工程力学及机械设计基础 第2版PDF电子书下载

第0章 绪论 1

0.1 机械的组成及本课程研究的对象 1

0.1.1 机械的组成 1

0.1.2 机器、机构和机械 2

0.1.3 构件、零件和部件 2

0.2 本课程的性质和任务 3

0.3 本课程的特点及学习方法 3

第一篇 设计材料 4

第1章 材料的性能与热处理 4

1.1 材料的力学性能 4

1.1.1 弹性与刚度 4

1.1.2 强度 4

1.1.3 塑性 5

1.1.4 硬度 5

1.1.5 韧性 7

1.1.6 疲劳 8

1.2 材料的物理和化学性能 9

1.2.1 物理性能 9

1.2.2 化学性能 10

1.3 材料的工艺性能 10

1.3.1 铸造性能 10

1.3.2 锻造性能 11

1.3.3 焊接性能 11

1.3.4 热处理性能 11

1.3.5 切削加工性能 11

1.4 钢的热处理工艺 11

1.5 热处理新技术 13

第2章 常用设计材料与选材 15

2.1 工业用钢 15

2.1.1 碳钢 15

2.1.2 合金钢 16

2.2 铸铁 16

2.3 有色金属 17

2.3.1 铜及铜合金 17

2.3.2 铝及铝合金 17

2.4 非金属材料 18

2.4.1 塑料 18

2.4.2 陶瓷材料 19

2.4.3 复合材料 20

2.5 选材原则 20

2.6 典型零件选材与应用示例 21

2.6.1 齿轮零件的选材 21

2.6.2 轴类零件的选材 23

第二篇 静力学 25

第3章 静力学基础 25

3.1 力和刚体 25

3.1.1 力的概念 25

3.1.2 刚体的概念 25

3.2 静力学公理 26

3.3 约束与约束反力 27

3.3.1 柔性约束 28

3.3.2 光滑接触面约束 28

3.3.3 圆柱铰链约束与固定铰支座约束 29

3.3.4 辊轴支座约束 30

3.3.5 球形铰链约束 30

3.3.6 轴承约束 30

3.4 受力分析与受力图 31

第4章 平面简单力系 36

4.1 平面汇交力系的简化与平衡的几何法 36

4.1.1 平面汇交力系简化的几何法 36

4.1.2 平面汇交力系平衡的几何条件 37

4.2 平面汇交力系的简化与平衡的解析法 38

4.2.1 力在正交坐标轴系的投影与力的解析表达式 38

4.2.2 平面汇交力系的简化解析法 39

4.2.3 平面汇交力系平衡的解析条件 40

4.3 平面力对点之矩 42

4.3.1 力对点之矩 42

4.3.2 合力矩定理及力矩的解析表达式 42

4.3.3 力矩与合力矩的解析表达式 43

4.4 平面力偶及其性质 43

4.4.1 力偶与力偶矩 43

4.4.2 力偶的性质 44

4.5 平面力偶系的简化与平衡条件 46

9.4 圆轴扭转时的强度与刚度计算 96

第10章 弯曲内力与强度计算 100

10.1 弯曲的概念和实例 100

10.2 梁的弯曲内力 101

10.3 剪力图和弯矩图 103

10.4 梁弯曲的正应力强度计算 107

第11章 弯曲变形与刚度计算 113

11.1 梁的挠度与转角 113

11.2 梁的刚度计算及其提高梁刚度的主要措施 114

第12章 应力状态与强度理论 117

12.1 一点应力状态 117

12.2 平面应力状态 118

12.2.1 平面应力状态分析解析法 118

12.2.2 平面应力状态分析图解法 120

12.3 空间应力状态及广义胡克定律 121

12.4 强度理论及其应用 122

12.4.1 最大正应力理论（第一强度理论） 123

12.4.2 最大线应变理论（第二强度理论） 123

12.4.3 最大剪应力理论（第三强度理论） 124

12.4.4 形状改变能密度理论（第四强度理论） 124

第13章 组合变形及其强度计算 127

13.1 组合变形的概念与实例 127

13.2 弯曲与拉压的组合 127

13.3 弯曲与扭转的组合 131

第四篇 机构原理及其设计 136

第14章 机构与机械设计概论 136

14.1 机械设计概述 136

14.1.1 机械设计的基本要求 136

14.1.2 机械设计的一般程序 136

14.1.3 机械设计中的标准化 137

14.1.4 机械零件的主要失效形式和设计准则 137

14.2 机构运动简图及平面机构自由度 138

14.2.1 运动副及其分类 138

14.2.2 机构运动简图 138

14.2.3 平面机构的自由度 141

第15章 平面连杆机构 146

15.1 连杆机构的应用和特点 146

15.2 平面连杆机构的基本知识 146

15.2.1 铰链四杆机构的基本形式 146

15.2.2 铰链四杆机构的曲柄存在条件 148

15.2.3 平面四杆机构的演化 150

15.2.4 铰链四杆机构的几个基本概念 153

15.3 平面连杆机构的设计 155

15.3.1 按给定从动件的位置设计四杆机构 155

15.3.2 按给定行程速比系数设计四杆机构 156

15.3.3 按给定两连架杆间对应位置设计四杆机构 157

15.4 速度瞬心法及在平面连杆机构运动中的应用 158

第16章 凸轮机构 162

16.1 凸轮机构的应用和类型 162

16.1.1 凸轮机构的应用 162

16.1.2 凸轮机构的类型 162

16.2 推杆的运动规律 164

16.2.1 凸轮机构的运动循环及术语 164

16.2.2 几种常用的推杆运动规律 165

16.3 凸轮轮廓曲线的设计 167

16.3.1 凸轮廓线设计的基本原理 167

16.3.2 作图法设计盘形凸轮廓线 168

16.4 凸轮机构的压力角和基圆半径 170

16.4.1 凸轮机构中的作用力与压力角 170

16.4.2 凸轮机构压力角与基圆半径的关系 171

16.4.3 滚子半径的选择 171

第17章 间歇运动机构 173

17.1 棘轮机构 173

17.1.1 棘轮机构的类型和工作原理 173

17.1.2 棘爪工作条件 175

17.1.3 棘轮机构主要几何尺寸计算及棘轮齿形的画法 175

17.1.4 棘轮机构的特点和应用 176

17.2 槽轮机构 176

17.2.1 槽轮机构的工作原理、特点及应用 176

17.2.2 外啮合槽轮机构的槽数和拨盘圆销数 177

17.2.3 外啮合槽轮机构的几何尺寸 178

17.3 不完全齿轮机构 178

第五篇 机械传动及其设计 181

第18章 带传动与链传动 181

18.1 带传动概述 181

18.2 带传动的工作原理和工作能力分析 182

18.2.1 带传动的力分析 182

18.2.2 带传动的应力分析 183

18.2.3 弹性滑动和传动比 184

18.2.4 带传动的失效形式和设计准则 185

18.3 V带传动的设计计算 185

18.3.1 V带的标准 185

18.3.2 V带传动设计 187

18.4 链传动 193

18.4.1 链传动概述 193

18.4.2 滚子链结构特点 194

18.4.3 链轮的结构和材料 195

18.4.4 滚子链传动的设计计算 196

第19章 齿轮传动 200

19.1 齿轮传动的特点和类型 200

19.1.1 齿轮传动的特点 200

19.1.2 齿轮传动的分类 200

19.2 齿廓实现定角速比的条件 201

19.3 渐开线齿廓 201

19.3.1 渐开线的形成及性质 201

19.3.2 渐开线齿廓满足定角速比要求 202

19.3.3 渐开线齿廓传动的特点 202

19.4 齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸 203

19.4.1 直齿圆柱齿轮各部分的名称和基本参数 203

19.4.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 205

19.5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 206

19.5.1 渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件 206

19.5.2 渐开线直齿圆柱齿轮连续传动的条件 206

19.6 渐开线齿轮的切齿原理及根切与变位 207

19.6.1 齿轮加工的基本原理 207

19.6.2 轮齿的根切现象 209

19.6.3 变位齿轮的概念 210

19.6.4 齿轮传动的精度简介 210

19.7 齿轮的失效形式和齿轮材料 211

19.7.1 齿轮的失效形式 211

19.7.2 齿轮材料 212

19.8 直齿圆柱齿轮的强度计算 213

19.8.1 受力分析和计算载荷 213

19.8.2 齿面接触强度计算 215

19.8.3 齿根弯曲强度计算 215

19.8.4 参数的选择 216

19.9 斜齿圆柱齿轮传动 218

19.9.1 斜齿圆柱齿轮的啮合特点 218

19.9.2 斜齿圆柱齿轮的几何关系和几何尺寸计算 219

19.9.3 斜齿轮传动正确啮合的条件 219

19.9.4 当量齿轮和当量齿数 220

19.9.5 斜齿圆柱齿轮的强度计算 220

19.10 圆锥齿轮传动 221

19.10.1 直齿圆锥齿轮的当量齿轮和当量齿数 222

19.10.2 直齿圆锥齿轮的几何关系和几何尺寸计算 222

19.10.3 直齿圆锥齿轮的强度计算 223

19.11 齿轮的结构设计 224

19.11.1 锻造齿轮 225

19.11.2 铸造齿轮 225

19.12 齿轮传动的润滑 226

19.12.1 齿轮传动的效率 226

19.12.2 齿轮传动的润滑 226

第20章 蜗杆传动 229

20.1 蜗杆传动的特点和类型 229

20.1.1 蜗杆传动的特点 229

20.1.2 蜗杆传动的类型 229

20.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 230

20.2.1 普通圆柱蜗杆传动的主要参数 230

20.2.2 普通圆柱蜗杆传动的几何计算 232

20.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择 232

20.3.1 失效形式 232

20.3.2 设计准则 232

20.3.3 蜗杆和蜗轮的材料选择 233

20.4 普通圆柱蜗杆的强度计算 233

20.4.1 蜗杆传动的运动分析和受力分析 233

20.4.2 蜗杆传动的齿面接触强度计算 234

20.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 235

20.5.1 蜗杆传动的效率计算 235

20.5.2 蜗杆传动的润滑 236

20.5.3 蜗杆传动热平衡计算 236

20.6 蜗杆和蜗轮的结构 237

20.6.1 蜗杆的结构 237

20.6.2 蜗轮的结构 237

第21章 轮系 240

21.1 轮系的分类 240

21.2 定轴轮系传动比 241

21.3 周转轮系传动比 242

21.3.1 周转轮系的组成 242

21.3.2 周转轮系的传动比 242

21.4 混合轮系传动比 245

第22章 螺纹连接与螺旋传动 247

22.1 螺纹 247

22.1.1 螺纹的形成 247

22.1.2 螺纹的主要参数 248

22.1.3 螺纹副的受力分析、效率和自锁 248

22.1.4 机械制造常用螺纹 251

22.2 螺纹连接的基本类型和标准连接件 252

22.2.1 螺纹连接的基本类型 252

22.2.2 标准螺纹连接件 253

22.3 螺纹连接的预紧和防松 254

22.3.1 螺纹连接的预紧 254

22.3.2 螺纹连接的防松 255

22.4 螺纹连接的强度计算 256

22.4.1 松螺栓连接 256

22.4.2 紧螺栓连接 257

22.4.3 螺栓连接件的材料及其许用应力 261

22.5 螺栓组连接的结构设计 263

22.6 螺旋传动 265

22.6.1 螺旋传动的类型和应用 265

22.6.2 滑动螺旋的设计计算 266

第23章 轴及轴毂连接 270

23.1 概述 270

23.1.1 轴的分类 270

23.1.2 轴的设计要求和设计步骤 271

23.1.3 轴的材料 271

23.2 轴的结构设计 272

23.2.1 满足使用的要求 273

23.2.2 良好的结构工艺性 274

23.2.3 提高轴的疲劳强度 275

23.3 轴的计算 276

23.3.1 轴的强度计算 276

23.3.2 轴的刚度计算 281

23.4 轴毂连接 282

23.4.1 平键连接 282

23.4.2 半圆键连接 282

23.4.3 楔键连接 283

23.4.4 平键连接的尺寸选择和强度校核 283

23.4.5 花键连接 284

23.4.6 销连接 285

23.4.7 成形连接 285

第24章 轴承 288

24.1 滚动轴承的结构、类型和代号 288

24.1.1 滚动轴承的结构 288

24.1.2 滚动轴承的类型 289

24.1.3 滚动轴承的类型选择 292

24.1.4 滚动轴承的代号 293

24.2 滚动轴承的失效形式及其选择计算 295

24.2.1 滚动轴承的受力 295

24.2.2 滚动轴承的失效形式及计算准则 296

24.2.3 轴承寿命的计算 296

24.2.4 滚动轴承的静强度计算 299

24.2.5 极限转速 299

24.3 滚动轴承部件的组合设计 301

24.3.1 滚动轴承部件的支承方式 301

24.3.2 滚动轴承的配合 303

24.3.3 滚动轴承的润滑 303

24.3.4 滚动轴承的密封 304

24.4 滑动轴承 304

24.4.1 滑动轴承的类型、特点及应用 304

24.4.2 滑动轴承的结构形式 305

24.4.3 轴承材料和轴瓦结构 306

24.4.4 非液体摩擦滑动轴承的设计计算 309

第25章 联轴器、离合器和制动器 311

25.1 联轴器 311

25.1.1 刚性联轴器 311

25.1.2 挠性联轴器 312

25.1.3 联轴器的选用 314

25.2 离合器 315

25.3 制动器 317

附录Ⅰ 常用截面的IZ、WZ、IP、WT 319

附录Ⅱ 简单载荷下梁的弯矩、剪力、挠度和转角 320

附录Ⅲ 主要材料的力学性能表 322

参考文献 324