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第1章 概论和设计基础 1

1.1机械零件的种类和分类 1

1.2标准学基础 1

1.2.1国家标准和国际标准，技术规范 1

1.2.2德国标准（DIN标准）的制订过程 2

1.2.3十进分类法 2

1.3标准数（优先数和尺寸） 3

1.3.1标准数的含义 3

1.3.2标准数系列的构成 3

1.3.3标准数的应用 4

1.3.4计算示例 5

1.4设计基础概论 7

1.4.1设计原则 7

1.4.2设计方法学 8

1.4.3计算机在设计中的应用 14

1.5参考文献 15

第2章 公差、配合、表面质量 17

2.1公差 17

2.1.1尺寸公差 17

2.1.2形状公差 20

2.1.3位置公差 20

2.1.4机械图上的公差标注 20

2.2配合 21

2.2.1基本概念 21

2.2.2 ISO配合制度 23

2.2.3配合选择 23

2.3表面质量 24

2.3.1几何形状偏差 24

2.3.2机械图上的表面标注 25

2.4计算示例 26

2.5参考文献 29

第3章 强度计算 30

3.1概述 30

3.2变形形式和载荷类型 30

3.3材料性能，强度特性曲线 35

3.3.1静强度值（材料特征值） 35

3.3.2疲劳强度（材料特征值） 37

3.4零件静强度 41

3.5零件疲劳强度 42

3.5.1结构特征值 42

3.5.2结构强度（零件强度）的确定 46

3.6安全系数 49

3.7实际强度计算 50

3.7.1近似计算 50

3.7.2静强度校核 51

3.7.3动强度校核（疲劳强度校核） 51

3.7.4钢结构的强度校核 52

3.8计算示例 53

3.9参考文献 56

第4章 粘接 58

4.1功能和作用 58

4.1.1任务和用途 58

4.1.2物理力在粘接中的作用（粘附机理） 59

4.1.3粘结剂种类 59

4.1.4粘接的形成 60

4.2结构和设计 61

4.2.1应力和强度 61

4.2.2影响强度的因素 63

4.2.3粘接的结构设计 64

4.3计算基础 65

4.4计算示例 66

4.5参考文献 67

第5章 钎焊 68

5.1功能和作用 68

5.1.1任务和用途 68

5.1.2物理力在钎焊中的作用 69

5.1.3钎料和焊剂的类型 69

5.1.4钎焊性 71

5.1.5钎焊的形成 71

5.2结构和初步设计 72

5.3计算基础 73

5.3.1强度计算 73

5.3.2钎焊的许用应力 75

5.4计算示例 76

5.5参考文献 77

第6章 焊接 78

6.1功能和作用 78

6.1.1工作原理和用途 78

6.1.2焊接方法 79

6.1.3焊接过程的影响 81

6.2结构和设计 83

6.2.1零件的焊接性 83

6.2.2接头和焊缝类型 87

6.2.3质量保障 92

6.2.4 DIN EN 22553规定的焊缝标注方法 93

6.2.5面向焊接的结构设计 96

6.3焊接设计计算 108

6.3.1钢结构中的焊接 108

6.3.2起重机制造中的焊接 127

6.3.3机械制造中的焊接计算 128

6.3.4焊接压力容器计算 131

6.4计算示例 135

6.5参考文献 142

第7章 铆接 144

7.1概述 144

7.2铆钉 145

7.2.1铆钉形状 145

7.2.2铆钉材料 149

7.2.3铆钉的标注 149

7.3铆接的形成 149

7.3.1一般提示 149

7.3.2热铆接 150

7.3.3冷铆接 151

7.4铆接类型，剪切层数 151

7.5钢结构和起重机制造中的铆接 152

7.5.1一般规范 152

7.5.2零件计算 152

7.5.3铆钉和铆接计算 152

7.5.4铆接的结构设计 157

7.6轻金属结构中的铆接 158

7.6.1概述 158

7.6.2铝铆钉 159

7.6.3材料 159

7.6.4零件和铆钉的设计计算 159

7.6.5结构设计 161

7.6.6防腐 161

7.7机械和仪器制造中的铆接 162

7.7.1应用示例 162

7.7.2提高疲劳强度的措施 162

7.7.3强度校核 162

7.8计算示例 163

7.9参考文献和图片来源 166

第8章 螺纹联接 168

8.1功能和作用 168

8.1.1任务和工作原理 168

8.1.2螺纹 168

8.1.3螺栓和螺母的种类 170

8.1.4垫圈和螺纹防松件 173

8.1.5螺栓和螺母的制造、材料和强度 174

8.2结构和设计 175

8.2.1螺纹件的结构设计 175

8.2.2螺纹联接的结构设计 177

8.2.3螺纹联接的初步设计 181

8.3螺栓联接的计算 182

8.3.1紧螺栓联接的力与变形关系 183

8.3.2螺栓联接的压陷性能 188

8.3.3螺栓联接的疲劳强度，动安全系数 188

8.3.4螺栓联接的拧紧，拧紧力矩 189

8.3.5装配预紧力，拧紧力矩系数和方法 191

8.3.6拧紧时螺栓应力分析 193

8.3.7满足最大许用螺栓力，静安全系数的计算 194

8.3.8承压面压强 195

8.3.9机械制造中的螺栓联接的实用计算方法 196

8.3.10螺栓联接的松动，防松措施 197

8.4钢结构中的螺纹联接 198

8.4.1用途 198

8.4.2螺栓类型 199

8.4.3拉杆和压杆联接 199

8.4.4受旋转力矩（剪切）的联接 203

8.4.5悬臂联接 204

8.5螺旋传动 206

8.5.1初步设计 206

8.5.2强度校核 206

8.5.3稳定性校核 208

8.5.4螺母螺纹（导向螺纹）的校核 209

8.5.5螺旋传动的效率，自锁 210

8.6计算示例 210

8.7参考文献 217

第9章 轴销联接、销联接和安全零件 218

9.1功能和作用 218

9.2轴销 218

9.2.1形状和用途 218

9.2.2机械制造中的轴销联接的结构和初步设计 219

9.2.3机械制造中的轴销联接计算 221

9.2.4根据钢结构规范进行轴销联接的结构和初步设计 222

9.2.5根据钢结构规范进行轴销联接计算 223

9.3销钉和弹性衬 224

9.3.1形状和用途 224

9.3.2销联接的计算 227

9.4安全零件 229

9.4.1安全环（弹性卡簧） 229

9.4.2开口销和弹性插销 231

9.4.3定位环 232

9.4.4轴托 232

9.5结构和应用示例 232

9.6计算示例 235

9.7参考文献 239

第10章 弹簧 240

10.1功能和作用 240

10.1.1弹簧刚度，弹簧特性线 240

10.1.2弹簧功 242

10.1.3吸振性能、弹簧效率和阻尼 242

10.2结构和设计 243

10.2.1弹簧种类 243

10.2.2弹簧材料 244

10.2.3弹簧参数（优化基础） 244

10.3计算基础和单个弹簧性能 245

10.3.1拉伸/压缩变形弹簧 245

10.3.2弯曲变形弹簧 246

10.3.3扭转变形金属弹簧 258

10.3.4橡胶弹簧 267

10.4计算示例 269

10.5参考文献 275

第11章 心轴、转轴和轴颈 276

11.1功能和作用 276

11.2结构和设计 277

11.2.1结构设计基础 277

11.2.2初步设计计算 279

11.3控制计算 289

11.3.1强度校核 289

11.3.2弹性性能 291

11.3.3临界转速 293

11.4计算示例 297

11.5参考文献 303

第12章 轴毂联接件 304

12.1功能和作用 304

12.2形封闭轴毂联接 305

12.2.1平键和半圆键联接 305

12.2.2矩形花键和渐开线花键联接 308

12.2.3成形联接 309

12.2.4端面渐开线花键联接 310

12.2.5销联接 311

12.3力封闭轴毂联接 311

12.3.1圆柱面过盈联接 311

12.3.2圆锥面过盈联接 319

12.3.3弹性环联接 321

12.3.4夹紧联接 327

12.3.5楔键联接 329

12.3.6圆楔键联接 331

12.4物质封闭轴毂联接 331

12.5计算示例 331

12.6参考文献和图片来源 335

第13章 联轴器、离合器和制动器 336

13.1联轴器、离合器的功能和作用 336

13.2联轴器、离合器选择的计算基础 337

13.2.1起动转矩、联轴器、离合器传动力矩 337

13.2.2惯性力矩、转动惯量 339

13.2.3原动机和工作机的工作性能 340

13.2.4联轴器、离合器转矩 341

13.2.5挠性联轴器的设计 344

13.2.6摩擦离合器的设计 347

13.3联轴器 349

13.3.1刚性联轴器 349

13.3.2挠性联轴器（补偿式联轴器） 350

13.4离合器 359

13.4.1操纵式离合器 359

13.4.2力矩操纵离合器（安全离合器） 367

13.4.3转速操纵离合器（离心离合器） 369

13.4.4方向操纵离合器（超越离合器） 370

13.4.5感应离合器 371

13.4.6液体动压离合器 373

13.5联轴器、离合器的使用和选择方法 375

13.6制动器 379

13.6.1功能和作用 379

13.6.2设计计算 379

13.6.3结构形式 380

13.7计算示例 383

13.8参考文献和图片来源 391

第14章 滚动轴承和滚动轴承支承 393

14.1功能和作用 393

14.1.1任务和工作原理 393

14.1.2轴承的分类 393

14.1.3滚动轴承使用规范 394

14.1.4滚动轴承的分类 394

14.2滚动轴承支承的结构和设计 403

14.2.1轴承布置 403

14.2.2轴承选择 405

14.2.3支承结构设计 406

14.2.4滚动轴承的润滑 409

14.2.5轴承密封 413

14.2.6轴承尺寸的预选 413

14.3滚动轴承的设计计算 414

14.3.1静承载能力 414

14.3.2动承载能力 415

14.3.3基本额定载荷C和C0的降低 418

14.3.4可达到的寿命—修正寿命计算 419

14.3.5使用寿命 420

14.3.6极限转速 420

14.4滚动轴承支承的结构示例 421

14.5滚动支承结构件 423

14.6计算示例 426

14.7参考文献和图片来源 433

第15章 滑动轴承 434

15.1功能和作用 434

15.1.1工作原理 434

15.1.2滑动面布置 434

15.1.3摩擦状态 435

15.1.4润滑剂的影响 436

15.1.5液体动压润滑 438

15.2用途 441

15.3结构和设计 442

15.3.1滑动轴承材料 442

15.3.2结构和工作影响因素 445

15.3.3滑动轴承的润滑剂供给 448

15.3.4向心滑动轴承的结构设计 450

15.3.5推力滑动轴承的结构设计 457

15.3.6轴承密封 460

15.4计算基础 461

15.4.1向心滑动轴承的计算 461

15.4.2推力滑动轴承的计算 471

15.5计算示例 476

15.6参考文献 482

第16章 带传动 483

16.1功能和作用 483

16.1.1任务和工作原理 483

16.1.2带的结构和材料 483

16.2结构和设计 486

16.2.1结构类型和用途 486

16.2.2带传动结构设计 490

16.3带传动设计 493

16.3.1带传动设计计算理论基础 493

16.3.2带传动的设计计算 498

16.4计算示例 504

16.5参考文献 509

第17章 链传动 510

17.1功能和作用 510

17.1.1任务和用途 510

17.1.2链的种类、结构和用途 510

17.1.3链轮 513

17.1.4滚子链的联接链节 514

17.1.5链传动的运动分析 514

17.2滚子链传动的结构和设计 515

17.2.1齿形参数 515

17.2.2链轮齿数的确定 516

17.2.3链轮结构设计 517

17.2.4链的选择 518

17.2.5链节数、中心距 519

17.2.6链传动的布置 519

17.2.7链边的悬索垂度 520

17.2.8辅助设施 520

17.2.9链传动的润滑与保养 522

17.3链传动的受力分析 522

17.4计算示例 524

17.5参考文献 526

第18章 流体传输零件（输送管路） 527

18.1功能、作用和用途 527

18.2零件种类 527

18.2.1管道 527

18.2.2软管 529

18.2.3成型件 529

18.2.4阀门 529

18.3结构和设计 532

18.3.1公称压力和公称通径 532

18.3.2管道联接方式 533

18.3.3伸缩补偿 537

18.3.4管道支架 538

18.3.5输送管路结构设计规范 539

18.3.6输送管路的画法 540

18.4计算基础 540

18.4.1管道横截面和压力损失 540

18.4.2按内压力计算壁厚 542

18.5计算示例 545

18.6参考文献 547

第19章 密封 549

19.1功能和作用 549

19.2静止零件之间的接触式密封（静密封） 550

19.2.1不可拆接触式密封 550

19.2.2可拆密封 551

19.3相对运动零件之间的接触式密封（动密封） 557

19.3.1旋转运动密封 557

19.3.2带或不带旋转运动的轴向运动的密封 561

19.4相对运动零件之间的非接触式密封 563

19.5参考文献和图片来源 565

第20章 齿轮和齿轮传动（基础知识） 566

20.1功能和作用 566

20.1.1齿轮及其机构类型 567

20.1.2齿廓啮合基本定律 569

20.1.3齿廓曲线和啮合类型 571

20.1.4基本齿廓、渐开线齿轮的加工 574

20.2齿轮材料 576

20.3齿轮传动的润滑 577

20.4传动效率 579

20.5齿轮和减速器箱体的设计要求 580

20.5.1结构设计规范 580

20.5.2图形尺寸标注 584

20.6参考文献 585

第21章 外啮合圆柱齿轮传动 586

21.1渐开线直齿圆柱齿轮几何学 586

21.1.1概念和关键尺寸 586

21.1.2零变位齿轮的几何尺寸 587

21.1.3实际啮合线段，齿廓重合度 588

21.1.4齿轮变位（直齿轮） 589

21.1.5渐开线函数及其在变位传动中的应用 593

21.1.6计算示例（直齿轮传动） 595

21.2渐开线斜齿圆柱齿轮几何学 597

21.2.1基本形状、螺旋角 597

21.2.2几何尺寸 598

21.2.3啮合关系、总重合度 599

21.2.4变位（斜齿轮） 600

21.2.5计算示例（斜齿轮几何学） 601

21.3公差、啮合精度 603

21.3.1侧隙和齿厚偏差 603

21.3.2齿厚检测 605

21.3.3计算示例（公差、啮合精度） 605

21.4初步设计计算 607

21.4.1预选主要尺寸和参数 607

21.4.2齿轮几何尺寸和参数设计步骤 609

21.5承载能力校核 610

21.5.1齿轮传动的失效形式 610

21.5.2受力分析 611

21.5.3载荷影响系数 613

21.5.4齿根承载能力校核 615

21.5.5点蚀承载能力校核 617

21.5.6计算示例（承载能力校核） 619

第22章 锥齿轮及其传动 623

22.1基本类型、功能和用途 623

22.2锥齿轮几何学 623

22.2.1直齿锥齿轮 623

22.2.2斜齿锥齿轮 627

22.3初步设计计算 630

22.4承载能力校核 631

22.4.1受力分析 632

22.4.2齿根承载能力校核 633

22.4.3点蚀承载能力校核 634

22.5锥齿轮传动计算示例 635

第23章 交错轴斜齿轮传动和蜗杆传动 641

23.1交错轴斜齿轮传动 641

23.1.1功能和作用 641

23.1.2几何关系 641

23.1.3啮合关系 642

23.1.4受力分析（标准传动） 643

23.1.5尺寸计算（标准传动） 644

23.2蜗杆传动 645

23.2.1功能和作用 645

23.2.2交错角Σ=90°的圆柱蜗杆传动的几何关系 647

23.2.3啮合关系 649

23.2.4受力分析 649

23.2.5蜗杆传动初步设计计算 651

23.2.6承载能力校核 652

23.2.7计算示例 653

第24章 摩擦学 658

24.1功能和作用 658

24.2摩擦及其分类 658

24.3摩擦状态（润滑状态） 659

24.4润滑剂 661

24.4.1润滑油 661

24.4.2润滑脂 666

24.4.3其他润滑剂 667

24.5润滑类型 668

24.6机械零件的损坏 669

24.6.1磨损 669

24.6.2腐蚀 669

24.6.3损坏形式 670

24.7参考文献 670