工程力學及機械設計基礎（第2版）

工程力學及機械設計基礎（第2版）

《工程力學及機械設計基礎（第2版）》是2013年12月國防工業出版社出版的圖書，作者是王世剛、郭潤蘭。

基本介紹

  • 書名：工程力學及機械設計基礎（第2版）
  • 作者：王世剛、郭潤蘭
  • ISBN：978-7-118-09151-9
  • 類別：TB12
  • 頁數：324
  • 定價：39.80
  • 出版社：國防工業出版社
  • 出版時間：2013年12月
  • 裝幀：平裝
  • 開本：16開
內容簡介,圖書目錄,

內容簡介

"本書根據“高等工科學校機械基礎課程教學基本要求” 編寫而成書中將工程力學、工程材料、機械原理及機械設計等多門與機械工程設計有關的機械基礎課程的內容經統籌安排、
有機結合而成一門綜合性的技術基礎課程它是新世紀機械基礎系列課程教學改革的成果並具有整合課程的顯著特色全書共分五篇第一篇為設計材料內容包括材料的性能與熱處理、常用設計材料與選材共2 章第二篇為靜力學內容包括靜力學基礎、平面簡單力系、平面任意力系、空間力系共4 章第三篇為材料力學內容包括材料力學基礎、拉伸與壓縮、剪下與扭轉、彎曲內力與強度計算、彎曲變形與剛度計算、應力狀態與強度理論、組合變形及其強度計算共7 章第四篇為機構原理及其設計內容包括機構與機械設計概論、平面連桿機構、凸輪機構、間歇運動機構共4 章第五篇為機械傳動及其設計內容包括帶傳動與鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、輪系、螺紋連線與螺旋傳動、軸及軸轂連線、軸承、聯軸器離合器和制動器共8 章
本書為普通高等學校本、專科近機類和非機類各專業學生的機械基礎課程教材也可供工廠、科研、設計等部門的工程技術人員參考

圖書目錄

第0 章　緒論 1
0. 1　機械的組成及本課程研究的對象 1
0. 1. 1　機械的組成 1
0. 1. 2　機器、機構和機械 2
0. 1. 3　構件、零件和部件 2
0. 2　本課程的性質和任務 3
0. 3　本課程的特點及學習方法 3
第一篇　設計材料
第1 章　材料的性能與熱處理 4
1. 1　材料的力學性能 4
1. 1. 1　彈性與剛度 4
1. 1. 2　強度 4
1. 1. 3　塑性 5
1. 1. 4　硬度 5
1. 1. 5　韌性 7
1. 1. 6　疲勞 8
1. 2　材料的物理和化學性能 9
1. 2. 1　物理性能 9
1. 2. 2　化學性能 10
1. 3　材料的工藝性能 10
1. 3. 1　鑄造性能 10
1. 3. 2　鍛造性能 11
1. 3. 3　焊接性能 11
1. 3. 4　熱處理性能 11
1. 3. 5　切削加工性能 11
1. 4　鋼的熱處理工藝 11
1. 5　熱處理新技術 13
第2 章　常用設計材料與選材 15
2. 1　工業用鋼 15
2. 1. 1　碳鋼 15
2. 1. 2　合金鋼 16
2. 2　鑄鐵 16
2. 3　有色金屬 17
2. 3. 1　銅及銅合金 17
2. 3. 2　鋁及鋁合金 17
2. 4　非金屬材料 18
2. 4. 1　塑膠 18
2. 4. 2　陶瓷材料 19
2. 4. 3　複合材料 20
2. 5　選材原則 20
2. 6　典型零件選材與套用示例 21
2. 6. 1　齒輪零件的選材 21
2. 6. 2　軸類零件的選材 23
第二篇　靜力學
第3 章　靜力學基礎 25
3. 1　力和剛體 25
3. 1. 1　力的概念 25
3. 1. 2　剛體的概念 25
3. 2　靜力學公理 26
3. 3　約束與約束反力 27
3. 3. 1　柔性約束 28
3. 3. 2　光滑接觸面約束 28
3. 3. 3　圓柱鉸鏈約束與固定鉸支座約束 29
3. 3. 4　輥軸支座約束 30
3. 3. 5　球形鉸鏈約束 30
3. 3. 6　軸承約束 30
3. 4　受力分析與受力圖 31
第4 章　平面簡單力系 36
4. 1　平面匯交力系的簡化與平衡的幾何法 36
4. 1. 1　平面匯交力系簡化的幾何法 36
4. 1. 2　平面匯交力系平衡的幾何條件 37
4. 2　平面匯交力系的簡化與平衡的解析法 38
4. 2. 1　力在正交坐標軸系的投影與力的解析表達式 38
4. 2. 2　平面匯交力系的簡化解析法 39
4. 2. 3　平面匯交力系平衡的解析條件 40
4. 3　平面力對點之矩 42
4. 3. 1　力對點之矩 42
4. 3. 2　合力矩定理及力矩的解析表達式 42
4. 3. 3　力矩與合力矩的解析表達式 43
4. 4　平面力偶及其性質 43
4. 4. 1　力偶與力偶矩 43
4. 4. 2　力偶的性質 44
4. 5　平面力偶系的簡化與平衡條件 46
4. 5. 1　平面力偶系的簡化 46
4. 5. 2　平面力偶系的平衡條件 46
第5 章　平面任意力系 51
5. 1　平面任意力系向作用面內任一點的簡化 51
5. 1. 1　力的平移定理 52
5. 1. 2　主矢和主矩 53
5. 1. 3　平面任意力系的簡化結果分析 55
5. 2　平面任意力系的平衡條件與平衡方程 56
5. 3　靜定與靜不定問題 59
第6 章　空間力系 66
6. 1　力沿空間直角坐標軸的分解與投影 66
6. 2　空間力對點之矩與對軸之矩 67
6. 2. 1　力對點之矩…………………………………………………………………… 67
6. 2. 2　力對軸之矩…………………………………………………………………… 67
第三篇　材料力學
第7 章　材料力學基礎………………………………………………………………………… 71
7. 1　概述…………………………………………………………………………………… 71
7. 2　變形固體及其基本假設……………………………………………………………… 72
7. 3　相關概念……………………………………………………………………………… 73
7. 3. 1　外力…………………………………………………………………………… 73
7. 3. 2　內力…………………………………………………………………………… 73
7. 3. 3　截面法………………………………………………………………………… 74
7. 3. 4　應力與應變…………………………………………………………………… 75
7. 4　桿件變形的基本形式………………………………………………………………… 76
第8 章　拉伸與壓縮…………………………………………………………………………… 79
8. 1　軸向拉壓的概念與實例……………………………………………………………… 79
8. 2　桿件軸向拉壓時的受力……………………………………………………………… 80
8. 2. 1　桿件軸向拉壓的內力………………………………………………………… 80
8. 2. 2　橫截面上的應力……………………………………………………………… 81
8. 3　桿件軸向拉壓的強度計算…………………………………………………………… 82
8. 3. 1　安全係數和許用應力………………………………………………………… 82
8. 3. 2　桿件軸向拉、壓時的強度條件………………………………………………… 83
8. 4　應力集中……………………………………………………………………………… 85
第9 章　剪下與扭轉…………………………………………………………………………… 89
9. 1　剪下和擠壓的概念及其實用計算…………………………………………………… 89
9. 1. 1　剪下和擠壓的概念及實例…………………………………………………… 89
9. 1. 2　剪下的實用計算……………………………………………………………… 90
9. 1. 3　擠壓的實用計算……………………………………………………………… 92
9. 2　扭轉的概念與實例…………………………………………………………………… 93
9. 3　外力偶矩、扭矩與扭矩圖……………………………………………………………… 94
9. 4　圓軸扭轉時的強度與剛度計算……………………………………………………… 96
第10 章　彎曲內力與強度計算……………………………………………………………… 100
10. 1　彎曲的概念和實例………………………………………………………………… 100
10. 2　梁的彎曲內力……………………………………………………………………… 101
10. 3　剪力圖和彎矩圖…………………………………………………………………… 103
10. 4　梁彎曲的正應力強度計算………………………………………………………… 107
第11 章　彎曲變形與剛度計算……………………………………………………………… 113
11. 1　梁的撓度與轉角…………………………………………………………………… 113
11. 2　梁的剛度計算及其提高梁剛度的主要措施……………………………………… 114
第12 章　應力狀態與強度理論……………………………………………………………… 117
12. 1　一點應力狀態……………………………………………………………………… 117
12. 2　平面應力狀態……………………………………………………………………… 118
12. 2. 1　平面應力狀態分析解析法………………………………………………… 118
12. 2. 2　平面應力狀態分析圖解法………………………………………………… 120
12. 3　空間應力狀態及廣義胡克定律…………………………………………………… 121
12. 4　強度理論及其套用………………………………………………………………… 122
12. 4. 1　最大正應力理論(第一強度理論) ………………………………………… 123
12. 4. 2　最大線應變理論(第二強度理論) ………………………………………… 123
12. 4. 3　最大剪應力理論(第三強度理論) ………………………………………… 124
12. 4. 4　形狀改變能密度理論(第四強度理論) …………………………………… 124
第13 章　組合變形及其強度計算…………………………………………………………… 127
13. 1　組合變形的概念與實例…………………………………………………………… 127
13. 2　彎曲與拉壓的組合………………………………………………………………… 127
13. 3　彎曲與扭轉的組合………………………………………………………………… 131
第四篇　機構原理及其設計
第14 章　機構與機械設計概論……………………………………………………………… 136
14. 1　機械設計概述……………………………………………………………………… 136
14. 1. 1　機械設計的基本要求……………………………………………………… 136
14. 1. 2　機械設計的一般程式……………………………………………………… 136
14. 1. 3　機械設計中的標準化……………………………………………………… 137
14. 1. 4　機械零件的主要失效形式和設計準則…………………………………… 137
14. 2　機構運動簡圖及平面機構自由度………………………………………………… 138
14. 2. 1　運動副及其分類…………………………………………………………… 138
14. 2. 2　機構運動簡圖……………………………………………………………… 138
14. 2. 3　平面機構的自由度………………………………………………………… 141
第15 章　平面連桿機構……………………………………………………………………… 146
15. 1　連桿機構的套用和特點…………………………………………………………… 146
15. 2　平面連桿機構的基本知識………………………………………………………… 146
15. 2. 1　鉸鏈四桿機構的基本形式………………………………………………… 146
15. 2. 2　鉸鏈四桿機構的曲柄存在條件…………………………………………… 148
Ⅶ
15. 2. 3　平面四桿機構的演化……………………………………………………… 150
15. 2. 4　鉸鏈四桿機構的幾個基本概念…………………………………………… 153
15. 3　平面連桿機構的設計……………………………………………………………… 155
15. 3. 1　按給定從動件的位置設計四桿機構……………………………………… 155
15. 3. 2　按給定行程速比係數設計四桿機構……………………………………… 156
15. 3. 3　按給定兩連架桿間對應位置設計四桿機構……………………………… 157
15. 4　速度瞬心法及在平面連桿機構運動中的套用…………………………………… 158
第16 章　凸輪機構…………………………………………………………………………… 162
16. 1　凸輪機構的套用和類型…………………………………………………………… 162
16. 1. 1　凸輪機構的套用…………………………………………………………… 162
16. 1. 2　凸輪機構的類型…………………………………………………………… 162
16. 2　推桿的運動規律…………………………………………………………………… 164
16. 2. 1　凸輪機構的運動循環及術語……………………………………………… 164
16. 2. 2　幾種常用的推桿運動規律………………………………………………… 165
16. 3　凸輪輪廓曲線的設計……………………………………………………………… 167
16. 3. 1　凸輪廓線設計的基本原理………………………………………………… 167
16. 3. 2　作圖法設計盤形凸輪廓線………………………………………………… 168
16. 4　凸輪機構的壓力角和基圓半徑…………………………………………………… 170
16. 4. 1　凸輪機構中的作用力與壓力角…………………………………………… 170
16. 4. 2　凸輪機構壓力角與基圓半徑的關係……………………………………… 171
16. 4. 3　滾子半徑的選擇…………………………………………………………… 171
第17 章　間歇運動機構……………………………………………………………………… 173
17. 1　棘輪機構…………………………………………………………………………… 173
17. 1. 1　棘輪機構的類型和工作原理……………………………………………… 173
17. 1. 2　棘爪工作條件……………………………………………………………… 175
17. 1. 3　棘輪機構主要幾何尺寸計算及棘輪齒形的畫法………………………… 175
17. 1. 4　棘輪機構的特點和套用…………………………………………………… 176
17. 2　槽輪機構…………………………………………………………………………… 176
17. 2. 1　槽輪機構的工作原理、特點及套用……………………………………… 176
17. 2. 2　外嚙合槽輪機構的槽數和撥盤圓銷數…………………………………… 177
17. 2. 3　外嚙合槽輪機構的幾何尺寸……………………………………………… 178
17. 3　不完全齒輪機構…………………………………………………………………… 178
第五篇　機械傳動及其設計
第18 章　帶傳動與鏈傳動…………………………………………………………………… 181
18. 1　帶傳動概述………………………………………………………………………… 181
18. 2　帶傳動的工作原理和工作能力分析……………………………………………… 182
18. 2. 1　帶傳動的力分析…………………………………………………………… 182
18. 2. 2　帶傳動的應力分析………………………………………………………… 183
18. 2. 3　彈性滑動和傳動比………………………………………………………… 184
18. 2. 4　帶傳動的失效形式和設計準則…………………………………………… 185
18. 3　V 帶傳動的設計計算……………………………………………………………… 185
18. 3. 1　V 帶的標準………………………………………………………………… 185
18. 3. 2　V 帶傳動設計……………………………………………………………… 187
18. 4　鏈傳動……………………………………………………………………………… 193
18. 4. 1　鏈傳動概述………………………………………………………………… 193
18. 4. 2　滾子鏈結構特點…………………………………………………………… 194
18. 4. 3　鏈輪的結構和材料………………………………………………………… 195
18. 4. 4　滾子鏈傳動的設計計算…………………………………………………… 196
第19 章　齒輪傳動…………………………………………………………………………… 200
19. 1　齒輪傳動的特點和類型…………………………………………………………… 200
19. 1. 1　齒輪傳動的特點…………………………………………………………… 200
19. 1. 2　齒輪傳動的分類…………………………………………………………… 200
19. 2　齒廓實現定角速比的條件………………………………………………………… 201
19. 3　漸開線齒廓………………………………………………………………………… 201
19. 3. 1　漸開線的形成及性質……………………………………………………… 201
19. 3. 2　漸開線齒廓滿足定角速比要求…………………………………………… 202
19. 3. 3　漸開線齒廓傳動的特點…………………………………………………… 202
19. 4　齒輪各部分名稱及漸開線標準齒輪的基本尺寸………………………………… 203
19. 4. 1　直齒圓柱齒輪各部分的名稱和基本參數………………………………… 203
19. 4. 2　漸開線標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算……………………………… 205
19. 5　漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動………………………………………………… 206
19. 5. 1　漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件…………………………………… 206
19. 5. 2　漸開線直齒圓柱齒輪連續傳動的條件…………………………………… 206
19. 6　漸開線齒輪的切齒原理及根切與變位…………………………………………… 207
19. 6. 1　齒輪加工的基本原理……………………………………………………… 207
19. 6. 2　輪齒的根切現象…………………………………………………………… 209
19. 6. 3　變位齒輪的概念…………………………………………………………… 210
19. 6. 4　齒輪傳動的精度簡介……………………………………………………… 210
19. 7　齒輪的失效形式和齒輪材料……………………………………………………… 211
19. 7. 1　齒輪的失效形式…………………………………………………………… 211
19. 7. 2　齒輪材料………………………………………………………………… 212
19. 8　直齒圓柱齒輪的強度計算………………………………………………………… 213
19. 8. 1　受力分析和計算載荷……………………………………………………… 213
19. 8. 2　齒面接觸強度計算………………………………………………………… 215
19. 8. 3　齒根彎曲強度計算………………………………………………………… 215
19. 8. 4　參數的選擇………………………………………………………………… 216
19. 9　斜齒圓柱齒輪傳動………………………………………………………………… 218
19. 9. 1　斜齒圓柱齒輪的嚙合特點………………………………………………… 218
19. 9. 2　斜齒圓柱齒輪的幾何關係和幾何尺寸計算……………………………… 219
19. 9. 3　斜齒輪傳動正確嚙合的條件……………………………………………… 219
19. 9. 4　當量齒輪和當量齒數……………………………………………………… 220
19. 9. 5　斜齒圓柱齒輪的強度計算………………………………………………… 220
19. 10　圓錐齒輪傳動……………………………………………………………………… 221
19. 10. 1　直齒圓錐齒輪的當量齒輪和當量齒數…………………………………… 222
19. 10. 2　直齒圓錐齒輪的幾何關係和幾何尺寸計算……………………………… 222
19. 10. 3　直齒圓錐齒輪的強度計算……………………………………………… 223
19. 11　齒輪的結構設計…………………………………………………………………… 224
19. 11. 1　鍛造齒輪………………………………………………………………… 225
19. 11. 2　鑄造齒輪………………………………………………………………… 225
19. 12　齒輪傳動的潤滑…………………………………………………………………… 226
19. 12. 1　齒輪傳動的效率………………………………………………………… 226
19. 12. 2　齒輪傳動的潤滑………………………………………………………… 226
第20 章　蝸桿傳動…………………………………………………………………………… 229
20. 1　蝸桿傳動的特點和類型…………………………………………………………… 229
20. 1. 1　蝸桿傳動的特點…………………………………………………………… 229
20. 1. 2　蝸桿傳動的類型…………………………………………………………… 229
20. 2　普通圓柱蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸……………………………………… 230
20. 2. 1　普通圓柱蝸桿傳動的主要參數…………………………………………… 230
20. 2. 2　普通圓柱蝸桿傳動的幾何計算…………………………………………… 232
20. 3　蝸桿傳動的失效形式、設計準則和材料選擇……………………………………… 232
20. 3. 1　失效形式………………………………………………………………… 232
20. 3. 2　設計準則………………………………………………………………… 232
20. 3. 3　蝸桿和蝸輪的材料選擇…………………………………………………… 233
20. 4　普通圓柱蝸桿的強度計算………………………………………………………… 233
20. 4. 1　蝸桿傳動的運動分析和受力分析………………………………………… 233
20. 4. 2　蝸桿傳動的齒面接觸強度計算…………………………………………… 234
20. 5　蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算……………………………………………… 235
20. 5. 1　蝸桿傳動的效率計算……………………………………………………… 235
20. 5. 2　蝸桿傳動的潤滑…………………………………………………………… 236
20. 5. 3　蝸桿傳動熱平衡計算……………………………………………………… 236
20. 6　蝸桿和蝸輪的結構………………………………………………………………… 237
20. 6. 1　蝸桿的結構………………………………………………………………… 237
20. 6. 2　蝸輪的結構………………………………………………………………… 237
第21 章　輪系………………………………………………………………………………… 240
21. 1　輪系的分類………………………………………………………………………… 240
21. 2　定軸輪系傳動比…………………………………………………………………… 241
21. 3　周轉輪系傳動比…………………………………………………………………… 242
21. 3. 1　周轉輪系的組成…………………………………………………………… 242
21. 3. 2　周轉輪系的傳動比………………………………………………………… 242
21. 4　混合輪系傳動比…………………………………………………………………… 245
第22 章　螺紋連線與螺旋傳動……………………………………………………………… 247
22. 1　螺紋………………………………………………………………………………… 247
22. 1. 1　螺紋的形成………………………………………………………………… 247
22. 1. 2　螺紋的主要參數…………………………………………………………… 248
22. 1. 3　螺紋副的受力分析、效率和自鎖………………………………………… 248
22. 1. 4　機械製造常用螺紋………………………………………………………… 251
22. 2　螺紋連線的基本類型和標準連線件……………………………………………… 252
22. 2. 1　螺紋連線的基本類型……………………………………………………… 252
22. 2. 2　標準螺紋連線件…………………………………………………………… 253
22. 3　螺紋連線的預緊和防松…………………………………………………………… 254
22. 3. 1　螺紋連線的預緊…………………………………………………………… 254
22. 3. 2　螺紋連線的防松…………………………………………………………… 255
22. 4　螺紋連線的強度計算……………………………………………………………… 256
22. 4. 1　松螺栓連線………………………………………………………………… 256
22. 4. 2　緊螺栓連線………………………………………………………………… 257
22. 4. 3　螺栓連線件的材料及其許用應力………………………………………… 261
22. 5　螺栓組連線的結構設計…………………………………………………………… 263
22. 6　螺旋傳動…………………………………………………………………………… 265
22. 6. 1　螺旋傳動的類型和套用…………………………………………………… 265
22. 6. 2　滑動螺旋的設計計算……………………………………………………… 266
第23 章　軸及軸轂連線……………………………………………………………………… 270
23. 1　概述………………………………………………………………………………… 270
23. 1. 1　軸的分類………………………………………………………………… 270
23. 1. 2　軸的設計要求和設計步驟………………………………………………… 271
23. 1. 3　軸的材料………………………………………………………………… 271
23. 2　軸的結構設計……………………………………………………………………… 272
23. 2. 1　滿足使用的要求…………………………………………………………… 273
23. 2. 2　良好的結構工藝性………………………………………………………… 274
23. 2. 3　提高軸的疲勞強度………………………………………………………… 275
23. 3　軸的計算…………………………………………………………………………… 276
23. 3. 1　軸的強度計算……………………………………………………………… 276
23. 3. 2　軸的剛度計算……………………………………………………………… 281
23. 4　軸轂連線…………………………………………………………………………… 282
23. 4. 1　平鍵連線………………………………………………………………… 282
23. 4. 2　半圓鍵連線………………………………………………………………… 282
23. 4. 3　楔鍵連線………………………………………………………………… 283
23. 4. 4　平鍵連線的尺寸選擇和強度校核………………………………………… 283
23. 4. 5　花鍵連線………………………………………………………………… 284
23. 4. 6　銷連線…………………………………………………………………… 285
23. 4. 7　成形連線………………………………………………………………… 285
第24 章　軸承………………………………………………………………………………… 288
24. 1　滾動軸承的結構、類型和代號……………………………………………………… 288
24. 1. 1　滾動軸承的結構…………………………………………………………… 288
24. 1. 2　滾動軸承的類型…………………………………………………………… 289
24. 1. 3　滾動軸承的類型選擇……………………………………………………… 292
24. 1. 4　滾動軸承的代號…………………………………………………………… 293
24. 2　滾動軸承的失效形式及其選擇計算……………………………………………… 295
24. 2. 1　滾動軸承的受力…………………………………………………………… 295
24. 2. 2　滾動軸承的失效形式及計算準則………………………………………… 296
24. 2. 3　軸承壽命的計算…………………………………………………………… 296
24. 2. 4　滾動軸承的靜強度計算…………………………………………………… 299
24. 2. 5　極限轉速………………………………………………………………… 299
24. 3　滾動軸承部件的組合設計………………………………………………………… 301
24. 3. 1　滾動軸承部件的支承方式………………………………………………… 301
24. 3. 2　滾動軸承的配合…………………………………………………………… 303
24. 3. 3　滾動軸承的潤滑…………………………………………………………… 303
24. 3. 4　滾動軸承的密封…………………………………………………………… 304
24. 4　滑動軸承…………………………………………………………………………… 304
24. 4. 1　滑動軸承的類型、特點及套用…………………………………………… 304
24. 4. 2　滑動軸承的結構形式……………………………………………………… 305
24. 4. 3　軸承材料和軸瓦結構……………………………………………………… 306
24. 4. 4　非液體摩擦滑動軸承的設計計算………………………………………… 309
第25 章　聯軸器、離合器和制動器…………………………………………………………… 311
25. 1　聯軸器……………………………………………………………………………… 311
25. 1. 1　剛性聯軸器………………………………………………………………… 311
25. 1. 2　撓性聯軸器………………………………………………………………… 312
25. 1. 3　聯軸器的選用……………………………………………………………… 314
25. 2　離合器……………………………………………………………………………… 315
25. 3　制動器……………………………………………………………………………… 317
附錄Ⅰ　常用截面的IZ、WZ、IP、WT ………………………………………………………… 319
附錄Ⅱ　簡單載荷下樑的彎矩、剪力、撓度和轉角…………………………………………… 320
附錄Ⅲ　主要材料的力學性能表……………………………………………………………… 322
參考文獻………………………………………………………………………………………… 324

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