机械设计PDF电子书下载

第一篇 机械设计总论 1

第1章 绪论 1

1.1概述 1

1.1.1本课程的内容性质和任务 1

1.1.2本课程的特点和学习方法 2

1.2机械现代设计方法简介 3

1.2.1现代设计方法研究的概况 3

1.2.2现代设计方法简介 4

1.2.3现代设计方法的特点 7

第2章 机械设计的基本要求和一般程序 8

2.1机器的组成 8

2.1.1机器的基本组成要素 8

2.1.2机器的组成部分 8

2.2机械设计的基本要求 10

2.2.1功能要求 10

2.2.2可靠性要求 10

2.2.3市场需要和经济性要求 10

2.2.4劳动保护和环境保护 11

2.2.5其他特殊要求 11

2.3机械设计的一般程序 11

2.3.1产品规划阶段 12

2.3.2方案设计阶段 12

2.3.3技术设计阶段 13

2.3.4编制技术文件阶段 14

2.4机械零件的主要失效形式 14

2.4.1整体断裂 14

2.4.2过大的弹性变形和塑性变形 15

2.4.3零件的表面破坏 15

2.4.4破坏正常工作条件所引起的失效 15

2.5机械零件应满足的基本要求 16

2.5.1工作能力要求 16

2.5.2结构工艺性要求 17

2.5.3经济性要求 17

2.5.4可靠性要求 18

2.5.5质量要求 18

2.6机械零件材料的选择原则 18

2.6.1使用要求 18

2.6.2工艺要求 19

2.6.3经济性要求 19

2.7机械零件设计中的标准化 20

第3章 机械零件的疲劳强度计算 21

3.1变应力的基本类型及特征参数 21

3.1.1变应力的基本类型 21

3.1.2变应力的特征参数 22

3.2材料的疲劳特性 23

3.2.1材料的疲劳曲线 23

3.2.2材料的极限应力线图 24

3.3机械零件的疲劳强度计算 26

3.3.1零件的极限应力图 26

3.3.2单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算 27

3.3.3单向不稳定变应力时零件的疲劳强度计算 30

3.3.4双向稳定变应力时零件的疲劳强度计算 33

3.3.5提高机械零件疲劳强度的措施 34

3.4机械零件的接触强度 35

3.5机械零件疲劳强度计算的相关系数 36

3.5.1零件结构的理论应力集中系数 36

3.5.2有效应力集中系数 39

3.5.3绝对尺寸及截面形状影响系数 40

3.5.4表面质量系数 42

3.5.5强化系数 42

习题 43

第4章 摩擦、磨损及润滑概述 44

4.1摩擦 44

4.1.1干摩擦 44

4.1.2边界摩擦 45

4.1.3混合摩擦 46

4.1.4流体摩擦 46

4.2磨损 46

4.2.1磨损过程分析 46

4.2.2磨损的基本类型 47

4.3润滑剂和润滑方法 48

4.3.1润滑剂 48

4.3.2润滑方法和润滑装置 53

4.4流体润滑原理简介 55

4.4.1流体动力润滑 55

4.4.2流体静力润滑 58

4.4.3弹性流体动力润滑 59

习题 59

第二篇 常用机械传动 61

第5章 带传动 61

5.1概述 61

5.2 V带与V带轮的结构 63

5.2.1 V带的结构和规格 63

5.2.2 V带轮的结构 64

5.3带传动的工作情况分析 67

5.3.1带传动的受力分析 67

5.3.2带的应力分析 68

5.3.3带传动的弹性滑动和打滑 69

5.4普通V带传动的设计计算 70

5.4.1带传动的失效形式和计算准则 70

5.4.2普通V带传动的设计 74

5.5带传动的张紧与维护 77

5.6同步带传动 79

5.6.1同步带传动设计概述 79

5.6.2同步带传动的设计计算 80

习题 83

第6章 链传动 85

6.1概述 85

6.1.1链传动的特点和应用 85

6.1.2链传动的类型和结构 85

6.2链传动的运动特性及受力分析 92

6.2.1链传动的运动不均匀性 92

6.2.2链传动中的动载荷 94

6.2.3链传动的受力分析 95

6.3滚子链传动的设计计算 96

6.3.1链传动的主要失效形式 96

6.3.2滚子链传动的功率曲线 97

6.3.3滚子链传动的设计计算及主要参数选择 99

6.4链传动的布置、张紧和润滑 102

6.4.1链传动的布置及张紧 102

6.4.2链传动的润滑 103

习题 106

第7章 齿轮传动 107

7.1概述 107

7.1.1齿轮传动的特点及应用 107

7.1.2齿轮传动的形式 107

7.2齿轮传动的失效形式及设计准则 108

7.2.1轮齿的失效形式 108

7.2.2齿轮传动的设计准则 110

7.3齿轮的材料及其选择原则 110

7.3.1常用齿轮材料 110

7.3.2齿轮材料的选择原则 112

7.3.3材料的许用应力 112

7.4齿轮传动的受力分析及计算载荷 116

7.4.1齿轮传动的受力分析 116

7.4.2计算载荷 118

7.5齿轮传动的强度计算 123

7.5.1渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 123

7.5.2渐开线标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 130

7.5.3渐开线标准直齿锥齿轮传动的强度计算 136

7.6齿轮的结构设计 138

7.7齿轮传动的润滑 140

7.7.1齿轮传动的润滑方式 141

7.7.2润滑剂的选择 142

习题 143

第8章 蜗杆传动 146

8.1蜗杆传动的特点及类型 146

8.1.1蜗杆传动的特点 146

8.1.2蜗杆传动的类型 147

8.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 150

8.2.1蜗杆传动的主要参数及其选择 151

8.2.2蜗杆传动的几何尺寸计算 154

8.2.3变位蜗杆传动 155

8.3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 156

8.3.1啮合齿面间的滑动速度和传动效率 156

8.3.2蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料 157

8.3.3蜗杆传动的受力分析及计算载荷 158

8.3.4蜗杆传动的强度计算 160

8.3.5蜗杆的刚度计算 163

8.3.6蜗杆传动的润滑及热平衡计算 163

8.4蜗杆和蜗轮的结构 165

8.4.1蜗杆的结构 165

8.4.2蜗轮的结构 165

习题 168

第三篇 联接 171

第9章 螺纹联接 171

9.1螺纹 171

9.1.1螺纹的主要类型及应用 171

9.1.2螺纹的主要参数 173

9.2螺纹联接的基本类型和标准联接件 174

9.2.1螺纹联接的基本类型 174

9.2.2标准螺纹联接件 177

9.3螺纹联接的预紧和防松 180

9.3.1螺纹联接的预紧 180

9.3.2螺纹联接的防松 182

9.4单个螺栓联接的强度计算 185

9.4.1普通螺栓联接的强度计算 186

9.4.2铰制孔用螺栓联接的强度计算 192

9.4.3螺纹联接件的材料及许用应力 192

9.5螺栓组联接的设计计算 194

9.5.1螺栓组联接的结构设计 195

9.5.2螺栓组联接的受力分析 197

9.6提高螺栓联接强度的措施 204

习题 208

第10章 轴毂联接 211

10.1键联接 211

10.1.1键联接的类型、特点和应用 211

10.1.2键的选择及键联接的强度计算 214

10.2花键联接 218

10.2.1花键联接的类型、特点和应用 218

10.2.2花键联接的强度计算 219

10.3无键联接 221

10.3.1过盈配合联接 221

10.3.2型面联接 229

10.3.3胀紧联接 230

10.4销联接 232

10.4.1销联接的类型 232

10.4.2销的结构类型、特点和应用 232

10.4.3销的选择和联接的强度计算 234

习题 235

第11章 焊接、粘接和铆接 238

11.1焊接 238

11.1.1电弧焊缝的基本形式、特点和应用 238

11.1.2焊接件及焊条的常用材料 240

11.1.3焊缝的受力及破坏形式 241

11.1.4焊缝的强度计算 241

11.1.5焊接设计的注意事项 244

11.2粘接 245

11.2.1粘接及其特点 245

11.2.2常用胶粘剂及其选择 246

11.2.3粘接的基本工艺过程 247

11.2.4粘接接头的结构形式及受力状况 247

11.2.5粘接结构设计要点 248

11.3铆接 249

11.3.1铆接的特点及应用 249

11.3.2铆钉的主要类型 249

11.3.3铆缝的形式 250

11.3.4铆缝的受力及破坏形式 250

11.3.5铆缝的强度计算 251

习题 252

第四篇 轴系零部件 253

第12章 轴 253

12.1概述 253

12.1.1轴的功用、分类及组成 253

12.1.2轴的失效形式和设计准则 255

12.1.3轴的常用材料 255

12.2轴的结构设计 257

12.2.1轴结构设计的原则 257

12.2.2轴上零件的定位方式 257

12.2.3轴的定位 257

12.2.4提高轴强度的常用措施 259

12.2.5轴的结构工艺性 261

12.2.6轴结构设计的步骤 262

12.3轴的强度计算 263

12.3.1按扭转强度条件计算 263

12.3.2按弯扭合成强度条件计算 264

12.3.3按疲劳强度条件精确校核 267

12.4轴的刚度计算 267

12.4.1轴的弯曲刚度校核计算 268

12.4.2轴的扭转刚度校核计算 268

12.5轴的振动稳定性计算 269

习题 278

第13章 滑动轴承 280

13.1概述 280

13.1.1滑动轴承的特点与应用 280

13.1.2滑动轴承的类型 280

13.2径向滑动轴承的主要结构形式 281

13.2.1整体式径向滑动轴承 281

13.2.2部分式径向滑动轴承 281

13.2.3轴瓦的结构 282

13.3滑动轴承的失效形式及轴承材料 285

13.3.1滑动轴承的失效形式 285

13.3.2轴承材料 286

13.4不完全液体滑动轴承的设计计算 289

13.4.1径向滑动轴承的设计计算 290

13.4.2止推滑动轴承的设计计算 291

13.5流体动压径向滑动轴承的设计计算 292

13.5.1径向滑动轴承中动压润滑状态的形成 292

13.5.2径向滑动轴承的几何关系 293

13.5.3流体动压径向滑动轴承的静态性能计算 294

13.5.4轴承的热平衡计算 297

13.5.5轴承设计中参数的选择 298

习题 303

第14章 滚动轴承 304

14.1概述 304

14.1.1滚动轴承的组成 304

14.1.2滚动轴承的分类 305

14.2滚动轴承的主要类型及其代号 305

14.2.1滚动轴承的主要类型、性能与特点 305

14.2.2滚动轴承的代号 308

14.3滚动轴承的类型选择 312

14.3.1轴承的载荷 312

14.3.2轴承的转速 313

14.3.3轴承刚度及调心性能要求 313

14.3.4轴承的安装和拆卸 314

14.3.5轴承的经济性要求 314

14.4滚动轴承的工作情况分析 314

14.4.1滚动轴承的载荷分布及应力特点 314

14.4.2轴向载荷对载荷分布的影响 316

14.5滚动轴承的尺寸选择 317

14.5.1滚动轴承的失效形式和计算准则 317

14.5.2滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷 318

14.5.3滚动轴承的寿命计算 319

14.5.4 向心推力轴承的径向载荷与轴向载荷计算 322

14.5.5滚动轴承的静强度计算 324

14.6滚动轴承的组合设计 324

14.6.1滚动轴承的配置和轴系的定位 325

14.6.2滚动轴承的润滑 331

14.6.3滚动轴承的密封 334

习题 340

第五篇 其他常用零部件 341

第15章 联轴器、离合器和制动器 341

15.1概述 341

15.1.1功用 341

15.1.2计算转矩 342

15.2联轴器 343

15.2.1联轴器的类型 344

15.2.2联轴器的选择 352

15.3离合器 353

15.3.1牙嵌式离合器 354

15.3.2摩擦式离合器 355

15.4制动器 358

15.4.1制动器的组成及其分类 358

15.4.2常见制动器 358

习题 359

第16章 减速器和变速器 360

16.1减速器 360

16.1.1减速器的类型及特点 360

16.1.2齿轮减速器的结构 363

16.2 变速器 363

16.2.1有级变速器 363

16.2.2无级变速器 365

习题 368

第17章 弹簧 369

17.1概述 369

17.1.1弹簧的功用 369

17.1.2弹簧的类型 369

17.1.3弹簧的制造 369

17.1.4弹簧的材料及许用应力 371

17.2圆柱螺旋弹簧 373

17.2.1圆柱螺旋弹簧的结构和尺寸 373

17.2.2圆柱螺旋弹簧的设计计算 376

17.3其他类型弹簧 381

17.3.1圆柱螺旋扭转弹簧 381

17.3.2蝶形弹簧 382

17.3.3环形弹簧 383

17.3.4板簧 383

习题 384

第18章 机座和箱体 385

18.1概述 385

18.1.1机座和箱体的一般类型 385

18.1.2机座和箱体的材料及制造方法 386

18.2机座和箱体的结构设计要点 387

18.2.1截面形状 387

18.2.2壁厚 387

18.2.3肋板和加强肋 387

18.3机座和箱体的结构工艺性 388

18.3.1铸造工艺性 388

18.3.2焊接工艺性 389

18.3.3切削加工工艺性 391

参考文献 392