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第1章常用资料、数据、计量单位和数学公式 1

目录 1

第Ⅰ篇一般设计资料 1

1 常用资料和数据 1

2 计量单位和单位换算 11

2.1 我国的法定计量单位（GB3100—86） 11

2.2 计量单位换算 17

3 一般标准和规范 18

3.1 一般标准 18

3.2 铸件设计一般规范 33

4 常用数学公式 35

4.1 代数 35

4.2 平面三角 39

4.3 常用曲线表 40

4.4 微积分 43

5 常用几何公式及截面的力学特性公式 45

第2章材料 52

1 黑色金属材料 52

1.1 钢铁材料热处理及应用 52

1.1.1 铁碳合金相图 52

1.1.2 钢铁材料主要热处理和表面化学热处理的工艺及应用 53

1.2 铸铁 55

1.2.1 铸铁的名称、代号及牌号表示方法 55

1.2.2 灰铸铁 56

1.2.3 可锻铸铁 57

1.2.4 球墨铸铁 58

1.2.5 抗磨白口铸铁 59

1.2.6 耐热铸铁 61

1.3 铸钢 61

1.3.1 铸钢牌号的表示方法 61

1.3.3 高锰铸钢 62

1.3.2 一般工程用铸钢 62

1.3.4 耐热铸钢 63

1.3.5 合金铸钢 63

1.3.6 不锈耐酸铸钢 65

1.3.7 不锈铸钢 68

1.4 钢 69

1.4.1 钢铁产品名称、用途、特性和工艺方法命名符号 69

1.4.2 碳素结构钢 70

1.4.3 优质碳素结构钢 71

1.4.4 低合金结构钢 76

1.4.5 合金结构钢 78

1.4.6 弹簧钢 90

1.4.7 碳素工具钢 91

1.4.8 焊接结构用耐候钢 93

1.4.9 高耐候性结构钢 93

1.5.1 型材 94

1.5 钢的型材、管材、板材、带材及线材 94

1.5.2 管材 112

1.5.3 钢板及钢带 117

1.5.4 线材 128

2 粉末冶金材料 135

2.1 粉末冶金铁基结构材料 135

2.2 粉末冶金过滤材料 137

2.3 粉末冶金摩擦材料 138

2.4 粉末冶金减摩材料 139

3 有色金属材料 143

3.1 铸造有色金属合金 143

3.1.1 滑动轴承单层和多层轴承用铸造铜合金 143

3.1.2 铸造铝合金 145

3.1.3 铸造铜合金 150

3.2 铜及铜合金 154

3.2.1 加工铜 154

3.2.2 加工黄铜 154

3.2.3 加工青铜 160

3.2.4 加工白铜 165

3.3 铝及铝合金 166

3.4 有色金属棒材、管材、板材、带材及线材 173

3.4.1 棒材 173

3.4.2 管材 177

3.4.3 板、带材 184

3.4.4 线材 189

4 非金属材料 189

4.1 塑料及其制品 189

4.1.2 聚氯乙烯制品 197

4.1.1 常用工程塑料的性能及应用 199

4.1.3 聚乙烯制品 200

4.1.4 聚四氟乙烯制品 200

4.1.5 有机玻璃制品 202

4.1.6 其它塑料制品 203

4.2.1 橡胶板 204

4.2 橡胶制品 204

4.2.2 橡胶管及橡皮条 206

4.3 其它非金属材料 210

第3章机械制图 217

1 一般规定 217

1.1 图纸幅面及格式（GB4457.1—84） 218

1.2 比例（GB 1457.2—84） 219

1.3 图线（GB4457.4—84） 219

1.4 剖面符号（GB4457.5—84） 221

2 图样画法（GB4458.1—34） 223

2.1 视图 223

2.2 剖视 224

2.3 剖面 227

2.4 局部放大图 228

2.5 零件图中的简化画法及规定画法 228

2.6 装配图的简化画法及规定画法 232

2.7 滚动轴承画法 233

2.8 装配图中零、部件序号及其编排方法 237

3 尺寸注法（GB4458.4—84） 238

4 尺寸公差与配合注法（GB4458.5—84） 240

5 常用零件的规定画法 247

5.1 螺纹及螺纹紧固件画法（GB4459.1—84,GB7306～7307—87） 247

5.2 齿轮画法（GB4459.2—84） 252

5.3 花键画法（GB4459.3—84,GB1144—87,GB3478.1～3478.2—83） 253

5.4 弹簧画法（GB4459.4—84） 255

5.5 中心孔表示法（GB4459.5—84） 257

6 表面粗糙度代号及其注法（GB131—83） 258

7 形状和位置公差代号及其注法（GB1182～1184—80） 264

8 机构运动简图符号（GB4464—84） 268

8.1 机构构件的运动符号 271

8.2 运动副 272

8.3 构件及其组成部分的连接 273

8.4 多杆构件及其组成部分 274

8.5 摩擦机构与齿轮机构 275

8.6 凸轮机构 277

8.7 槽轮机构和棘轮机构 277

8.8 联轴器、离合器及制动器 278

8.9 其他机构及其组件 279

第4章公差配合、形状与位置公差和表面粗糙度 279

1 公差配合及其选择 282

1.1 标准公差和基本偏差 282

1.1.1 标准公差数值 282

1.1.2 基本偏差、公差带和配合代号 282

1.2 基本尺寸至500mm轴、孔优先、常用及一般用途公差带及极限偏差 284

1.3 基本尺寸至500mm基孔制与基轴制优先、常用配合以及极限间隙或极限过盈 302

1.4 基本尺寸＞500至3150mm常用轴、孔公差带及极限偏差 309

1.5 基本尺寸至18mm轴、孔公差带及极限偏差 314

1.6 未注公差尺寸的极限偏差 319

1.7.1 公差等级的选择及应用 321

1.7 公差配合的选择 321

1.7.2 未注公差尺寸极限偏差的应用 323

1.7.3 各种加工方法可达到的尺寸公差等级 323

1.7.4 轴的各种基本偏差特性及选用 326

1.7.5 优先、常用配合选择说明 328

1.8 新、旧公差配合国标的对照 334

2 形状和位置公差 336

2.1 形状和位置公差的项目、公差带定义及示例 336

2.2 形状和位置公差数值及应用选择 349

2.3 未注形位公差的公差值 357

2.4 各种加工方法能达到的形状和位置公差等级 358

3 表面粗糙度 361

3.1 表面粗糙度评定参数的数值应用 361

3.2 各种加工方法能达到的零件表面粗糙度 366

3.3 表面粗糙度与轴、孔公差配合的对应关系 370

3.4 表面粗糙度国家新、旧标准等级评定参数Ra数值系列对照 372

4 圆锥公差与配合 373

4.1 圆锥公差 373

4.2 圆锥配合 376

4.2.1 圆锥配合的形成及种类 376

4.2.2 术语及定义 377

4.2.3 圆锥配合有关参数的公差 379

4.3 未注公差角度的极限偏差 383

第Ⅱ篇联接与紧固 384

第5章螺纹 384

1 螺纹的种类、特点和应用 384

2 普通螺纹 385

2.1 普通螺纹的基本牙型及基本尺寸 385

2.2 普通螺纹公差 391

3 管螺纹 392

3.1 非螺纹密封的管螺纹 392

3.2 用螺纹密封的管螺纹 394

3.3 60°圆锥管纹 395

3.4 米制管螺纹 396

4 梯形螺纹 397

4.1 梯形螺纹的牙型及基本尺寸 397

4.2 梯形螺纹公差 401

5 锯齿形螺纹 408

5.1 锯齿形螺纹的牙型及基本尺寸 408

5.2 锯齿形螺纹公差 412

6 螺纹零件结构要素 414

第6章螺纹联接 429

1 螺纹紧固件联接的基本类型及其应用 429

2 螺纹联接的设计与计算 429

2.1 螺纹联接的拧紧力矩 429

2.2 螺栓组联接的设计 430

2.2.1 螺栓组联接的结构设计 430

2.2.2 螺栓组的受力分析 430

2.2.3 螺栓联接的强度计算 431

3 螺纹紧固件的材料，机械性能等级和机械性能 434

4 螺栓 442

5 螺柱 453

6 螺钉 460

7 螺母 468

8 垫圈 482

9 挡圈 491

10 钢结构用扭剪型高强度螺栓联接副 505

第7章轴毂联接与销联接 508

1 键联接 508

1.1 键和键联接的类型、特点和应用 508

1.2 键联接的强度校核 509

1.3 平键和半圆键 510

1.4 楔键 516

1.5 切向键 518

2.2 花键联接的强度计算 520

2.1 花键联接的类型、特点和应用 520

2 花键联接 520

2.3 矩形花键联接 521

2.4 渐开线花键联接 526

3 销联接 543

3.1 销联接的强度校核 543

3.2 销的标准 544

4 过盈联接 553

4.1 过盈联接的类型、特点和应用，以及计算用术语与符号 553

4.2 圆柱面过盈联接 555

5.3.1 胀紧联接套的型式与基本尺寸 558

4.3 圆锥面过盈联接 565

4.3.1 螺母压紧的圆锥面过盈联接 565

4.3.2 液压装拆的圆锥面过盈联接 566

5 弹性环联接 567

5.1 弹性环联接的结构特点和应用 567

5.3 胀紧联接套 568

5.2 弹性环联接的设计计算 568

5.3.2 胀紧联接套选用 573

5.3.3 胀紧套联接安装与拆卸的要求 578

第8章铆接、焊接和胶接 579

1 铆接 579

1.1 铆接的种类、特点及应用 579

1.2 铆钉联接结构设计 579

1.2.1 铆缝型式 579

1.2.2 钢结构铆缝的结构参数 580

1.2.3 有色金属或异种材料铆缝的结构参数 580

1.3 铆钉联接的强度计算 581

1.4 常用铆钉的类型及规格 582

2 焊接 586

2.1 常用焊接方法的特点及应用 586

2.2 焊缝符号表示法 588

2.2.1 焊缝基本符号、辅助符号和补充符号 588

2.2.2 符号在图样上的标注位置 591

2.2.3 焊缝尺寸符号及其标注位置 593

2.2.4 焊缝符号的标注方法 595

2.3 焊缝坂口的基本型式与尺寸 604

2.4 常用材料的可焊性 611

2.5 常用焊条 614

2.6 常用焊缝的强度计算、焊接接头设计注意事项和焊接件的公差 626

3 胶接 632

3.1 胶接及其特点 632

3.2 胶接件的机械性能 633

3.2.1 胶接接头负载类型 633

3.2.2 胶接接头的应力分布 633

3.2.3 胶接接头胶接强度的影响因素 633

3.3 胶接接头设计 635

3.3.1 胶接接头设计的一般原则 635

3.3.2 胶接接头型式 636

3.4 胶接工艺的过程及胶接接头各种强度试验 638

3.5 胶粘剂 640

3.5.1 胶粘剂的分类 640

3.5.2 常用胶粘剂的性能和用途 641

第Ⅲ篇机械传动 649

机械传动总论 649

1 机器的组成及传动的作用 649

2 传动的特性参数 649

3 传动的分类 650

4 机械传动类型的选择 652

4.1 选择机械传动类型的依据 652

4.2 机械传动型类选择的原则 653

4.3 定传动比传动类型的选择 653

4.4 有级变速传动类型的选择 654

4.5 无级变速传动类型的选择 654

4.6 传动比按某种规律周期性变化的传动类型的选择 654

1 Ⅴ带传动 658

1.1 Ⅴ带种类和标准 658

第9章带传动 658

1.2 Ⅴ带传动的设计 660

1.2.1 主要失效形式 660

1.2.2 Ⅴ带传动的设计方法和步骤 660

1.3 Ⅴ带轮 674

1.3.1 材料 674

1.3.2 Ⅴ带轮的结构 674

1.3.3 Ⅴ带轮的技术要求 678

1.4 Ⅴ带传动设计例题 680

2 平带传动 681

2.1 胶帆布带传动 681

2.1.1 规格及接头形式 681

2.1.2 胶帆布带传动的设计 683

2.2.1 结构及规格 684

2.2.2 聚酰胺片基平带传动的设计 684

2.2 聚酰胺片基平带传动 684

2.3高速带传动 685

2.3.1 高速带的规格 686

2.3.2 高速带传动的设计 686

2.4 平带轮 687

3 同步带传动 689

3.1 同步带的规格 689

3.2 同步带传动的设计 692

3.3 带轮 695

3.4 同步带传动设计实例 698

4 带传动的张紧 700

4.1 张紧方法 700

4.2 张紧力的控制 701

4.2.1 Ⅴ带的张紧力 701

4.2.2 平带的张紧力 702

4.2.3 同步带的张紧力 703

1.1 滚子链基本参数和尺寸 704

第10章链传动 704

1 滚子链传动 704

1.2 滚子链传动的设计计算 705

1.2.1 主要失效形式 705

1.2.2 滚子链传动的额定功率 705

1.2.3 链速v≥0.6m/s滚子链传动的设计计算 706

1.2.4 v＜0.6m/s低速链传动的设计计算 709

1.2.5 滚子链的耐磨损工作寿命的计算 709

1.3 滚子链链轮 711

1.3.1 滚子链链轮的主要尺寸 711

1.3.2 链轮公差 713

1.3.3 链轮材料及热处理 713

1.3.4 链轮结构 714

1.3.5 滚子链传动设计计算实例 714

2 齿形链传动 716

2.1 齿形链的种类 716

2.2 齿形链的基本参数和尺寸 717

2.3 齿形链传动的设计计算 718

2.4 齿形链链轮 720

2.4.1 链轮端面齿形和主要尺寸 720

2.4.2 链轮轴面齿形 722

2.4.3 齿形链链轮公差 722

3 链传动的布置、张紧与润滑 724

3.1 链传动的布置 724

3.2 链传动的张紧 724

3.3 链传动的润滑 727

3.3.1 润滑方式的选择 727

3.3.2 润滑剂的选择 727

第11章渐开线圆柱齿轮传动 729

1 渐开线圆柱齿轮基本齿廓和模数系列 729

2 渐开线圆柱齿轮的齿形修缘 730

3.1 圆柱齿轮传动几何尺寸计算公式 732

3 圆柱齿轮传动几何尺寸计算 732

3.2 外啮合齿轮变位系数的选择 744

3.3 重合度ε的计算 746

3.3.1 计算公式 746

3.3.2 图解线图 746

3.4 圆柱齿轮传动几何尺寸及检验有关数表 749

4 渐开线圆柱齿轮传动的设计计算 762

4.1 圆柱齿轮的作用力计算 762

4.2 主要参数的选择 763

4.3 主要尺寸的初步确定 763

4.4 齿面接触疲劳强度与齿根弯曲疲劳强疲度校核计算 764

4.4.1 计算公式 764

4.4.2 计算中的有关数据及各系数的确定 765

4.5 开式齿轮传动的计算特点 778

4.6 齿轮的材料 779

5 圆柱齿轮的结构 781

6 渐开线圆柱齿轮精度 786

6.1 误差的定义和代号 786

6.2 精度等级及其选择 792

6.3 侧隙 793

6.4 推荐的检验项目 794

6.5 图样标注 795

6.6 齿轮精度数值表 795

6.7 误差的有关关系式 805

7 渐开线圆柱齿轮零件工作图及设计计算实例 806

第12章圆弧齿轮传动 811

1 圆弧齿轮传动的类型、特点和应用 811

1.1 单圆弧齿轮传动 811

1.2 双圆弧齿轮传动 812

2.2 双圆弧齿轮传动的啮合特性 813

2.2.1 同一工作齿面上两个同时接触点间的轴向距离qTA 813

2 圆弧齿轮传动的啮合特性 813

2.1 单圆弧齿轮传动的啮合特性 813

2.2.2 多点啮合系数 814

2.2.3 多对齿啮合系数 814

2.2.4 齿宽b的确定 814

3 圆弧齿轮的基准齿形及模数系列 814

3.1 单圆弧齿轮的基准齿形 815

3.2 双圆弧齿轮的基准齿形 815

3.3 圆弧齿轮的模数系列 815

4 圆弧齿轮传动的几何尺寸计算 816

5 圆弧齿轮传动基本参数的选择 820

5.1 齿数Z和模数mn 820

5.2 重合度εβ 820

6 圆弧齿轮的强度计算 821

6.2 公式中各符号的意义及各系数的确定 821

6.1 圆弧齿轮传动的强度计算公式 821

5.4 齿宽系数φd、φα 821

5.3 螺旋角β 821

7 圆弧圆柱齿轮精度 829

7.1 误差的定义和代号 829

7.2 精度等级及其选择 836

7.3 侧隙 836

7.4 推荐的检验项目 836

7.5 图样标注 837

7.6 圆弧齿轮精度数值表 838

7.7 极限偏差及公差有关的关系式 841

8 圆弧圆柱齿轮零件工作图及设设计算实例 842

1． 分类 843

第13章锥齿轮传动 848

1 概述 848

1.2 基本齿廓 850

1.3 模数 850

2 锥齿轮传动的几何尺寸计算 851

1.4.2 切向变位 851

2.1 直齿锥齿轮传动的几何尺寸计算 851

1.4.1 径向变位 851

1.4 锥齿轮的变位 851

2.2 弧齿锥齿轮传动的几何尺寸计算 855

2.3 零度锥齿轮传动的几何尺寸计算 860

3 锥齿轮传动的设计 861

3.1 轮齿受力分析 861

3.2 初步设计 862

3.3 齿面接触疲劳强度校核 863

3.4 齿根弯曲疲劳强度校核 865

3.5 直齿锥齿轮传动例题 865

4 锥齿轮结构 867

5 锥齿轮精度 869

5.1 术语的定义及代号 869

5.2 精度等级 874

5.5 齿轮副的检验组与公差 875

5.4 齿轮的检验组与公差 875

5.3 齿坯的要求 875

5.6 齿轮副侧隙 876

5.7 图样标注 876

5.8 应用示例 876

5.9 公差数值表 877

6 锥齿轮工作图例 892

第14章蜗杆传动 894

1 概述 894

2 普通圆柱蜗杆传动 897

2.1 普通圆柱蜗杆的基准齿廓和传动的基本参数 897

2.1.1 普通圆柱蜗杆的基准齿廓 897

2.1.2 传动的基本参数 897

2.2 普通圆柱蜗杆传动几何尺寸计算 901

2.3 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 902

2.3.1 齿上受力分析和滑动速度计算 902

2.3.2普通圆柱蜗杆传动的强度和刚度计算 903

2.3.3 蜗杆传动效率和散热计算 906

“人工油涵”的措施 908

2.4.1 实现合理的啮合部位 908

2.4.2 制造“人工油涵” 908

2.4 实现合理的啮合部位和制造 908

2.5 蜗杆、蜗轮的结构 909

2.6 普通圆柱蜗杆传动例题 910

3.1 圆弧圆柱蜗杆传动基本参数和蜗杆齿形 911

3.1.1 基本参数 911

3 圆弧圆柱蜗杆传动 911

3.1.2 蜗杆齿形 912

3.2 圆弧圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 914

3.3 圆弧圆柱蜗杆传动承载能力计算 916

3.3.1 圆弧圆柱蜗杆传动设计 916

3.3.2 校核齿面接触疲劳强度安全系数 917

3.3.3 校核蜗轮齿根强度的安全系数 918

3.3.4 圆弧圆柱蜗杆传动例题 919

4.1.2 平面包络环面蜗杆的形成原理 920

4.1.1 直线型环面蜗杆的形成原理 920

4 环面蜗杆传动 920

4.1 环面蜗杆的形成原理 920

4.2 环面蜗杆的修形 921

4.2.1 直线型环面蜗杆的修形 921

4.2.2 平面包络环面蜗杆的修形 921

4.3 环面蜗杆传动基本参数选择和几何尺寸计算 922

4.4 环面蜗杆传动承载能力计算 928

4.5 环面蜗杆传动例题 931

5 蜗杆、蜗轮精度 932

5.1 圆柱蜗杆、蜗轮精度 932

5.1.1 术语定义和代号 932

5.1.2 精度等级 938

5.1.3 齿坯的要求 938

5.1.4 蜗杆、蜗轮的检验与公差 938

5.1.7 工作图上的标注 939

5.1.6 蜗杆传动的侧隙规定 939

5.1.5 蜗杆传动的检验与公差 939

5.1.8 装配图上的标注 940

5.1.9 蜗杆、蜗轮和传动的公差或极限偏差应用示例 940

5.1.10 圆柱蜗杆、蜗轮公差或极限偏差数值表 942

5.2 直线型环面蜗杆传动（TSL型）的公差 955

5.3 平面包络环面蜗杆传动的公差 956

6 蜗杆、蜗轮工作图例 958

第15章行星传动 965

1 概述 965

1.1 轮系的分类及应用 965

1.2 定轴轮系的传动比 966

1.3 常用行星齿轮传动的传动型式与特点 967

1.4 行星齿轮传动的传动比 968

1.5 行星齿轮传动的效率 969

2.1.2 行星传动中齿轮变位 969

2.1.1 齿数及行星轮数的确定 971

2.1 主要参数的确定 971

2 渐开线齿轮行星传动的设计 971

2.1.3 确定齿数和变位系数的计算实例 991

2.1.4 多级行星齿轮传动的传动比分配 994

2.2 行星齿轮传动的受力分析 995

2.3 行星传动齿轮强度计算要点 997

2.3.1 小齿轮转矩T1及圆周力Ft 998

2.3.4 齿向载荷分布系数Kβ 1000

2.3.3 动载系数Kv和速度系数Zv 1000

2.3.2 应力循环次数 1000

2.4 行星齿轮传动的结构设计与计算 1001

2.4.1 行星齿轮传动的均载 1001

2.4.2 行星轮结构 1012

2.4.3 行星架的结构与计算 1013

2.4.4 柔性轮缘的强度校核计算 1015

2.4.5 行星齿轮减速器整体结构 1015

2.4.6 主要技术要求 1018

2.4.7 行星齿轮传动设计计算实例 1019

3 摆线针轮行星传动 1022

3.1 概述 1022

3.1.1 摆线针轮行星减速器的结构 1022

3.1.2 摆线针轮行星传动的特点 1024

3.1.3 摆线针轮行星传动几何要素代号 1024

3.2 摆线针轮行星传动的啮合原理 1025

3.2.1 摆线针轮传动的齿廓曲线 1025

3.2.2 摆线轮齿廓曲线的方程 1026

3.2.3 摆线轮齿廓的曲率半径 1027

3.2.4 复合齿形 1030

3.2.5 二齿差摆线针轮行星传动 1035

3.3 摆线针轮行星传动的基本参数和几何尺寸计算 1037

3.3.1 摆线针轮行星传动的基本参数 1037

3.3.2 摆线针轮行星传动的几何尺寸 1039

3.3.3 W机构的有关参数和几何尺寸 1041

3.4.1 针齿与摆线轮齿啮合的作用力 1042

3.4 摆线针轮行星传动的受力分析 1042

3.4.2 输出机构的柱销（套）作用于摆线轮上的力 1048

3.4.3 转臂轴承的作用力 1048

3.5 主要件的强度计算 1048

3.5.1 齿面接触强度计算 1049

3.5.2 针齿销的弯曲强度和刚度计算 1049

3.5.4 输出机构圆柱销的强度计算 1050

3.6 摆线轮齿形的优化设计 1050

3.5.3 转臂轴承的选择 1050

3.7 摆线针轮行星传动的技术要求 1052

3.7.1 对零件的要求 1052

3.7.2 装配 1055

3.7.3 摆线针轮减速器的质量分等标准 1055

3.8 设计计算公式与实例 1059

3.9 主要构件的工作图 1061

3.10 大型摆线针轮行星传动的新结构简介 1064

3.11 弹性浮动针轮摆线行星减速器简介 1064