机械设计基础PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1本课程的研究对象 1

1.1.1本课程的研究对象 1

1.1.2基本概念 2

1.2本课程的主要内容和任务 3

1.2.1本课程的主要内容 3

1.2.2本课程的主要任务 3

1.3机械设计的基本要求与一般过程 4

1.3.1对机器设计的基本要求 4

1.3.2机械设计的一般过程 4

1.4机械设计的方法 5

1.4.1机械传统设计的方法 5

1.4.2机械现代设计方法简介 5

小结 7

思考与习题 7

第2章 平面机构的结构分析 8

2.1平面机构的组成 8

2.1.1构件与自由度的约束 8

2.1.2运动副的分类 9

2.2平面机构的运动简图 10

2.2.1平面机构运动简图的概念 10

2.2.2平面机构运动简图的绘制 12

2.3平面机构自由度 14

2.3.1平面机构自由度的计算公式 14

2.3.2机构具有确定运动的条件 15

2.3.3计算平面机构自由度时的注意事项 15

小结 19

思考与习题 19

第3章 平面连杆机构 21

3.1平面四杆机构的类型 21

3.1.1铰链四杆机构 21

3.1.2四杆机构的演化 23

3.2平面四杆机构的工作特性 26

3.2.1曲柄存在的条件 26

3.2.2急回特性与行程速比系数 28

3.2.3压力角和传动角 29

3.2.4死点位置 30

3.3平面四杆机构的设计 31

3.3.1按作图法设计四杆机构 31

3.3.2用实验法设计四杆机构 34

3.3.3用解析法设计四杆机构 35

小结 36

思考与习题 37

第4章 凸轮机构 39

4.1凸轮机构的特点和类型 39

4.1.1凸轮机构的特点及应用 39

4.1.2凸轮机构的类型 40

4.2从动件常用的运动规律 41

4.2.1凸轮机构的基本名词术语 41

4.2.2从动件常用的运动规律 42

4.2.3选择从动件运动规律应考虑的问题 46

4.3图解法设计凸轮轮廓 47

4.3.1对心移动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 48

4.3.2偏置尖顶移动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 49

4.3.3尖顶摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 50

4.4解析法设计凸轮轮廓 51

4.4.1偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构理论轮廓线方程 51

4.4.2偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构实际轮廓线方程 52

4.4.3刀具中心运动轨迹方程 53

4.5凸轮机构设计时应注意的问题 53

4.5.1滚子半径的选择 53

4.5.2平底长度L的确定 54

4.5.3压力角与传力性能 54

4.5.4基圆半径rb的确定 55

4.5.5凸轮机构的结构 56

小结 56

思考与习题 57

第5章 齿轮机构 58

5.1齿轮机构的特点和类型 58

5.1.1齿轮机构的特点及应用 58

5.1.2齿轮机构的类型 58

5.2渐开线齿轮的齿廓与啮合特性 59

5.2.1齿廓啮合基本定律 59

5.2.2渐开线的形成与特性 60

5.2.3渐开线齿廓的啮合特性 61

5.3渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸 62

5.3.1外齿轮各部分名称和主要参数 62

5.3.2内齿轮 64

5.3.3渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算 64

5.3.4齿条 65

5.3.5径节制简介 65

5.4渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 65

5.4.1正确啮合条件 65

5.4.2连续传动条件 66

5.4.3标准中心距 67

5.5渐开线齿轮的加工 68

5.5.1加工方法 68

5.5.2根切与最少齿数 70

5.5.3齿轮测量 71

5.6变位齿轮的简介 72

5.6.1变位齿轮的提出 72

5.6.2变位原理和变位齿轮的类型 73

5.6.3变位齿轮的特点 74

5.6.4变位齿轮传动的类型 74

5.7斜齿圆柱齿轮机构 75

5.7.1齿廓形成及啮合特点 75

5.7.2基本参数及几何尺寸的计算 76

5.7.3标准斜齿轮的啮合传动 78

5.7.4当量齿轮和当量齿数 79

5.7.5斜齿轮传动的主要优缺点 80

5.8标准直齿圆锥齿轮机构 80

5.8.1圆锥齿轮及传动特点 80

5.8.2标准直齿圆锥齿轮的基本参数和几何尺寸的计算 81

5.8.3当量齿轮 83

5.9蜗杆蜗轮机构 84

5.9.1蜗杆蜗轮机构的特点 84

5.9.2蜗杆蜗轮机构的类型 84

5.9.3蜗杆蜗轮机构的正确啮合条件 85

5.9.4蜗杆蜗轮机构的主要参数和几何尺寸 88

小结 91

思考与习题 92

第6章 轮系 94

6.1轮系的类型 94

6.1.1平行轴轮系和非平行轴轮系 94

6.1.2定轴轮系和周转轮系 95

6.2定轴轮系传动比的计算 96

6.2.1定轴轮系传动比的计算公式 96

6.2.2计算时的注意事项 96

6.3周转轮系传动比计算 98

6.3.1周转轮系的组成 98

6.3.2周转轮系传动比计算公式 98

6.3.3计算时的注意事项 99

6.4复合轮系传动比计算 101

6.5轮系的应用 102

6.6几种特殊的行星传动简介 105

6.6.1渐开线少齿差行星传动 105

6.6.2摆线针轮行星齿轮传动 105

6.6.3谐波齿轮传动 105

小结 106

思考与习题 107

第7章 其他常用机构 109

7.1棘轮机构 109

7.1.1棘轮机构的工作原理及特点 109

7.1.2齿式棘轮机构类型及其应用 110

7.1.3摩擦式棘轮机构 112

7.1.4棘轮机构的主要参数和几何尺寸 112

7.2槽轮机构 113

7.2.1槽轮机构的工作原理和基本型式 113

7.2.2槽轮机构的特点和应用 114

7.2.3槽轮机构的设计要点 115

7.2.4槽轮机构的尺寸计算 115

7.3不完全齿轮机构和凸轮式间歇机构简介 116

7.3.1不完全齿轮机构 116

7.3.2凸轮式间歇机构 116

小结 117

思考与习题 117

第8章 回转件的平衡与机械速度波动调节 119

8.1回转件的平衡 119

8.1.1平衡的目的与分类 119

8.1.2刚性回转件的平衡 120

8.2机械速度波动调节 125

8.2.1周期性速度波动的调节 125

8.2.2非周期性速度波动的调节 127

小结 127

思考与习题 128

第9章 机械零件设计概论 129

9.1机械零件设计基础知识 129

9.1.1机械零件的失效 129

9.1.2机械零件的载荷和应力 129

9.1.3机械零件的设计准则 130

9.1.4机械零件设计的一般步骤 132

9.2机械零件的常用材料及热处理简介 133

9.2.1金属材料 133

9.2.2非金属材料 134

9.2.3机械零件材料的选用原则 134

9.2.4热处理工艺简介 135

9.3机械零件的工艺性及标准化 136

9.3.1机械零件的工艺性 136

9.3.2机械零件的标准化 137

小结 137

思考与习题 138

第10章 带传动设计 139

10.1带传动的工作原理、类型和特点 139

10.1.1带传动的工作原理 139

10.1.2摩擦式带传动的类型 139

10.1.3带传动的工作特点和适用范围 140

10.2 V带和V带轮 140

10.2.1 V带的结构和标准 140

10.2.2 V带轮的材料和结构设计 142

10.3带传动的受力分析和弹性滑动 144

10.3.1带传动的受力分析 144

10.3.2带传动的最大有效拉力及其影响因素 145

10.3.3带传动的弹性滑动和打滑 146

10.4带传动的应力分析和设计准则 147

10.4.1带传动的应力分析 147

10.4.2带传动的主要失效形式 148

10.4.3 V带传动的设计准则和基本额定功率 148

10.5带传动的设计计算 150

10.5.1已知条件和设计内容 150

10.5.2设计步骤和设计参数的选择 151

10.6带传动的张紧、安装和维护 156

10.6.1带传动的张紧 156

10.6.2 V带的安装和维护 157

小结 157

思考与习题 157

第11章 链传动设计 159

11.1链传动的类型和应用 159

11.1.1链传动的类型 159

11.1.2链传动的工作特点和适用范围 160

11.2链条和链轮 160

11.2.1链条（仅介绍滚子链） 160

11.2.2链轮 162

11.3链传动的运动特性 164

11.3.1链传动的运动不均匀性 164

11.3.2链传动的动载荷 165

11.4滚子链传动的设计 166

11.4.1链传动的失效形式 166

11.4.2额定功率Po 166

11.4.3中、高速（v≥0.6 m/s）链传动的设计 168

11.4.4低速链传动（v＜ 0.6 m/s）的设计 170

11.5链传动的布置、润滑和张紧 172

11.5.1链传动的布置 172

11.5.2链传动的润滑 173

11.5.3链传动的张紧 173

小结 174

思考与习题 174

第12章 齿轮传动设计 175

12.1齿轮的失效形式与材料选择 175

12.1.1齿轮传动的形式 175

12.1.2齿轮的主要失效形式 175

12.1.3齿轮的材料和热处理 177

12.2齿轮的精度 179

12.3标准直齿圆柱齿轮传动的载荷计算 180

12.3.1轮齿的受力分析 180

12.3.2计算载荷 181

12.4标准直齿圆柱齿轮传动的设计 182

12.4.1齿面接触疲劳强度 182

12.4.2齿根弯曲疲劳强度 184

12.4.3齿轮材料的许用应力 185

12.4.4齿轮主要参数选择 186

12.4.5标准直齿轮传动的设计方法与示例 187

12.5标准斜齿圆柱齿轮传动设计 190

12.5.1轮齿的受力分析 190

12.5.2齿面接触疲劳强度 191

12.5.3齿根弯曲疲劳强度 192

12.5.4标准斜齿轮传动的设计示例 193

12.6标准直齿圆锥齿轮传动设计 196

12.6.1轮齿的受力分析 196

12.6.2标准直齿圆锥齿轮传动的强度 197

12.6.3标准直齿圆锥齿轮传动的设计示例 198

12.7齿轮的结构设计 200

12.8齿轮传动的润滑 202

12.8.1润滑剂的选择 202

12.8.2润滑方式的选择 203

12.9蜗杆传动设计 204

12.9.1蜗杆传动的失效形式和设计准则 204

12.9.2蜗杆、蜗轮的材料和结构 205

12.9.3蜗杆传动的受力分析与强度计算 206

12.9.4蜗杆传动设计示例 208

12.9.5蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 209

小结 211

思考与习题 211

第13章 联接 213

13.1机械制造中常用的螺纹 213

13.1.1螺纹的形成 213

13.1.2螺纹的主要参数 213

13.1.3螺纹的类型、特点及应用 214

13.2普通螺纹联接 216

13.2.1普通螺纹联接的基本类型及应用 216

13.2.2常用螺纹联接件 217

13.3螺旋副的受力分析、自锁条件及效率 219

13.3.1螺旋副的受力分析 219

13.3.2自锁条件 220

13.3.3螺旋副的效率 220

13.4螺纹联接的预紧、防松及结构设计 221

13.4.1螺纹联接的预紧 221

13.4.2螺纹联接的防松 221

13.4.3螺栓组联接的结构设计要点 223

13.5螺栓联接的强度计算 225

13.5.1松螺栓联接的强度计算 225

13.5.2紧螺栓联接的强度计算 226

13.5.3螺纹联接件常用材料及许用应力 228

13.6键联接 230

13.6.1键联接的类型、标准及应用 230

13.6.2平键联接的尺寸选择和强度计算 233

13.7花键和销联接 235

13.7.1花键联接 235

13.7.2销联接 236

小结 237

思考与习题 237

第14章 滚动轴承 239

14.1滚动轴承的基本知识 239

14.1.1滚动轴承的基本构造 239

14.1.2滚动轴承的材料 240

14.1.3滚动轴承的结构特性 240

14.1.4滚动轴承的类型、性能及特点 241

14.1.5滚动轴承的代号 244

14.2滚动轴承类型的选用 246

14.2.1滚动轴承承受的载荷情况 246

14.2.2滚动轴承的转速 246

14.2.3自动调心性能 246

14.2.4经济性 247

14.2.5其他方面 247

14.3滚动轴承的受力分析、失效形式和计算准则 248

14.3.1滚动轴承的受力分析 248

14.3.2滚动轴承的失效形式 249

14.3.3滚动轴承的计算准则 250

14.4滚动轴承的寿命及载荷的计算 250

14.4.1基本额定寿命和基本额定动载荷 250

14.4.2滚动轴承的当量动载荷及计算 251

14.4.3滚动轴承的寿命计算公式 252

14.4.4向心角接触轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷FA的计算 254

14.4.5滚动轴承静载荷的计算 257

14.5滚动轴承的组合设计 258

14.5.1滚动轴承的轴向固定与定位 258

14.5.2轴与轴承组合的支承结构 259

14.5.3滚动轴承的配合选用 260

14.5.4滚动轴承的安装和拆卸 261

14.5.5轴承组合的调整 261

14.5.6支承部位的刚度和同轴度 262

14.6滚动轴承的润滑和密封 264

14.6.1滚动轴承的润滑 264

14.6.2滚动轴承的密封 265

小结 267

思考与习题 267

第15章 滑动轴承 268

15.1滑动轴承的结构类型 268

15.1.1径向滑动轴承的结构类型 268

15.1.2止推滑动轴承的结构类型 271

15.2轴瓦和轴承材料 272

15.2.1轴瓦的结构 272

15.2.2滑动轴承材料 275

15.3非液体摩擦滑动轴承的计算 277

15.3.1不完全油膜滑动轴承的失效形式和计算准则 277

15.3.2径向滑动轴承的设计计算 277

15.3.3止推滑动轴承的设计计算 278

15.4滑动轴承的润滑 279

15.4.1滑动轴承的润滑剂及其选用 279

15.4.2滑动轴承润滑方式及装置 280

15.4.3润滑方法的选择 282

15.5流体膜滑动轴承简介 282

15.5.1液体动压径向滑动轴承 282

15.5.2液体静压滑动轴承简介 285

15.5.3气体轴承简介 286

小结 287

思考与习题 287

第16章 轴的设计 288

16.1轴的用途、类型和设计要求 288

16.1.1轴的用途 288

16.1.2轴的类型 288

16.1.3有关的基本名词术语 290

16.1.4轴的设计要求及设计步骤 290

16.2轴的材料 290

16.3最小轴径的估算 291

16.4轴的结构设计 292

16.4.1轴上主要零件的布置 292

16.4.2轴的各段直径和长度的确定 292

16.4.3轴上零件的轴向固定和定位 292

16.4.4轴上零件的周向固定 294

16.4.5轴的结构工艺性 294

16.5轴的强度计算 295

16.6轴的刚度计算及临界转速的概念 301

16.6.1轴的刚度计算简介 301

16.6.2轴的临界转速简介 301

小结 302

思考与习题 302

第17章 其他常用零部件 304

17.1联轴器 304

17.1.1固定式刚性联轴器 304

17.1.2可移动式刚性联轴器 305

17.1.3弹性联轴器 306

17.1.4联轴器的选择 307

17.2离合器 308

17.2.1牙嵌式离合器 308

17.2.2摩擦式离合器 308

17.3弹簧 310

17.3.1弹簧的功能 310

17.3.2弹簧的种类 311

17.3.3弹簧的材料和制造 311

17.3.4弹簧的特性线 312

17.3.5橡胶弹簧简介 313

17.3.6空气弹簧 313

小结 313

思考与习题 313

第18章 计算机辅助设计 314

18.1 CAD技术概念及发展 314

18.1.1 CAD概念及CAD技术的发展 314

18.1.2 CAD技术的两次革命 314

18.1.3创新设计 315

18.2 CAXA实体设计简介 315

18.2.1 CAXA实体设计的创新设计过程 315

18.2.2 CAXA实体设计的功能特征 316

18.2.3 CAXA实体设计的应用领域 317

18.3机械系统动态设计理论及方法 317

18.3.1机械系统概念 317

18.3.2传统机械系统设计 318

18.3.3机械系统动态设计 318

18.3.4机械系统动态设计过程的并行概念 318

参考文献 320