机械设计基础(孙占刚) (第二版)

绪论001
0．1引言001
0．2本课程的研究对象、内容与任务001
0．2．1研究对象001
0．2．2课程的内容003
0．2．3课程的任务004
0．3机械设计的基本要求和一般程序004
0．3．1机械设计的基本要求004
0．3．2机械设计的一般程序005
0．4机械零件的设计005
0．4．1机械零件的失效形式005
0．4．2机械零件的设计准则006
0．4．3机械零件的设计方法006
思考题与习题007

**篇构件的静力分析与承载能力分析 / 008
第1章构件的静力分析009
1．1静力学基础009
1．1．1静力学基本概念009
1．1．2静力学基本公理010
1．1．3约束与约束反力011
1．1．4受力分析与受力图013
1．2平面力系015
1．2．1平面汇交力系016
1．2．2平面力偶系020
1．2．3平面任意力系023
1．3空间力系031
1．3．1力在空间坐标轴上的投影031
1．3．2力对轴的矩032
1．3．3空间力系的平衡条件及应用034
思考题与习题035

第2章轴向拉伸与压缩039
2．1轴向拉伸与压缩的概念039
2．2轴向拉伸与压缩时横截面的内力039
2．2．1内力的概念与轴力的计算039
2．2．2轴力正负号的规定040
2．2．3轴力图040
2．3轴向拉伸与压缩时的应力041
2．3．1应力的概念041
2．3．2轴向拉伸与压缩时横截面的应力042
2．3．3斜截面的应力043
2．4拉（压）杆的变形044
2．4．1纵向变形与胡克定律044
2．4．2横向变形与泊松比045
2．5材料在拉伸、压缩时的力学性能047
2．5．1试件、设备及方法047
2．5．2低碳钢拉伸时的力学性能048
2．5．3其他塑性材料拉伸时的力学性能050
2．5．4铸铁拉伸时的力学性能050
2．5．5低碳钢压缩时的力学性能051
2．5．6铸铁压缩时的力学性能051
2．6拉（压）杆的强度计算051
2．6．1失效与许用应力051
2．6．2强度条件052
2．7应力集中的概念054
2．8拉（压）杆连接件的强度计算055
2．8．1剪切的实用计算055
2．8．2挤压的实用计算056
思考题与习题057

第3章扭转060
3．1扭转的概念060
3．2圆轴扭转时的内力060
3．2．1外力偶矩的计算060
3．2．2扭转时的内力——扭矩060
3．2．3扭矩图061
3．3圆轴扭转时的应力和强度计算063
3．3．1圆轴扭转时的应力063
3．3．2圆轴扭转时的强度条件065
3．4圆轴扭转时的变形和刚度计算066
3．4．1圆轴扭转时的变形066
3．4．2圆轴扭转时的刚度计算067
思考题与习题067

第4章弯曲069
4．1概述069
4．1．1平面弯曲的概念069
4．1．2梁的类型070
4．2梁的内力——剪力和弯矩070
4．3剪力方程和弯矩方程、剪力图和弯矩图072
4．4梁横截面上的正应力和强度条件075
4．4．1纯弯曲时梁横截面上的正应力075
4．4．2横力弯曲时梁横截面上的正应力079
4．4．3梁的正应力强度条件079
4．5梁的弯曲切应力及弯曲切应力强度条件082
4．5．1矩形截面梁082
4．5．2工字形截面梁083
4．5．3圆形及圆环形截面梁083
4．5．4弯曲切应力强度条件083
4．6梁的变形和刚度条件083
4．6．1挠度和转角084
4．6．2挠曲线的微分方程084
4．6．3用积分法求梁的位移085
4．6．4用叠加法求梁的位移086
4．6．5梁的刚度条件089
4．7提高梁的弯曲强度和减小梁的弯曲变形的措施090
思考题与习题093

第5章应力状态分析和强度理论095
5．1应力状态的概念095
5．2平面应力状态分析096
5．2．1解析法096
5．2．2图解法097
5．3广义胡克定律100
5．4强度理论101
思考题与习题105

第6章压杆稳定106
6．1压杆稳定的概念106
6．2细长压杆的临界载荷107
6．2．1两端铰支细长压杆的临界载荷107
6．2．2其他约束情况下细长压杆的临界载荷108
6．3压杆的临界应力109
6．3．1细长压杆的临界应力109
6．3．2欧拉公式的适用范围109
6．3．3临界应力的经验公式110
6．4压杆的稳定性设计111
6．4．1压杆的稳定条件111
6．4．2提高压杆稳定性的措施112
思考题与习题113

第二篇常用平面机构 / 114
第7章平面机构的运动简图及自由度115
7．1运动副及其类型115
7．1．1运动副的概念115
7．1．2平面运动副的类型115
7．2平面机构运动简图及其绘制116
7．2．1机构运动简图及其作用116
7．2．2机构运动简图的绘制116
7．3平面机构的自由度119
7．3．1平面机构自由度及计算119
7．3．2计算平面机构自由度的注意事项121
7．3．3构件组合成为机构的条件123
思考题与习题124

第8章平面连杆机构126
8．1平面连杆机构的特点及应用126
8．1．1平面连杆机构的特点126
8．1．2平面连杆机构的应用126
8．2铰链四杆机构的基本类型及其判定127
8．2．1铰链四杆机构的基本类型127
8．2．2铰链四杆机构基本类型的判定130
8．3铰链四杆机构的演化130
8．3．1转动副演化成移动副130
8．3．2扩大转动副132
8．3．3取不同构件为机架132
8．4平面四杆机构的运动特性135
8．4．1急回特性135
8．4．2压力角和传动角135
8．4．3死点136
8．5平面四杆机构的运动设计137
8．5．1图解法137
8．5．2实验法139
思考题与习题139

第9章凸轮机构及其设计141
9．1凸轮机构的组成、特点及分类141
9．1．1凸轮机构的基本组成和特点141
9．1．2凸轮机构的类型142
9．2从动件的运动规律144
9．2．1平面凸轮机构的运动循环和基本概念144
9．2．2从动件的常用运动规律145
9．3凸轮轮廓设计147
9．3．1对心直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计148
9．3．2偏置直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计149
9．3．3对心直动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计149
9．3．4凸轮设计中的几个问题150
思考题与习题152

第10章间歇运动机构153
10．1棘轮机构153
10．1．1棘轮机构的工作原理153
10．1．2棘轮机构的类型153
10．1．3棘轮机构的特点和应用155
10．2槽轮机构156
10．2．1槽轮机构的组成和工作原理156
10．2．2槽轮机构的类型157
10．2．3槽轮机构的特点与应用157
10．3不完全齿轮机构158
10．3．1不完全齿轮机构的组成和工作原理158
10．3．2不完全齿轮的类型158
10．3．3不完全齿轮的特点与应用158
思考题与习题159

第三篇常用机械传动 / 160
第11章带传动和链传动161
11．1带传动概述161
11．1．1摩擦型带传动的类型161
11．1．2摩擦型带传动的特点和应用162
11．2V带和V带轮162
11．2．1V带的结构和标准162
11．2．2V带轮的材料和结构164
11．3带传动工作情况的分析165
11．3．1带传动的受力分析165
11．3．2带传动的打滑与弹性滑动166
11．3．3带传动的应力分析167
11．4普通V带传动的设计计算167
11．4．1带传动的失效形式及设计准则167
11．4．2单根V带的额定功率167
11．4．3普通V带传动的设计计算及参数选择170
11．5带传动的张紧、安装与维护175
11．5．1带传动的张紧175
11．5．2带传动的安装与维护176
11．6链传动简介177
11．6．1链传动的组成、特点和应用177
11．6．2滚子链与链轮178
11．6．3链传动的运动特性180
11．6．4链传动的布置、张紧和润滑181
思考题与习题183

第12章齿轮传动184
12．1齿轮传动的特点和类型184
12．2渐开线直齿圆柱齿轮185
12．2．1渐开线的形成和性质185
12．2．2渐开线齿廓的啮合特点186
12．2．3渐开线直齿圆柱齿轮的名称、参数及几何尺寸计算188
12．3渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动190
12．3．1正确啮合条件190
12．3．2连续传动条件191
12．3．3标准中心距192
12．4渐开线齿轮轮齿的加工方法和根切192
12．4．1轮齿的加工方法192
12．4．2根切194
12．5齿轮的失效形式与设计准则195
12．5．1齿轮的失效形式195
12．5．2齿轮的设计准则196
12．6齿轮的常用材料及许用应力197
12．6．1齿轮的常用材料197
12．6．2齿轮的许用应力198
12．7渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的设计201
12．7．1轮齿的受力分析201
12．7．2轮齿的计算载荷202
12．7．3齿面接触疲劳强度的计算202
12．7．4齿根弯曲疲劳强度的计算204
12．7．5齿轮传动主要参数的选择205
12．7．6齿轮精度等级的选择206
12．7．7齿轮的结构207
12．7．8齿轮传动的润滑208
12．8平行轴标准斜齿圆柱齿轮传动211
12．8．1齿廓曲面的形成及其啮合211
12．8．2主要参数及几何尺寸212
12．8．3斜齿圆柱齿轮的当量齿数213
12．9直齿圆锥齿轮传动213
12．9．1直齿圆锥齿轮传动的传动比213
12．9．2主要参数及几何尺寸计算214
思考题与习题215

第13章蜗杆传动216
13．1蜗杆传动的特点与类型216
13．1．1蜗杆传动的特点216
13．1．2蜗杆传动的主要类型217
13．2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸218
13．2．1蜗杆传动的主要参数218
13．2．2蜗杆传动的几何尺寸计算221
13．3蜗轮旋转方向的确定221
13．4蜗杆传动的失效形式和常用材料222
13．4．1蜗杆传动的失效形式222
13．4．2蜗杆传动的常用材料222
13．5蜗杆与蜗轮的结构223
13．5．1蜗杆结构223
13．5．2蜗轮结构223
思考题与习题224

第14章轮系225
14．1轮系的类型225
14．2轮系的传动比226
14．2．1一对齿轮啮合的传动比的表示226
14．2．2定轴轮系传动比的计算227
14．2．3行星轮系传动比的计算228
14．3轮系的应用231
思考题与习题232

第四篇常用机械零部件 / 234
第15章螺纹连接与螺旋传动235
15．1螺纹的主要参数和常用类型235
15．1．1螺纹的形成和分类235
15．1．2螺纹的主要参数236
15．1．3几种常用螺纹的特点及应用237
15．2螺纹连接的基本类型和螺纹连接件238
15．2．1螺纹连接的基本类型238
15．2．2标准螺纹连接件240
15．3螺纹连接的预紧与防松242
15．3．1螺纹连接的预紧242
15．3．2螺纹连接的防松242
15．4螺栓连接的强度计算245
15．4．1松螺栓连接245
15．4．2紧螺栓连接246
15．4．3铰制孔用螺栓连接249
15．5螺纹连接结构设计注意事项249
15．6螺旋传动简介251
思考题与习题255

第16章轴和轴毂连接256
16．1轴的类型及材料256
16．1．1轴的类型256
16．1．2轴的常用材料及选择257
16．2动载荷与交变应力258
16．2．1动载荷与交变应力的概念258
16．2．2疲劳失效与疲劳极限259
16．3轴的结构组成及设计260
16．3．1轴的结构组成260
16．3．2轴的结构设计260
16．4轴的设计计算264
16．4．1按扭转强度估算轴的*小直径264
16．4．2按弯扭组合强度校核265
16．4．3刚度校核266
16．5轴毂连接270
16．5．1键连接270
16．5．2花键连接273
16．5．3销连接274
思考题与习题274

第17章轴承277
17．1滑动轴承概述277
17．1．1滑动轴承的类型277
17．1．2滑动轴承的结构277
17．1．3轴瓦279
17．1．4滑动轴承的润滑281
17．2液体摩擦滑动轴承简介282
17．2．1液体动压滑动轴承282
17．2．2液体静压滑动轴承283
17．3滚动轴承概述283
17．3．1滚动轴承的结构283
17．3．2滚动轴承的类型及选择284
17．3．3滚动轴承的代号287
17．4滚动轴承的寿命计算288
17．4．1滚动轴承的失效形式与计算准则288
17．4．2基本额定寿命与基本额定动载荷289
17．4．3当量动载荷289
17．4．4寿命计算公式290
17．4．5角接触轴承轴向载荷计算292
17．4．6滚动轴承静强度计算293
17．5滚动轴承的组合设计294
17．5．1轴系的轴向定位294
17．5．2轴向位置及轴承游隙的调整295
17．5．3轴承的配合与装拆296
17．5．4滚动轴承的润滑298
17．5．5滚动轴承的密封298
思考题与习题299

第18章联轴器和离合器300
18．1联轴器300
18．1．1刚性联轴器300
18．1．2挠性联轴器301
18．1．3联轴器的选择303
18．2离合器304
18．2．1操纵离合器304
18．2．2自控离合器306
思考题与习题306

附录带式运输机传动装置的设计307

参考文献312