高等学校机械设计制造及自动化专业“十一五”规划教材 机械设计基础PDF电子书下载

第1章　总论 1

1.1 “机械设计基础”课程的研究对象和内容 1

1.1.1　机械的组成 1

1.1.2　基本术语 2

1.1.3　本课程的主要内容 3

1.2　机械设计的基本要求和一般步骤 4

1.2.1　机械设计的基本要求 4

1.2.2　机械设计的一般步骤 4

1.3　现代设计理论及方法简介 6

1.3.1　现代设计的概念 6

1.3.2　现代设计方法的特点和范畴 7

1.3.3　现代设计方法简介 7

1.4　机械零件的常用材料及钢的热处理概念 9

1.4.1　机械零件的常用材料 9

1.4.2　材料的选择 11

1.4.3　钢的热处理概念 11

习题 13

第2章　工程力学基础 14

2.1　工程力学的研究内容和任务 14

2.1.1　工程力学的研究内容 14

2.1.2　工程力学的研究对象 14

2.2　静力学基础 15

2.2.1　静力学的基本概念 15

2.2.2　静力学公理 16

2.2.3　力矩与合力矩定理 18

2.2.4　力偶与平面力偶系 20

2.2.5　力的平移定理 21

2.2.6　约束及其反力 22

2.2.7　构件的受力分析与受力图 24

2.3　力系的合成与平衡 26

2.3.1　平面汇交力系的合成与平衡 26

2.3.2　平面力偶系的合成与平衡 30

2.3.3　平面任意力系的合成与平衡 32

2.3.4　空间力系的合成与平衡 34

2.4　轴向拉伸与压缩 36

2.4.1　轴向拉压的内力、应力与变形 37

2.4.2　材料拉伸和压缩时的力学性能 41

2.4.3　拉压杆的强度计算 44

2.5　剪切与挤压 47

2.5.1　剪切的假定计算 47

2.5.2　挤压的假定计算 47

2.6　扭转 49

2.6.1　扭转的概念、外力和内力 49

2.6.2　圆轴扭转时横截面上的应力与强度计算 52

2.6.3　圆轴扭转时的变形与刚度计算 54

2.7　弯曲 55

2.7.1　弯曲的概念与弯曲内力 55

2.7.2　弯曲正应力与弯曲正应力强度条件 61

2.7.3　弯曲变形与弯曲刚度条件 66

2.8　组合变形与压杆稳定 70

2.8.1　组合变形 70

2.8.2　压杆稳定 72

2.9　动荷应力与疲劳强度 75

2.9.1　动载荷与动荷应力 75

2.9.2　交变应力及其分类 75

2.9.3　材料的疲劳破坏与疲劳极限 76

2.9.4　构件的疲劳极限与强度计算 77

习题 78

第3章 平面机构的运动简图及其自由度 85

3.1　运动副及其分类 85

3.2　平面机构的组成及其运动简图 86

3.2.1　机构中构件的分类 86

3.2.2　机构运动简图 86

3.3　平面机构的自由度 91

3.3.1　平面机构的自由度 91

3.3.2　机构具有确定运动的条件 92

3.3.3　计算平面机构自由度时应注意的事项 93

习题 96

第4章 平面连杆机构及其设计 98

4.1　平面四杆机构的基本形式及特点 98

4.1.1　平面四杆机构的基本形式和应用 98

4.1.2　平面连杆机构的传动特点 101

4.2　平面四杆机构的基本知识 101

4.2.1　平面四杆机构的演化 101

4.2.2　平面四杆机构存在曲柄的条件 105

4.2.3　急回特性和行程速比系数 107

4.2.4　压力角和传动角 108

4.2.5　机构的死点位置 109

4.3　平面四杆机构的设计 110

4.3.1　用图解法设计平面四杆机构 111

4.3.2　用解析法设计平面四杆机构 112

习题 113

第5章 凸轮机构及间歇运动机构 115

5.1 凸轮机构 115

5.1.1 凸轮机构的组成及应用 115

5.1.2　凸轮机构的类型 116

5.1.3　凸轮机构的特点 118

5.2　间歇运动机构 118

5.2.1　棘轮机构 118

5.2.2　槽轮机构 122

5.2.3　不完全齿轮机构 124

5.2.4 凸轮间歇运动机构 126

习题 127

第6章 螺纹联接与螺旋机构 128

6.1　螺纹的主要参数及常用类型 128

6.1.1　螺纹的形成 128

6.1.2　螺纹的主要参数 129

6.2　螺纹联接和螺纹联接件 131

6.2.1　螺纹联接的基本类型 131

6.2.2　螺纹联接件的主要类型 131

6.3　螺纹联接的预紧和防松 133

6.3.1　螺纹联接的预紧 133

6.3.2　螺纹联接的防松 134

6.3.3　螺纹联接应注意的问题 135

6.4　螺旋机构 136

习题 138

第7章　带传动和链传动 139

7.1　带传动的基本知识 139

7.1.1　带传动的类型、特点、应用和几何尺寸 139

7.1.2 V带及V带轮 141

7.1.3　带传动的工作情况分析 144

7.2　普通V带传动的设计计算 147

7.2.1 带传动的失效形式和设计准则 147

7.2.2　普通V带传动的设计 150

7.3　同步带传动 153

7.3.1　同步带传动设计概述 153

7.3.2　同步带传动设计计算 154

7.4　链传动的类型和特点 157

7.4.1　链传动的特点和应用 157

7.4.2　链传动的类型和结构 158

7.5　滚子链传动的设计计算 161

7.5.1　链传动的主要失效形式 161

7.5.2　滚子链传动的设计 162

7.5.3　低速链传动的静强度计算 165

习题 167

第8章　齿轮传动 168

8.1　齿轮传动的特点及分类 168

8.2　齿廓啮合基本定律 170

8.3　渐开线和渐开线齿廓的啮合特性 171

8.3.1　渐开线及其性质 171

8.3.2　渐开线齿廓满足定传动比传动的要求 172

8.3.3　渐开线齿廓的啮合特性 173

8.4　标准直齿圆柱齿轮的基本尺寸 173

8.4.1　齿轮各部分的名称和符号 173

8.4.2　直齿圆柱齿轮的基本参数 174

8.4.3　标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算 175

8.5　渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 176

8.5.1　渐开线齿轮的正确啮合条件 176

8.5.2　渐开线齿轮连续传动的条件 177

8.5.3　渐开线标准齿轮传动的中心距 178

8.6　渐开线齿轮的加工 178

8.6.1　渐开线齿轮加工原理 178

8.6.2　渐开线齿轮的根切、最少齿数和变位 81

8.7　轮齿的失效形式和齿轮材料 182

8.7.1　轮齿的失效形式 182

8.7.2　设计准则 184

8.7.3　齿轮材料 184

8.8　直齿圆柱齿轮的强度计算 186

8.8.1　轮齿的受力分析和载荷计算 186

8.8.2　齿根弯曲强度计算 187

8.8.3　齿面接触疲劳强度计算 188

8.8.4　轮齿的许用弯曲应力和许用接触应力 189

8.8.5　齿轮强度计算中应注意的问题 190

8.8.6　齿轮强度计算中的参数选择 190

8.9　斜齿圆柱齿轮传动 192

8.9.1　斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成及啮合特点 192

8.9.2　斜齿圆柱齿轮传动的几何参数和尺寸计算 194

8.9.3　斜齿圆柱齿轮的当量齿轮和最少齿数 197

8.9.4　斜齿圆柱齿轮轮齿的受力分析 197

8.10　蜗杆传动 198

8.10.1　蜗杆传动的组成和特点 198

8.10.2　普通圆柱蜗杆传动的参数和几何尺寸 199

8.10.3　蜗杆传动的相对滑动速度 202

8.10.4　蜗杆传动的失效形式和常用材料 202

8.10.5　蜗杆传动的受力分析 203

8.11　直齿圆锥齿轮传动 204

8.11.1　概述 204

8.11.2　直齿锥齿轮的齿廓和当量齿数 205

8.11.3　标准直齿锥齿轮的几何尺寸 206

8.11.4　直齿锥齿轮轮齿受力分析 208

8.12　齿轮的结构及润滑 209

8.12.1　齿轮的结构设计 209

8.12.2　齿轮传动的润滑 212

习题 213

第9章　轮系 215

9.1　轮系及其分类 215

9.2　定轴轮系传动比的计算 216

9.2.1　轮系传动比的定义 216

9.2.2　定轴轮系的传动比 217

9.3　周转轮系传动比的计算 220

9.3.1　周转轮系的组成 220

9.3.2　周转轮系传动比的计算 220

9.4　复合轮系传动比的计算 225

9.4.1　复合轮系传动比的计算方法 225

9.4.2　复合轮系传动比计算实例 226

9.5　轮系的功用 227

习题 231

第10章　轴和轴毂联接 234

10.1　轴的类型及其材料 234

10.1.1　轴的类型 234

10.1.2　轴的常用材料及其选择 236

10.2　轴的结构设计 237

10.2.1　确定轴上零件的装配方案 238

10.2.2　轴上零件的定位 238

10.2.3　轴的结构工艺性 240

10.3　轴的计算 241

10.3.1　轴的强度计算 241

10.3.2　轴的刚度计算 244

10.4　轴毂联接 244

10.4.1　键联接 244

10.4.2　花键联接 248

10.4.3　过盈联接 249

10.4.4　胀套联接 250

10.4.5　型面联接 250

10.4.6　销联接 250

习题 251

第11章　轴承 254

11.1　轴承的分类 254

11.2　滑动轴承的典型结构 254

11.2.1　径向滑动轴承 254

11.2.2　推力滑动轴承 256

11.2.3　轴瓦 257

11.2.4　轴承材料 258

11.3　非液体摩擦滑动轴承的校核计算 260

11.3.1　径向滑动轴承的校核计算 260

11.3.2　推力滑动轴承的校核计算 261

11.4　滚动轴承的类型、代号及选择 262

11.4.1　滚动轴承的类型 262

11.4.2　滚动轴承的代号 265

11.4.3　滚动轴承类型的选择 266

11.5　滚动轴承的寿命及选择计算 266

11.5.1　滚动轴承的失效形式 266

11.5.2　滚动轴承的寿命 266

11.5.3　滚动轴承寿命的计算公式 268

11.5.4　滚动轴承的当量动载荷 269

11.5.5　滚动轴承的静载荷计算 271

11.6　滚动轴承的组合设计 272

11.6.1　保证支承的刚度和同轴度 272

11.6.2　轴承的固定和调整 273

11.6.3　滚动轴承的配合和装拆 275

11.7　轴承的润滑、润滑装置和密封装置 276

11.7.1　润滑剂的种类及其性能 276

11.7.2　润滑方法和润滑装置 277

11.7.3　密封装置 278

习题 279

第12章　联轴器与离合器 281

12.1　联轴器 281

12.1.1　刚性联轴器 281

12.1.2　挠性联轴器 283

12.2　离合器 285

12.2.1　牙嵌式离合器 286

12.2.2　圆盘摩擦式离合器 286

12.2.3　超越离合器 288

12.3　联轴器和离合器的选择 288

12.3.1　类型选择 288

12.3.2　型号和尺寸选择 289

习题 289

第13章　机械的平衡与调速 290

13.1　回转件的平衡 290

13.1.1　静平衡 290

13.1.2　动平衡 292

13.2　机器速度波动的调节 295

13.2.1　周期性速度波动 295

13.2.2　飞轮的基本概念 296

13.2.3　非周期性速度波动 298

习题 298

第14章 机械创新设计理论及方法 299

14.1　创新的基本原理 299

14.1.1　综合创新原理 299

14.1.2　分离创新原理 300

14.1.3　移植创新原理 300

14.1.4　逆向创新原理 300

14.1.5　还原创新原理 300

14.1.6　价值优化创新原理 301

14.2　机械创新寻找课题的方法 301

14.2.1　寻找创新题材 301

14.2.2　寻找创新题材的常用方法 302

14.3　总体方案设计阶段的创新方法 303

14.3.1 总体方案设计中常用的创新设计方法 303

14.3.2　机构创新设计的常用方法 306

14.4　结构技术设计阶段的创新方法 313

14.4.1　利用变异原理创新 313

14.4.2　利用组合原理创新 314

14.4.3　利用完满原理创新 315

14.4.4　利用逆向创新原理创新 316

14.4.5　利用人机工程学创新 316

参考文献 318