49 铸铁大齿轮的轮辐 126

九、蜗杆传动 127

图表2-50 蜗杆传动的基本参数 127

图表2-51 圆柱蜗杆传动的中心距 129

十、棘轮与制动器 131

图表2-52 棘轮 131

图表2-53 闸瓦制动器 132

图表2-54 带式制动器 134

图表2-55 带式制动器的平均压力 136

十一、弹簧 138

图表2-56 圆截面螺旋弹簧 138

图表2-57 弹簧常数 140

图表2-58 矩形截面螺旋弹簧 141

图表2-59 半椭圆形钢板弹簧〔Ⅰ〕 142

图表2-60 半椭圆形钢板弹簧〔Ⅱ〕 144

图表2-61 弹簧的振动频率 144

图表2-62 螺旋弹簧的固有振动频率 147

第三章 常用机械计算 149

一、绞车 149

图表3-1 滑轮组 149

图表3-2 手动绞车的齿轮传动比 150

图表3-3 手动滑车的齿轮传动比 151

图表3-4 卷筒的容绳量 153

图表3-5 动力绞车的功率 154

二、输送机 155

图表3-6 胶带输送机的运输能力 155

图表3-7 胶带输送机的驱动功率 156

图表3-8 斗式提升机的运输能力 158

三、水泵 160

图表3-9 输水管的直径和流量 160

图表3-10 水泵的功率 160

图表3-11 离心式水泵的比转速 162

图表3-12 离心式水泵的参数计算 164

图表3-13 轴流泵的计算 165

四、风机 167

图表3-14 空气的压、温度和比重 167

图表3-15 风管直径与风速、风压的关系 168

图表3-16 鼓风机的空气功率 169

图表3-17 鼓风机叶片的设计 171

图表3-18 往复式空气压缩机的功率 173

图表3-19 往复式空气压缩机的气缸直径 174

五、发动机 176

图表3-20 发动机的功率与气缸的直径 176

图表3-21 活塞的直径、行程和平均速度 177

图表3-22 发动机的连杆 179

图表3-23 发动机曲轴的直径 180

图表3-24 内燃机的飞轮 182

第四章 液压设计计算 184

一、油液的基本性质 184

图表4-1 动力粘度与运动粘度 184

图表4-2 工业用粘度的换算 185

图表4-3 粘度和温度的关系 187

图表4-4 粘度指数〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕 188

图表4-5 液体的压缩性 191

图表4-6 含气油液的压缩性 193

二、流体力学 194

图表4-7 速度头 194

图表4-8 管内流速 194

图表4-9 由流速求雷诺数 197

图表4-10 由流量求雷诺数 198

图表4-11 管壁摩擦阻力系数〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕、〔Ⅲ〕、〔Ⅳ〕 200

图表4-12 层流时的管内压力损失 204

图表4-13 紊流时的管内压力损失 206

图表4-14 突然扩大管或突然缩小管的压力损失 207

图表4-15 逐渐扩大管、弯管及进口的压力损失 209

图表4-16 直角弯头、三通管、分支管和出口的压力损失 210

图表4-17 流经薄壁小孔的压力损失 212

图表4-18 流经环状缝隙的流量〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕 213

图表4-19 平行圆盘缝隙间的流动 217

三、液压泵和液压马达的一般计算 217

图表4-20 液压泵和液压马达的流量 217

图表4-21 液太泵和液压马达的转矩 220

图表4-22 液流功率 221

图表4-23 机械效率 223

图表4-24 液压马达的角加速度 223

图表4-25 液压马达的起动加速时间 225

图表4-26 液压马达的转动动能与止动角 227

四、齿轮泵 228

图表4-27 齿轮泵排量的近似计算 228

图表4-28 齿轮泵的理论排量〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕、〔Ⅲ〕 230

图表4-29 齿轮泵的最佳侧隙 233

图表4-30 无因次量？或？〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕 235

图表4-31 齿轮泵卸荷槽的宽度 238

图表4-32 齿轮泵齿轮轴上载荷的近似计算 239

五、叶片泵 240

图表4-33 单作用叶片泵的理论排量q〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕 240

图表4-34 双作用叶片泵的理论排量q〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕 243

图表4-35 叶片的应力(图4-12) 245

六、柱塞泵与马达 247

图表4-36 柱塞泵的柱塞面积 247

图表4-37 轴向柱塞泵的理论排量 248

图表4-38 径向柱塞泵的理论排量 250

图表4-39 内曲线多作用径向柱塞式液压马达的耗油量 251

七、摆动油缸 251

图表4-40 摆动油缸(单叶片式)的截面矩 251

图表4-41 摆动油缸的转矩 254

图表4-42 摆动油缸的角速度 255

图表4-43 摆动油缸的回转时间 256

八、油缸 258

图表4-44 油缸的推力 258

图表4-45 油缸的拉力 259

图表4-46 油缸的运动时间 259

图表4-47 油缸的功率 262

图表4-48 油缸的缓冲装置〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕、〔Ⅲ〕、〔Ⅳ〕 263

图表4-49 油缸缸筒的壁厚 269

图表4-50 厚壁缸筒的应力 270

图表4-51 薄壁缸筒的膨胀 272

图表4-52 活塞杆的应力 273

图表4-53 油缸的推力与油缸的极限长度 274

图表4-54 活塞杆临界载荷计算公式的选用 276

图表4-55 油缸的临界载荷(欧拉公式) 278

图表4-56 油缸的临界载荷(朗金公式) 280

九、其他 281

图表4-57 蓄能器的容量 281

图表4-58 油箱的温升 283

图表4-59 喷射液流的反作用力 284

第五章 气动设计计算 287

图表5-1 与压缩空气相当的大气量 287

图表5-2 绝热变化时压力与容积的关系 288

图表5-3 绝热变化时容积与温度的关系 288

图表5-4 气动缸的推力〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕 291

图表5-5 气动缸推行程的耗气量 293

图表5-6 气动缸拉行程的耗气量 294

图表5-7 气动缸动作时的必要流量〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕 295

图表5-8 回路的有效截面积〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕 298

图表5-9 通过节流孔的空气流量(20℃时) 300

图表5-10 不同温度下的节流孔流量 302

图表5-11 CV值与有效截面积A 303

图表5-12 每米长空气管路的压力损失 304

图表5-13 空压机的排量、压力与储风包的容积 306

图表5-14 空压机的运转时间 308

主要参考资料 309