机械设计基础PDF电子书下载

绪论 1

0.1 机器的组成及特征 1

0.2 本课程的内容、地位和任务 3

0.3 机器设计应满足的基本要求和一般程序 3

0.4 机械的现代设计方法简介 4

0.5 习题 5

第1章 平面机构运动简图及自由度 6

1.1 平面机构的组成 6

1.1.1 运动副及分类 6

1.1.2 机构中构件的分类 8

1.2 平面机构运动简图 8

1.2.1 运动副及构件的常用画法 8

1.2.2 常用机构的运动简图符号 10

1.2.3 机构运动简图的绘制 11

1.3 平面机构的自由度 13

1.3.1 平面机构的自由度计算 13

1.3.2 机构具有确定运动的条件 13

1.3.3 计算平面机构自由度时应注意的问题 14

1.4 习题 16

第2章 平面连杆机构 19

2.1 平面连杆机构的类型 19

2.1.1 铰链四杆机构的类型 19

2.1.2 铰链四杆机构的演化 21

2.2 平面四杆机构的基本特性 23

2.2.1 铰链四杆机构存在曲柄的条件 23

2.2.2 运动的急回特性和行程速比系数 24

2.2.3 压力角与传动角 25

2.2.4 死点位置 26

2.3 平面四杆机构的设计 27

2.3.1 用图解法设计平面四杆机构 28

2.3.2 用解析法设计平面四杆机构 29

2.4 用速度瞬心法作平面机构的速度分析 30

2.4.1 速度瞬心及其位置的确定 30

2.4.2 利用速度瞬心法进行平面机构的速度分析 32

2.5 习题 33

第3章 凸轮机构 36

3.1 概述 36

3.1.1 凸轮机构的组成及应用 36

3.1.2 凸轮机构的类型 37

3.2 常用从动件的运动规律 37

3.2.1 凸轮轮廓与从动件的运动关系 38

3.2.2 等速运动规律 38

3.2.3 等加速等减速运动规律 39

3.2.4 简谐运动规律 41

3.3 图解法设计盘形凸轮轮廓 41

3.3.1 反转法 41

3.3.2 直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 42

3.3.3 摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 43

3.4 凸轮机构基本尺寸的确定 44

3.4.1 凸轮机构的压力角 45

3.4.2 凸轮基圆半径的确定 45

3.4.3 滚子半径的确定 46

3.5 习题 46

第4章 齿轮机构 48

4.1 齿轮机构的特点和类型 48

4.1.1 齿轮机构的特点 48

4.1.2 齿轮机构的类型 48

4.2 齿廓啮合基本定律 49

4.3 渐开线齿廓 50

4.3.1 渐开线的形成 50

4.3.2 渐开线的性质 50

4.3.3 渐开线齿廓的啮合特点 51

4.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸计算 52

4.4.1 直齿圆柱齿轮各部分的名称和符号 52

4.4.2 直齿圆柱齿轮的基本参数 53

4.4.3 直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 54

4.5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 55

4.5.1 正确啮合条件 55

4.5.2 正确安装条件 56

4.5.3 连续传动条件 56

4.6 渐开线齿轮齿廓切削加工的原理 57

4.6.1 成形法 57

4.6.2 展成法 57

4.7 渐开线齿廓的根切现象与标准齿轮的最少齿数 59

4.7.1 根切现象 59

4.7.2 最少齿数 59

4.8 变位齿轮 60

4.9 平行轴斜齿圆柱齿轮机构 61

4.9.1 齿廓曲面的形成 61

4.9.2 基本参数和几何尺寸计算 62

4.9.3 正确啮合条件和重合度 64

4.9.4 斜齿圆柱齿轮机构的特点 64

4.9.5 当量齿数和最少齿数 65

4.10 直齿锥齿轮机构 65

4.10.1 概述 65

4.10.2 背锥和当量齿数 66

4.10.3 直齿锥齿轮的啮合传动和几何尺寸 68

4.11 习题 69

第5章 轮系 70

5.1 轮系及其分类 70

5.1.1 定轴轮系 70

5.1.2 周转轮系 70

5.1.3 复合轮系 71

5.2 定轴轮系传动比计算 71

5.2.1 定轴轮系主、从动轮转向关系确定 71

5.2.2 定轴轮系传动比的计算 72

5.3 周转轮系传动比计算 74

5.4 复合轮系传动比计算 76

5.5 轮系的功用 77

5.6 其他新型行星齿轮传动简介 79

5.6.1 渐开线少齿差行星齿轮传动 79

5.6.2 摆线针轮传动 79

5.6.3 谐波齿轮传动 80

5.7 习题 80

第6章 间歇运动机构 83

6.1 棘轮机构 83

6.1.1 棘轮机构的组成及其工作特点 83

6.1.2 棘轮机构的类型及应用 84

6.1.3 棘轮机构设计 85

6.2 槽轮机构 86

6.2.1 槽轮机构的组成及工作特点 87

6.2.2 槽轮机构的类型及应用 87

6.2.3 槽轮机构主要参数和几何尺寸计算 88

6.3 轮式间歇运动机构 89

6.3.1 凸轮式间歇运动机构的工作原理和特点 89

6.3.2 凸轮式间歇运动机构的类型及应用 90

6.4 不完全齿轮机构 90

6.4.1 不完全齿轮机构的工作原理和特点 90

6.4.2 不完全齿轮机构的类型及应用 90

6.5 习题 90

第7章 机械的平衡 91

7.1 机械平衡的目的及内容 91

7.2 刚性转子的平衡计算 91

7.2.1 刚性转子的静平衡计算 92

7.2.2 刚性转子的动平衡计算 92

7.3 刚性转子的平衡试验 94

7.3.1 静平衡试验 94

7.3.2 动平衡试验 95

7.4 转子的许用不平衡量 95

7.5 习题 97

第8章 机械的运转及其速度波动的调节 98

8.1 概述 98

8.1.1 机械运转的三个阶段 98

8.1.2 机械速度波动的原因及影响 99

8.1.3 机械速度波动的类型及调节方法 99

8.2 机械运转的平均速度和不均匀系数 100

8.3 飞轮的简易设计方法 101

8.3.1 飞轮设计的基本原理 101

8.3.2 最大盈亏功的确定 102

8.3.3 飞轮结构和主要尺寸的确定 102

8.4 习题 103

第9章 机械零件设计 105

9.1 机械零件设计概述 105

9.1.1 机械零件的主要失效形式 105

9.1.2 机械零件的设计准则 106

9.1.3 机械零件设计的方法 107

9.1.4 机械零件设计的一般步骤 108

9.2 机械零件的强度 108

9.2.1 机械零件的载荷和应力 108

9.2.2 许用应力的计算 109

9.2.3 安全系数 110

9.2.4 机械零件的接触强度 110

9.3 润滑与密封概述 112

9.3.1 摩擦 112

9.3.2 磨损 113

9.3.3 润滑 113

9.3.4 密封 114

9.4 机械零件的常用材料及其选用 114

9.4.1 机械零件的常用材料 114

9.4.2 机械零件材料的选择原则 116

9.5 机械零件的工艺性及标准化 117

9.5.1 零件结构的工艺性 117

9.5.2 机械零件的标准化 119

9.6 习题 119

第10章 连接 121

10.1 螺纹 121

10.1.1 常用螺纹的类型 121

10.1.2 螺纹的主要参数 122

10.1.3 螺纹副的效率和自锁 123

10.1.4 常用螺纹的特点和应用 123

10.2 螺纹连接的基本类型 124

10.3 螺纹连接的标准连接件 125

10.4 螺纹连接的预紧与防松 127

10.4.1 螺纹连接的预紧 127

10.4.2 螺纹连接的防松 128

10.5 螺栓组连接的设计 129

10.5.1 螺栓组连接的结构设计 129

10.5.2 螺栓组连接的受力分析 130

10.6 单个螺栓连接的强度计算 133

10.6.1 受拉螺栓连接 133

10.6.2 受剪切螺栓连接 135

10.7 螺纹连接件的材料与许用应力 136

10.8 提高螺纹连接强度的措施 137

10.9 螺旋传动 139

10.9.1 螺旋传动的类型及应用 140

10.9.2 螺旋传动的结构及材料 140

10.9.3 滑动螺旋副传动的设计计算 141

10.10 键连接 142

10.10.1 键连接的分类、特点及应用 142

10.10.2 键的选择与平键连接的强度计算 144

10.11 花键连接 146

10.11.1 花键连接的分类、特点及应用 146

10.11.2 花键连接的强度计算 146

10.12 销连接 147

10.13 过盈配合连接 148

10.14 习题 149

第11章 齿轮传动 151

11.1 齿轮传动的失效形式和设计准则 151

11.1.1 齿轮传动的失效形式 151

11.1.2 齿轮传动的设计准则 153

11.2 齿轮的常用材料及许用应力 154

11.2.1 齿轮的常用材料 154

11.2.2 齿轮材料的选用原则 156

11.2.3 许用应力 157

11.3 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 157

11.3.1 轮齿的受力分析 157

11.3.2 计算载荷 158

11.3.3 齿面接触疲劳强度计算 158

11.3.4 齿根弯曲疲劳强度计算 160

11.4 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 162

11.4.1 轮齿的受力分析 162

11.4.2 齿面接触疲劳强度计算 163

11.4.3 齿根弯曲疲劳强度计算 164

11.5 直齿锥齿轮传动的强度计算 164

11.5.1 轮齿的受力分析 164

11.5.2 齿面接触疲劳强度计算 165

11.5.3 齿根弯曲疲劳强度计算 166

11.6 标准齿轮传动的设计计算实例分析 166

11.6.1 齿轮精度等级选择 166

11.6.2 设计参数选择 167

11.6.3 齿轮传动设计计算的步骤 168

11.6.4 实例分析 169

11.7 齿轮的结构设计 173

11.8 齿轮传动的润滑 175

11.9 习题 177

第12章 蜗杆传动 179

12.1 蜗杆传动的特点和类型 179

12.1.1 蜗杆传动的特点 179

12.1.2 蜗杆传动的类型 179

12.2 阿基米德蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 180

12.2.1 主要参数及其选择 181

12.2.2 几何尺寸计算 183

12.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料 184

12.3.1 蜗杆传动的失效形式 184

12.3.2 蜗杆传动设计准则 184

12.3.3 蜗杆传动常用的材料及许用应力 184

12.4 蜗杆传动的强度计算 185

12.4.1 受力分析 185

12.4.2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算 185

12.4.3 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 186

12.4.4 蜗杆的刚度计算 187

12.5 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 187

12.5.1 蜗杆传动的效率 187

12.5.2 蜗杆传动的润滑 188

12.5.3 蜗杆传动的热平衡计算 189

12.5.4 实例分析 189

12.6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计 191

12.7 习题 192

第13章 带传动和链传动 194

13.1 带传动概述 194

13.1.1 带传动的组成和类型 194

13.1.2 带传动的形式及主要性能 195

13.1.3 带传动的几何计算 195

13.1.4 带传动的特点与应用 196

13.2 带和带轮 196

13.2.1 V带 196

13.2.2 普通V带轮的结构 198

13.3 带传动的工作情况分析 199

13.3.1 带传动的力分析 199

13.3.2 带传动的应力分析 200

13.3.3 带的弹性滑动和打滑 202

13.4 普通V带传动的设计计算 202

13.4.1 失效形式和设计准则 202

13.4.2 单根V带的许用功率 203

13.4.3 普通V带传动的设计内容和步骤 204

13.4.4 实例分析 206

13.5 V带传动的张紧、安装要求 208

13.5.1 带传动的张紧装置 208

13.5.2 带传动的安装、使用要求 209

13.6 同步带传动简介 209

13.7 链传动概述 210

13.7.1 链传动的组成和类型 210

13.7.2 链传动的特点及应用 210

13.8 滚子链与链轮 211

13.8.1 滚子链的结构 211

13.8.2 滚子链链轮 212

13.9 链传动的工作情况分析 214

13.9.1 链传动的运动不均匀性 214

13.9.2 链传动的动载荷 215

13.9.3 链传动的受力分析 216

13.10 滚子链传动的设计计算 216

13.10.1 链传动的失效形式 216

13.10.2 单排滚子链传递的额定功率 217

13.10.3 主要参数与选择 218

13.10.4 滚子链传动的设计内容和步骤 218

13.10.5 实例分析 220

13.11 链传动的布置和润滑 220

13.1 1.1 链传动的合理布置 220

13.1 1.2 链传动的润滑 221

13.12 习题 222

第14章 轴 224

14.1 概述 224

14.1.1 轴的类型 224

14.1.2 轴设计中要解决的主要问题 225

14.2 轴的材料及选择 227

14.3 轴的结构设计 228

14.3.1 拟定轴上零件的装配方案 228

14.3.2 零件在轴上的定位和固定 228

14.3.3 轴的结构工艺性 230

14.3.4 改善轴的受力情况 231

14.4 轴的强度计算 233

14.4.1 按扭转强度计算 233

14.4.2 按弯扭合成强度计算 234

14.5 轴的刚度计算 235

14.6 轴的振动稳定性 236

14.7 轴的设计计算与实例分析 236

14.8 习题 240

第15章 滚动轴承 241

15.1 概述 241

15.1.1 滚动轴承的结构 241

15.1.2 滚动轴承的基本类型及特点 242

15.1.3 滚动轴承的代号 245

15.1.4 滚动轴承类型的选择 248

15.2 滚动轴承的工作情况分析 249

15.2.1 滚动轴承内部的载荷分布 249

15.2.2 轴承工作时套圈与滚动体的应力变化情况 250

15.2.3 滚动轴承的失效形式及计算准则 250

15.3 滚动轴承的选择计算 251

15.3.1 轴承寿命的基本概念 251

15.3.2 滚动轴承寿命的计算公式 251

15.3.3 滚动轴承的当量动载荷 253

15.3.4 角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷Fa的计算 254

15.4 滚动轴承的静强度计算 257

15.5 滚动轴承的组合设计 257

15.5.1 滚动轴承的固定 258

15.5.2 滚动轴承的配置 259

15.5.3 滚动轴承游隙和轴承轴向位置的调整 260

15.5.4 滚动轴承的配合、预紧和装拆 261

15.5.5 滚动轴承的润滑 263

15.5.6 滚动轴承的密封 263

15.6 习题 265

第16章 滑动轴承 268

16.1 概述 268

16.2 滑动轴承的结构形式 269

16.2.1 径向滑动轴承的结构形式 269

16.2.2 推力滑动轴承的结构形式 269

16.2.3 滑动轴承的轴瓦结构 270

16.3 滑动轴承的失效形式、轴承材料 271

16.3.1 滑动轴承的失效形式 272

16.3.2 轴承材料 272

16.4 滑动轴承的润滑 274

16.4.1 润滑剂选用 274

16.4.2 润滑装置 275

16.5 非液体润滑滑动轴承的设计计算 276

16.5.1 径向滑动轴承的设计计算 276

16.5.2 推力滑动轴承的设计计算 277

16.5.3 实例分析 278

16.6 液体动压润滑的形成及基本方程 279

16.6.1 液体动压润滑承载油膜的形成条件 279

16.6.2 液体动压润滑的基本方程 280

16.7 其他形式滑动轴承简介 281

16.7.1 多油楔滑动轴承 281

16.7.2 液体静压轴承 281

16.7.3 气体轴承 282

16.8 习题 282

第17章 联轴器、离合器和制动器 284

17.1 联轴器 284

17.1.1 概述 284

17.1.2 刚性联轴器 285

17.1.3 无弹性元件联轴器 285

17.1.4 弹性联轴器 288

17.1.5 联轴器的选择 291

17.2 离合器 292

17.2.1 牙嵌离合器 293

17.2.2 摩擦离合器 293

17.2.3 安全离合器 295

17.3 制动器 295

17.4 习题 296

第18章 弹簧 298

18.1 概述 298

18.1.1 弹簧的功用 298

18.1.2 弹簧的类型 298

18.2 弹簧的材料、许用应力和制造 299

18.2.1 弹簧的材料 299

18.2.2 弹簧的许用应力 300

18.2.3 弹簧的制造 300

18.3 圆柱螺旋弹簧的结构和几何尺寸 301

18.3.1 圆柱螺旋弹簧的结构形式 301

18.3.2 圆柱螺旋弹簧的几何尺寸 302

18.4 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算 303

18.4.1 特性曲线 303

18.4.2 失效形式和设计准则 304

18.4.3 设计计算内容和设计步骤 305

18.5 其他弹簧简介 307

18.5.1 碟形弹簧 307

18.5.2 圆柱螺旋扭转弹簧 308

18.5.3 板簧 308

18.6 习题 309

参考文献 310