机械设计基础PDF电子书下载

绪论 1

0.1　概述 1

0.2　课程简介 3

0.3　学习方法 3

第1章　机械设计概述 5

1.1　机械设计的基本要求 5

1.1.1　设计机械零件的基本要求 5

1.1.2　机械设计的基本要求 5

1.2　机械设计的内容与程序 6

1.2.1　机械设计的内容 6

1.2.2　机械设计的程序 6

1.3　机械零件的失效形式及设计计算准则 8

1.3.1　失效形式 8

1.3.2　机械零件的设计计算准则 8

1.4　机械零件设计的标准化、系列化及通用化 9

思考题和习题 10

第2章　平面机构的结构分析 11

2.1　机构的组成 11

2.1.1　运动副 11

2.1.2 自由度和运动副约束 12

2.1.3　运动链和机构 13

2.2　平面机构的运动简图 13

2.2.1　运动副及构件的表示方法 13

2.2.2　绘制机构运动简图的步骤 14

2.3　平面机构的自由度 16

2.3.1　机构具有确定运动的条件 16

2.3.2　平面机构自由度的计算 17

2.3.3　计算机构自由度的注意事项 17

思考题和习题 20

第3章　平面连杆机构 22

3.1　概述 22

3.2　四杆机构的基本形式及演化 23

3.2.1　四杆机构的基本形式 23

3.2.2　平面四杆机构的演化 24

3.3　平面四杆机构的基本特性 28

3.3.1　铰链四杆机构有曲柄的条件 28

3.3.2　压力角和传动角 29

3.3.3　急回特性 30

3.3.4　死点 31

3.4　平面四杆机构的设计 32

3.4.1　图解法设计平面四杆机构 32

3.4.2　解析法设计平面四杆机构 35

3.4.3　实验法设计四杆机构 35

思考题和习题 36

第4章　凸轮机构 38

4.1　凸轮机构的应用和类型 38

4.1.1　凸轮机构的应用 38

4.1.2　凸轮机构的分类 38

4.1.3　凸轮和滚子的材料 40

4.2　常用的从动件运动规律 40

4.2.1　平面凸轮机构的基本名词术语 40

4.2.2　常用的从动件运动规律 41

4.2.3　常用的从动件运动规律的选择 42

4.3　盘形凸轮轮廓的设计与加工方法 42

4.3.1　反转法原理 42

4.3.2　图解法设计凸轮轮廓曲线 43

4.3.3　解析法设计凸轮轮廓曲线 44

4.3.4　凸轮轮廓的加工方法 45

4.4　凸轮机构基本尺寸的确定 46

4.4.1　凸轮机构的压力角 46

4.4.2　基圆半径的确定 46

4.4.3　滚子半径的确定 47

思考题和习题 47

第5章　间歇运动机构 49

5.1　棘轮机构 49

5.1.1　棘轮机构的工作原理 49

5.1.2　棘轮机构转角的调节 51

5.1.3　棘轮机构的主要参数 52

5.1.4　棘轮机构的特点与应用 52

5.2　槽轮机构 52

5.2.1　槽轮机构的工作原理 52

5.2.2　槽轮机构的类型、特点及应用 53

5.2.3　槽轮槽数z和拨盘圆柱K的选择 53

5.3　不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构 54

5.3.1　不完全齿轮机构 54

5.3.2　凸轮式间歇运动机构 55

思考题和习题 56

第6章　带传动 57

6.1　概述 57

6.1.1　带传动的类型 57

6.1.2　带传动的特点和应用 58

6.2　V带和带轮的结构 59

6.2.1　普通V带的结构和尺寸标准 59

6.2.2　普通V带轮的材料和结构 63

6.3　带传动的工作情况分析 64

6.3.1　带传动的受力分析 64

6.3.2　带传动的应力分析 66

6.3.3　带传动的弹性滑动与打滑 67

6.4　普通V带传动的设计计算 67

6.4.1　带传动的失效形式和设计准则 67

6.4.2　单根V带传递的功率 68

6.4.3　普通V带传动的设计步骤和方法 74

6.5　带传动的张紧、安装与维护 79

6.5.1　带传动的张紧 79

6.5.2　带传动的安装与维护 81

6.6　其他带传动简介 82

6.6.1　同步带传动 82

6.6.2　高速带传动 82

6.6.3　窄V带传动 83

思考题和习题 83

第7章　链传动 85

7.1　概述 85

7.2　滚子链和链轮 86

7.2.1　滚子链的结构 86

7.2.2　滚子链的标准 87

7.2.3　链轮 88

7.3　链传动的运动特性 90

7.4　滚子链传动的设计计算 91

7.4.1　链传动的主要失效形式 91

7.4.2　链传动额定功率曲线 92

7.4.3　链传动设计计算准则 92

7.4.4　链传动的主要参数的选择 94

7.5　链传动的布置、张紧和润滑 95

7.5.1　链传动的布置 95

7.5.2　链传动的张紧 95

7.5.3　链传动的润滑 95

思考题和习题 97

第8章　齿轮传动 99

8.1　齿轮传动的特点和基本类型 99

8.1.1　齿轮传动的特点 99

8.1.2　齿轮传动的类型 100

8.1.3　齿轮传动的基本要求 101

8.2　齿廓啮合的基本定律 102

8.2.1　传动比 102

8.2.2　齿廓啮合基本定律概述 102

8.3　渐开线齿轮的齿廓及其啮合特性 103

8.3.1　渐开线的形成 103

8.3.2　渐开线的性质 103

8.3.3　渐开线方程 104

8.3.4　渐开线齿廓的啮合特点 106

8.4　渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算 108

8.4.1　齿轮各部分的名称和符号 108

8.4.2　齿轮的基本参数及几何尺寸计算 109

8.5　分度圆弦齿厚及公法线长度 111

8.5.1　分度圆弦齿厚 111

8.5.2　公法线长度 112

8.6　渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 113

8.6.1　正确啮合的条件 113

8.6.2　中心距和啮合角 114

8.6.3　连续传动条件及重合度 116

8.7　渐开线轮齿的切削原理、根切及最少齿数 119

8.7.1　渐开线轮齿的切削原理 119

8.7.2　渐开线轮齿的根切现象及最少齿数 121

8.8　变位齿轮传动简介 122

8.8.1　变位齿轮传动及最小变位系数 122

8.8.2　变位齿轮传动的类型和特点 124

8.9　齿轮常见的失效形式和设计准则 125

8.9.1　齿轮常见的失效形式 125

8.9.2　设计准则 127

8.10　齿轮常用材料及许用应力 128

8.10.1　齿轮材料的基本要求 128

8.10.2　齿轮常用材料及热处理 128

8.10.3　齿轮的许用应力 129

8.11　圆柱齿轮传动精度简介 133

8.11.1　齿轮传动的精度要求 133

8.11.2　齿轮传动的精度及等级选择 133

8.11.3　齿轮传动的侧隙 134

8.11.4　齿轮精度的标注 134

8.11.5　齿轮的检测项目 135

8.12　渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 135

8.12.1　轮齿的受力分析 135

8.12.2　轮齿的计算载荷 136

8.12.3　齿面接触疲劳强度计算 136

8.12.4　齿根弯曲疲劳强度计算 138

8.13　平行轴斜齿圆柱齿轮传动 139

8.13.1　齿廓曲面的形成及其啮合特点 139

8.13.2　斜齿轮的基本参数和几何尺寸计算 141

8.13.3　斜齿轮正确啮合的条件和重合度 143

8.13.4　斜齿圆柱齿轮的当量齿数和不发生根切的最少齿数 144

8.13.5　斜齿圆柱齿轮的强度计算 145

8.14　直齿圆锥齿轮传动 148

8.14.1　圆锥齿轮的特点和应用 148

8.14.2　传动比、主要参数和几何尺寸 148

8.14.3　正确啮合的条件 150

8.14.4　当量齿轮与当量齿数 150

8.14.5　直齿圆锥齿轮的强度计算 152

8.15　标准齿轮传动的设计计算 153

8.15.1　主要参数的选择 153

8.15.2　设计计算的步骤 155

8.16　齿轮的结构及齿轮传动的润滑和效率 159

8.16.1　齿轮的结构 159

8.16.2　齿轮传动的润滑 161

8.16.3　齿轮传动的效率 162

8.17　齿轮传动的发展趋势简介 162

8.17.1　齿廓曲线的研究动向 163

8.17.2　齿面硬度、齿轮精度、齿轮材料方面的研究动向 164

8.17.3　齿轮设计及制造技术的发展动向 164

思考题和习题 165

第9章　蜗杆传动 169

9.1　蜗杆传动的类型和特点 169

9.1.1　蜗杆传动的类型 169

9.1.2　蜗杆传动的特点 170

9.2　蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 171

9.2.1　蜗杆传动的形成及其正确啮合条件 171

9.2.2　圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 172

9.3　蜗杆传动的失效形式和计算准则 174

9.3.1　失效形式 174

9.3.2　计算准则 175

9.4　蜗杆传动的材料和结构 175

9.4.1　蜗杆传动的材料 175

9.4.2　蜗杆、蜗轮的结构 175

9.5　蜗杆传动的强度计算 176

9.5.1　蜗杆传动的受力分析 176

9.5.2　蜗轮齿面接触疲劳强度计算 177

9.5.3　蜗轮轮齿的齿根弯曲疲劳强度计算 178

9.5.4　蜗杆的刚度计算 179

9.6　蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 179

9.6.1　蜗杆传动的效率 179

9.6.2　蜗杆传动的润滑 180

9.6.3　蜗杆传动的热平衡计算 180

9.7　普通圆柱蜗杆传动的精度等级选择及安装和维护 182

思考题和习题 183

第10章　齿轮系 184

10.1　概述 184

10.1.1　轮系及其应用 184

10.1.2　轮系的类型 184

10.2　定轴轮系及其传动比 185

10.2.1　平面定轴轮系 185

10.2.2　空间定轴轮系 187

10.3　周转轮系及其传动比 188

10.3.1　周转轮系的组成及分类 188

10.3.2　平面周转轮系 189

10.3.3　空间周转轮系 192

10.4　混合轮系及其传动比 192

10.5　齿轮系的应用 194

10.5.1　实现分路传动 194

10.5.2　获得大的传动比 194

10.5.3　实现换向传动 194

10.5.4　实现变速传动 195

10.5.5　用于对运动进行合成与分解 195

10.6　其他新型齿轮传动装置简介 196

10.6.1　渐开线少齿差行星齿轮传动 196

10.6.2　摆线针轮行星传动 197

10.6.3　谐波齿轮传动 198

10.7　减速器简介 198

10.7.1　减速器的功用与分类 198

10.7.2　常用减速器 199

10.7.3　减速器传动比的分配 200

10.7.4　减速器的结构 201

10.7.5　减速器的润滑与密封 201

思考题和习题 202

第11章　联接 205

11.1　键联接 206

11.1.1　概述 206

11.1.2　键联接的类型 206

11.1.3　平键联接的选择和计算 209

11.2　花键联接 211

11.3　销联接 212

11.3.1　销联接的类型 212

11.3.2　销联接的选择和计算 213

11.4　联轴器和离合器 214

11.4.1　联轴器 214

11.4.2　离合器 220

11.5　螺纹联接 221

11.5.1　螺纹的形成及加工 221

11.5.2　螺纹的主要参数和类型 223

11.5.3　螺纹联接 226

11.6　螺纹联接的预紧和防松 232

11.6.1　螺纹联接的预紧 232

11.6.2　螺纹联接的防松 234

11.7　滑动螺旋传动简介 236

11.7.1　螺旋传动的类型 236

11.7.2　螺旋传动的结构及材料 237

11.8　滚动螺旋传动简介 237

11.8.1　滚珠丝杠的分类、特点和应用 238

11.8.2　滚动螺旋副的型号及其螺纹代号 239

11.8.3　滚动螺旋传动设计计算的说明 241

思考题和习题 241

第12章　轴承 243

12.1　轴承的功用和类型 243

12.2　滚动轴承的组成、类型及特点 244

12.2.1　滚动轴承的组成 244

12.2.2　滚动轴承的类型及特点 245

12.3　滚动轴承的代号 247

12.3.1　基本代号 248

12.3.2　前置代号和后置代号 249

12.4　滚动轴承类型的选择 251

12.4.1　影响轴承承载能力的参数 251

12.4.2　滚动轴承类型的选择 252

12.5　滚动轴承的工作情况分析及计算 253

12.5.1　滚动轴承的受载情况分析 253

12.5.2　滚动体轴承的失效形式和计算准则 253

12.5.3　滚动轴承的寿命计算 254

12.5.4　滚动轴承的静强度计算 261

12.6　滚动轴承的选择 263

12.6.1　滚动轴承类型的选择 263

12.6.2　滚动轴承尺寸的选择 263

12.6.3　公差等级的选择 264

12.7　滚动轴承的组合设计 264

12.7.1　轴承的轴向固定 264

12.7.2　轴系的轴向固定 265

12.7.3　轴承组合的调整 267

12.7.4　轴承组合支承部分的刚度和同轴度 268

12.7.5　轴承的预紧 268

12.7.6　滚动轴承的配合与装拆 269

12.7.7　滚动轴承的润滑与密封 271

12.8　滑动轴承概述 274

12.8.1　滑动轴承的特点、应用及分类 274

12.8.2　滑动轴承的典型结构 275

12.8.3　滑动轴承轴瓦的结构和滑动轴承的材料 277

12.8.4　滑动轴承的润滑 279

12.9　滚动轴承与滑动轴承的性能比较 283

思考题和习题 284

第13章　轴 286

13.1　概述 286

13.1.1　轴的类型 286

13.1.2　轴的材料及选用 288

13.1.3　轴的结构组成 289

13.2　轴的结构设计 289

13.2.1　轴的强度和刚度 290

13.2.2　拟定轴上零件的装配方案 291

13.2.3　零件在轴上的固定方法 291

13.2.4　轴上各轴段的尺寸确定 292

13.2.5　轴的结构工艺性 293

13.3　轴的强度计算 294

13.3.1　按扭转强度计算 294

13.3.2　按弯扭合成强度条件的计算 294

13.4　轴的设计方法 296

13.4.1　类比法 296

13.4.2　设计计算法 296

思考题和习题 299

第14章　弹簧 301

14.1　弹簧的功用、类型、材料与制造 301

14.1.1　弹簧的功用 301

14.1.2　弹簧的类型 301

14.1.3　弹簧的材料与制造 302

14.2　圆柱螺旋弹簧的结构、特性、参数与尺寸 303

14.2.1　弹簧的端部结构 303

14.2.2　弹簧的特性曲线 304

14.2.3　弹簧的参数与尺寸 305

思考题和习题 306

第15章　机械的调速与平衡 307

15.1　机械的速度波动与调节 307

15.1.1　机械的速度波动 307

15.1.2　周期性速度波动的调节 308

15.1.3　非周期性速度波动的调节 308

15.2　刚性转子的平衡 309

15.2.1　刚性转子的静平衡 309

15.2.2　刚性转子的动平衡 311

15.2.3　转子的平衡实验 312

15.2.4　平衡精度简介 313

思考题和习题 313

第16章　机械传动设计 315

16.1　概述 315

16.2　常用机械传动机构的选择 315

16.2.1　机械传动的常用类型 315

16.2.2　机械传动装置设计的一般依据 316

16.3　机械传动的特性和参数 317

16.4　机械传动的方案设计 320

16.4.1　传动类型的选择 320

16.4.2　传动顺序的布置 321

16.4.3　总传动比的分配 321

16.5　机械传动的设计顺序 322

思考题和习题 324

第17章　现代机械设计综述 326

17.1 概述 326

17.1.1　现代机械的主要特征 326

17.1.2　现代机械设计的特点 328

17.2　现代机械设计基础 329

17.2.1　现代机械设计常用设计方法 329

17.2.2　现代机械设计常用工程软件 332

17.3　现代机械设计过程概述 337

思考题和习题 346

参考文献 348