简明机械设计手册

第1章常用资料和力学公式

1.1常用标准代号1

1.1.1国内标准代号1

1.1.2常用国际标准代号1

1.2常用计量单位及换算2

1.2.1法定计量单位2

1.2.2常用物理量符号及其法定单位4

1.2.3常用计量单位及换算6

1.2.4优先数和优先数系9

1.3常用数据10

1.3.1常用材料的弹性模量及泊松比10

1.3.2常用材料的密度11

1.3.3常用材料的线胀系数11

1.3.4常见金属材料的熔点、热导率及比热容11

1.3.5常用材料的摩擦因数12

1.3.6物体的摩擦因数12

1.3.7机械传动和轴承的效率值13

1.3.8常用金属材料的硬度13

1.3.9黑色金属材料的硬度与强度换算关系14

1.4常用数学公式18

1.4.1代数18

1.4.2三角函数19

1.4.3导数与微分19

1.4.4几何体的表面积和体积21

1.5常用力学公式23

1.5.1静力学的常用计算公式23

1.5.2运动学的计算公式26

1.5.3动力学的计算公式27

1.5.4物体转动惯量的计算29

1.5.5强度理论及适用范围30

1.5.6材料力学的计算公式31

1.5.7等截面梁的弯矩、挠度及转角等计算公式34

1.5.8截面的几何特性38

第2章常用工程材料

2.1黑色金属材料42

2.1.1结构钢42

2.1.2特殊用途钢56

2.1.3铸钢、铸铁69

2.2常用有色金属材料72

2.2.1铜和铜合金72

2.2.2铝和铝合金77

2.3常用塑料82

2.3.1常用热塑性塑料的特性及应用82

2.3.2常用热固性塑料的特性及应用84

2.3.3常用塑料选用85

2.4复合材料85

第3章设计常用标准和规范

3.1机械制图常用标准87

3.1.1图框格式和图幅尺寸（GB/T 14689—2008）87

3.1.2标题栏（GB/T 10609.1—2008）和明细栏（GB/T 10609.2—2009）88

3.1.3比例（GB/T 14690—1993）和线型（GB/T 4457.4—2002）88

3.1.4剖面符号（GB/T 4457.5—2013）89

3.1.5装配图中零、部件序号及编排方法（GB/T 4458.2—2003）90

3.1.6尺寸注法（GB/T 4458.4—2003）91

3.1.7常用零件的规定画法99

3.1.8机构运动简图符号（GB/T 4460—2013）111

3.2公差与配合113

3.2.1标准公差和基本偏差113

3.2.2孔、轴的极限偏差115

3.2.3未注公差的线性尺寸和角度尺寸的一般公差168

3.2.4基孔制与基轴制的优先、常用配合168

3.2.5圆锥公差与配合169

3.2.6过盈配合的计算和选用171

3.3几何公差173

3.3.1几何公差的符号173

3.3.2几何公差的数值及应用174

3.3.3几种主要加工方法的几何公差等级177

3.3.4几何公差的应用177

3.4表面粗糙度178

3.4.1表面粗糙度的主要参数178

3.4.2表面粗糙度常用符号及其标注法180

3.4.3几种主要加工方法得到的表面粗糙度182

3.5常用热处理规范183

3.5.1常用热处理工艺代号183

3.5.2零件工作图应注明的热处理要求185

3.5.3常用零件的热处理实例186

3.5.4热处理零件结构设计的注意事项186

3.6常用焊接工艺性规范193

3.6.1焊接方法及其应用193

3.6.2焊接结构的设计原则193

3.6.3焊接材料及选择194

3.6.4常用金属的焊接性197

3.6.5焊缝198

3.6.6焊接件的几何尺寸公差和形位公差207

3.6.7焊接质量检验208

3.7机加工常用规范209

3.7.1标准尺寸209

3.7.2角度的标准系列210

3.7.3圆锥的锥度和锥角210

3.7.4中心孔配合211

3.7.5越程槽尺寸213

3.7.6表面的圆角半径和倒角尺寸214

3.7.7零件的倒圆与倒角215

3.7.8齿轮滚刀外径、弧形键槽铣刀外径尺寸216

3.7.9齿轮加工退刀槽216

3.7.10直齿三面刃铣刀尺寸217

3.7.11滚花217

3.7.12球面半径217

第4章零件结构设计工艺性

4.1铸件结构设计工艺性218

4.1.1常用铸件的性能和特点218

4.1.2铸件*小壁厚219

4.1.3铸造外壁、内壁与筋的厚度219

4.1.4铸造斜度219

4.1.5铸造外圆角220

4.1.6铸造内圆角221

4.1.7*小铸孔221

4.1.8铸造公差221

4.1.9壁厚过渡尺寸222

4.2锻件结构设计工艺性223

4.2.1常用锻造方法和材料成形特点223

4.2.2胎模锻和自由锻锤上固定模模锻的圆角半径224

4.2.3胎模锻和自由锻锤上固定模模锻的模锻斜度225

4.2.4胎模锻和自由锻锤上固定模模锻的冲孔连皮尺寸225

4.2.5胎模锻和自由锻锤上模模锻的筋高宽比225

4.2.6扁钢辗成圆柱形端尺寸226

4.2.7圆钢锤扁尺寸226

4.3冷冲压件结构设计工艺性227

4.3.1冲压材料和冲压方法的选用227

4.3.2冲孔的位置和*小可冲孔尺寸227

4.3.3*小弯曲圆角半径227

4.3.4翻孔尺寸及其距离边缘的*小值228

4.3.5常用*小冲裁圆角半径228

4.3.6冲裁*小尺寸229

4.4常用塑料件结构设计工艺性229

4.4.1塑料件设计的一般规范229

4.4.2塑料件的尺寸公差233

第5章螺纹连接

5.1螺纹及螺纹连接的分类和选用235

5.1.1普通螺纹236

5.1.2梯形螺纹242

5.1.3锯齿形螺纹243

5.1.4矩形螺纹251

5.2螺纹零件的结构要素251

5.2.1普通螺纹收尾、肩距、退刀槽、倒角251

5.2.2普通螺纹内、外螺纹余留长度，钻孔余留深度252

5.2.3紧固件通孔及螺栓、螺钉通孔和沉孔的尺寸253

5.2.4粗牙螺纹、螺钉的拧入深度、攻螺纹深度和钻孔深度253

5.2.5地脚螺栓孔和凸缘尺寸254

5.2.6扳手空间254

5.3常用螺纹连接件256

5.3.1螺栓256

5.3.2螺母262

5.3.3螺柱280

5.3.4螺钉282

5.3.5垫圈293

5.3.6挡圈305

5.4螺纹连接设计计算312

5.4.1螺纹连接常用材料的力学性能等级312

5.4.2螺纹连接类型及防松方法314

5.4.3螺栓连接的受力分析与强度计算316

第6章键、花键、销及过盈连接

6.1键连接318

6.1.1键连接的类型、特点及应用318

6.1.2键的选择与键连接的强度计算319

6.1.3键连接的尺寸、公差配合和表面粗糙度320

6.2花键连接330

6.2.1花键连接的类型、特点及应用330

6.2.2花键连接的强度计算330

6.2.3花键连接的尺寸、公差配合331

6.3销连接333

6.3.1销连接的类型、特点及应用333

6.3.2销的选择和销连接的强度计算334

6.3.3常用标准销334

6.4过盈连接341

6.4.1过盈连接的方法、特点和应用341

6.4.2过盈连接的设计与计算341

第7章带传动

7.1带传动的特点与设计343

7.1.1带传动的类型、特点及应用343

7.1.2带传动设计的一般内容345

7.2V带传动348

7.2.1基准宽度制和有效宽度制348

7.2.2尺寸规格348

7.2.3V带传动的设计351

7.3同步带传动361

7.3.1同步带的类型和标记361

7.3.2梯形同步带的规格尺寸361

7.3.3梯形同步齿形带的性能362

7.3.4同步带传动的设计362

第8章链传动

8.1链传动的特点与应用366

8.2滚子链367

8.2.1滚子链的基本参数和尺寸367

8.2.2滚子链传动设计计算369

8.3齿形链373

8.3.1齿形链的规格和尺寸373

8.3.2齿形链传动设计计算376

8.4链轮380

8.4.1链轮材料及热处理380

8.4.2链轮结构381

8.4.3链轮图例382

8.5链传动的布置、张紧及润滑383

8.5.1链传动的布置383

8.5.2链传动的张紧383

8.5.3链传动的润滑方法384

第9章齿轮传动

9.1齿轮传动的类型、特点及应用386

9.2渐开线圆柱齿轮传动387

9.2.1渐开线圆柱齿轮模数系列387

9.2.2渐开线圆柱齿轮传动设计387

9.2.3齿轮的材料、效率和润滑395

9.2.4圆柱齿轮的结构396

9.2.5渐开线圆柱齿轮精度398

9.2.6渐开线圆柱齿轮图例416

9.3直齿锥齿轮传动418

9.3.1直齿锥齿轮的模数系列418

9.3.2锥齿轮传动设计418

9.3.3锥齿轮的结构422

9.3.4锥齿轮传动的精度424

9.3.5锥齿轮图例426

第10章蜗杆传动

10.1圆柱蜗杆基本设计429

10.1.1普通圆柱蜗杆传动主要设计参数429

10.1.2普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算435

10.1.3蜗杆及蜗轮常用材料436

10.2圆柱蜗杆传动精度数据437

10.2.1圆柱蜗杆传动的精度等级及应用437

10.2.2对蜗轮副的检验要求438

10.2.3各项公差和极限偏差439

10.3润滑及润滑剂443

10.4图例444

第11章轴

11.1轴的常用材料及其性能446

11.2轴的结构设计449

11.2.1零件在轴上的定位和固定449

11.2.2轴的加工和装配工艺性451

11.2.3轴的典型结构示例451

11.3轴的强度计算452

11.3.1按扭转强度或刚度计算452

11.3.2按弯扭合成强度计算453

11.3.3精确强度校核计算454

11.4轴的刚度计算456

11.5图例457

第12章联轴器和离合器

12.1联轴器458

12.1.1联轴器轴孔和连接形式458

12.1.2刚性联轴器461

12.1.3非金属弹性元件的挠性联轴器465

12.1.4金属弹性元件挠性联轴器467

12.1.5安全联轴器469

12.2离合器470

12.2.1摩擦离合器470

12.2.2牙嵌离合器472

12.2.3超越离合器475

12.2.4牙嵌式电磁离合器478

12.2.5安全离合器479

12.2.6ALY液压安全离合器481

第13章滚动轴承

13.1常用滚动轴承的类型、特点及应用483

13.1.1滚动轴承的类型483

13.1.2滚动轴承的代号484

13.1.3常用滚动轴承的类型选择488

13.2滚动轴承的承载能力计算488

13.2.1基本概念488

13.2.2滚动轴承寿命计算489

13.3滚动轴承的组合设计491

13.3.1轴承的安装方式与支撑结构491

13.3.2滚动轴承的公差与配合492

13.3.3滚动轴承的润滑和密封494

13.4常用滚动轴承主要尺寸和性能495

13.4.1深沟球轴承495

13.4.2角接触球轴承497

13.4.3圆柱滚子轴承499

13.4.4圆锥滚子轴承501

13.5滚动轴承的寿命计算实例503

第14章滑动轴承

14.1常用数据504

14.1.1滑动轴承的类型和应用特点504

14.1.2一般设计资料504

14.2滑动轴承的设计506

14.2.1动压润滑径向滑动轴承506

14.2.2混合润滑径向滑动轴承计算实例507

14.2.3轴向推力滑动轴承508

14.3常用轴承材料及性能509

14.4滑动轴承座结构511

14.5润滑方式和润滑剂的选择514

第15章弹簧

15.1常用弹簧的主要类型516

15.2普通圆柱螺旋弹簧517

15.2.1圆柱螺旋弹簧的基本参数517

15.2.2圆柱螺旋弹簧的标准尺寸系列（摘自GB/T 1358—1993）519

15.2.3圆柱螺旋弹簧的端部结构519

15.3常用弹簧材料522

15.3.1常用弹簧材料及其应用特点522

15.3.2常用弹簧钢丝的力学性能523

15.3.3弹簧材料的许用应力525

15.3.4弹簧丝工作极限应力的选取原则526

15.4圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计527

15.4.1几何参数计算527

15.4.2强度计算527

15.4.3压缩（拉伸）弹簧的刚度和变形计算528

15.4.4压缩弹簧的稳定性校核528

15.4.5弹簧的强度校核529

15.4.6弹簧的振动校核530

15.5圆柱螺旋扭转弹簧的设计530

15.5.1扭转弹簧的强度计算530

15.5.2扭转弹簧的变形量与刚度计算530

15.5.3扭转弹簧其他参数的确定531

第16章润滑与密封

16.1润滑剂532

16.1.1润滑脂532

16.1.2润滑油533

16.1.3固体润滑剂537

16.1.4添加剂538

16.1.5润滑剂的选用原则540

16.2润滑方式及润滑装置540

16.2.1机械设备常见润滑方式540

16.2.2常见润滑装置541

16.3密封544

16.3.1常用密封类型544

16.3.2常用密封材料545

16.3.3常用密封装置546

第17章常用液压元件

17.1基础标准559

17.1.1液压系统及常用元件的公称压力系列（GB/T 2346—2003）559

17.1.2液压泵及液压马达公称排量系列（GB/T 2347—1980）559

17.1.3液压缸内径及活塞外径系列（GB/T 2348—1993）560

17.1.4液压缸活塞行程系列（GB/T 2349—1980）560

17.1.5液压元件的油口螺纹连接尺寸（GB/T 2878—2011）561

17.1.6液压泵站油箱公称容量系列（JB/T 7938—2010）561

17.1.7液压系统用硬管外径和软管外径（GB/T 2351—2005）561

17.1.8液压阀油口、底板、控制装置和电磁铁的标识（GB/T 17490—1998）561

17.2液压传动系统的形式与选用562

17.2.1液压传动系统的形式和设计步骤562

17.2.2液压件的选择563

17.3液压泵和液压马达564

17.3.1液压泵和液压马达的类型564

17.3.2液压泵和液压马达的选用566

17.4液压缸568

17.4.1液压缸的分类568

17.4.2液压缸的安装方式570

17.4.3液压缸的主要技术参数的计算570

17.4.4液压缸的设计选用575

17.5控制阀576

第18章减速器

18.1常用减速器简介581

18.1.1常用减速器的类型、特点及应用581

18.1.2常见的减速器结构582

18.2减速器设计指导586

18.2.1传动装置的总体设计586

18.2.2传动零件的设计计算590

18.2.3减速器装配草图的设计591

18.2.4减速器装配图的设计601

18.2.5零件工作图的设计603

18.2.6编写设计计算说明书607

18.2.7减速器参考图例607

18.3减速器设计参数618

18.3.1圆柱齿轮减速器的标准中心距618

18.3.2减速器主要零件的公差配合619

18.3.3减速器的润滑与密封619

18.3.4减速器附件624

第19章电动机

19.1电动机的分类及用途630

19.1.1电动机的分类630

19.1.2常用电动机的特点及用途632

19.2电动机的选择635

19.2.1选择电动机的基本原则和方法635

19.2.2电动机类型的选择636

19.2.3电动机额定电压的选择636

19.2.4电动机额定转速的选择637

19.2.5电动机容量的选择637

19.3常用电动机规格638

19.3.1Y系列（IP23）防护式笼型三相异步电动机638

19.3.2Y系列（IP44）封闭式笼型三相异步电动机641

19.3.3YR(IP23)系列防护式绕线型三相异步电动机646

19.3.4YR(IP44)三相封闭式绕线转子异步电动机647

19.3.5YCJ系列齿轮减速异步电动机650

19.3.6YX系列高效三相异步电动机651

19.3.7YH系列高转差率三相异步电动机652

19.3.8YEJ系列电磁制动三相异步电动机654

19.3.9电动机轴的中心高度655

19.3.10步进电动机655

参考文献