机械设计基础PDF电子书下载

1.1　机器的组成 1

第1章　机械设计基础概论 1

1.2　本课程的内容、性质和任务 3

1.3　机器应满足的要求和设计制造程序 4

1.3.1　机器应满足的要求 4

1.3.2　机器设计、制造的一般程序 5

思考题 7

练习题 7

2.1.1　运动副的概念 8

2.1.2　运动副的分类 8

2.1　运动副及其分类 8

第2章　平面机构的运动简图及自由度 8

2.2　平面机构运动简图 9

2.2.1　机构运动简图及分类 9

2.2.2　机构运动简图的符号 9

2.2.3　平面机构运动简图的绘制 11

2.3　平面机构的自由度 14

2.3.1 自由度与约束条件 14

2.3.2　平面机构自由度的计算 14

2.3.3　计算平面机构自由度时应注意的几个问题 15

2.3.4　平面机构具有确定运动的条件 17

思考题 18

练习题 19

3.1.1　铰链四杆机构的基本类型及应用 21

第3章　平面连杆机构传动 21

3.1　铰链四杆机构的基本类型、应用和特点 21

3.1.2　铰链四杆机构的特点 24

3.2　铰链四杆机构曲柄存在的条件 24

3.3　铰链四杆机构的演化 25

3.3.1　改变运动副类型 25

3.3.2　连杆机构的倒置 26

3.3.3　扩大转动副 27

3.4　平面四杆机构的传动特性 28

3.4.1　急回特性 28

3.4.2　压力角与传动角 29

3.4.3　极限位置与死角 30

3.5　多杆机构简介 31

思考题 32

练习题 33

第4章　凸轮机构传动 34

4.1 凸轮机构的应用及类型 34

4.1.1 凸轮机构的组成、应用及特点 34

4.1.2　凸轮机构的分类 35

4.2　从动件的常用运动规律 36

4.2.1 凸轮机构的工作过程分析 36

4.2.2　从动件常用运动规律 36

4.3.1　反转法原理 38

4.3.2　尖顶对心移动从动件盘形凸轮轮廓的设计 38

4.3 图解法设计凸轮轮廓 38

4.3.3　对心移动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计 39

4.3.4　尖顶偏置移动从动件盘形凸轮轮廓的设计 40

4.4　盘形凸轮的结构设计 40

4.4.1　尖压力角 40

4.4.2　凸轮基圆半径的选择 41

4.4.3　滚子半径的选择 42

4.4.4　凸轮的结构 43

思考题 44

练习题 45

5.1　概述 46

第5章　齿轮机构 46

5.2　渐开线齿廓 47

5.2.1　渐开线的形成和性质 47

5.2.2　齿廓啮合基本定律 49

5.3　齿轮各部分名称、基本参数及渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算 50

5.3.1　齿轮各部分名称及符号 50

5.3.2　渐开线齿轮的基本参数 51

5.3.3　标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 52

5.3.4　径节制齿轮 52

5.4　渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 53

5.4.1　节点、节圆、啮合线和啮合角 53

5.4.2　渐开线齿廓啮合特性 54

5.4.3　正确啮合条件 55

5.4.4　连续传动条件及重合度 56

5.4.5　标准中心距 57

5.5　渐开线齿轮的切齿原理 58

5.5.1　仿形法 58

5.5.2　范成法 58

5.6　渐开线齿轮的根切现象和最少齿数 60

5.7　渐开线变位齿轮传动简介 61

5.7.1　标准齿轮传动的缺点 61

5.7.2　变位齿轮的概念 61

5.7.3　最小变位系数 62

5.7.4　变位齿轮的啮合传动及几何尺寸 62

5.7.5　变位系数的选择 64

5.7.6　变位齿轮传动的类型 65

5.8.1　公法线长度测量计算 67

5.8　直齿圆柱齿轮的齿厚测量计算 67

5.8.2　分度圆弦齿厚、弦齿高测量计算 68

思考题 70

练习题 71

第6章　间歇运动机构 72

6.1　棘轮机构 72

6.1.1　棘轮机构的工作原理 72

6.1.2　棘爪工作条件 73

6.1.3　棘轮、棘爪的几何尺寸计算及棘轮齿形的画法 74

6.2　槽轮机构 74

6.2.1　槽轮机构的工作原理 74

6.2.2　槽轮机构的主要参数 75

6.4　凸轮间歇运动机构 76

6.3　不完全齿轮机构 76

思考题 77

练习题 77

第7章　机械运转速度波动的调节 79

7.1　机械运转速度波动调节的目的和方法 79

7.2　飞轮设计的近似方法 80

7.2.1　机械运转的平均速度和不均匀系数 80

7.2.2　飞轮设计的基本原理 81

7.2.3　最大盈亏功Amax的确定 82

7.3　飞轮主要尺寸的确定 84

练习题 85

思考题 85

第8章　回转件的平衡 87

8.1 回转件平衡的目的 87

8.2　回转件的平衡计算 87

8.3　回转件的平衡试验 91

思考题 93

练习题 93

第9章　机械零件设计概论 96

9.1　机械零件设计概述 96

9.2　机械零件的强度 97

9.2.1　应力的种类 97

9.2.3　变应力下的许用应力 98

9.2.2　静应力下的许用应力 98

9.2.4　安全系数 99

9.3　机械零件的接触强度 102

9.4　机械零件的耐磨性 105

9.5　机械制造常用材料及其选择 105

9.5.1　金属材料 106

9.5.2　非金属材料 107

9.6　公差与配合、表面粗糙度和优先数系 108

9.6.1　公差与配合 108

9.6.2　表面粗糙度 109

9.6.3　优先数系 110

9.7.2　标准化 111

9.7.1 工艺性 111

9.7　机械零件的工艺性及标准化 111

思考题 112

练习题 112

第10章　螺纹联接 115

10.1　螺纹的主要参数、类型、特点和应用 115

10.1.1　螺纹的主要参数 115

10.1.2　螺纹的类型、特点和应用 116

10.2　螺纹联接的类型和螺纹紧固件 117

10.2.1　螺纹联接的主要类型 117

10.2.2　螺纹紧固件 118

10.2.3　螺纹紧固件的材料及等级 120

10.3.1　预紧 121

10.3.2　防松 121

10.3　螺纹联接的预紧和防松 121

10.4　螺栓的强度计算 123

10.4.1　普通螺栓联接的强度计算 123

10.4.2　受剪螺栓联接的强度计算 125

10.5　螺栓联接的结构设计 128

10.5.1　螺栓组的布置 128

10.5.2　提高螺栓强度的措施 130

思考题 131

练习题 131

第11章　齿轮传动 133

11.1　齿轮的失效形式及计算准则 133

11.1.1　齿轮的失效形式 133

11.1.2　齿轮传动的设计计算准则 134

11.2　齿轮材料及热处理 135

11.2.1　齿轮材料 135

11.2.2　齿轮的热处理 136

11.3　齿轮传动的精度 137

11.3.1　选择齿轮精度的基本要求 137

11.3.2　渐开线圆柱齿轮精度国标简介 138

11.4　直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷 139

11.4.1　受力分析 139

11.4.2　计算载荷 140

11.5　直齿圆柱齿轮传动的强度计算 142

11.5.1　齿面接触疲劳强度计算 142

11.5.2　轮齿弯曲疲劳强度计算 143

11.5.3　许用应力 144

11.6　直齿圆柱齿轮传动设计计算准则及主要设计参数的选择 146

11.6.1　设计计算顺序 146

11.6.2　主要设计参数的选择 146

11.7　斜齿圆柱齿轮传动 151

11.7.1　齿廓曲面的形成和啮合特点 151

11.7.2　斜齿圆柱齿轮的基本参数、正确啮合条件和几何尺寸计算 152

11.7.3　斜齿轮传动的重合度 153

11.7.4　斜齿轮的当量齿数 154

11.8　斜齿圆柱齿轮传动的受力分析及强度计算 155

11.8.1　受力分析 155

11.8.2　强度计算 156

11.9.1　直齿锥齿轮的当量齿数zv 160

11.9　直齿锥齿轮传动 160

11.9.2　直齿锥齿轮的几何尺寸计算 161

11.9.3　受力分析 162

11.9.4　直齿锥齿轮传动的强度计算 163

11.10　齿轮结构 164

11.11　圆弧齿轮传动简介 165

11.12　齿轮传动的维护与修复 167

11.12.1　齿轮传动的润滑 167

11.12.2　齿轮传动的维护 167

11.12.3　齿轮的修复 167

思考题 168

练习题 168

12.1.1　蜗杆传动的类型 170

第12章　蜗杆传动 170

12.1　蜗杆传动的类型和特点 170

12.1.2　蜗杆传动的特点 172

12.2　普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 173

12.2.1　普通圆柱蜗杆传动的主要参数 173

12.2.2　普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 175

12.2.3　蜗杆、蜗轮的结构 177

12.3　蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择 178

12.3.1　蜗杆传动的相对滑动速度vs 178

12.3.2　蜗杆传动的失效形式及设计准则 178

12.3.3　蜗杆和蜗轮的材料选择 179

12.3.4　蜗杆材料的许用应力 179

12.4　蜗杆传动的受力分析 180

12.5　蜗杆传动的强度计算 181

12.5.1　蜗轮齿面接触疲劳强度计算 181

12.5.2　蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 182

12.6　蜗杆传动的效率及热平衡计算 183

12.6.1　蜗杆传动的效率 183

12.6.2　蜗杆传动的热平衡计算 183

12.7　蜗杆传动的安装与维护 184

12.7.1　蜗杆传动的润滑 184

12.7.2　蜗杆、蜗轮的安装调整 185

12.7.3　蜗杆传动的啮合和试运转 185

思考题 188

练习题 188

第13章　齿轮系传动 190

13.1　定轴轮系传动比的计算 191

13.1.1　轮系的传动比 191

13.1.2　定轴轮系传动比的计算 191

13.2　行星轮系传动比的计算 194

13.2.1　行星轮系的组成 194

13.2.2　行星轮系的分类 195

13.2.3　行星轮系传动比的计算 196

13.2.4　行星轮系各轮齿数的关系 200

13.3　组合行星轮系传动比的计算 201

13.4　轮系的功用 203

13.5.2　摆线针轮行星传动 205

13.5.1　渐开线少齿差行星传动 205

13.5　几种特殊行星传动简介 205

13.5.3　谐波齿轮传动 206

思考题 207

练习题 207

第14章　带传动和链传动 210

14.1　概述 210

14.1.1　带传动的种类 210

14.1.2　摩擦带传动的主要特点和应用范围 211

14.2　V带和带轮 212

14.2.1　V带 212

14.2.2　V带带轮 213

14.3.1　带传动的受力分析 218

14.3　带传动工作情况分析 218

14.3.2　带的弹性滑动和打滑 219

14.4　V带传动的设计计算 220

14.4.1　失效形式和设计准则 220

14.4.2　单根V带的基本额定功率 221

14.4.3　原始数据及设计内容 223

14.4.4　设计步骤及参数选择 223

14.5　V带传动的张紧与维护 228

14.5.1　V带传动的张紧装置 228

14.6　其他带传动简介 229

14.6.1　同步带传动 229

14.5.2　带传动的使用和维护 229

14.6.2　高速带传动 230

14.6.3　多楔带传动 230

14.7　滚子链和链轮 231

14.7.1　链传动的工作原理和特点 231

14.7.2　链传动的类型和应用 231

14.7.3　滚子链的结构和标准 232

14.7.4　滚子链链轮 233

14.8　滚子链传动的设计 235

14.8.1　滚子链的失效形式 235

14.8.2　额定功率曲线 236

14.8.3　链传动的设计步骤和主要参数的选择 237

14.9.1　链传动的布置 239

14.9　链传动的使用和维护 239

14.9.2　链传动的张紧 240

14.9.3　链传动的润滑 241

思考题 242

练习题 242

第15章　轴 244

15.1　概述 244

15.1.1　轴的功用与分类 244

15.1.2　轴的材料 245

15.2.3　轴的结构设计 246

15.2.2　轴的结构应满足的基本要求 246

15.2.1　影响轴结构的因素 246

15.2　轴的结构设计 246

15.2.4　最小轴径的确定 250

15.3　轴的强度校核 251

15.4　轴的使用与维护 257

15.4.1　轴的使用和检查 257

15.4.2　轴的维修 257

思考题 258

练习题 258

第16章　滑动轴承 260

16.1　滑动轴承的种类和摩擦状态 260

16.1.1　干摩擦状态 260

16.2.1　向心滑动轴承 261

16.2　滑动轴承的结构型式 261

16.1.2　边界摩擦状态 261

16.1.3　液体摩擦状态 261

16.2.2　推力滑动轴承 263

16.3　轴瓦及轴承衬材料 263

16.3.1　轴承合金 264

16.3.2　青铜 264

16.3.3　具有特殊性能的轴承材料 264

16.4　润滑剂和润滑装置 265

16.4.1　润滑剂 265

16.4.2　润滑装置 267

16.5　非液体摩擦滑动轴承的计算 268

16.5.2　推力轴承 269

16.5.1　向心轴承 269

16.6　动压润滑的基本原理 270

16.6.1　动压润滑形成的原理和条件 270

16.6.2　液体动压润滑的基本方程 272

16.7　液体动压多油楔滑动轴承简介 273

16.8　液体静压多油楔滑动轴承简介 274

16.8.1　静压轴承 274

16.8.2　空气轴承 275

思考题 275

练习题 275

17.1　滚动轴承的类型及代号 276

17.1.1　滚动轴承的构造 276

第17章　滚动轴承 276

17.1.2　滚动轴承的类型及特点 277

17.1.3　滚动轴承的代号 280

17.2　滚动轴承的类型选择、寿命校核和静强度计算 282

17.2.1　轴承的类型选择 282

17.2.2　滚动轴承的主要失效形式及计算准则 283

17.2.3　滚动轴承的寿命计算 285

17.2.4　滚动轴承的静强度计算 289

17.3　滚动轴承的组合设计 291

17.3.1　轴承内外圈的轴向固定方法 292

17.3.2　轴系的轴向固定 292

17.3.4　滚动轴承的预紧 294

17.3.3　轴承组合的轴向调整 294

17.3.5　滚动轴承的配合 295

17.3.6　支承部分的刚度和同轴度 295

17.3.7　滚动轴承的装拆 296

17.3.8　滚动轴承的润滑与密封 297

思考题 300

练习题 300

第18章　联轴器、离合器 301

18.1　联轴器 301

18.1.1　联轴器的分类 302

18.1.2　常用联轴器的结构、特点及应用 302

18.1.3　联轴器的选用 305

18.2.2　联轴器的安装找正 306

18.2.1　联轴器的对中要求 306

18.2　联轴器的安装与维护 306

18.2.3　联轴器对中找正的注意事项 307

18.2.4　联轴器的使用与维护 307

18.3　离合器 307

18.3.1　离合器的分类 308

18.3.2　常用离合器的类型及特点 308

18.3.3　离合器的使用与维护 310

思考题 310

练习题 310

19.1.2　常用减速器的类型、特点及应用 311

19.1.1　减速器的组成和分类 311

19.1　减速器 311

第19章　减速器和变速器 311

19.2　变速器 314

19.2.1　有级变速器 314

19.2.2　无级变速器 315

思考题 316

练习题 316

第20章 弹簧 317

20.1　概述 317

20.1.1　弹簧的功用与类型 317

20.1.2　弹簧的材料与制造 318

20.2　圆柱螺旋弹簧设计 319

20.2.1　弹簧的端部结构 319

20.2.2　弹簧的特性曲线、应力及变形 320

20.2.3　拉伸、压缩弹簧的基本参数和几何尺寸计算 322

20.2.4　弹簧的设计计算 324

思考题 325

练习题 325

第21章　计算机辅助设计 326

21.1　概述 326

21.1.1　CAD硬件 326

21.1.2　CAD软件 327

21.2　AutoCAD软件简介 328

21.2.1　AutoCAD软件的功能简介 328

21.3　Pro/Engineer软件简介 330

21.3.1　Pro/Engineer软件的功能简介 330

21.2.2　AutoCAD软件在机械设计中的应用 330

21.3.2　Pro/Engineer软件在机械设计中的应用 331

思考题 333

练习题 333

附录　机械设计基础实训练习指导 334

实训1　平面机构运动简图的测绘和分析 334

实训2　渐开线齿轮范成原理实验 335

实训3　渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定 338

实训4　轴系结构的测绘与分析 340

实训5　机械的结构及特性分析 343

实训6　减速器的结构分析和拆装 345

实训7　刚性转子的静平衡实验 348

参考文献 351