机械设计基础PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　概述 1

1.1.1 机器、机构和机械 1

目录 1

1.1.2　课程简介 2

1.2　机械设计的基本要求 3

1.2.1　设计机器的基本要求 3

1.2.2　设计机械零件的基本要求 4

1.3　机械设计的类型和一般方法 4

1.3.1　机械设计的类型 4

1.3.2　机械设计的一般方法 5

1.4　机械设计的一般过程 6

1.4.1　机械设计的一般过程 6

1.4.2　机械零件设计的一般过程 7

1.5　机械零件的材料选用 7

1.5.2　零件的工艺性要求 8

1.5.3　经济性要求 8

1.5.1　零件的使用要求 8

思考题和习题 9

第2章　工程力学基础 10

2.1　工程力学基本理论简介 10

2.2　运动学基础 11

2.2.1　运动学概述 11

2.2.2　点的运动 12

2.2.3　刚体的运动 18

2.3.1　力的性质和基本计算 30

2.3　静力学基础 30

2.3.2　力系的简化 34

2.3.3　平面力系的静力学分析 36

2.3.4　力系的平衡 41

2.3.5　考虑摩擦时平衡方程的应用 46

2.3.6　空间力系简介 48

2.4　动力学基础 51

2.4.1　质点动力学基本方程 51

2.4.2　刚体动力学 51

2.4.3　动静法 54

思考题和习题 56

3.1　机构的组成 64

3.1.1　构件和零件 64

第3章 平面机构的自由度和运动分析 64

3.1.2　运动副及其分类 65

3.1.3　运动链和机构 66

3.2　平面机构的运动简图 67

3.2.1　平面机构运动简图 67

3.2.2　运动副和构件的表示方法 67

3.2.3　平面机构运动简图的绘制 69

3.3.1 自由度 71

3.3　平面机构的自由度 71

3.3.2　机构具有确定运动的条件 72

3.3.3　计算平面机构自由度应注意的特殊情况 74

3.4　平面机构的运动分析 78

3.4.1　概述 78

3.4.2　瞬心法 79

3.4.3　瞬心法的应用实例 81

思考题和习题 84

4.1.1　铰链四杆机构的组成 87

第4章　平面连杆机构 87

4.1　铰链四杆机构的基本形式 87

4.1.2　铰链四杆机构的基本形式 88

4.2　含有一个移动副的四杆机构 90

4.2.1　曲柄滑块机构 90

4.2.2　偏心轮机构 92

4.3　平面四杆机构的运动特性 92

4.3.1　曲柄存在的条件 92

4.3.2　急回运动 94

4.4.1　压力角和传动角 96

4.4　平面四杆机构的传力特性 96

4.4.2　死点位置 98

4.5　平面四杆机构的运动设计 99

4.5.1 概述 99

4.5.2　按给定的行程速度变化系数设计 100

4.5.3　按给定的连杆位置设计 102

思考题和习题 103

5.1　概述 106

5.1.1 凸轮机构的应用和特点 106

第5章　凸轮机构 106

5.1.2　凸轮机构的类型 107

5.2　凸轮机构的运动特性 108

5.2.1　凸轮机构的运动分析 108

5.2.2　从动件常用的运动规律 110

5.2.3　从动件运动规律的选择 113

5.3　凸轮机构的传力特性 113

5.3.1　压力角 113

5.3.3　压力角的影响因素 114

5.3.2 自锁现象 114

5.4　凸轮轮廓曲线的设计 116

5.4.1　设计凸轮轮廓曲线的基本原理 116

5.4.2　对心直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 117

5.4.3　偏置直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 120

思考题和习题 121

第6章　齿轮传动 123

6.1　概述 123

6.1.2　齿轮传动的类型 124

6.1.1　齿轮传动的特点和应用 124

6.2　齿廓啮合基本定律 125

6.2.1　传动比 125

6.2.2　齿廓啮合基本定律 126

6.3　渐开线及渐开线齿廓 127

6.3.1　渐开线的形成及其性质 127

6.3.2　渐开线方程 128

6.3.3　渐开线齿廓的啮合特点 130

6.4.1　齿轮各部分的名称及符号 131

6.4　标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 131

6.4.2　直齿圆柱齿轮的基本参数 132

6.4.3　标准齿轮 133

6.4.4　齿条 134

6.5　标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 135

6.5.1 正确啮合条件 135

6.5.2　连续传动条件 135

6.5.3　正确安装条件 136

6.6.1　成形法 138

6.6.2　范成法 138

6.6　渐开线直齿圆柱齿轮的加工方法 138

6.6.3　根切现象 140

6.7　齿轮传动的设计准则 141

6.7.1　工作能力及失效的概念 141

6.7.2　齿轮传动的失效形式 141

6.7.3　齿轮传动的设计计算准则 143

6.8　齿轮的常用材料 144

6.8.1　齿轮材料的基本要求 144

6.8.2　常用材料及其热处理 144

6.8.3　齿轮的许用应力 146

6.9　直齿圆柱齿轮传动 148

6.9.1　轮齿的受力分析 148

6.9.2　轮齿的计算载荷 150

6.9.3　齿轮传动的强度计算 150

6.10　斜齿圆柱齿轮传动 152

6.10.1　齿廓曲面的形成及啮合特点 153

6.10.2　斜齿圆柱齿轮传动的基本参数 154

6.10.3　斜齿轮的几何尺寸计算 155

6.10.4　斜齿轮的啮合传动 155

6.10.6　斜齿圆柱齿轮的受力分析 157

6.10.5　斜齿圆柱齿轮的当量齿数和不发生根切的最少齿数 157

6.10.7　斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 158

6.11　圆锥齿轮传动 159

6.11.1　概述 159

6.11.2 圆锥齿轮基本参数和尺寸计算 160

6.11.3　背锥和当量齿轮 161

6.11.4　直齿圆锥齿轮的啮合传动 163

6.11.5　直齿圆锥齿轮的受力分析 163

6.12.1　齿轮结构 164

6.12　齿轮的结构和齿轮传动的润滑 164

6.12.2　齿轮传动的润滑 166

6.13　蜗杆蜗轮传动 168

6.13.1　蜗杆蜗轮传动的特点和应用 168

6.13.2　蜗杆蜗轮传动的类型 168

6.13.3　蜗杆蜗轮传动的基本参数 169

6.13.4　蜗杆蜗轮传动的几何尺寸计算 171

6.13.5　蜗杆蜗轮的啮合传动 172

6.13.6　蜗杆蜗轮的材料和结构 174

6.13.7　蜗杆蜗轮传动的效率、润滑和散热 176

6.13.8　蜗杆蜗轮传动的受力分析 177

思考题和习题 178

第7章　轮系 182

7.1　概述 182

7.1.1　轮系及其应用 182

7.1.2　轮系的类型 182

7.2　定轴轮系及其传动比 183

7.2.1　平面定轴轮系 183

7.2.2　空间定轴轮系 185

7.3.1　周转轮系的组成及分类 186

7.3　周转轮系及其传动比 186

7.3.2　平面周转轮系 187

7.3.3　空间周转轮系 189

7.4　混合轮系及其传动比 190

思考题和习题 191

第8章　间歇运动机构 194

8.1　棘轮机构 194

8.1.1　棘轮机构的类型 194

8.1.2　组成和工作原理 195

8.1.3　应用实例 196

8.1.4　棘轮与棘爪的位置关系 197

8.1.5　主要参数 197

8.2　槽轮机构 198

8.2.1　组成和工作原理 198

8.2.2　槽轮机构的类型 198

8.2.3　特点与应用 199

8.2.4　槽轮机构的运动特性系数 199

8.2.5　槽轮机构的主要参数和几何尺寸 200

8.3　不完全齿轮机构 201

8.3.1　组成和类型 201

8.3.2　工作原理 202

8.3.3　特点和应用 202

思考题和习题 202

第9章　构件的强度 203

9.1　基本变形构件的内力、应力和强度 203

9.1.1 内力与内力图 204

9.1.2　应力和许用应力 210

9.1.3　构件的应力和强度 214

9.2.1　点的应力状态的概念及表示方法 221

9.2　应力状态和强度理论 221

9.2.2　强度理论 223

9.3　组合变形构件的强度 225

9.4　动载荷和交变应力 228

9.4.1　动载荷的概念 228

9.4.2　交变应力与疲劳失效 228

思考题和习题 231

10.1.1　带传动的类型 236

第10章　带传动 236

10.1　概述 236

10.1.2　带传动的特点 237

10.2　V带传动的基本参数和几何尺寸 238

10.2.1　V带传动的基本参数 238

10.2.2　几何尺寸 239

10.3　V带和V带轮 239

10.3.1　V带的结构和尺寸 239

10.3.2　V带轮的结构 241

10.3.3　带传动的张紧 243

10.4　带传动的工作能力分析 244

10.4.1　带传动的受力分析 244

10.4.2　带传动的应力分析 246

10.4.3　运动分析 248

10.4.4　设计准则 249

10.4.5　单根V带的功率 249

10.5　普通V带的设计计算 252

10.5.1　设计计算的内容 252

10.5.2　设计步骤及参数选择 253

10.5.3　计算实例 256

思考题和习题 258

第11章　连接 260

11.1　螺纹 261

11.1.1　螺纹的形成 261

11.1.2　螺纹的加工 261

11.1.3　螺纹的基本要素 263

11.1.4　螺纹副 265

11.1.5　螺纹的类型 265

11.2.1　螺纹连接的基本类型 266

11.2　螺纹连接 266

11.2.2　螺纹连接件 268

11.2.3　螺纹联接的预紧和防松 271

11.3　键联结 273

11.3.1　概述 273

11.3.2　键联结的类型 274

11.3.3 平键联结的选择和计算 277

11.4　销联结 278

11.4.1　销联结的类型 278

11.4.2　销联结的选择和计算 279

11.5　联轴器和离合器 280

11.5.1　联轴器 280

11.5.2　离合器 285

思考题和习题 287

第12章　轴 288

12.1　概述 288

12.1.1　轴的类型 288

12.1.2　轴的材料 290

12.2　轴的结构设计 291

12.1.3　轴的结构组成 291

12.2.1　轴的强度和刚度 292

12.2.2　拟定轴上零件的装配方案 293

12.2.3　零件在轴上的固定方法 293

12.2.4　轴上各个轴段的尺寸确定 295

12.2.5　轴的结构工艺性 296

12.3　轴的结构分析 297

12.3.1　分析的内容及步骤 297

12.3.2　实例分析 297

12.4　轴的强度计算 298

12.4.1　按扭转强度条件计算 299

12.4.2　按弯扭合成强度条件计算 300

12.5　轴的设计方法 301

12.5.1　类比法 301

12.5.2　设计计算法 301

思考题和习题 302

第13章　滚动轴承 304

13.1　滚动轴承的结构和类型 304

13.1.1　滚动轴承的结构 304

13.1.2　滚动轴承的参数 305

13.1.3　滚动轴承的分类 306

13.1.4　滚动轴承的主要类型及特性 307

13.2　滚动轴承的代号 309

13.2.1　基本代号 309

13.2.2　前置代号和后置代号 310

13.3　滚动轴承的计算 311

13.3.1　滚动轴承的受力分析 311

13.3.3　滚动轴承的计算准则 312

13.3.2　滚动轴承的失效形式 312

13.3.4　滚动轴承的寿命计算 313

13.3.5　角接触轴承的轴向载荷计算 316

13.3.6　滚动轴承的静强度计算 318

13.4　滚动轴承的选择 320

13.4.1　类型的选择 320

13.4.2　公差等级的选择 321

13.4.3　尺寸选择 321

13.5　滚动轴承的组合设计 321

13.5.1　轴承的固定 321

13.5.2　轴系的轴向固定 322

13.5.3　轴承组合的调整 324

13.5.4　配合与装拆 326

13.5.5　滚动轴承的润滑 327

13.5.6　滚动轴承的密封 328

思考题和习题 332

第14章　实训项目 334

14.1　有限元软件应用实训 334

14.1.1　有限元分析方法简介 334

14.1.2　有限元软件应用实训 338

14.2.2　实训内容与方式 342

14.2.3　实训设备及工具 342

14.2　机械设计基础综合实训 342

14.2.1　实训目的 342

14.2.4　实训要求 343

14.2.5　传动方案设计 343

14.2.6　传动零件的测绘 346

14.2.7　传动系统的装配与调试 347

思考题和习题 349

参考文献 350