机械设计基础PDF电子书下载

第1篇 总 论 1

第1章 绪论 1

1.1 本课程的研究对象 1

1.2 本课程的内容、性质和任务 4

1.2.1 课程内容 4

1.2.2 课程性质 4

1.2.3 课程任务 4

思考题与习题 5

第2章 机械设计概论 6

2.1 概述 6

2.1.1 机械设计应满足的基本要求 6

2.1.2 机械设计的一般程序 7

2.2 机械零件的强度 7

2.2.1 载荷和应力的分类 7

2.2.2 机械零件强度计算的条件 8

2.2.3 静应力下的许用应力 8

2.2.4 变应力下的许用应力 9

2.2.5 提高机械零件强度的措施 10

2.3 机械零件的表面强度 11

2.3.1 表面接触强度 11

2.3.2 表面挤压强度 12

2.3.3 表面磨损强度 12

2.4 机械零件的常用材料 12

2.4.1 机械零件的常用材料 12

2.4.2 材料的选用原则 15

2.5 机械零件的工艺性 16

2.5.1 工艺性的基本要求 16

2.5.2 机械零件的结构工艺性 17

2.6 机械零件的标准化、系列化、通用化 18

2.7 机械设计中的常用设计方法 19

2.7.1 机械零件的常规设计方法 19

2.7.2 机械现代设计方法简介 19

思考题与习题 20

第2篇 机构与机械传动 21

第3章 平面机构的运动简图及自由度 21

3.1 运动副、运动链和机构 22

3.1.1 构件与零部件 22

3.1.2 运动副及其分类 22

3.1.3 自由度和约束 23

3.1.4 运动链 24

3.1.5 机构 24

3.2 平面机构运动简图 24

3.2.1 平面机构运动简图的意义 24

3.2.2 平面机构运动简图中的符号 25

3.2.3 平面机构运动简图的绘制方法 28

3.3 平面机构的自由度 29

3.3.1 平面机构自由度的计算公式 29

3.3.2 机构具有确定运动的条件 29

3.3.3 计算机构自由度时应注意的问题 31

思考题与习题 34

第4章 平面连杆机构 37

4.1 铰链四杆机构的三种基本型式及应用 37

4.1.1 曲柄摇杆机构 38

4.1.2 双曲柄机构 38

4.1.3 双摇杆机构 40

4.2 铰链四杆机构的演化 41

4.2.1 转动副转化成移动副 41

4.2.2 取不同构件为机架 41

4.2.3 杆块对调 43

4.2.4 扩大转动副的尺寸 44

4.3 铰链四杆机构有曲柄的条件及主要工作特性 44

4.3.1 铰链四杆机构有曲柄的条件 44

4.3.2 行程速度变化系数 46

4.3.3 压力角和传动角 47

4.3.4 死点位置 48

4.4 平面四杆机构的设计 49

4.4.1 按给定的行程速度变化系数设计四杆机构 49

4.4.2 按给定连架杆的对应位置设计四杆机构 51

思考题与习题 52

第5章 凸轮机构 55

5.1 凸轮机构的应用和分类 55

5.1.1 凸轮机构应用 55

5.1.2 凸轮机构的分类 56

5.2 从动件的常用运动规律 58

5.2.1 等速运动规律 59

5.2.2 等加速等减速运动规律 59

5.2.3 简谐运动规律 60

5.2.4 摆线运动规律 61

5.2.5 从动件运动规律的选择 61

5.3 按给定运动规律设计凸轮轮廓曲线 63

5.3.1 凸轮廓线设计方法的基本原理 63

5.3.2 用作图法设计凸轮轮廓曲线 63

5.3.3 用解析法设计凸轮轮廓曲线 65

5.4 凸轮机构设计中应注意的几个问题 67

5.4.1 凸轮机构压力角 67

5.4.2 滚子从动件滚子半径的选择 68

思考题与习题 69

第6章 齿轮传动 72

6.1 齿轮传动的特点及类型 72

6.1.1 齿轮传动的特点 72

6.1.2 齿轮传动的类型 73

6.2 齿廓啮合基本定律 74

6.3 渐开线齿廓 75

6.3.1 渐开线的形成 75

6.3.2 渐开线的特性 75

6.3.3 渐开线上某点的压力角 76

6.4 齿轮各部分名称及渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本尺寸 76

6.4.1 渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称及符号 76

6.4.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算 77

6.5 一对渐开线标准齿轮的啮合 79

6.5.1 渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律 79

6.5.2 渐开线齿廓啮合的两个优点 79

6.5.3 正确啮合条件 79

6.5.4 渐开线齿轮连续传动的条件及重合度 80

6.5.5 渐开线齿轮的标准中心距 81

6.6 渐开线齿轮的切齿原理 81

6.6.1 成形法 81

6.6.2 范成法 82

6.7 根切现象及最少齿数 82

6.7.1 根切现象 82

6.7.2 避免根切的最少齿数 83

6.8 变位齿轮传动概述 83

6.8.1 标准齿轮存在的问题 83

6.8.2 变位齿轮 84

6.8.3 变位齿轮传动 84

6.9 齿轮传动的失效形式及计算准则 85

6.9.1 失效形式 85

6.9.2 计算准则 87

6.1 0齿轮材料及其热处理 87

6.1 0.1 齿轮常用材料 87

6.1 0.2 齿轮常用的热处理方法 88

6.1 1齿轮传动的精度及选择 89

6.1 1.1 齿轮传动的精度等级 89

6.1 1.2 齿厚的极限偏差及侧隙 90

6.1 1.3 精度等级的标注 90

6.1 2直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷 90

6.1 2.1 受力分析 90

6.1 2.2 计算载荷 91

6.1 3直齿圆柱齿轮传动的强度计算 92

6.1 3.1 齿根弯曲疲劳强度计算 92

6.1 3.2 齿面接触疲劳强度计算 94

6.1 4斜齿圆柱齿轮传动概述 98

6.1 4.1 斜齿圆柱齿轮的齿廓曲面及啮合特点 98

6.1 4.2 几何尺寸计算 99

6.1 4.3 斜齿轮传动的正确啮合条件 101

6.1 4.4 斜齿轮传动的重合度 101

6.1 4.5 斜齿轮的优缺点 102

6.1 4.6 斜齿圆柱齿轮传动的受力分析 102

6.1 4.7 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 103

6.1 5圆锥齿轮传动概述 105

6.1 5.1 圆锥齿轮的基本参数 106

6.1 5.2 直齿圆锥齿轮传动的传动比 107

6.1 5.3 直齿圆锥齿轮的正确啮合条件 107

6.1 5.4 直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算 107

6.1 5.5 直齿圆锥齿轮传动的受力分析 108

6.1 5.6 直齿圆锥齿轮传动的强度计算 109

6.1 6齿轮的结构 109

6.1 7齿轮传动的效率、润滑与维护 111

6.1 7.1 齿轮传动的效率 111

6.1 7.2 齿轮传动的润滑 112

6.1 7.3 齿轮传动的维护 112

思考题与习题 113

第7章 蜗杆传动 117

7.1 蜗杆传动的类型特点 117

7.1.1 蜗杆传动的类型 117

7.1.2 蜗杆传动的特点 118

7.2 蜗杆传动的啮合特性和运动关系 118

7.2.1 蜗杆传动的正确啮合条件 118

7.2.2 蜗杆传动的运动关系 120

7.3 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 120

7.3.1 蜗杆传动的主要参数 120

7.3.2 蜗杆传动的几何尺寸计算 121

7.4 蜗杆传动的失效形式和设计准则 122

7.4.1 蜗杆传动的失效形式 122

7.4.2 蜗杆传动的设计准则 122

7.5 蜗杆、蜗轮的材料与结构 122

7.5.1 蜗杆的材料与结构 122

7.5.2 蜗轮的材料与结构 123

7.6 蜗杆传动的受力分析 124

7.6.1 计算力的大小 124

7.6.2 确定力的方向 125

7.7 蜗杆传动的强度计算 125

7.8 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 126

7.8.1 蜗杆传动的效率 126

7.8.2 蜗杆传动的润滑 127

7.8.3 蜗杆传动的热平衡计算 127

7.9 蜗杆传动的安装与维护 129

7.9.1 蜗杆传动的安装与调整 129

7.9.2 蜗杆传动的维护 130

思考题与习题 130

第8章 轮系 132

8.1 轮系及其分类 132

8.1.1 定轴轮系 132

8.1.2 周转轮系 133

8.2 定轴轮系的传动比 133

8.2.1 平面定轴轮系 133

8.2.2 空间定轴轮系 134

8.3 周转轮系的组成及传动比 135

8.3.1 周转轮系的组成 135

8.3.2 周转轮系的类型 136

8.3.3 周转轮系传动比的计算 136

8.3.4 应用周转轮系传动比公式须注意的问题 136

8.4 复合轮系传动比 137

8.5 轮系的应用 138

8.5.1 相距较远两轴间的传动 139

8.5.2 实现变速传动 139

8.5.3 获得大的传动比 139

8.5.4 合成运动和分解运动 139

8.5.5 实现分路传动 140

8.5.6 实现换向传动 141

思考题与习题 141

第9章 带传动和链传动 143

9.1 带传动概述 143

9.1.1 带传动的工作原理 143

9.1.2 带传动的类型 143

9.1.3 带传动的特点 145

9.1.4 V带的结构和类型 145

9.1.5 带传动的张紧装置、安装与维护 146

9.2 带传动的受力分析和应力分析 147

9.2.1 带传动的受力分析 147

9.2.2 带传动的应力分析 148

9.3 带传动的弹性滑动和打滑 149

9.4 带传动的失效形式、设计准则和许用功率 150

9.4.1 带传动的失效形式和设计准则 150

9.4.2 带传动的许用功率 150

9.5 V带传动的设计计算 152

9.6 链传动概述 156

9.6.1 链传动的工作原理 156

9.6.2 链传动的类型 156

9.6.3 链传动的特点 156

9.6.4 传动链的结构 157

9.7 链传动的运动特性和受力分析 159

9.7.1 链传动的运动特性 159

9.7.2 链传动的受力分析 160

9.8 滚子链传动的设计计算 161

9.8.1 链传动的失效形式和设计准则 161

9.8.2 极限功率曲线 161

9.8.3 额定功率曲线 162

9.8.4 静强度校核 163

9.8.5 主要参数的选择 163

9.9 链传动的正确使用和维护 164

9.9.1 链传动的布置 164

9.9.2 链传动的润滑 165

9.9.3 链传动的张紧 166

9.9.4 链传动的维护 166

思考题与习题 167

第10章 其他机构简介 169

10.1 棘轮机构 169

10.1.1 棘轮机构的组成及工作原理 169

10.1.2 棘轮机构的类型 170

10.1.3 棘轮机构的设计 172

10.1.4 棘轮机构的特点及其应用 173

10.2 槽轮机构 174

10.2.1 槽轮机构的组成及工作原理 174

10.2.2 槽轮机构的类型 175

10.2.3 槽轮机构的设计 176

10.2.4 槽轮机构的特点及其应用 178

10.3 不完全齿轮机构 178

10.3.1 不完全齿轮机构的工作原理及其特点 178

10.3.2 不完全齿轮机构的类型及其应用 180

10.4 广义机构 180

10.4.1 液、气动机构简介 181

10.4.2 光电机构简介 182

思考题与习题 183

第11章 组合机构及机械系统方案设计 185

11.1 机构的组合方式 185

11.2 机械系统的方案设计 187

思考题与习题 195

第3篇 连 接 197

第12章 螺纹连接 197

12.1 螺纹 197

12.1.1 螺纹的形成 197

12.1.2 螺纹的主要参数 198

12.1.3 螺旋副的效率和自锁 199

12.1.4 常用螺纹 199

12.2 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件 202

12.2.1 螺纹连接的基本类型 202

12.2.2 螺纹紧固件及性能等级 203

12.3 螺纹连接的预紧和防松 205

12.3.1 螺纹连接预紧 205

12.3.2 螺纹连接防松 205

12.4 单个螺栓连接的强度计算 208

12.4.1 受拉螺栓连接 208

12.4.2 受剪螺栓连接 212

12.5 螺栓组连接的设计 212

12.5.1 螺栓组连接的结构设计 212

12.5.2 简单螺栓组连接的受力分析 214

12.6 螺栓的材料和许用应力 216

12.7 提高螺栓连接强度的措施 217

12.7.1 减小螺栓的应力幅 217

12.7.2 均匀螺纹牙间的载荷分配 218

12.7.3 避免或减小附加的弯曲应力 219

12.7.4 减小应力集中的影响 219

12.8 螺旋传动概述 220

思考题与习题 220

第13章 轴毂连接 223

13.1 键连接 223

13.1.1 键连接的类型和应用 223

13.1.2 平键连接的强度校核 225

13.2 花键连接 227

13.2.1 花键连接的特点 227

13.2.2 花键连接的类型 228

13.3 销连接 228

思考题与习题 229

第14章 轴间连接 230

14.1 概述 230

14.2 联轴器 230

14.2.1 刚性联轴器 230

14.2.2 无弹性元件挠性联轴器 231

14.2.3 有弹性元件挠性联轴器 232

14.2.4 联轴器的选择 234

14.3 离合器 235

14.3.1 嵌合式离合器 235

14.3.2 摩擦式离合器 236

14.3.3 安全离合器 236

14.3.4 超越离合器 236

思考题与习题 237

第15章 其他常用连接 238

15.1 铆接 238

15.2 焊接 239

15.2.1 焊缝形式及焊接特点 239

15.2.2 焊接件的工艺及设计注意要点 240

15.3 粘接 240

15.4 过盈配合连接 241

思考题与习题 242

第4篇 轴及轴系部件 244

第16章 轴 244

16.1 轴的分类及用途 245

16.1.1 轴的分类 245

16.1.2 轴设计中的主要问题 246

16.2 轴的材料 246

16.3 轴的结构设计 247

16.3.1 拟定轴上零件的装配方案 247

16.3.2 确定轴的基本直径和各段长度 247

16.3.3 轴上零件的固定 248

16.3.4 轴的结构工艺性 249

16.3.5 改善轴的受力状况的措施 249

16.4 轴的强度计算 250

16.4.1 按扭转强度计算 250

16.4.2 按弯扭合成强度计算 251

16.5 轴的刚度计算 255

16.5.1 轴的弯曲刚度计算 256

16.5.2 轴的扭转刚度计算 256

16.6 轴的临界转速的概念 256

思考题与习题 257

第17章 轴承 258

17.1 滑动轴承概述 258

17.1.1 滑动轴承的特点与分类 258

17.1.2 滑动轴承的结构形式 259

17.1.3 滑动轴承的轴瓦结构 260

17.1.4 滑动轴承的轴承材料 260

17.1.5 滑动轴承的润滑剂 262

17.1.6 滑动轴承的润滑方法 263

17.2 非液体润滑滑动轴承的计算 263

17.2.1 失效形式和设计准则 263

17.2.2 非液体润滑向心滑动轴承的校核计算 264

17.2.3 非液体润滑推力滑动轴承的校核计算 264

17.3 液体动压润滑滑动轴承的简介 265

17.3.1 动压润滑的形成原理和条件 265

17.3.2 向心滑动轴承形成动压油膜的过程 266

17.4 滚动轴承概述 266

17.4.1 滚动轴承的特点 266

17.4.2 滚动轴承的构造 266

17.4.3 滚动轴承的材料 267

17.4.4 滚动轴承的基本类型和选择 267

17.4.5 滚动轴承的代号 270

17.5 滚动轴承的失效形式和选择计算 271

17.5.1 滚动轴承的失效形式 271

17.5.2 滚动轴承的设计准则 271

17.5.3 滚动轴承的寿命计算 271

17.5.4 滚动轴承的静载荷计算 275

17.6 滚动轴承的组合设计 277

17.6.1 轴系的固定 277

17.6.2 滚动轴承的配合 278

17.6.3 提高轴系刚度的措施 278

17.6.4 滚动轴承的润滑与密封 279

17.6.5 轴承的装拆 281

思考题与习题 281

附录 283

第5篇 机械系统动力学及其他 284

第18章 机械系统动力学 284

18.1 机械运转的三个阶段 284

18.2 机械的运转及其速度波动的调节 286

18.2.1 机械速度波动产生的原因和调节目的 286

18.2.2 稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节 286

18.2.3 机械的非周期性速度波动及其调节 292

18.3 回转件的平衡 293

18.3.1 回转件平衡的目的 293

18.3.2 刚性回转件平衡的计算 294

18.3.3 回转件的平衡试验 296

思考题与习题 299

第19章 弹簧 302

19.1 弹簧的功用 302

19.2 弹簧的类型 302

19.2.1 按弹簧外形分 302

19.2.2 按弹簧受载情况 303

19.3 弹簧的结构 303

19.3.1 压缩弹簧的结构 303

19.3.2 拉伸弹簧的结构 304

19.4 弹簧的材料 305

19.5 弹簧的制造 305

思考题与习题 306

参考文献 307