机械工程设计 注释版PDF电子书下载

第1部分 基础知识 2

第1章 机械工程设计导论 3

1-1 设计 4

1-2 机械工程设计 5

1-3 设计过程中的名词术语 5

1-4 设计工具及资源 8

1-5 设计工程师的职业责任 10

1-6 标准和规范 12

1-7 经济性 13

1-8 安全性和产品责任 15

1-9 应力及强度 16

1-10 不确定性 16

1-11 设计因子和安全系数 18

1-12 可靠性和失效概率 20

1-13 可靠性设计中的设计因子 24

1-14 尺寸和公差 27

1-15 单位 31

1-16 计算和有效数字 32

1-17 设计方案的关联性 33

1-18 动力传动设计案例 34

习题 36

第2章 材料 41

2-1 材料的强度及刚度 42

2-2 材料性能的统计学意义 46

2-3 强度和冷加工 49

2-4 硬度 52

2-5 冲击性能 53

2-6 温度的影响 54

2-7 代号体系 56

2-8 砂型铸造 57

2-9 壳型铸造 57

2-10 熔模铸造 58

2-11 粉末冶金工艺 58

2-12 热加工工艺 58

2-13 冷加工工艺 59

2-14 钢的热处理 60

2-15 合金钢 63

2-16 耐蚀钢 64

2-17 铸造材料 65

2-18 有色金属 67

2-19 塑料 70

2-20 复合材料 71

2-21 材料选择 72

习题 79

第3章 载荷和应力分析 85

3-1 平衡及受力图 86

3-2 梁的剪力及弯矩 89

3-3 奇异函数 91

3-4 应力 93

3-5 笛卡儿应力分量 93

3-6 平面应力条件下的莫尔圆 94

3-7 三向应力状态 100

3-8 弹性应变 101

3-9 均布应力 102

3-10 弯曲梁的正应力 103

3-11 弯曲梁的剪应力 108

3-12 扭转 115

3-13 应力集中 124

3-14 受压圆柱面应力分析 127

3-15 旋转环中的应力 129

3-16 压装与热装 130

3-17 温度效应 131

3-18 曲梁的弯曲 132

3-19 接触应力 136

3-20 总结 140

习题 141

第4章 变形和刚度 161

4-1 弹簧刚度 162

4-2 拉伸、压缩和扭转 163

4-3 弯曲变形 164

4-4 梁挠曲变形的求解方法 166

4-5 叠加法求解梁的变形 167

4-6 奇异函数法求解梁的变形 170

4-7 应变能 176

4-8 卡式定理 178

4-9 曲线型构件的变形问题 183

4-10 超静定问题 189

4-11 压缩构件概述 195

4-12 中心载荷作用下的长柱体压缩构件 195

4-13 中心载荷作用下的中等长度柱体压缩构件 198

4-14 偏心载荷作用下的中等长度柱体 198

4-15 支柱或短受压构件 200

4-16 弹性稳定 204

4-17 振动和冲击 205

习题 206

第2部分 失效预防 226

第5章 静载荷条件下的失效 227

5-1 静强度 230

5-2 应力集中 231

5-3 失效理论 233

5-4 塑性材料的最大剪应力理论 233

5-5 塑性材料的变形能理论 235

5-6 塑性材料的库仑-莫尔理论 241

5-7 塑性材料的失效总结 244

5-8 脆性材料的最大正应力理论 249

5-9 脆性材料的莫尔修正理论 249

5-10 脆性材料的失效总结 252

5-11 失效等级标准的选择 252

5-12 断裂力学简介 253

5-13 重要的设计方程 262

习题 264

第6章 变载荷条件下的疲劳失效 273

6-1 金属疲劳简述 274

6-2 疲劳失效的分析及设计方法 280

6-3 疲劳寿命设计方法 281

6-4 应力-寿命方法 281

6-5 应变-寿命方法 284

6-6 线弹性断裂力学方法 286

6-7 持久疲劳极限 290

6-8 疲劳强度 291

6-9 持久疲劳极限综合影响系数 294

6-10 应力集中和缺口敏感性 303

6-11 变应力特征 308

6-12 变应力下的疲劳设计准则 311

6-13 变应力作用下的扭转疲劳强度 325

6-14 复合加载模式 325

6-15 不稳定变应力和疲劳损伤累积 329

6-16 表面疲劳强度 335

6-17 疲劳强度计算的解题思路及主要方程 338

习题 341

第3部分 机械零件设计 350

第7章 轴及轴上零件 351

7-1 引言 352

7-2 轴的材料 352

7-3 轴的结构设计 353

7-4 轴的应力设计 358

7-5 轴的变形 371

7-6 轴的临界转速 375

7-7 轴上零件 380

7-8 极限和配合 387

习题 392

第8章 螺纹连接、紧固件和可拆连接的设计 401

8-1 螺纹标准及定义 402

8-2 螺旋传动的工作机理 406

8-3 螺纹紧固件 414

8-4 连接与紧固件刚度 416

8-5 连接与被连接件刚度 419

8-6 螺栓强度 424

8-7 受拉连接与外载荷 427

8-8 螺栓扭矩和螺栓拉力 429

8-9 静载荷条件下的紧螺栓连接 432

8-10 密封连接 436

8-11 拉伸条件下的疲劳载荷 436

8-12 剪力作用下的螺栓连接和铆接 443

习题 451

第9章 焊接、粘接等不可拆连接设计 467

9-1 焊接符号 468

9-2 对焊和角焊 470

9-3 扭转条件下的焊接接头应力 474

9-4 弯曲条件下的焊接接头应力 479

9-5 焊接接头的强度 481

9-6 静态载荷 484

9-7 疲劳载荷 488

9-8 电阻焊 490

9-9 粘接 490

习题 499

第10章 弹簧 509

10-1 螺旋弹簧应力分析 510

10-2 曲率效应 511

10-3 螺旋弹簧的变形量 512

10-4 压缩弹簧 512

10-5 稳定性 514

10-6 弹簧材料 515

10-7 螺旋压缩弹簧静强度设计 520

10-8 螺旋弹簧的临界频率 526

10-9 螺旋压缩弹簧的疲劳载荷 528

10-10 螺旋压缩弹簧疲劳强度设计 531

10-11 拉伸弹簧 534

10-12 螺旋线圈扭转弹簧 542

10-13 碟形弹簧 549

10-14 其他弹簧 550

10-15 总结 552

习题 552

第11章 滚动轴承 561

11-1 轴承类型 562

11-2 轴承寿命 565

11-3 额定可靠度下的轴承载荷寿命 566

11-4 可靠度与轴承寿命-韦布尔分布 568

11-5 额定载荷、寿命和可靠度 569

11-6 径向和轴向联合载荷 571

11-7 变载荷 577

11-8 球轴承和圆柱滚子轴承的选择 580

11-9 圆锥滚子轴承的选择 582

11-10 滚动轴承选型评估 592

11-11 润滑 596

11-12 安装和密封 597

习题 601

第12章 润滑和支承轴承 609

12-1 润滑类型 610

12-2 粘度 611

12-3 彼得罗夫方程 613

12-4 稳定润滑 615

12-5 流体动力润滑 616

12-6 流体力学理论 617

12-7 设计注意事项 621

12-8 变量关系 623

12-9 自润滑轴承的稳态条件 637

12-10 间隙 640

12-11 液体静压轴承 642

12-12 载荷和材料 648

12-13 轴承类型 650

12-14 推力轴承 651

12-15 边界润滑轴承 652

习题 660

第13章 齿轮 665

13-1 齿轮类型 666

13-2 名词术语 667

13-3 共轭运动 669

13-4 渐开线的性质 670

13-5 基本定理 670

13-6 重合度 676

13-7 干涉 677

13-8 轮齿的成形方法 679

13-9 直齿锥齿轮 682

13-10 平行轴斜齿轮 683

13-11 蜗轮 687

13-12 齿形系统 688

13-13 轮系 690

13-14 直齿轮受力分析 697

13-15 锥齿轮受力分析 701

13-16 斜齿轮受力分析 704

13-17 蜗杆传动受力分析 706

习题 712

第14章 直齿轮和斜齿轮 725

14-1 路易斯弯曲应力方程 726

14-2 表面耐久性 735

14-3 AGMA应力方程 737

14-4 AGMA强度计算方程 739

14-5 形状系数I和J（ZI和YJ） 743

14-6 弹性系数CP（ZE） 748

14-7 动态系数Kv 748

14-8 过载系数Ko 750

14-9 表面状况系数Cf（ZR） 750

14-10 尺寸系数Ks 751

14-11 载荷分布系数Km（KH） 751

14-12 硬度比系数CH（ZW） 753

14-13 应力循环系数YN和ZN 754

14-14 可靠性系数KR（YZ） 755

14-15 温度系数KT（Yθ） 756

14-16 轮缘厚度系数KB 756

14-17 安全系数SF和SH 757

14-18 分析 757

14-19 齿轮啮合设计 767

习题 772

第15章 锥齿轮和蜗轮蜗杆 777

15-1 锥齿轮概述 778

15-2 锥齿轮的应力和强度 780

15-3 AGMA方程中的系数 783

15-4 直齿锥齿轮分析 795

15-5 直齿锥齿轮设计 798

15-6 蜗轮传动AGMA方程 801

15-7 蜗轮蜗杆分析 805

15-8 蜗轮蜗杆设计 808

15-9 白金汉磨损载荷 812

习题 813

第16章 离合器、制动器、联轴器和飞轮 817

16-1 离合器和制动器的静态分析 819

16-2 内蹄式凸缘离合器和制动器 824

16-3 外收缩型凸缘离合器和制动器 832

16-4 带式离合器和制动器 836

16-5 摩擦接触轴向离合器 837

16-6 盘式制动器 841

16-7 锥形离合器和制动器 845

16-8 能量因素 848

16-9 温升计算 849

16-10 摩擦材料 853

16-11 其他离合器和联轴器 856

16-12 飞轮 858

习题 863

第17章 柔性机构 871

17-1 带 872

17-2 平带和圆带传动 875

17-3 V带 890

17-4 同步带 898

17-5 滚子链 899

17-6 钢丝绳 908

17-7 软轴 916

习题 917

第18章 传动案例分析 925

18-1 动力传动设计顺序 927

18-2 功率和转矩需求 928

18-3 齿轮设计规范 928

18-4 轴的结构设计 935

18-5 受力分析 937

18-6 轴的材料选择 937

18-7 轴的应力分析 938

18-8 轴的刚度分析 938

18-9 选择轴承 939

18-10 键和挡圈的选择 940

18-11 最终分析 943

习题 943

第4部分 专题研究 944

第19章 有限元分析 945

19-1 有限元方法 947

19-2 几何单元 949

19-3 有限元求解过程 951

19-4 网格生成 954

19-5 施加载荷 956

19-6 边界条件 957

19-7 建模技术 958

19-8 热应力 961

19-9 临界屈服载荷 961

19-10 振动分析 963

19-11 总结 964

习题 966

第20章 几何尺寸和公差 969

20-1 尺寸和公差系统 970

20-2 几何尺寸和公差的定义 971

20-3 基准 976

20-4 几何公差控制 981

20-5 几何特征的定义 985

20-6 相关要求 994

20-7 具体实施 996

20-8 CAD模型中的几何尺寸和公差问题 1001

20-9 几何尺寸和公差的名词术语 1002

习题 1005

附录 1011

附录A 实用表格 1011

附录B 部分习题答案 1067