机械设计基础 含工程力学PDF电子书下载

绪论 1

0.1 机械概述 1

0.1.1 机器的组成及特征 1

0.1.2 构件与零件 3

0.2 本课程的研究内容 3

0.3 本课程的研究任务 4

第1章 物体的受力及其力学分析 5

1.1 力和静力学基本公理 5

1.1.1 力 5

1.1.2 静力学基本公理 6

1.2 工程中常见的约束 7

1.2.1 约束和约束反力 7

1.2.2 物体的受力分析和受力图 10

1.3 平面汇交力系 11

1.3.1 平面汇交力系的合成 11

1.3.2 平面汇交力系的平衡方程及其应用 14

1.4 力矩和力偶 15

1.4.1 力矩 15

1.4.2 力偶 16

1.4.3 平面力偶系的合成与平衡 17

1.4.4 力的平移定理 18

1.5 平面一般力系 19

1.5.1 平面一般力系的简化 19

1.5.2 平面一般力系的平衡方程及其应用 20

1.6 空间力系 23

1.6.1 力在空间直角坐标轴上的投影 23

1.6.2 力对轴之矩的定义 24

1.6.3 合力矩定理 25

1.6.4 空间力系的平衡方程 25

第2章 材料力学基础 30

2.1 轴向拉伸和压缩 30

2.1.1 轴向拉伸和压缩的定义 30

2.1.2 内力、轴力及轴力图 31

2.1.3 拉（压）杆横截面上的应力 32

2.1.4 轴向拉伸或压缩时的变形 34

2.1.5 材料在拉伸与压缩时的力学性能及强度计算 35

2.2 剪切和挤压 40

2.2.1 剪切及剪切的实用计算 40

2.2.2 挤压及挤压的实用计算 41

2.3 圆轴扭转 42

2.3.1 扭转变形 42

2.3.2 扭矩与扭矩图 43

2.3.3 圆轴扭转时横截面上的应力及强度条件 44

2.4 直梁的平面弯曲 47

2.4.1 基本概念和基本形式 47

2.4.2 剪力图和弯矩图 48

2.4.3 纯弯曲时横截面上的应力 54

2.4.4 截面惯性矩和弯曲截面系数 56

2.4.5 梁的正应力强度计算 56

2.5 组合变形的强度计算 59

2.5.1 拉伸（压缩）与弯曲组合变形的强度计算 59

2.5.2 扭转与弯曲组合变形的强度计算 60

第3章 平面机构运动简图及自由度 66

3.1 运动副及其分类 66

3.1.1 运动副的定义 66

3.1.2 运动副的分类 66

3.2 平面机构运动简图 67

3.2.1 平面机构运动简图的定义 68

3.2.2 运动副及构件的规定表示方法 68

3.2.3 平面机构运动简图的绘制步骤 69

3.3 平面机构自由度 70

3.3.1 自由度 70

3.3.2 约束 70

3.3.3 机构自由度的计算 71

3.3.4 平面机构自由度计算的注意事项 72

3.3.5 机构具有确定运动的条件 74

第4章 平面连杆机构 77

4.1 四杆机构的基本类型及其演化 77

4.1.1 四杆机构的基本类型 77

4.1.2 平面四杆机构的演化 79

4.2 平面四杆机构的基本特性 82

4.2.1 铰链四杆机构有曲柄的条件 82

4.2.2 急回特性 83

4.2.3 传力特性 84

4.3 平面四杆机构的设计 87

4.3.1 按给定连杆位置设计四杆机构 87

4.3.2 按给定的行程速度变化系数设计四杆机构 88

第5章 凸轮机构 92

5.1 凸轮机构的应用和分类 92

5.1.1 凸轮机构的应用和特点 92

5.1.2 凸轮机构的分类 93

5.2 常用从动件运动规律 94

5.2.1 凸轮机构的工作原理及有关名词术语 94

5.2.2 从动件常用的运动规律 95

5.3 图解法设计凸轮轮廓 97

5.3.1 反转法原理 97

5.3.2 图解法设计凸轮轮廓曲线 98

5.4 凸轮机构基本尺寸的确定 100

5.4.1 凸轮机构的压力角及许用值 100

5.4.2 凸轮基圆半径的确定 100

5.4.3 滚子半径的确定 101

第6章 间歇运动机构 103

6.1 棘轮机构 103

6.1.1 棘轮机构的工作原理和类型 103

6.1.2 棘轮机构的特点和应用 105

6.2 槽轮机构 105

6.2.1 槽轮机构的工作原理和类型 105

6.2.2 槽轮机构的特点和应用 106

第7章 连接 107

7.1 螺纹连接的基本知识 107

7.1.1 螺纹的几何参数 107

7.1.2 螺纹的分类及应用 109

7.1.3 螺纹连接的主要类型 110

7.1.4 标准螺纹连接件 111

7.1.5 螺纹连接件的材料和许用应力 112

7.2 螺纹连接的预紧与防松 113

7.2.1 螺纹连接的预紧 113

7.2.2 螺纹连接的防松 114

7.3 螺栓连接的强度计算 115

7.3.1 受拉螺栓连接 115

7.3.2 受剪切螺栓连接 118

7.4 螺栓组连接的结构设计 118

7.5 轴毂连接 119

7.5.1 键连接的类型、特点及应用 120

7.5.2 键连接的强度计算 122

7.5.3 花键连接 123

第8章 带传动 126

8.1 带传动概述 126

8.1.1 带传动的组成与特点 126

8.1.2 带传动的类型 126

8.1.3 V带和V带轮 127

8.1.4 带传动的张紧与维护 130

8.2 带传动的设计计算 131

8.2.1 带传动的工作情况分析 131

8.2.2 带的设计 134

第9章 齿轮传动 144

9.1 齿轮传动的特点和分类 144

9.2 渐开线性质及渐开线齿廓啮合特性 145

9.2.1 渐开线的形成原理 145

9.2.2 渐开线的基本性质 146

9.2.3 渐开线齿廓的啮合特性 147

9.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸 148

9.3.1 齿轮各部分的名称和符号 148

9.3.2 标准直齿圆柱齿轮的基本参数 148

9.3.3 标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸 149

9.4 渐开线齿轮的啮合传动 150

9.4.1 正确啮合条件 150

9.4.2 连续传动条件 151

9.4.3 无齿侧间隙啮合条件 151

9.5 渐开线齿轮的加工方法与根切现象 152

9.5.1 渐开线齿轮的加工方法 152

9.5.2 渐开线齿轮的根切现象 154

9.6 齿轮传动的失效形式与设计准则 155

9.6.1 齿轮传动的失效形式 155

9.6.2 齿轮传动的设计准则 157

9.7 常用齿轮材料及热处理 158

9.7.1 齿轮材料的基本要求 158

9.7.2 常用齿轮材料及热处理 158

9.8 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 159

9.8.1 渐开线直齿圆柱齿轮受力分析和计算载荷 159

9.8.2 齿面接触疲劳强度计算 161

9.8.3 齿根弯曲疲劳强度计算 163

9.9 斜齿圆柱齿轮传动 166

9.9.1 斜齿圆柱齿轮传动的啮合特点 166

9.9.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 167

9.9.3 斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件和重合度 169

9.9.4 斜齿圆柱齿轮的当量齿数 170

9.9.5 斜齿圆柱齿轮传动的优缺点 171

9.9.6 斜齿圆柱齿轮的强度计算 171

9.10 直齿圆锥齿轮传动 172

9.10.1 圆锥齿轮传动的特点 172

9.10.2 直齿圆锥齿轮传动的几何尺寸计算 173

9.11 圆柱齿轮的结构设计和齿轮传动的润滑 174

9.11.1 圆柱齿轮的结构设计 174

9.11.2 齿轮传动的润滑 176

9.12 标准齿轮传动的设计计算 176

9.12.1 齿轮传动的主要参数选择 176

9.12.2 齿轮精度等级的选择 177

9.12.3 齿轮传动设计计算的步骤 178

第10章 蜗杆传动 184

10.1 蜗杆传动概述 184

10.1.1 蜗杆传动的特点 184

10.1.2 蜗杆传动的类型 184

10.2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 185

10.2.1 圆柱蜗杆传动的主要参数 185

10.2.2 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 187

10.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 188

10.3.1 蜗杆传动的受力分析 188

10.3.2 蜗杆传动的失效形式和设计准则 188

10.3.3 蜗杆、蜗轮的材料选择 189

10.3.4 蜗杆、蜗轮的结构 189

10.4 蜗杆传动的效率和热平衡计算 190

10.4.1 蜗杆传动的效率 190

10.4.2 蜗杆传动的热平衡计算 190

第11章 轮系 193

11.1 定轴轮系传动比计算 193

11.1.1 平面定轴轮系传动比计算 194

11.1.2 空间定轴轮系传动比计算 194

11.2 周转轮系的组成及传动比计算 195

11.2.1 周转轮系的组成 195

11.2.2 周转轮系传动比计算 196

11.3 复合轮系传动比计算 198

11.4 轮系的功用 199

11.5 减速器简介 201

11.5.1 常用减速器 201

11.5.2 减速器传动比的分配 203

11.5.3 减速器的结构 203

第12章 轴 206

12.1 轴概述 206

12.1.1 轴的分类 206

12.1.2 轴的材料及选择 207

12.2 轴的结构设计 209

12.2.1 轴结构的组成 209

12.2.2 轴结构设计的主要要求 209

12.2.3 轴上零件的轴向定位及固定 210

12.2.4 轴上零件的周向固定 211

12.2.5 轴的结构工艺性要求 212

12.2.6 确定各轴段的直径和长度 213

12.3 轴的强度计算 213

12.3.1 扭转强度 213

12.3.2 弯扭合成强度条件 214

第13章 轴承 220

13.1 轴承概述 220

13.2 滑动轴承 220

13.2.1 滑动轴承的结构 221

13.2.2 轴瓦结构和轴承材料 223

13.3 滚动轴承 224

13.3.1 滚动轴承概述 224

13.3.2 滚动轴承的类型及选用 225

13.3.3 滚动轴承的代号 228

13.3.4 滚动轴承的工作情况分析 230

13.3.5 滚动轴承的寿命计算 231

13.3.6 滚动轴承的静载荷 237

13.3.7 轴承的组合设计 237

第14章 联轴器和离合器 244

14.1 联轴器 244

14.1.1 联轴器的性能要求 244

14.1.2 联轴器的分类 244

14.1.3 常用联轴器的结构和特点 245

14.1.4 联轴器的选择 248

14.2 离合器 249

14.2.1 离合器的性能要求 249

14.2.2 离合器的分类 249

14.2.3 常用离合器的结构和特点 249

参考文献 252