简介
本手册引用的标准规范取材于最新的国家标准和行业标准,并采用以国际单位为基础的我国法定计量单位.编写方式以直观醒目的图表形式为主,辅以必要的说明和算例,以帮助读者使用手册进行设计。
本手册将工程力学、机械原理与机械零件有机地结合在一起,共分三部分:第—部分为机械设计计算中常用资料、计量单位与材料,包括机械设计计算中常用资料与参数、计量单位及换算、材料与性能等;第二部分为机械设计计算中的力学知识,包括理论力学、材料力学等;第三部分为常用零部件的设计计算,内容包括机械零部件设计基础、连接件、传动件、轴系零部件以及其他零部件的设计计算过程。
本手册可供高等工科院校在校本专科生学习机械原理、机械设计,以及进行相应的课程设计和毕业设计时参考,也可供机械工程从业人员进行机械设计时参考。
目录
第1篇机械设计计算中常用资料、计量单位与材料
第1章机械设计计算中常用资料与参数2
11金属材料熔点、热导率及比热容2
12材料线胀系数2
13常用材料的密度3
14常用材料的弹性模量、切变模量及泊松比4
15机械传动和摩擦副的效率概略值4
16各种传动的传动比推荐范围(参考值)6
17常用材料的摩擦因数7
18常用材料的滚动阻力臂7
第2章机械设计计算中常用计量单位及换算8
21常用法定计量单位及换算关系8
22公制重量单位表9
23常用英美制重量单位表10
24常用重量单位换算表10
25压力单位换算表10
26常用长度单位换算表11
27英寸与毫米对照表11
28常用容量单位换算表11
第3章机械设计计算中常用材料与性能12
31钢的常用热处理方法及应用12
32灰铸铁(GB/T 9439—2010摘录)13
33球墨铸铁 (GB/T 1348—2009摘录)14
34一般工程用铸造碳钢(GB/T 11352—2009摘录)14
35普通碳素结构钢(GB/T 700—2006摘录)15
36优质碳素结构钢(GB/T 699—1999摘录)16
37合金结构钢(GB/T 3077—1999摘录)19
38铸造铜合金、铸造铝合金和铸造轴承合金23
39常用工程塑料的力学性能26
310弹簧钢(GB/T 1222—2007)28
311冷轧钢板和钢带(GB/T 708—2006)29
312热轧钢板和钢带(GB/T 709—2006)29
313热轧圆钢和方钢尺寸(GB/T 702—2004)30
314热轧型钢(GB/T 706—2008摘录)30
3141热轧等边角钢30
3142热轧槽钢33
3143热轧工字钢34
第2篇机械设计计算中的力学知识
第4章理论力学36
41力的基本概念和物体受力分析36
411力的基本概念和物体受力分析36
412约束和约束力37
413物体的受力分析和受力图40
42平面汇交力系与平面力偶系41
421平面汇交力系合成与平衡的几何法41
422平面汇交力系合成与平衡的解析法44
423平面力对点之矩的概念及计算45
424平面力偶46
43平面任意力系48
431平面任意力系向作用面内一点简化48
432平面任意力系的平衡条件和平衡方程51
44空间力系53
441空间汇交力系53
442力对点的矩和力对轴的矩54
45点的运动学57
451矢量法57
452直角坐标法59
453自然法60
46刚体的简单运动64
461刚体的平行移动64
462刚体绕定轴的转动65
463转动刚体内各点的速度和加速度66
464以矢量表示角速度和角加速度69
47点的合成运动71
471相对运动、牵连运动、绝对运动71
472点的速度合成定理73
473点的加速度合成定理74
48刚体的平面运动77
481刚体平面运动的分解77
482求平面图形内各点速度的基点法79
483求平面图形内各点速度的瞬心法81
484用基点法求平面图形内各点的加速度83
49质点动力学基本方程86
491牛顿运动三定律86
492质点的运动微分方程87
410动量定理88
4101动量88
4102冲量89
4103动量定理89
4104质点系动量守恒定律90
4105质点系的质心90
4106质心运动定理91
4107质心运动守恒定律91
4108解题的步骤92
411动量矩定理94
4111动量矩94
4112动量矩定理95
4113刚体绕定轴的转动微分方程95
4114转动惯量96
4115刚体的平面运动微分方程96
412动能定理100
4121动能100
4122势能101
4123功101
4124动能定理102
4125功率102
4126功率方程102
4127机械效率103
4128机械能守恒定律103
413达朗贝尔原理104
4131惯性力的概念104
4132质点的达朗贝尔原理105
4133质点系的达朗贝尔原理105
4134惯性力系的主矢和主矩106
第5章材料力学109
51材料力学的基础知识109
511材料力学的任务109
512材料力学的基本假设109
513外力、内力、截面法和应力的概念110
514位移、变形及应变的概念112
52轴向拉伸和压缩114
521轴力和轴力图114
522截面上的应力116
523材料拉伸时的力学性质116
524材料压缩时的力学性能119
525强度条件120
526胡克定律和泊松比120
527拉压超静定问题122
528应力集中124
53剪切和挤压125
531连接件的强度计算125
532纯剪切、切应力互等定理、剪切胡克定律127
54扭转128
541外力偶矩、扭矩和扭矩图128
542圆轴扭转时截面上的应力计算130
543圆轴扭转时的变形计算132
544圆轴扭转时的强度条件、刚度条件132
545矩形截面杆自由扭转理论的主要结论134
55弯曲强度135
551梁的载荷与支座135
552剪力和弯矩136
553纯弯曲时梁的正应力138
554正应力公式的推广及强度条件139
555矩形截面梁的切应力142
556变截面梁等强度梁组合梁的计算143
557简单截面的惯性矩和惯性半径144
56弯曲变形148
561挠曲线的近似微分方程148
562用积分法求梁的变形149
563用叠加法求梁的变形151
564梁的刚度条件151
57应力状态与强度理论151
571应力状态的概念151
572广义胡克定律152
573强度理论153
574强度理论的应用154
58组合变形杆的强度156
581弯曲与拉伸的组合、截面核心156
582弯曲与扭转的组合160
583非对称纯弯曲162
59压杆稳定162
591基本概念162
592细长杆的临界力163
593压杆的临界应力165
594压杆的稳定计算167
595提高压杆稳定性的措施168
第3篇常用零部件的设计计算
第6章机械零部件设计基础知识171
61机械设计总论171
611零件常见的失效形式171
612对机器的主要要求171
613机械零件设计时的基本要求172
614设计准则172
615设计方法172
616设计步骤174
617材料选择176
618机械零部件设计中的标准化177
62机械零件的强度计算177
621应力的种类177
622静应力时机械零件的强度计算177
623材料的疲劳特性180
624机械零件的疲劳强度计算182
625机械零件的接触强度195
63摩擦、磨损及润滑概述196
631摩擦196
632磨损197
633润滑剂、添加剂和润滑方法197
本章附录机械零件疲劳强度计算的几个系数197
(1)零件结构的理论应力集中系数ασ(ατ)197
(2)疲劳强度降低系数或有效应力集中系数kσ(kτ)198
(3)绝对尺寸及截面形状影响系数(简称尺寸及截面形状系数)εσ(ετ)198
附表61轴上环槽处的理论应力集中系数199
附表62轴肩圆角处的理论应力集中系数200
附图61钢材的敏性系数q201
附图62钢材的尺寸及截面形状系数201
附图63圆截面钢材的扭转剪切尺寸系数ετ201
附表63轴上横向孔处的理论应力集中系数202
附表64轴上键槽处的有效应力集中系数202
附表65外花键的有效应力集中系数202
附表66公称直径12mm的普通螺纹的拉压有效应力集中系数202
附表67螺纹连接件的尺寸系数εσ202
附表68零件与轴过盈配合处的kσ/εσ值203
(4)表面质量系数βσ(βτ)203
(5)强化系数βq203
附图64钢材的表面质量系数βσ203
附表69表面高频淬火的强化系数βq204
附表610化学热处理的强化系数βq204
附表611表面硬化加工的强化系数βq204
第7章连接零件设计计算205
71螺纹连接205
711螺纹类型与主要参数205
712螺纹副的受力关系、效率和自锁207
713螺纹连接的类型和标准连接件208
714螺纹连接的预紧与防松209
715螺栓组连接的设计计算210
716螺纹连接的强度计算212
717螺纹连接件的材料及许用应力216
72键、花键连接221
721键连接221
722花键连接226
73销连接229
74过盈连接232
741过盈连接的特点及应用232
742过盈连接的工作原理及装配方法232
743过盈连接的设计计算232
本章附录240
附表71普通螺纹基本尺寸(GB/T 196—2003摘录)240
附表72梯形螺纹最大实体牙型尺寸(GB/T 5796—2005摘录)242
附表73梯形螺纹基本尺寸(GB/T 5796—2005摘录)243
附表74六角头螺栓、全螺纹—A和B级(GB/T 5783—2000摘录)244
附表75六角头铰制孔用螺栓A和B级(GB/T 27—1988摘录)246
附表76双头螺柱bm=d(GB/T 897—1988摘录)、bm=125d(GB/T 898—1988摘录)、bm=15d(GB/T 899—1988摘录)247
附表771型六角螺母—A和B级(GB/T 6170—2000摘录)、六角薄螺母—A和B级—倒角(GB/T 6172—2000摘录)249
附表78小垫圈、平垫圈250
附表79标准型弹簧垫圈(GB/T 93—1987摘录)、轻型弹簧垫圈(GB/T 859—1987摘录)251
附表710普通平键的型式和尺寸(GB/T 1096—2003摘录)252
附表711圆柱销(GB/T 119—2000摘录)、圆锥销(GB/T 117—2003摘录)254
第8章传动零件设计计算255
81传动形式的选择255
82带传动设计计算256
821分类257
822带传动的设计计算原理257
823普通V带传动设计计算260
824窄V带传动设计计算269
825V带轮设计275
826同步带传动279
827带传动的张紧289
83链传动设计计算292
831链传动的受力分析292
832滚子链和链轮293
833滚子链传动的设计298
834链传动的布置、张紧和润滑302
84齿轮传动设计计算306
841齿轮传动的特点、类型与设计要求306
842齿轮传动的失效形式与设计步骤307
843渐开线齿轮参数、基本齿廓与模数系列309
844齿轮传动的几何尺寸计算312
845渐开线圆柱齿轮传动的设计计算319
846渐开线直齿圆锥齿轮传动的设计计算322
847齿轮传动设计计算的有关数据及系数的确定325
848齿轮材料与许用应力332
849齿轮的结构设计334
85蜗杆传动设计计算350
851蜗杆传动的主要类型、特点和应用350
852普通圆柱蜗杆传动的基本参数352
853普通圆柱蜗杆传动的几何计算353
854普通圆柱蜗杆传动承载能力计算359
855普通圆柱蜗杆传动设计计算过程366
86螺旋传动设计计算369
861螺旋传动的类型和应用369
862螺旋传动的结构371
863螺旋传动的设计计算372
第9章轴系零部件设计计算381
91滑动轴承381
911滑动轴承的应用场合与设计步骤381
912滑动轴承的类型与结构382
913滑动轴承的失效形式及常用材料385
914轴瓦结构385
915不完全液体润滑滑动轴承设计计算388
916液体动压润滑径向滑动轴承设计计算391
92滚动轴承401
921滚动轴承的类型及选用401
922滚动轴承寿命计算、静载荷分析和尺寸的选择404
923轴承装置的设计410
93联轴器和离合器417
931联轴器的种类和特性417
932联轴器的选择418
933离合器421
94轴422
941类型与材料422
942轴的结构设计423
943轴的计算426
944轴的设计计算步骤432
本章附录440
附表91深沟球轴承 (GB/T 276—1994摘录)440
附表92圆柱滚子轴承 (GB/T 283—2007摘录)443
附表93角接触球轴承 (GB/T 292—2007摘录)447
附表94圆锥滚子轴承 (GB/T 297—1994摘录)452
附表95推力球轴承 (GB/T 301—1995摘录)457
附表96凸缘联轴器(GB/T 5843—2003摘录)461
附表97GICL 型鼓形齿式联轴器(ZBJ 19013—1989摘录)463
附表98滚子链联轴器(GB/T 6069—2002摘录)465
附表99弹性套柱销联轴器(GB/T 4323—2002摘录)467
附表910弹性柱销联轴器(GB/T 5014—2003摘录)469
附表911梅花形弹性联轴器(GB/T 5272—2002摘录)471
附表912尼龙滑块联轴器(JB/ZQ 4384—1986摘录)473
附表913标准尺寸(直径、长度、高度等)(GB/T 2822—2005摘录)475
第10章其他零部件设计476
101弹簧476
1011弹簧的类型476
1012弹簧的设计计算477
102机架和机座489
1021机架489
1022机座494
103箱体496
104减速器和变速器501
1041减速器501
1042变速器504
参考文献508
机械设计计算手册
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