机械设计基础PDF电子书下载

绪论 1

第一节 引言 1

一、机械、机器、机构及其组成 1

二、机械制造业在国民经济中的地位 4

第二节 本课程学习的内容、目的和方法 5

一、本课程研究的内容 5

二、本课程学习的目的和要求 5

三、本课程学习的方法 5

绪论小结 6

思考题 6

习题 6

第一章 机械设计概论 7

第一节 机械设计的基本要求和一般过程 7

一、机械设计的基本要求 7

二、机械设计的类型 8

三、机械设计的一般过程 9

第二节 机械零件的设计 11

一、机械零件的失效形式 11

二、机械零件的设计准则 11

三、机械零件的设计计算 13

第三节 机械零件设计的结构工艺性和标准化 13

一、机械零件设计的结构工艺性 14

二、机械零件设计的标准化 14

本章小结 15

思考题 15

习题 16

第二章 平面机构的结构分析 17

第一节 平面机构的组成 17

一、平面运动副 17

二、平面运动副的类型及其特点 17

三、平面运动链和平面机构 18

第二节 平面机构运动简图 18

一、平面机构运动简图概念 19

二、带有运动副元素的构件的表示 19

三、平面机构运动简图的绘制 20

第三节 平面机构的自由度 21

一、自由构件的自由度 21

二、平面运动副的自由度与约束 21

三、平面机构的自由度计算 21

四、机构具有确定的相对运动的条件 21

第四节 计算平面机构自由度时的注意事项 22

一、复合铰链 22

二、局部自由度 23

三、虚约束 23

本章小结 25

思考题 25

习题 25

第三章 平面四连杆机构 27

第一节 平面四连杆机构的类型及其应用 27

一、曲柄摇杆机构 27

二、双曲柄机构 27

三、双摇杆机构 29

第二节 平面四连杆机构的演化 29

一、扩大转动副 29

二、取不同构件为机架 30

三、将转动副化成移动副 31

四、其他含有一个移动副的四连杆机构 31

五、含有两个移动副的四连杆机构 32

第三节 铰链四连杆机构的基本性质 33

一、曲柄存在的条件 33

二、急回运动特性 34

三、压力角和传动角 35

四、死点状态 35

第四节 平面四连杆机构的设计 36

一、按给定的连杆长度及其位置设计四连杆机构 37

二、按给定的行程速比系数K设计四连杆机构 37

三、按给定的运动轨迹设计四连杆机构简介 39

本章小结 40

思考题 41

习题 41

第四章 凸轮机构 43

第一节 概述 43

一、凸轮机构的应用 43

二、凸轮机构的类型 44

三、凸轮机构维持高副接触的方式 45

第二节 常用的从动杆运动规律 45

一、凸轮机构的工作原理和运动分析 45

二、常用的从动杆运动规律简介 46

三、从动杆运动规律的选择 49

第三节 移动从动杆盘状凸轮轮廓曲线的图解法设计 51

一、尖顶对心移动从动件盘状凸轮轮廓曲线的设计 51

二、滚子移动从动件盘状凸轮轮廓曲线的设计 52

三、对心移动平底从动杆凸轮轮廓曲线的设计 52

第四节 盘状凸轮轮廓曲线的解析法设计 53

一、滚子从动杆盘状凸轮理论轮廓曲线的数学方程式 53

二、滚子从动杆盘状凸轮工作轮廓曲线的数学方程式 54

三、加工凸轮轮廓时刀具中心运动轨迹的数学方程式 54

第五节 凸轮机构设计中应注意的问题 55

一、凸轮机构的压力角 55

二、凸轮机构的压力角与凸轮基圆半径的关系 56

三、滚子半径的选择 56

四、凸轮加工方法和精度要求 57

五、凸轮在轴上的固定 59

本章小结 59

思考题 60

习题 60

第五章 间歇运动机构 62

第一节 棘轮机构 62

一、棘轮机构的组成及工作原理 62

二、棘轮机构的类型 62

三、棘轮机构的特点及应用 63

四、棘轮转角的调节方法 65

第二节 槽轮机构 65

一、槽轮机构的工作原理及类型 66

二、槽轮机构的特点及应用 66

三、槽轮机构的运动系数、槽数和圆销数 67

第三节 凸轮式间歇运动机构 67

一、凸轮式间歇运动机构的类型和工作原理 67

二、凸轮式间歇运动机构的特点及应用 68

本章小结 68

思考题 69

习题 69

第六章 齿轮机构 70

第一节 概述 70

一、齿轮机构的应用和特点 70

二、齿轮机构的类型 70

第二节 齿廓啮合基本定律 71

第三节 渐开线及渐开线齿轮 72

一、渐开线的形成 73

二、渐开线的数学方程式 73

三、渐开线的性质 74

四、渐开线齿轮的啮合特点 75

第四节 渐开线齿轮各部分的名称及标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸 76

一、外齿轮各部分的名称和符号 76

二、渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数 77

三、渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 78

四、齿条和内齿轮简介 80

第五节 标准直齿圆柱齿轮的其他几何尺寸 81

一、任意半径圆周上的齿厚 81

二、分度圆弦齿厚和分度圆弦齿高 82

三、固定弦齿厚和固定弦齿高 83

四、公法线长度和跨齿数 83

第六节 一对渐开线齿轮的啮合传动 86

一、一对渐开线齿轮的啮合过程 86

二、渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件 86

三、渐开线直齿圆柱齿轮连续传动的条件 88

第七节 渐开线齿轮的切削加工原理 88

一、成形法加工 88

二、范成法加工 89

三、渐开线齿轮的根切现象和不发生根切的最少齿数 92

第八节 变位齿轮概念 93

一、标准齿轮的局限性 93

二、变位齿轮 94

三、最小变位系数 94

第九节 标准斜齿圆柱齿轮机构 95

一、斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成及啮合特点 95

二、斜齿圆柱齿轮的基本参数 96

三、斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 97

四、斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件和重合度 98

五、斜齿圆柱齿轮的当量齿数 99

第十节 标准直齿圆锥齿轮机构 99

一、直齿圆锥齿轮的齿廓 99

二、标准直齿圆锥齿轮的基本参数 100

三、标准直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算 101

第十一节 蜗杆机构 101

一、蜗杆机构的特点和类型 102

二、蜗杆与蜗轮的基本参数 102

三、蜗杆机构的几何尺寸计算 104

本章小结 105

思考题 105

习题 106

第七章 齿轮系 107

第一节 概述 107

一、齿轮系的类型 107

二、齿轮系的传动比 108

第二节 定轴齿轮系的传动比 108

一、平面定轴齿轮系的传动比 108

二、空间定轴齿轮系的传动比 109

第三节 行星齿轮系的传动比 111

第四节 混合齿轮系的传动比 113

一、混合齿轮系的传动比概念 113

二、如何分离定轴齿轮系 113

三、如何分离行星齿轮系 113

第五节 齿轮系的功用 115

一、获得较大的传动比 115

二、实现远距离的传动 115

三、实现转速大小和转向的改变 115

四、实现分路传动 115

五、实现运动的合成与分解 116

六、实现工艺动作和特殊运动轨迹 116

本章小结 116

思考题 117

习题 117

第八章 机械的调速和平衡 118

第一节 机械运转速度波动的调节 118

一、机械运转速度波动的原因及类型 118

二、周期性速度波动的调节 119

三、非周期性速度波动的调节 120

第二节 回转件的静平衡 121

一、回转件的静平衡计算 121

二、回转体的静平衡试验 122

第三节 回转件的动平衡 123

一、回转件的动平衡计算 123

二、回转体的动平衡试验 124

本章小结 124

思考题 125

习题 125

第九章 键联接和销联接 126

第一节 键联接的类型 126

一、平键联接 126

二、半圆键联接 127

三、楔键联接 128

四、切向键联接 128

第二节 平键联接的设计 128

一、平键的类型选择 128

二、平键的尺寸选择 128

三、平键联接的失效形式和强度计算 129

第三节 花键联接 130

一、花键联接的特点 130

二、花键联接的类型 130

三、花键联接的强度计算简介 131

第四节 销联接 131

一、销联接的类型及应用 132

二、销联接的强度计算 132

本章小结 133

思考题 134

习题 134

第十章 螺纹联接和螺旋机构 135

第一节 概述 135

一、螺纹的形成 135

二、螺纹的主要参数 135

三、常用螺纹的特点及应用 136

第二节 螺旋副的受力分析 137

一、矩形螺旋副的受力分析 137

二、非矩形螺旋副的受力分析 138

第三节 螺纹联接的类型和螺纹联接件 138

一、螺纹联接的基本类型 139

二、标准螺纹联接件 140

第四节 螺纹联接的预紧和防松 141

一、螺纹联接的预紧 141

二、螺纹联接的防松 141

第五节 螺栓联接的强度计算 143

一、螺栓联接的失效形式 143

二、松螺栓联接的强度计算 143

三、受轴向载荷作用的紧螺栓联接的强度计算 144

四、铰制孔用螺栓联接的强度计算 145

第六节 螺纹联接件的材料和许用应力 146

一、螺纹联接件的力学性能级别 146

二、螺纹联接件的材料 146

三、螺纹联接件的许用应力 146

第七节 提高螺栓联接强度的措施 148

一、改善螺纹牙之间的载荷分布 148

二、减小螺栓的应力变化幅度 148

三、减小应力集中 149

四、避免附加弯曲应力 149

五、改进螺栓制造工艺 150

第八节 螺旋机构 150

一、螺旋机构的类型 150

二、调整螺旋机构 151

本章小结 152

思考题 152

习题 152

第十一章 带传动 154

第一节 概述 154

一、带传动的类型 154

二、带传动的布置形式 155

三、带传动的特点及应用 155

第二节 带传动的工作情况分析 156

一、带传动的受力分析 156

二、带传动的运动分析 157

三、带传动的应力分析 158

四、带传动的失效形式及设计准则 159

五、提高带传动承载能力的措施 159

第三节 普通V带标准和V带带轮 160

一、V带的结构和普通V带标准 160

二、普通V带带轮设计 161

第四节 普通V带传动设计 162

一、确定普通V带的型号和带轮的基准直径 162

二、确定传动的中心距和V带基准长度 164

三、确定V带的根数 164

四、计算作用在轴上的载荷 165

五、设计带轮并绘制带轮零件工作图 165

第五节 V带传动的安装、张紧和维护 167

一、V带传动的安装 168

二、V带传动的张紧 168

三、V带传动的维护 169

本章小结 169

思考题 170

习题 170

第十二章 链传动 171

第一节 概述 171

一、链传动的特点、类型和应用 171

二、滚子链的结构和标准 172

三、滚子链链轮设计 173

第二节 链传动的工作情况分析 175

一、链传动的运动分析 175

二、链传动的受力分析 176

第三节 滚子链传动的失效形式和功率曲线 177

一、滚子链传动的失效形式 177

二、滚子链传动的功率曲线 177

第四节 滚子链传动的设计计算 179

一、链传动主要参数的选择 179

二、链传动的设计计算 180

第五节 链传动的布置使用和维护 182

一、链传动的布置 182

二、链传动的安装 183

三、链传动的维护 183

本章小结 183

思考题 184

习题 184

第十三章 齿轮传动 185

第一节 概述 185

一、齿轮传动的失效形式 185

二、齿轮传动的设计准则 187

第二节 齿轮的常用材料及许用应力 188

一、齿轮的常用材料 188

二、齿轮材料的热处理 190

三、齿轮材料的许用应力 190

第三节 渐开线圆柱齿轮的精度简介 194

一、工程上对齿轮传动的基本要求 194

二、渐开线圆柱齿轮的精度 195

三、渐开线圆柱齿轮的接触斑点 196

四、渐开线圆柱齿轮的侧隙 196

五、渐开线圆柱齿轮毛坯和箱体的精度 196

六、圆柱齿轮精度等级的图样标注 196

第四节 直齿圆柱齿轮传动的轮齿受力分析和载荷计算 197

一、齿轮轮齿的受力分析 197

二、载荷计算 198

第五节 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 198

一、齿面接触疲劳强度计算 199

二、齿根弯曲疲劳强度计算 201

三、齿轮传动设计参数的选择 203

第六节 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 207

一、斜齿圆柱齿轮轮齿的受力分析 207

二、齿面接触疲劳强度计算 208

三、齿根弯曲疲劳强度计算 209

第七节 标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算 212

一、直齿圆锥齿轮轮齿的受力分析 213

二、齿面接触疲劳强度计算 213

三、齿根弯曲疲劳强度计算 214

第八节 齿轮的结构设计 216

一、齿轮的结构型式 216

二、齿轮的表面结构 219

本章小结 223

思考题 224

习题 225

第十四章 蜗杆传动 226

第一节 概述 226

一、蜗杆传动的失效形式和计算准则 226

二、蜗杆和蜗轮的常用材料 226

三、蜗轮材料的许用应力 227

四、圆柱蜗杆传动的精度简介 228

第二节 蜗杆传动的强度计算 229

一、蜗杆传动的受力分析和载荷计算 229

二、蜗轮的齿面接触强度计算 230

三、蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算 231

第三节 蜗杆传动的效率、热平衡计算和润滑 231

一、蜗杆传动的效率 231

二、蜗杆传动的热平衡计算 232

三、蜗杆传动的润滑 233

第四节 蜗杆和蜗轮的结构设计 236

一、蜗杆的结构设计 236

二、蜗轮的结构设计 236

本章小结 239

思考题 239

习题 239

第十五章 轴 241

第一节 概述 241

一、轴的分类 241

二、轴的组成 242

三、工程上对轴设计的基本要求 242

第二节 轴的常用材料 243

第三节 轴的结构设计 244

一、影响轴结构的主要因素 244

二、轴上零件的轴向固定 244

三、轴上零件的周向固定 246

四、各轴段直径和长度的确定 246

五、轴的结构工艺性 247

六、提高轴的疲劳强度的措施 248

第四节 轴的设计计算 249

一、轴的失效形式和设计准则 249

二、按扭矩概略计算轴的最小直径 250

三、轴的弯曲－扭转复合强度校核 250

第五节 轴的刚度计算和临界转速 255

一、轴的刚度计算 255

二、轴的临界转速的概念 256

本章小结 256

思考题 256

习题 257

第十六章 滑动轴承 258

第一节 概述 258

一、滑动轴承工作时的摩擦润滑状态 258

二、滑动轴承的特点和应用 258

第二节 滑动轴承的类型和结构 259

一、向心滑动轴承的结构型式 259

二、轴瓦的结构 260

三、推力滑动轴承的结构型式 261

四、滑动轴承的配合间隙 261

第三节 滑动轴承的材料 261

一、轴承盖和轴承座的材料 261

二、轴瓦的材料 261

第四节 非液体摩擦滑动轴承的校核计算 262

一、向心滑动轴承的校核计算 263

二、推力滑动轴承的校核计算 263

第五节 滑动轴承的润滑 264

一、常用润滑剂及其选用 264

二、润滑方式及润滑装置 265

本章小结 267

思考题 267

习题 267

第十七章 滚动轴承 268

第一节 概述 268

一、滚动轴承的组成和特点 268

二、滚动轴承的类型 269

三、滚动轴承的代号 271

第二节 滚动轴承类型的选择 273

一、滚动轴承类型选择的基本原则 273

二、滚动轴承类型选择时要注意的问题 274

第三节 滚动轴承的受力分析和失效形式 274

一、滚动轴承元件的受力分析 274

二、滚动轴承失效的主要形式 274

三、滚动轴承的计算准则 275

第四节 滚动轴承的寿命计算 275

一、滚动轴承的寿命 275

二、滚动轴承的寿命计算简介 276

三、滚动轴承的当量动载荷计算 277

四、圆锥滚子轴承和角接触球轴承的轴向载荷计算 277

第五节 滚动轴承的静强度计算 280

一、滚动轴承的基本额定静载荷 280

二、滚动轴承的静强度计算简介 280

第六节 滚动轴承的组合设计 281

一、滚动轴承组合的轴向固定 281

二、滚动轴承组合的调整 282

三、滚动轴承的配合 284

四、滚动轴承的轴向固定和装拆 284

五、滚动轴承的预紧 285

六、滚动轴承组合支承部分的刚度和同轴度 286

七、滚动轴承的润滑 287

八、滚动轴承的密封 288

本章小结 289

思考题 289

习题 290

第十八章 联轴器和离合器 291

第一节 联轴器 291

一、固定式刚性联轴器 291

二、可移式刚性联轴器 291

三、弹性联轴器 292

四、联轴器的选用 293

第二节 离合器 294

一、牙嵌式离合器 294

二、摩擦式离合器 294

三、特殊功能离合器 295

本章小结 296

思考题 296

习题 296

参考文献 297