機械設計基礎

機械設計基礎

作者：孫占剛 主編 鄒克武、賈志寧 副主編

出版日期：2013年1月 書號：978-7-122-15525-2

開本：16 裝幀：平 版次：1版1次 頁數：280頁

本書共分四篇18章。第一篇為構件的靜力分析與承載能力分析，內容包括構件的靜力分析以及構件受軸向拉伸與壓縮、扭轉、彎曲等變形后的強度、剛度、穩定性分析。第二篇為常用平面機構，內容包括平面機構的運動簡圖、連桿機構、凸輪機構以及間歇運動機構。第三篇為常用機械傳動，內容包括帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動和輪系。第四篇為常用機械零部件，內容包括螺紋連接、軸和軸轂連接、軸承、聯軸器和離合器以及迴轉體的平衡。

緒論1

01引言1

02本課程的研究對象、內容與任務1

021研究對象1

022課程的內容3

023課程的任務3

03機械設計的基本要求和一般程序3

031機械設計的基本要求3

032機械設計的一般程序4

04機械設計中的常用設計方法4

第一篇構件的靜力分析與承載能力分析

第1章構件的靜力分析8

11靜力學基礎8

111靜力學基本概念8

112靜力學基本公理10

113約束與約束反力11

114受力分析與受力圖14

12平面力系15

121平面匯交力系16

122平面力偶系19

123平面任意力系20

13空間力系27

131力在空間坐標軸上的投影27

132力對軸的矩28

133空間力系的平衡條件及應用30

思考題與習題31

第2章軸向拉伸與壓縮36

21軸向拉伸與壓縮的概念36

22軸向拉伸與壓縮時橫截面的內力36

221內力的概念與軸力的計算36

222軸力正負號的規定37

223軸力圖37

23軸向拉伸與壓縮時的應力38

231應力的概念38

232軸向拉伸與壓縮時橫截面的應力38

233斜截面的應力39

24拉（壓）桿的變形41

241縱向變形與胡克定律41

242橫向變形與泊松比41

25材料在拉伸、壓縮時的力學性能43

251試件、設備及方法44

252低碳鋼拉伸時的力學性能44

253其他塑性材料拉伸時的力學性能46

254鑄鐵拉伸時的力學性能46

255低碳鋼壓縮時的力學性能47

256鑄鐵壓縮時的力學性能47

26拉（壓）桿件的強度計算47

261失效與許用應力47

262強度條件48

27應力集中的概念50

28拉（壓）桿連接件的強度計算51

281剪切的實用計算51

282擠壓的實用計算52

思考題與習題53

第3章扭轉55

31扭轉的概念55

32圓軸扭轉時的內力55

321外力偶矩的計算55

322扭轉時的內力—扭矩55

323扭矩圖56

33圓軸扭轉時的應力和強度計算57

331圓軸扭轉時的應力57

332圓軸扭轉時的強度條件59

34圓軸扭轉時的變形和剛度計算60

341圓軸扭轉時的變形60

342圓軸扭轉時的剛度計算61

思考題與習題61

第4章彎曲63

41概述63

411平面彎曲的概念63

412梁的類型63

42梁的內力——剪力和彎矩64

43剪力方程和彎矩方程、剪力圖和彎矩圖65

44梁橫截面上的正應力和強度條件68

441純彎曲時梁橫截面上的正應力69

442橫力彎曲時梁橫截面上的正應力72

443彎曲正應力強度條件72

45梁的變形和剛度條件74

451撓度和轉角74

452用疊加法求梁的位移75

453梁的剛度條件77

46梁的彎曲切應力及彎曲切應力強度條件78

461矩形截面梁78

462工字形截面梁79

463圓形及圓環形截面梁79

464彎曲切應力強度條件79

47提高梁的彎曲強度和彎曲剛度的措施80

思考題與習題82

第5章應力狀態分析和強度理論84

51應力狀態的概念84

52平面應力狀態分析85

521解析法85

522圖解法86

53廣義胡克定律88

54強度理論89

思考題與習題93

第6章壓桿穩定95

61壓桿穩定的概念95

62細長壓桿的臨界載荷96

621兩端鉸支細長壓桿的臨界載荷96

622其他約束情況下細長壓桿的臨界載荷97

63壓桿的臨界應力97

631細長壓桿的臨界應力97

632歐拉公式的適用範圍98

633臨界應力的經驗公式98

64壓桿的穩定性設計99

641壓桿的穩定條件99

642提高壓桿穩定性的措施100

思考題與習題101第二篇常用平面機構

第7章平面機構的運動簡圖及自由度104

71運動副及其類型104

711運動副的概念104

712平面運動副的類型104

72平面機構運動簡圖及其繪製105

721機構運動簡圖及其作用105

722機構運動簡圖的繪製105

73平面機構的自由度107

731平面機構自由度及計算107

732計算平面機構自由度的注意事項108

733構件組合成為機構的條件111

思考題與習題112

第8章平面連桿機構114

81平面連桿機構的特點及應用114

811平面連桿機構的特點114

812平面連桿機構的應用114

82鉸鏈四桿機構的基本形式及其判定115

821鉸鏈四桿機構的基本形式115

822鉸鏈四桿機構基本形式的判定117

83鉸鏈四桿機構的演化118

831轉動副演化成移動副118

832擴大轉動副119

833取不同構件為機架119

84平面四桿機構的運動特性122

841急回特性122

842壓力角和傳動角122

843死點123

85平面四桿機構的運動設計124

851圖解法124

852實驗法125

思考題與習題126

第9章凸輪機構及其設計128

91凸輪機構的組成、特點及分類128

911凸輪機構的基本組成和特點128

912凸輪機構的類型129

92從動件的運動規律130

921平面凸輪機構的運動循環和基本概念130

922從動件的常用運動規律131

93凸輪輪廓設計133

931對心直移尖頂從動件盤形凸輪輪廓的設計134

932偏置直移尖頂從動件盤形凸輪輪廓的設計134

933對心直移滾子從動件盤形凸輪輪廓的設計135

934凸輪設計中的幾個問題135

思考題與習題137

第10章間歇運動機構139

101棘輪機構139

1011棘輪機構的工作原理139

1012棘輪機構的類型139

1013棘輪機構的特點和應用140

102槽輪機構141

1021槽輪機構的組成和工作原理141

1022槽輪機構的類型142

1023槽輪機構的特點與應用142

思考題與習題143

第三篇常用機械傳動

第11章帶傳動和鏈傳動146

111帶傳動概述146

1111摩擦型帶傳動的類型146

1112摩擦型帶傳動的特點和應用147

112V帶和V帶輪147

1121V帶的結構和標準147

1122V帶輪的材料和結構148

113帶傳動工作情況的分析149

1131帶傳動的受力分析149

1132帶傳動的打滑與彈性滑動150

1133帶傳動的應力分析151

114普通V帶傳動的設計計算152

1141帶傳動的失效形式及設計準則152

1142單根V帶的許用功率152

1143普通V帶傳動的設計計算及

參數選擇152

115帶傳動的張緊、安裝與維護159

1151帶傳動的張緊159

1152帶傳動的安裝與維護160

116鏈傳動簡介161

1161鏈傳動的組成、特點和應用161

1162滾子鏈與鏈輪161

1163鏈傳動的運動特性163

1164鏈傳動的布置、張緊和潤滑164

思考題與習題166

第12章齒輪傳動167

121齒輪傳動的特點和類型167

122漸開線直齒圓柱齒輪168

1221漸開線的形成和性質168

1222漸開線齒廓的嚙合特點169

1223漸開線直齒圓柱齒輪的名稱、參數及幾何尺寸計算170

123漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動172

1231正確嚙合條件172

1232連續傳動條件173

1233標準中心距174

124漸開線齒輪輪齒的加工方法和根切174

1241輪齒的加工方法174

1242根切175

125齒輪的失效形式與設計準則176

1251齒輪的失效形式176

1252齒輪的設計準則177

126齒輪的常用材料及許用應力178

1261齒輪的常用材料178

1262齒輪的許用應力179

127漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動的設計182

1271輪齒的受力分析182

1272輪齒的計算載荷182

1273齒面接觸疲勞強度的計算183

1274齒根彎曲疲勞強度的計算184

1275齒輪傳動主要參數的選擇185

1276齒輪精度的選擇186

1277齒輪的結構187

1278齒輪傳動的潤滑188

128平行軸標準斜齒圓柱齒輪傳動191

1281齒廓曲面的形成及其嚙合191

1282主要參數及幾何尺寸192

1283斜齒圓柱齒輪的當量齒數193

129直齒圓錐齒輪傳動193

1291直齒圓錐齒輪傳動的傳動比193

1292主要參數及幾何尺寸計算194

1210蝸桿傳動195

12101蝸桿傳動的組成和特點195

12102蝸輪旋轉方向的確定195

12103蝸桿傳動的主要參數195

思考題與習題196

第13章輪系198

131輪系的類型198

132輪系的傳動比199

1321一對齒輪嚙合的傳動比的表示199

1322定軸輪系傳動比的計算199

1323行星輪系傳動比的計算201

1324組合輪系傳動比的計算202

133輪系的應用204

思考題與習題205

第四篇常用機械零部件

第14章螺紋連接與螺旋傳動208

141螺紋的主要參數和常用類型208

1411螺紋的形成和分類208

1412螺紋的主要參數209

1413幾種常用螺紋的特點及應用209

142螺紋連接的基本類型和螺紋連接件210

1421螺紋連接的基本類型210

1422標準螺紋連接件212

143螺紋連接的預緊與防松213

1431螺紋連接的預緊213

1432螺紋連接的防松214

144螺栓連接的強度計算216

1441松螺栓連接216

1442緊螺栓連接216

1443鉸制孔用螺栓連接217

145螺紋連接結構設計注意事項218

146螺旋傳動簡介220

思考題與習題223

第15章軸和軸轂連接224

151軸的類型及材料224

1511軸的類型224

1512軸的常用材料及其選擇225

152動載荷與交變應力226

1521動載荷與交變應力的概念226

1522疲勞失效與疲勞極限227

153軸的結構組成及設計228

1531軸的結構組成228

1532軸的結構設計228

154軸的設計計算232

1541按扭轉強度估算軸的最小直徑232

1542按彎扭組合強度校核232

1543剛度校核233

155軸轂連接237

1551鍵連接237

1552花鍵連接240

1553銷連接241

思考題與習題241

第16章軸承243

161滑動軸承概述243

1611滑動軸承的類型243

1612滑動軸承的結構243

1613軸瓦245

1614滑動軸承的潤滑246

162液體摩擦滑動軸承簡介247

1621液體動壓滑動軸承247

1622液體靜壓滑動軸承248

163滾動軸承概述249

1631滾動軸承的結構249

1632滾動軸承的類型及選擇249

1633滾動軸承的代號252

164滾動軸承的壽命計算254

1641滾動軸承的失效形式與計算準則254

1642基本額定壽命與基本額定動載荷254

1643當量動載荷254

1644壽命計算公式256

1645角接觸軸承軸向載荷計算258

1646滾動軸承靜強度計算259

165滾動軸承的組合設計260

1651軸系的軸向定位260

1652軸向位置及軸承游隙的調整261

1653軸承的配合與裝拆261

1654滾動軸承的潤滑263

1655滾動軸承的密封264

思考題與習題265

第17章聯軸器和離合器266

171聯軸器266

1711剛性聯軸器266

1712撓性聯軸器268

1713聯軸器的選擇269

172離合器269

1721操縱離合器270

1722自動離合器271

思考題與習題272

第18章迴轉體的平衡273

181迴轉體的靜平衡273

1811靜平衡計算273

1812靜平衡試驗274

182迴轉體的動平衡274

1821動平衡計算274

1822動平衡試驗275

思考題與習題275

附錄帶式運輸機傳動裝置的設計276

參考文獻281