机械设计基础 第2版PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1 机器、机构与机械 1

1.2 本课程的任务、内容和基本要求 2

1.3 机械设计的基本要求、原则和一般程序 2

1.3.1 机械设计应满足的基本要求 2

1.3.2 机械设计应遵循的基本原则 3

1.3.3 机械设计的一般程序 4

1.4 金属材料的性能 4

1.4.1 金属材料的力学性能及其判据 5

1.4.2 金属材料的加工工艺性能简介 10

1.5 钢的常用热处理方法及目的 10

1.6 机械工程常用材料 11

1.6.1 钢铁材料（黑色金属） 11

1.6.2 非铁金属材料（有色金属及其合金） 19

1.6.3 非金属材料 24

1.7 零件的结构工艺性和标准尺寸 27

1.7.1 零件的结构工艺性 27

1.7.2 标准尺寸 29

1.8 机械中的摩擦、磨损与润滑 30

1.8.1 摩擦与润滑 30

1.8.2 磨损 31

1.9 机械的使用与维修 32

1.9.1 机械的合理使用与一般故障排除 33

1.9.2 机械的维护保养 34

1.9.3 机械的修理 35

1.10 小结 36

1.11 习题 36

1.12 实训与实验 38

第2章 公差与配合基础 39

2.1 极限与配合 39

2.1.1 极限与配合的基本概念 39

2.1.2 极限与配合国家标准 42

2.1.3 极限与配合的选用 48

2.2 形状和位置公差 51

2.2.1 形位公差的基本概念 52

2.2.2 形状误差及形状公差 56

2.2.3 位置误差及位置公差 58

2.2.4 公差原则简述 62

2.2.5 形位公差的选用 63

2.3 表面粗糙度 64

2.3.1 表面粗糙度的有关术语和参数 65

2.3.2 表面粗糙度的标注 67

2.3.3 表面粗糙度参数值的选用 69

2.3.4 表面粗糙度图形标注的演变 70

2.4 小结 71

2.5 习题 71

2.6 实训与实验 74

第3章 机械工程力学基础 75

3.1 静力学的基本概念及公理 75

3.1.1 力和力系的概念 75

3.1.2 静力学公理 76

3.2 约束与约束反力 77

3.3 物体的受力分析与受力图 79

3.3.1 受力图的画法 79

3.3.2 力对点的矩 80

3.3.3 合力矩定理 81

3.3.4 力偶和力偶矩 81

3.3.5 力的平移定理 82

3.3.6 平面力偶系的合成与平衡 83

3.4 平面力系 83

3.4.1 平面汇交力系 83

3.4.2 平面任意力系 87

3.4.3 物体系统的平衡 89

3.4.4 考虑摩擦时的物体平衡问题 91

3.5 材料力学的基本概念 92

3.5.1 变形固体的基本假设 92

3.5.2 内力、截面法和应力 93

3.5.3 杆件变形的基本形式 93

3.6 轴向拉伸与压缩 94

3.6.1 轴向拉伸与压缩的概念 94

3.6.2 轴向拉伸与压缩时横截面上的内力 94

3.6.3 轴向拉伸与压缩时横截面上的应力 96

3.6.4 轴向拉伸与压缩时的变形 97

3.6.5 材料在拉伸和压缩时的力学性能分析 99

3.6.6 轴向拉伸和压缩时的强度计算 101

3.7 剪切与挤压 103

3.7.1 剪切的概念及实用计算 103

3.7.2 挤压的概念及实用计算 104

3.8 圆轴的扭转 106

3.8.1 扭转的概念 106

3.8.2 圆轴扭转时横截面上的内力 106

3.8.3 圆轴扭转时横截面上的应力 108

3.8.4 圆轴扭转时的变形 110

3.8.5 圆轴扭转时的强度和刚度计算 111

3.9 直梁的弯曲 112

3.9.1 平面弯曲的概念 112

3.9.2 梁弯曲时横截面上的内力 113

3.9.3 剪力图和弯矩图 116

3.9.4 纯弯曲时横截面上的应力 117

3.9.5 梁弯曲时的强度计算 119

3.9.6 梁弯曲时的变形 121

3.10 组合变形的强度计算 122

3.10.1 组合变形的概念 122

3.10.2 弯曲与拉伸（压缩）组合变形的强度计算 122

3.10.3 圆轴弯曲与扭转组合变形的强度计算 124

3.11 压杆稳定 126

3.11.1 压杆稳定的概念 126

3.11.2 临界力与临界应力 126

3.11.3 欧拉公式的适用范围 127

3.11.4 压杆的稳定校核 128

3.12 小结 128

3.13 习题 130

3.14 实训与实验 135

第4章 联接 136

4.1 键联接 136

4.1.1 键联接的类型与应用 136

4.1.2 平键联接的设计 139

4.1.3 平键联接的公差配合 142

4.2 销及销联接 144

4.3 螺纹联接 144

4.3.1 螺纹的类型、参数与应用 145

4.3.2 螺纹联接的主要类型 147

4.3.3 常用螺纹联接件（紧固件） 148

4.3.4 螺纹联接的预紧与防松 150

4.3.5 螺栓组联接的结构设计 152

4.3.6 管螺纹联接简介 154

4.3.7 螺栓联接的强度计算 154

4.3.8 提高螺栓联接强度的措施 159

4.3.9 螺旋传动 161

4.3.10 螺纹的公差与配合 165

4.4 轴间联接与制动器 167

4.4.1 联轴器 167

4.4.2 离合器 175

4.4.3 制动器 178

4.5 不可拆联接 179

4.5.1 铆接 180

4.5.2 焊接 180

4.5.3 胶接 182

4.5.4 过盈配合联接 183

4.6 小结 184

4.7 习题 184

4.8 实训与实验 185

第5章 摩擦轮传动和挠性传动 186

5.1 摩擦轮传动 186

5.1.1 摩擦轮传动的工作原理和特点 186

5.1.2 摩擦轮传动中的滑动 187

5.1.3 摩擦轮传动的类型和应用 187

5.2 挠性传动概述 189

5.2.1 挠性传动的工作原理和特点 189

5.2.2 挠性传动的类型和应用 189

5.3 带传动的基本知识 190

5.3.1 带传动的类型、特点和应用 190

5.3.2 V带的结构和标准 191

5.3.3 V带传动的主要参数和几何尺寸计算 192

5.3.4 V带轮的材料和结构 193

5.4 摩擦带传动的基本理论 195

5.4.1 带传动的受力分析 195

5.4.2 带传动的应力分析 195

5.4.3 摩擦带传动的弹性滑动和打滑 196

5.5 V带传动的设计计算 197

5.5.1 设计准则及额定功率 197

5.5.2 设计步骤和参数选择 198

5.6 带传动的张紧、使用与维护 205

5.6.1 带传动的张紧 205

5.6.2 带传动的合理使用与维护 206

5.7 链传动 206

5.7.1 链传动的特点和应用 206

5.7.2 滚子链和链轮 207

5.7.3 链传动的主要参数及其选择 209

5.7.4 链传动的布置、张紧与维护 210

5.8 小结 212

5.9 习题 213

5.10 实训与实验 214

第6章 齿轮传动 215

6.1 概述 215

6.1.1 齿轮传动的特点 215

6.1.2 齿轮传动的类型 215

6.1.3 齿轮传动的基本要求 215

6.2 渐开线与渐开线齿廓 216

6.2.1 渐开线的形成与性质 216

6.2.2 渐开线齿廓的啮合特性 217

6.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 218

6.3.1 齿轮各部分的名称与符号 218

6.3.2 主要参数 219

6.3.3 几何尺寸计算 220

6.3.4 齿条 220

6.3.5 公法线长度和分度圆弦齿厚 221

6.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 221

6.4.1 正确啮合条件 221

6.4.2 标准中心距 222

6.4.3 连续传动条件 222

6.5 渐开线齿轮的加工原理与根切现象 223

6.5.1 渐开线齿轮的加工方法 223

6.5.2 根切现象与最少齿数 225

6.6 变位齿轮传动简介 226

6.6.1 变位齿轮概念 226

6.6.2 变位齿轮传动的类型 226

6.7 圆柱齿轮传动精度简介 227

6.7.1 齿轮精度概述 227

6.7.2 齿轮精度等级的通常选择 230

6.7.3 推荐的齿轮精度检验项目组合 230

6.8 齿轮的失效形式与计算准则 231

6.8.1 齿轮的失效形式 231

6.8.2 计算准则 232

6.9 渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算 232

6.9.1 轮齿的受力分析和计算载荷 232

6.9.2 齿面接触疲劳强度计算 233

6.9.3 齿根弯曲疲劳强度计算 234

6.10 齿轮的常用材料、许用应力和圆柱齿轮的结构 235

6.10.1 齿轮的常用材料 235

6.10.2 齿轮的许用应力 236

6.10.3 圆柱齿轮的结构 238

6.11 斜齿圆柱齿轮传动 241

6.11.1 斜齿圆柱齿轮传动的啮合特点 241

6.11.2 斜齿轮的主要参数和几何尺寸计算 241

6.11.3 正确啮合条件与重合度 243

6.11.4 斜齿圆柱齿轮的当量齿数 244

6.11.5 公法线长度与分度圆弦齿厚 244

6.11.6 斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 245

6.12 直齿锥齿轮传动 250

6.12.1 概述 250

6.12.2 齿廓曲面与当量齿数 250

6.12.3 基本参数与几何尺寸计算 251

6.12.4 直齿锥齿轮传动的强度计算 252

6.12.5 锥齿轮的结构 253

6.13 齿轮传动的维护 254

6.13.1 齿轮传动的润滑要点 254

6.13.2 齿轮传动的使用注意事项 255

6.14 蜗杆传动 255

6.14.1 蜗杆传动的类型与特点 255

6.14.2 蜗杆传动的基本参数与几何尺寸 256

6.14.3 蜗杆传动的失效、材料和精度 259

6.14.4 蜗杆传动的强度计算 260

6.14.5 蜗杆传动的效率和热平衡计算 262

6.14.6 蜗杆、蜗轮的结构 263

6.14.7 蜗杆传动的维护 266

6.15 小结 267

6.16 习题 268

6.17 实训与实验 270

第7章 齿轮系与减速器 271

7.1 齿轮系概述 271

7.2 定轴轮系的传动比及其计算 271

7.2.1 一对齿轮啮合的传动比 271

7.2.2 定轴轮系的传动比 272

7.3 行星轮系的传动比及其计算 274

7.3.1 行星轮系的组成 274

7.3.2 行星轮系的传动比 274

7.4 组合轮系的传动比 276

7.5 其他行星传动原理 277

7.5.1 渐开线少齿差行星齿轮传动原理 277

7.5.2 摆线针轮行星传动原理 278

7.5.3 谐波齿轮传动原理 278

7.6 减速器 279

7.6.1 减速器的类型、特点和应用 279

7.6.2 减速器的主要结构和附件 281

7.7 小结 282

7.8 习题 283

7.9 实训与实验 284

第8章 轴承和轴 285

8.1 滚动轴承 285

8.1.1 滚动轴承的构造 285

8.1.2 滚动轴承分类 285

8.1.3 滚动轴承代号 286

8.1.4 滚动轴承的公差与配合 289

8.1.5 滚动轴承类型的选择 290

8.2 轴概述 291

8.2.1 轴的分类 291

8.2.2 轴的材料 292

8.3 轴的结构设计 293

8.3.1 轴上零件的定位和固定 293

8.3.2 轴的结构工艺性 295

8.3.3 减小应力集中，提高轴的疲劳强度 295

8.3.4 轴的直径和长度确定 296

8.4 轴的强度计算 296

8.4.1 按抗扭强度计算 296

8.4.2 按弯扭合成强度计算 297

8.5 滚动轴承的寿命计算 300

8.5.1 滚动轴承的工作情况分析 300

8.5.2 滚动轴承失效形式和计算准则 300

8.5.3 基本额定寿命和基本额定动载荷 300

8.5.4 当量动载荷 301

8.5.5 滚动轴承寿命计算 302

8.5.6 角接触轴承轴向力的计算 303

8.6 滚动轴承静载荷计算 305

8.7 滚动轴承组合设计 306

8.7.1 滚动轴承的轴向固定 306

8.7.2 滚动轴承的支承结构型式 307

8.7.3 滚动轴承的装拆 307

8.7.4 滚动轴承支承的调整 308

8.7.5 滚动轴承的游隙和预紧 309

8.8 滑动轴承 309

8.8.1 向心滑动轴承 309

8.8.2 推力滑动轴承 310

8.8.3 轴瓦的结构和材料 311

8.8.4 非液体润滑滑动轴承的校核计算 312

8.9 小结 313

8.10 习题 313

8.11 实训与实验 315

第9章 机械的润滑与密封 316

9.1 润滑的作用和润滑技术 316

9.2 润滑剂 316

9.2.1 润滑剂及其作用 316

9.2.2 润滑剂的种类及选用原则 316

9.2.3 添加剂 320

9.3 润滑方式和润滑装置 320

9.3.1 常用的润滑方式及润滑装置 320

9.3.2 润滑方式的选取原则 322

9.3.3 几种典型零部件的润滑 322

9.4 密封方式及密封件 327

9.4.1 密封方式 327

9.4.2 常用的密封件 328

9.5 小结 329

9.6 习题 329

9.7 实训与实验 330

第10章 弹簧 331

10.1 弹簧的功用和类型 331

10.1.1 弹簧的功用 331

10.1.2 弹簧的类型 331

10.2 弹簧的制造、材料和许用应力 332

10.2.1 弹簧的制造和制造精度 332

10.2.2 弹簧的材料和许用应力 333

10.3 圆柱形螺旋弹簧的结构、参数和尺寸 334

10.3.1 弹簧的端部结构 334

10.3.2 弹簧的参数和尺寸 334

10.4 弹簧的应力、变形和特性曲线 336

10.4.1 弹簧的应力与变形 336

10.4.2 弹簧的特性曲线 337

10.5 片弹簧简介 337

10.6 小结 338

10.7 习题 339

10.8 实训与实验 339

第11章 计算机辅助机械设计简介 340

11.1 计算机辅助机械设计系统概述 340

11.1.1 CAD系统的基本构成 340

11.1.2 CAD系统硬件的分类 341

11.2 机械设计CAD的程序设计 342

11.2.1 机械设计计算程序设计的一般步骤 343

11.2.2 典型零件设计计算程序设计 343

11.3 小结 346

11.4 习题 346

第12章 常用机构 347

12.1 自由度及机构运动简图 347

12.1.1 自由度 347

12.1.2 机构运动简图 348

12.1.3 机构具有确定运动的条件 350

12.1.4 平面机构自由度的计算 350

12.2 铰链四杆机构 351

12.2.1 铰链四杆机构的类型及应用 351

12.2.2 铰链四杆机构有曲柄的条件 353

12.2.3 铰链四杆机构的基本特性 354

12.2.4 机构的维护 357

12.3 铰链四杆机构的演化与设计 357

12.3.1 铰链四杆机构的演化型式 357

12.3.2 平面四杆机构的设计 359

12.4 凸轮机构 363

12.4.1 凸轮机构的组成、应用和分类 363

12.4.2 凸轮机构工作过程及从动件常见运动规律 365

12.4.3 盘形凸轮轮廓曲线设计 368

12.4.4 凸轮工作轮廓的校核 369

12.4.5 凸轮机构常用材料及结构 371

12.5 间歇运动机构 372

12.5.1 棘轮机构 372

12.5.2 槽轮机构 375

12.6 小结 377

12.7 习题 378

12.8 实训与实验 382

第13章 机械的动力性能 383

13.1 机构平衡简介 383

13.1.1 回转件的平衡 383

13.1.2 机构在机架上的平衡 383

13.2 刚性回转件的平衡计算 384

13.2.1 静平衡计算 384

13.2.2 动平衡计算 386

13.3 刚性回转件的平衡试验 388

13.3.1 静平衡试验 388

13.3.2 动平衡试验 389

13.3.3 回转件的许用不平衡量及平衡精度 390

13.4 机器的运动和功能关系 391

13.4.1 机器的动能方程 391

13.4.2 机器的运动过程 391

13.5 机器速度波动原因及调速原理简介 392

13.5.1 周期性速度波动及其调节 393

13.5.2 非周期性速度波动及其调节 393

13.6 小结 394

13.7 习题 394

13.8 实训与实验 395

第14章 机械创新设计与实例分析 396

14.1 机构的组合与实例分析 396

14.1.1 机构的串联组合 396

14.1.2 机构的并联组合 397

14.1.3 机构的复合组合 397

14.1.4 机构的叠加组合 398

14.2 机构的变异与演化及实例分析 398

14.2.1 连杆机构 398

14.2.2 凸轮机构 400

14.2.3 齿轮机构 400

14.3 机构再生运动链与实例分析 401

14.3.1 一般化运动链 401

14.3.2 单自由度运动链的基本类型 402

14.3.3 连杆类配的分类 403

14.3.4 设计约束机构再生运动链 404

14.3.5 实例 404

14.4 机械运动方案设计 406

14.4.1 机械运动方案设计概述 406

14.4.2 实例分析 407

14.5 小结 410

14.6 习题 410

第15章 气动基础 411

15.1 气动概述 411

15.1.1 气动系统的工作原理和组成 411

15.1.2 气动的特点 412

15.1.3 气动系统的图形符号 412

15.2 气动执行元件 412

15.2.1 气缸 413

15.2.2 气动马达 415

15.3 气源装置及气动辅助元件 416

15.3.1 空气压缩机 416

15.3.2 气动系统中的主要辅助元件 417

15.4 气动控制元件 419

15.4.1 方向控制阀 419

15.4.2 压力控制阀 421

15.4.3 流量控制阀 423

15.5 气动基本回路 424

15.5.1 压力控制回路 424

15.5.2 速度控制回路 425

15.5.3 方向控制回路 426

15.6 典型气动系统 427

15.6.1 公共汽车车门开启气动系统 427

15.6.2 气动机械手气动系统 427

15.7 小结 429

15.8 习题 429

15.9 实训与实验 429

附录 430

附录A 各种标准数据摘录 430

附录B 习题参考答案 442

参考文献 447