现代机械设计师手册 上册PDF电子书下载

第1篇 机械设计资料 3

第1章 常用资料、数据和一般标准 3

1国内标准代号 3

2计量单位和单位换算关系 3

2.1法定计量单位 3

2.2常用法定计量单位及换算关系 5

3常用数据 8

3.1常用材料的弹性模量及泊松比 8

3.2部分金属材料的熔点、热导率及比热容 9

3.3常用材料的密度和线胀系数 9

3.4常用材料极限强度的近似关系 10

3.5各种硬度值对照表 10

3.6常用材料和物体的摩擦因数 11

3.7常用材料的滚动摩擦系数 12

3.8机械传动和轴承的效率 12

4常用几何体的体积、面积及重心位置 13

5常用力学公式 15

5.1常用截面的几何和力学特性 15

5.2主要组合截面的回转半径 19

5.3受静荷载的支点反力、弯矩和变形计算公式 21

5.4常用零件的接触应力和接触变形计算公式 28

6一般标准和规范 33

6.1标准尺寸 33

6.2锥度与锥度系列 37

6.3棱体的角度与斜度 39

6.4机器轴高 40

6.5机器轴伸 40

6.6中心孔 47

第2章 设计规范和结构要素 50

1铸件的设计规范 50

1.1铸件的最小壁厚和最小铸孔 50

1.2铸造斜度 51

1.3铸造圆角半径 51

1.4铸造结构过渡形式与尺寸 52

1.5铸件合理结构与尺寸 53

2锻件的设计规范 55

3冲裁件的设计规范 56

4弯曲件的设计规范 59

5拉深件的设计规范 61

6成形件的设计规范 63

7塑料件的设计规范 64

8金属切削加工零件的设计规范和结构要素 66

8.1中心孔 66

8.2退刀槽 67

8.2.1公称直径相同而配合不同的退刀槽 67

8.2.2带槽孔的退刀槽 68

8.2.3插齿、滚齿退刀槽 68

8.2.4越程槽 68

8.3零件倒圆与倒角 70

8.4球面半径 71

8.5滚花 71

8.6 T形槽 71

8.7燕尾槽 73

8.8锯缝尺寸 73

8.9弧形槽部半径 73

9螺纹件的设计规范和结构要素 74

9.1螺纹件的加工规范 74

9.2螺栓连接设计规范 75

9.3地脚的设计规范 78

9.4扳手空间 80

10人机工程基本原则 82

10.1人体尺寸百分位数在产品设计中的应用 82

10.2人体必需和可能的活动空间 88

10.2.1人体必需的空间 88

10.2.2人手运动的范围 88

10.2.3上肢操作时的最佳运动区域 89

10.2.4腿和脚运动的范围 89

10.3操作者有关尺寸 89

10.4手工操作的主要数据 92

10.5安全隔栏及其他 94

第3章 机械制图 96

1技术制图的基本规定 96

1.1图纸的幅面和格式 96

1.2标题栏和明细栏 96

1.3比例 98

1.4字体 99

1.5图线 103

1.5.1图线的名称及型式 103

1.5.2图线的宽度及型式 104

1.5.3图线的宽度及型式 105

1.5.4图线的画法 105

1.6剖面符号 109

2尺寸标注 110

2.1基本规则 110

2.2尺寸的组成 110

3工程形体常用的基本表示法 115

3.1视图 115

3.2第一角画法和第三角画法 115

3.3剖视图 117

3.3.1剖视图概述 117

3.3.2剖视图的标注 118

3.3.3剖视图的种类 118

3.3.4剖切面的种类及相应剖视图的画法 118

3.4断面图 121

3.5简化画法和规定画法 124

4常用零件的规定画法 128

4.1螺纹及螺纹紧固件 128

4.1.1螺纹及螺纹紧固件的画法 128

4.1.2螺纹标记 132

4.2齿轮的画法 134

4.3花键的画法及尺寸注法 136

4.4滚动轴承的画法 137

4.5弹簧的画法 139

4.6标准中心孔的表示法 142

5表面结构表示法 143

5.1图样中表面结构的表示法简介 143

5.2表面结构的图形符号及含义 143

5.3表面结构完整图形符号的画法及组成 145

5.4表面结构标注图例 145

6极限与配合、几何公差 146

6.1公差带代号含义 146

6.2极限与配合的标注 146

6.3几何公差代号及其注法 147

6.3.1几何公差的几何特征、符号 147

6.3.2几何公差的图样表示法 147

6.3.3被测要素的标注方法 147

6.3.4基准要素的标注方法 148

7机构运动简图符号 149

8装配图 158

8.1装配图表达的内容 158

8.2装配图的表达方法 159

8.3装配图的尺寸标注 163

8.4装配图的零、部件序号和明细栏 164

8.4.1装配图中零、部件序号的编排 164

8.4.2装配图明细栏 164

8.5装配结构 165

第4章 极限与配合、几何公差和表面粗糙度 168

1极限与配合 168

1.1概述 168

1.2标准公差 168

1.3基本偏差 169

1.4未注公差的线性尺寸的公差 175

1.5常用、优先配合及应用 175

1.6配制配合 178

2圆锥的公差与配合 178

2.1概述 178

2.2圆锥及配合的基本参数 178

2.3圆锥配合的种类 180

2.4圆锥公差及标注 181

2.5圆锥配合的选用 182

3几何公差 183

3.1概述 183

3.2几何公差的符号与标注方法 184

3.2.1几何公差特征项目及其符号 184

3.2.2几何公差的公差带 184

3.2.3几何公差的标注方法 185

3.3几何公差的公差带定义、标注解释示例 187

3.3.1形状公差 187

3.3.2线轮廓度和面轮廓度 188

3.3.3方向公差 188

3.3.4位置公差 192

3.3.5跳动公差 193

3.4几何公差的选用 195

3.4.1几何公差项目的选择 195

3.4.2几何公差值的选择 195

4表面粗糙度 198

4.1概述 198

4.1.1表面粗糙度的概念 198

4.1.2粗糙度轮廓对零件使用性能的影响 198

4.1.3一般术语及评定基准 199

4.2粗糙度轮廓的评定参数与数值规定 200

4.3粗糙度轮廓参数的选择 200

4.4表面结构的标注 202

4.4.1表面结构的图形符号 202

4.4.2各项标注内容的注写位置 202

4.4.3表面结构要求在图样上的标注位置及规定 203

第5章 工程材料 205

1黑色金属材料 205

1.1铸铁 205

1.1.1灰铸铁 205

1.1.2球墨铸铁 206

1.1.3蠕墨铸铁 208

1.1.4可锻铸铁 208

1.1.5耐磨铸铁 209

1.1.6耐热铸铁 209

1.2铸钢 211

1.2.1一般工程用铸钢 211

1.2.2焊接结构用铸钢 211

1.2.3合金铸钢 211

1.2.4铸造奥氏体锰钢 212

1.2.5耐热铸钢 212

1.2.6不锈铸钢 214

1.3钢 215

1.3.1碳素结构钢 215

1.3.2优质碳素结构钢 216

1.3.3低合金高强度结构钢 219

1.3.4合金结构钢 221

1.3.5耐候结构钢 223

1.3.6桥梁用结构钢 223

1.3.7弹簧钢 224

1.3.8工具钢 225

1.3.9耐热钢 228

1.3.10不锈钢 231

1.3.11轴承钢 234

1.4钢材 234

1.4.1热轧钢棒 234

1.4.2热轧工字钢 238

1.4.3热轧槽钢 238

1.4.4热轧等边角钢 241

1.4.5热轧不等边角钢 245

1.4.6热轧L型钢 248

1.4.7热轧H型钢和剖分T型钢 248

1.4.8冷拉圆钢、方钢和六角钢 252

1.4.9冷拔无缝钢管 254

1.4.10无缝钢管 254

1.4.11焊接钢管 259

1.4.12冷轧钢板和钢带 259

1.4.13碳素结构钢冷轧钢带 261

1.4.14优质碳素结构钢冷轧薄钢板和钢带 262

1.4.15不锈钢冷轧钢板和钢带 262

1.4.16热轧钢板和钢带 263

1.4.17碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带 263

1.4.18优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带 263

1.4.19优质碳素结构钢热轧厚钢板和钢带 264

1.4.20不锈钢热轧钢板和钢带 264

1.4.21合金结构钢热轧厚钢板 265

1.4.22弹簧钢丝 265

1.4.23低碳钢丝和优质碳素结构钢丝 267

2有色金属材料 268

2.1铝与铝合金 268

2.1.1铸造铝合金 268

2.1.2压铸铝合金 270

2.1.3变形铝与铝合金 270

2.1.4铝及铝合金棒材 273

2.1.5铝及铝合金板、带材 273

2.2镁和镁合金 277

2.2.1铸造镁合金 277

2.2.2加工镁与镁合金 277

2.2.3镁及镁合金加工产品 279

2.3铜与铜合金 280

2.3.1铸造铜合金 280

2.3.2压铸铜合金 283

2.3.3加工铜合金 283

2.4钛与钛合金 285

2.4.1铸造钛合金 285

2.4.2加工钛合金 285

3非金属材料 286

3.1橡胶制品 286

3.1.1常用橡胶的性能及应用 286

3.1.2工业用橡胶板 289

3.1.3石棉橡胶板 289

3.1.4橡胶管 290

3.2工程塑料 291

3.2.1常用工程塑料的性能及应用 291

3.2.2工程塑料板材 296

3.2.3工程塑料管材 298

3.2.4工程塑料棒材 301

3.3其他非金属材料 302

3.3.1陶瓷 302

3.3.2玻璃 304

3.3.3石棉制品 306

3.3.4纸制品 306

3.3.5木材 308

3.3.6工业用毛毡 308

4复合材料 310

4.1金属基复合材料 310

4.1.1钛-钢复合板 310

4.1.2钛-不锈钢复合钢板 310

4.1.3铝锡20铜-钢双金属板 310

4.1.4铜-钢复合钢板 310

4.1.5镍-钢复合板 310

4.1.6不锈钢复合钢板和钢带 310

4.1.7不锈钢复合管 313

4.2塑料基复合材料 314

4.2.1玻璃纤维增强塑料 314

4.2.2碳纤维增强塑料 317

4.2.3石棉纤维增强塑料 317

4.3塑料-金属基复合材料 317

4.3.1塑料-金属基多层复合材料 317

4.3.2铝管对接焊式铝塑管 317

4.3.3塑覆铜管 317

5功能材料 319

5.1功能金属材料 320

5.1.1电性材料 320

5.1.2磁性材料 322

5.1.3膨胀材料 325

5.1.4弹性材料 326

5.1.5形状记忆合金 326

5.2功能无机非金属材料 326

5.2.1功能陶瓷 326

5.2.2功能玻璃 329

5.3功能高分子材料 330

5.3.1光功能高分子材料 330

5.3.2电功能高分子材料 331

5.3.3化学功能高分子材料 332

5.4功能晶体材料 332

5.4.1光学晶体 332

5.4.2激光晶体 333

5.4.3电光晶体 335

5.5功能复合材料 335

5.5.1磁性复合材料 335

5.5.2电性复合材料 336

5.5.3梯度功能复合材料 337

5.5.4隐身复合材料 337

5.5.5其他功能复合材料 338

5.6具有特殊结构的材料 339

5.6.1非晶态合金 339

5.6.2纳米结构材料 339

5.6.3储氢材料 340

5.6.4薄膜功能材料 341

5.6.5形状记忆材料 342

5.6.6智能材料与结构 343

5.6.7减振材料 344

5.6.8生物医学材料 345

第6章 机械强度与疲劳 347

1载荷与应力 348

1.1机械零件受载 348

1.2循环应力 348

1.3循环应变 349

2机械零件计算的常规强度理论 349

2.1几种常用的强度理论 349

2.2强度理论的选用 349

3机械零件的表面强度 350

3.1表面接触强度 350

3.2表面挤压强度 351

3.3表面磨损强度 351

4疲劳强度的概念 351

4.1疲劳的分类 351

4.2无限寿命设计与有限寿命设计 352

4.3 S-N曲线 353

4.4疲劳极限 359

4.5线性累积损伤理论 360

5疲劳裂纹寿命估算 360

5.1裂纹形成寿命估算——局部应力-应变法 360

5.1.1预备知识 360

5.1.2局部应力-应变分析 361

5.1.3裂纹形成寿命估算方法 363

5.2裂纹扩展寿命估算 364

5.2.1脆断与裂纹扩展的判别 364

5.2.2疲劳裂纹扩展速度 365

5.2.3疲劳裂纹扩展寿命估算方法与算例 368

6影响疲劳强度的因素 369

6.1应力集中的影响 369

6.1.1应力的集中与梯度 369

6.1.2理论应力集中系数 370

6.1.3有效应力集中系数 385

6.1.4用相对应力梯度求有效应力集中系数 396

6.2尺寸的影响 397

6.3表面状态的影响 397

6.3.1加工情况 397

6.3.2腐蚀情况 397

6.3.3表面强化 398

6.4频率的影响 399

6.5平均应力的影响 399

7高周疲劳 400

7.1安全系数 400

7.2无限寿命设计 404

7.2.1单向应力时无限寿命设计 404

7.2.2多向应力时无限寿命设计 405

7.3有限寿命设计 405

7.3.1安全系数计算公式 405

7.3.2寿命估算 406

8低周疲劳 407

8.1低周疲劳的S- N曲线 407

8.2循环应力-应变曲线 408

8.2.1滞后回线 408

8.2.2循环硬化与循环软化 408

8.2.3循环应力-应变曲线求法 409

8.3应变-寿命曲线 409

8.3.1曼森-科芬方程 409

8.3.2四点法求应变-寿命曲线 410

8.3.3通用斜率法 411

9腐蚀疲劳 411

9.1腐蚀疲劳强度 411

9.1.1腐蚀疲劳术语 411

9.1.2腐蚀疲劳特性 411

9.1.3腐蚀疲劳极限 412

9.1.4腐蚀疲劳的S- N曲线 415

9.2影响腐蚀疲劳的因素 417

9.3腐蚀疲劳的寿命估算 417

第7章 摩擦、磨损与润滑 422

1摩擦 422

2磨损 422

2.1磨损的类型 422

2.2提高耐磨损的措施 422

2.2.1提高抗粘着磨损的措施 422

2.2.2提高抗磨粒磨损的措施 423

2.2.3提高抗疲劳磨损的措施 423

2.2.4提高抗腐蚀磨损的措施 423

3润滑 423

3.1流体动压润滑 423

3.2流体静压润滑 423

3.3弹性流体动压润滑 424

3.4边界润滑 424

3.5混合润滑 424

3.6合理润滑技术 424

3.6.1合理润滑的设计要求 424

3.6.2润滑剂的使用要求 425

3.6.3润滑剂的报废与再利用要求 425

4润滑剂 425

4.1润滑剂的分类和质量指标 425

4.1.1润滑剂的分类 425

4.1.2润滑剂的主要质量指标 426

4.2润滑油 429

4.2.1 L-AN全损耗系统用油 429

4.2.2液压油 430

4.2.3齿轮油 438

4.2.4内燃机油 444

4.3润滑脂 448

4.3.1钙基润滑脂 448

4.3.2钠基润滑脂 448

4.3.3极压锂基润滑脂 448

4.3.4通用锂基润滑脂 450

4.3.5复合钙基润滑脂 450

4.3.6复合铝基润滑脂 451

4.3.7极压复合铝基润滑脂 451

4.3.8 4号高温润滑脂（50号高温润滑脂） 452

4.3.9精密机床主轴润滑脂 452

4.4固体润滑脂 452

4.5润滑剂添加剂 454

5通用零部件的润滑 456

5.1滑动轴承的润滑 456

5.2滚动轴承的润滑 457

5.3齿轮传动的润滑 458

5.4蜗杆传动的润滑 460

5.5链传动的润滑 460

5.6导轨的润滑 461

5.7机床用润滑剂的选用 461

6机械设备的换油、脂指标 463

7润滑方式 465

7.1润滑方法的分类 465

7.2常见的润滑方式 465

7.2.1手工给油润滑 465

7.2.2滴油润滑 465

7.2.3油环或油链润滑 465

7.2.4飞溅（油池）润滑 466

7.2.5压力循环润滑 466

7.2.6集中润滑 467

7.2.7油雾润滑 467

7.2.8覆盖膜润滑 469

8润滑装置 471

第8章 密封 484

1概述 484

1.1密封的分类 484

1.2密封的选型 484

1.3密封用材料 485

1.4密封件的成形工艺 486

1.5密封的润滑 486

2垫密封 486

2.1密封垫的选用 486

2.2垫密封的泄漏 489

3密封胶 489

3.1聚硫橡胶密封胶 490

3.2硅橡胶密封胶 491

3.3非硫化密封胶 491

3.4液态密封胶 493

3.5厌氧胶 495

4编结填料密封 496

4.1填料密封的种类 496

4.2填料腔的结构设计 496

5密封件 498

5.1密封件的类型 498

5.2 O形橡胶密封圈 499

5.3旋转轴唇形密封圈 502

5.4单向往复运动密封圈 506

5.5双向往复运动密封圈 516

5.6防尘密封圈 522

5.7毡圈油封 529

6真空动密封 530

6.1旋转轴密封圈 530

6.1.1 J型真空用橡胶密封圈 530

6.1.2 JO型真空用橡胶密封圈 533

6.1.3骨架型真空用橡胶密封圈 536

6.2往复运动真空用O形橡胶密封圈 536

6.3组合密封 540

6.3.1特康-格来密封件 540

6.3.2液压缸活塞杆及活塞用脚形滑环式组合密封 540

7活塞环 541

8迷宫油封 543

第2篇 机构分析与设计 3

第1章 机构的基本概念及分析方法 3

1机构的组成及运动简图 3

1.1机构的组成 3

1.1.1构件 3

1.1.2运动副 3

1.1.3运动链 4

1.1.4机构 5

1.2机构运动简图 5

2机构自由度的计算 6

2.1机构自由度的一般公式 6

2.2公共约束与平面机构自由度 6

2.3机构可动的运动学条件 7

2.4计算机构自由度时应注意的问题 7

2.4.1虚约束 7

2.4.2局部自由度（多余自由度） 8

2.4.3正确确定运动副的数目 9

3平面机构的组成原理及结构分析 9

3.1平面机构的组成原理 9

3.2平面机构中的高副低代 10

3.3平面机构的结构分析 10

4平面四杆机构的类型及基本特性 12

4.1平面四杆机构的基本形式 12

4.1.1曲柄摇杆机构 12

4.1.2双曲柄机构 12

4.1.3双摇杆机构 12

4.2平面四杆机构的演变 13

4.2.1转动副转化成移动副 13

4.2.2取不同构件为机架 14

4.2.3扩大转动副 15

5平面四杆机构设计中的一些共性问题 15

5.1平面四杆机构有曲柄的条件 15

5.2平面四杆机构输出件的急回特性 17

5.3平面四杆机构的传动角和死点 17

5.3.1压力角和传动角的概念 17

5.3.2最小传动角的确定 18

5.3.3机构的死点位置 19

第2章 导引机构 21

1点的平面曲线导引 21

1.1四杆机构的连杆曲线 21

1.2谢尔维司特仿图仪 21

1.3罗伯茨-契贝舍夫定理 22

1.4对称连杆曲线 22

1.5行星轮系及双凸轮曲线导引机构 22

2点的直线导引 23

2.1精确的直线导引机构 23

2.2近似直线导引机构 24

2.2.1 “ λ”形机构 24

2.2.2等腰铰链四杆机构 24

2.2.3滑块直线导引机构 26

2.2.4曲柄导杆直线导引机构 28

3刚体导引机构 29

3.1导引机构设计——图解法 29

3.2导引机构设计——解析法 29

3.3刚体的平行导引机构 32

3.3.1直线平行导引机构 32

3.3.2曲线平行导引机构 32

3.4刚体转动的导引机构 32

3.4.1精确的转动导引机构 32

3.4.2近似的转动导引机构 33

第3章 函数机构 34

1函数发生机构在实际中的应用 34

2机构的输入参数、输出参数与给定函数的关系 34

3函数精确点位置的确定 35

3.1精确点与结构误差 35

3.2结构误差的契贝舍夫多项式 35

3.3精确点位置确定的契贝舍夫公式 36

3.4获得最优结构误差的方法 36

4函数发生机构的综合方程式和精确点个数 36

5铰链四杆机构综合举例 37

5.1三个精确点函数发生机构的综合 37

5.2四个精确点函数发生机构的综合 39

5.3五个精确点函数发生机构的综合 41

第4章 周期往复运动和变传动比转动的四杆机构 44

1曲柄摇杆机构 44

2曲柄滑块机构 45

3曲柄导杆机构和回转导杆机构 46

4回转导杆机构 47

5双曲柄机构 47

第5章 等传动比传动机构 49

1用于增速或减速的等传动比传动机构 49

1.1齿轮传动机构 49

1.2螺旋传动机构 50

1.3带传动机构 51

1.4链传动机构 52

1.5蜗杆传动机构 52

2特殊用途的等传动比传动机构 52

2.1平行四杆机构 52

2.2万向铰链机构 52

2.3十字滑槽联轴器 54

2.4转动导杆机构 54

3给定区间内近似等传动比传动机构 54

3.1扇形齿轮及其替代机构 55

3.2串接导杆机构 56

第6章 凸轮机构 57

1凸轮机构的基础知识 57

1.1凸轮机构的组成及特点 57

1.2凸轮机构的分类 57

1.2.1按凸轮的形状分类 57

1.2.2按从动件的形状分类 57

1.2.3按从动件的运动形式分类 57

1.2.4按凸轮与从动件的锁合方法分类 58

2常用从动件运动规律 58

2.1基本术语 58

2.2多项式运动规律 59

2.2.1一次多项式运动规律（等速运动规律） 59

2.2.2二次多项式运动规律（等加速等减速运动规律） 60

2.2.3五次多项式运动规律 60

2.3三角函数运动规律 61

2.3.1余弦加速度运动规律（简谐运动规律） 61

2.3.2正弦加速度运动规律（摆线运动规律） 61

2.4组合运动规律 61

2.5从动件运动规律设计应考虑的问题 61

3盘形凸轮工作轮廓的设计 63

3.1凸轮轮廓曲线设计的反转原理 63

3.2凸轮轮廓曲线设计的几何法 63

3.2.1尖顶移动从动件盘形凸轮机构的图解法 63

3.2.2滚子移动从动件盘形凸轮机构的图解法 64

3.2.3平底移动从动件盘形凸轮机构的图解法 64

3.2.4摆动从动件盘形凸轮机构的图解法 64

3.3凸轮轮廓曲线设计的解析法 65

3.3.1滚子移动从动件盘形凸轮机构的解析法 65

3.3.2滚子摆动从动件盘形凸轮机构的解析法 65

3.3.3凸轮实际廓线方程 66

3.3.4刀具中心轨迹方程 66

3.3.5平底移动从动件盘形凸轮机构的解析法 66

4凸轮结构设计与强度计算 67

4.1凸轮机构的压力角 67

4.1.1移动从动件盘形凸轮机构的压力角 67

4.1.2摆动从动件盘形凸轮机构的压力角 67

4.1.3凸轮机构的许用压力角 67

4.2盘形凸轮基本参数的设计 68

4.2.1确定移动滚子从动件盘形凸轮的基本参数 68

4.2.2确定摆动从动件盘形凸轮机构的基本参数 68

4.2.3确定平底从动件盘形凸轮的基本参数 68

4.3从动件高副元素形状的选择 68

4.4滚子半径和平底宽度的确定 69

4.4.1滚子半径的确定 69

4.4.2平底宽度的确定 69

4.5锁合形式的选择 69

4.6凸轮机构的常用材料及技术要求 70

4.6.1常用材料 70

4.6.2精度与表面粗糙度 70

4.7凸轮机构的结构设计 70

4.7.1凸轮的结构及其在轴上的固定 70

4.7.2从动件结构 70

4.7.3凸轮工作图 71

5高速凸轮机构 71

5.1弹性从动件的运动微分方程 72

5.2动力系数 72

5.3保证凸轮机构不脱离的条件 72

6凸轮机构的应用 73

第7章 步进传动机构 74

1棘轮机构 74

1.1棘轮机构的基本结构与原理 74

1.2棘轮机构的分类 74

1.3棘轮机构的动程及调节 75

1.4棘轮机构的设计 76

1.5棘轮机构的特点及应用 77

2摩擦自锁式步进机构 77

3槽轮机构 78

3.1槽轮机构的组成及特点 78

3.2槽轮机构的类型 78

3.3槽轮机构的运动特性 79

3.4槽轮机构的设计要点 80

3.5槽轮机构的应用 81

4其他形式的常见步进机构 81

4.1不完全齿轮机构 81

4.2凸轮式步进机构 82

4.3擒纵轮机构 82

5齿轮-连杆步进机构 83

5.1对心曲柄滑块机构控制差动轮系 83

5.2行星轮驱动的铰接四杆机构或导杆机构 84

5.3三齿轮连杆机构 84

第8章 柔顺机构 87

1概述 87

1.1柔顺机构的基本概念 87

1.2柔顺机构的特点 88

2柔顺机构分析的基本原理与方法 89

2.1柔顺机构的构成 89

2.2柔顺机构自由度计算 90

2.2.1段（Segment）自由度计算 90

2.2.2柔顺段连接类型 90

2.2.3柔顺机构总自由度计算 91

2.2.4基于伪刚体模型的自由度计算 91

2.3柔顺机构的频率特性分析 91

2.4柔顺机构动力学分析 93

2.4.1灵敏度分析 93

2.4.2动态应力、应变分析 94

2.4.3疲劳寿命分析 96

2.4.4驱动特性分析 96

2.5柔顺机构分析的基本模型 98

2.5.1柔顺片段的伪刚体模型 98

2.5.2柔顺机构建模 100

2.5.3采用柔顺片段建立柔顺机构模型的实例 101

2.5.4伪刚体机构中力与变形的关系 102

3柔顺机构设计举例 103

3.1转换刚体（运动）综合设计举例 104

3.2柔顺机构的运动静力综合设计举例 107

3.3其他综合方法简介 110

3.4柔顺机构的拓扑优化设计 111

4典型柔顺机构介绍 112

4.1平面柔性铰链 112

4.2空间柔性铰链 112

4.3交错柔性铰链 112

4.4柔顺平行导向机构 112

4.5双稳态柔顺机构 113

第9章 空间机构 115

1概述 115

2空间连杆机构的自由度计算 116

2.1运动副的自由度 116

2.2空间连杆机构自由度计算公式 116

3空间连杆机构的坐标变换矩阵 117

3.1空间坐标变换矩阵 117

3.1.1矢量的方向余弦及两矢量间的夹角 117

3.1.2空间共原点坐标系中的坐标变换 117

3.1.3矢量的坐标变换 119

3.2空间连杆机构的坐标系选取及其坐标变换 119

3.2.1构件局部坐标系的选取 119

3.2.2 D- H坐标系的变换矩阵 120

4闭链型空间连杆机构运动分析 120

4.1基本方程与基本方法 120

4.2 RSSR空间四杆机构的运动分析 121

4.2.1选定各坐标系，标出有关参数 121

4.2.2求出B、 C两点的坐标 121

4.2.3列出位移方程式 121

4.2.4输出角速度和角加速度的求解 122

4.3球面四杆机构和万向节的运动分析 122

4.3.1球面四杆机构 122

4.3.2单万向节 123

5闭链型空间连杆机构的解析综合 124

5.1按两连架杆三组对应位置的设计 124

5.2按从动件两极限位置的设计 125

第3篇 连接与弹簧 3

第1章 螺纹及螺纹连接 3

1螺纹的分类及应用 3

1.1普通螺纹 5

1.2梯形螺纹 11

1.2.1梯形螺纹牙型与基本尺寸 11

1.2.2梯形螺纹公差 14

1.3锯齿形螺纹 19

1.3.1锯齿形（3°、 30°）螺纹牙型与基本尺寸 19

1.3.2锯齿形（3°、 30°）螺纹公差 22

1.4管螺纹 27

1.4.1 55°非密封管螺纹 27

1.4.2 55°密封管螺纹 28

2螺纹副中力矩等的计算 30

2.1螺纹副承受的力及力矩 30

2.2螺旋副的自锁 31

2.3螺纹副的效率 31

3螺纹连接 31

3.1螺纹连接的类型 31

3.2螺纹连接的受力计算 32

3.2.1螺栓组连接的受力分析 32

3.2.2单个螺栓连接的受力分析 35

3.3螺栓连接拧紧力矩的计算和预紧力的控制 37

3.3.1拧紧力矩的计算 37

3.3.2预紧力的控制 37

4螺纹连接的防松 38

5新型螺纹连接 41

5.1唐氏螺纹连接 41

5.1.1唐氏螺纹连接副的防松原理和安装要求 41

5.1.2唐氏螺纹连接副的保证载荷及企业标准件 41

5.2施必牢（SPL）防松螺母 41

5.2.1施必牢防松螺母的特点及防松性能 41

5.2.2施必牢（SPL）防松螺母企业标准件 42

5.3液压防松螺母及拉紧器 45

第2章 销连接、键及花键连接、无键连接 47

1销连接 47

1.1销的类型、特点及应用 47

1.2销的标准件 49

1.2.1圆柱销 49

1.2.2圆锥销 54

1.2.3开口销和销轴 55

1.3销的选用及强度计算 57

2键连接 58

2.1键的类型、特点及应用 58

2.2键的标准件 59

2.2.1平键 59

2.2.2楔键 65

2.2.3切向键及键槽 67

2.3键的选用及强度计算 69

3花键连接 71

3.1花键的类型、特点及应用 71

3.2花键连接的强度计算 71

3.3矩形花键 72

3.3.1矩形花键的基本尺寸系列 72

3.3.2矩形花键的公差与配合 73

3.4渐开线花键连接 73

3.4.1渐开线花键的基本参数 74

3.4.2渐开线花键的尺寸计算公式 74

3.4.3渐开线花键的尺寸系列 75

3.4.4渐开线花键的公差与配合 81

3.4.5渐开线花键的参数标注与标记 114

4无键连接 115

4.1过盈连接 115

4.1.1过盈连接的方法、特点及应用 115

4.1.2圆柱面过盈连接 115

4.1.3圆锥面过盈连接 120

4.2胀紧连接 123

4.2.1胀紧连接的类型、特点和应用 123

4.2.2胀紧连接套的选用和设计 124

4.2.3胀紧连接安装和拆卸的一般要求 127

4.2.4胀紧连接套举例 128

4.3型面连接 136

第3章 铆接、焊接及粘接 137

1铆接 137

1.1铆钉连接的类型、特点和应用 137

1.2铆缝的设计 137

1.2.1铆缝的形式 137

1.2.2铆缝结构参数的确定 137

1.3铆接的强度计算 137

1.4铆接的材料和许用应力 139

1.5铆接结构设计中应注意的事项 140

1.6常用的铆钉标准元件 140

2焊接 147

2.1焊接基本知识 147

2.1.1焊接方法 147

2.1.2焊接材料 150

2.2焊接结构设计 155

2.2.1焊接结构的特点 155

2.2.2焊接结构的设计原则 156

2.2.3焊接接头的设计与计算 158

2.2.4焊接接头的静载强度计算 164

2.2.5焊接接头的疲劳强度 170

2.3机件焊接结构 178

2.3.1机身焊接结构 178

2.3.2减速器箱体焊接结构 180

2.3.3旋转体焊接结构 181

3粘接 189

3.1粘接的特点和应用 189

3.2粘结剂的选择 190

3.3粘接接头的设计 193

第4章 弹簧 197

1弹簧的性能、类型与应用 197

1.1弹簧的基本性能 197

1.2弹簧的类型 198

2圆柱螺旋弹簧 202

2.1圆柱螺旋弹簧的型式、代号及应用 202

2.2弹簧的材料和许用应力 204

2.3压缩、拉伸弹簧的设计 208

2.3.1圆柱螺旋弹簧的计算公式及几何尺寸 208

2.3.2圆柱螺旋弹簧的参数选择 210

2.3.3压缩弹簧端部型式与计算公式 218

2.3.4螺旋弹簧的疲劳强度、稳压性、共振和钩环强度的验算 219

2.4圆柱螺旋扭转弹簧的设计 220

2.4.1扭转弹簧的基本几何参数和特性 220

2.4.2扭转弹簧的设计计算 220

2.5圆柱螺旋弹簧的技术要求 221

2.5.1弹簧特性和尺寸的极限偏差 221

2.5.2其他技术要求 224

2.6矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧 224

2.6.1矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧的计算公式 224

2.6.2矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧相关参数 225

3非线性特性线螺旋弹簧 226

3.1不等节距圆柱螺旋压缩弹簧 226

3.2截锥螺旋弹簧 227

3.3.1截锥螺旋弹簧的分类 227

3.2.2截锥螺旋弹簧的计算公式 228

3.3蜗卷螺旋弹簧 229

3.3.1蜗卷螺旋弹簧的特性曲线 229

3.3.2蜗卷螺旋弹簧的材料及许用应力 229

3.3.3蜗卷螺旋弹簧的计算公式 230

4碟形弹簧 231

4.1碟形弹簧的类型与结构 231

4.2普通碟形弹簧 231

4.2.1普通碟形弹簧的结构 231

4.2.2普通碟形弹簧的计算 235

4.2.3组合碟形弹簧 237

4.2.4碟形弹簧的材料及许用应力 237

4.2.5碟形弹簧的技术要求 238

4.3开槽碟形弹簧 239

4.3.1.开槽碟形弹簧设计参数的选择 239

4.3.2开槽碟形弹簧的特性曲线 240

4.3.3开槽碟形弹簧的计算公式 240

4.4膜片碟簧 241

4.4.1膜片碟簧的特点及用途 241

4.4.2膜片碟簧参数的选择 242

4.4.3膜片碟簧的基本计算公式 243

5片弹簧和线弹簧 244

5.1片弹簧 244

5.1.1片弹簧的结构与用途 244

5.1.2片弹簧的材料及许用应力 245

5.1.3片弹簧的计算公式 245

5.2线弹簧 247

6扭杆弹簧 248

6.1扭杆弹簧的结构、类型和用途 248

6.2扭杆弹簧的计算公式 248

6.3扭杆弹簧的端部结构和有效工作长度 251

6.3.1端部结构 251

6.3.2扭杆的有效工作长度 251

6.4扭杆弹簧的材料和许用应力 251

6.5扭杆弹簧的技术要求 251

7空气弹簧 252

7.1空气弹簧的结构和特性 252

7.2空气弹簧的刚度计算 252

7.2.1空气弹簧的垂直刚度 252

7.2.2空气弹簧的横向刚度 253

8橡胶弹簧 255

8.1橡胶弹簧的类型和弹性特性 255

8.1.1橡胶弹簧的类型 255

8.1.2橡胶弹簧的变形计算 255

8.2橡胶弹簧的静刚度计算 256

8.2.1圆柱形橡胶弹簧 256

8.2.2圆环形橡胶弹簧 256

8.2.3矩形橡胶弹簧 257

8.2.4端部带圆角的橡胶弹簧 257

8.2.5空心圆锥橡胶弹簧 259

8.2.6衬套式橡胶弹簧 259

8.2.7组合式橡胶弹簧 260

8.3橡胶弹簧的材料和许用应力 261

8.3.1橡胶弹簧的材料 261

8.3.2橡胶弹簧的许用应力 262

第4篇 带传动、链传动和螺旋传动 3

第1章 带传动 3

1带传动的类型、特点及应用 3

2 V带传动 4

2.1 V带的尺寸规格 4

2.2 V带传动的设计计算 6

2.3 V带带轮 21

2.3.1带轮的材料与制造 21

2.3.2带轮的结构和公差 21

2.3.3窄V带的单位长度质量 24

2.4 V带传动设计中应注意的问题 24

3平带传动 25

3.1平带的类型、结构 25

3.1.1平带的类型 25

3.1.2平带的结构 25

3.2平带的规格型号 25

3.3平带传动的设计计算 25

3.3.1平带的接头形式及特点 25

3.3.2平带传动的传动形式及性能 27

3.3.3计算内容和步骤 28

3.3.4平带设计标准数据 30

3.4聚酰胺片基平带传动 31

3.4.1结构 31

3.4.2设计计算 32

3.5高速带传动 32

3.5.1规格 32

3.5.2高速带设计计算 33

3.6平带带轮 33

4同步带传动 35

4.1同步带的规格 35

4.2同步带传动的设计计算 42

4.2.1设计内容和步骤 42

4.2.2同步带传动的标准数据 44

4.3同步带带轮 73

4.3.1带轮材料 73

4.3.2带轮设计 73

5多楔带传动 85

5.1多楔带尺寸规格 85

5.2多楔带设计计算 86

5.3多楔带带轮 93

6带传动的张紧与安装 94

6.1张紧方法 94

6.2预紧力的控制 95

6.2.1 V带的预紧力 95

6.2.2平带的预紧力 96

6.2.3同步带的预紧力 96

6.2.4多楔带的预紧力 96

第2章 链传动 100

1链传动的类型、特点和应用 100

2滚子链传动 101

2.1滚子链的基本参数和尺寸规格 101

2.2传动设计 101

2.2.1主要失效形式 101

2.2.2滚子链传动的额定功率曲线 101

2.2.3设计计算 101

2.2.4静强度的计算 106

2.2.5疲劳工作能力的计算 108

2.2.6磨损工作能力的计算 108

2.2.7胶合工作能力的计算 109

2.3链轮的设计 109

2.3.1基本参数和主要尺寸 109

2.3.2齿槽形状 110

2.3.3轴向齿廓 110

2.3.4链轮的公差和跨柱测量距 111

2.3.5链轮的材料及热处理 111

2.3.6链轮的结构 112

2.4设计实例 112

3链传动的布置及张紧 114

3.1链传动的布置 114

3.2链传动的张紧 115

第3章 螺旋传动 120

1螺旋传动的分类与选用 120

2滑动螺旋传动 121

2.1滑动螺旋副的螺纹 121

2.2滑动螺旋传动的计算 121

2.3材料的选择及其许用应力 125

2.4精度和公差带的选择 126

3滚动螺旋传动 126

3.1工作原理 127

3.2滚动螺旋副的结构 128

3.2.1滚动螺旋副的主要结构形式 128

3.2.2滚动螺旋副的丝杠轴端型式及尺寸 128

3.3滚动螺旋的几何尺寸和标注 136

3.3.1滚动螺旋的几何尺寸 136

3.3.2滚动螺旋的代号和标注 136

3.4材料及热处理 138

3.5滚动螺旋副的精度标准 139

3.6滚动螺旋副的承载能力与选择计算 143

3.6.1滚动螺旋副的选择计算 143

3.6.2滚动螺旋副的承载能力 143

3.7设计中应注意的问题 153

3.8滚子螺旋传动简介 154

4静压螺旋传动 154

4.1设计计算 155

4.2设计中的几个问题 155

第5篇 齿轮传动 3

第1章 概述 3

1齿轮传动的分类和特点 3

1.1分类 3

1.2特点 3

2齿轮传动类型选择的原则 3

3主要代号、意义和单位 4

第2章 渐开线圆柱齿轮传动 10

1渐开线圆柱齿轮的基本齿廓和模数系列 10

2渐开线圆柱齿轮的齿形修缘 10

3圆柱齿轮传动的几何尺寸计算 11

3.1圆柱齿轮传动的几何尺寸计算公式 11

3.2变位圆柱齿轮传动和变位系数的选择 11

3.2.1变位齿轮传动的原理 11

3.2.2变位齿轮传动的分类和特点 22

3.2.3外啮合齿轮变位系数的选择 24

3.2.4内啮合齿轮变位系数的选择 29

3.3重合度ε的计算 35

3.3.1计算公式 35

3.3.2图解线图 35

3.4圆柱齿轮传动几何尺寸计算及检验有关数据表 37

4渐开线圆柱齿轮传动的设计计算 52

4.1圆柱齿轮传动的作用力计算 52

4.2主要参数的选择 52

4.3主要尺寸的初步确定 53

4.4齿面接触疲劳强度与齿根抗弯疲劳强度校核计算 54

4.4.1计算公式 54

4.4.2计算中有关数据及各系数的确定 55

4.5胶合承载能力校核计算 65

4.5.1计算公式 65

4.5.2计算中的有关数据及各系数的确定 65

4.6开式齿轮传动的计算特点 70

4.7齿轮的材料 70

5圆柱齿轮的结构 72

6渐开线圆柱齿轮的精度 76

6.1说明 76

6.2齿轮精度 76

6.2.1误差的定义和代号 76

6.2.2精度等级及其选择 83

6.2.3齿厚 84

6.2.4侧隙 85

6.2.5推荐的检验项目 85

6.2.6图样标注 86

6.2.7齿轮精度数值表 86

6.2.8齿轮精度公差计算公式及使用说明 99

6.3齿轮坯的精度 100

6.3.1基准轴线及其确定方法 101

6.3.2基准面与安装面的形状公差和跳动公差 102

6.4齿面的表面粗糙度 103

7渐开线圆柱齿轮零件工作图及设计计算实例 103

第3章 锥齿轮传动 108

1概述 108

1.1分类 108

1.2齿制 110

1.3模数 111

1.4锥齿轮的变位 111

1.4.1切向变位 111

1.4.2径向变位 111

2锥齿轮传动的几何尺寸计算 112

2.1标准和高变位直齿锥齿轮传动的几何尺寸计算 112

2.2正交斜齿锥齿轮传动的几何尺寸计算 115

2.3弧齿锥齿轮传动的几何尺寸计算 116

2.4零度锥齿轮传动的几何尺寸计算 121

2.5奥利康锥齿轮传动的几何尺寸计算 122

2.6克林根贝尔格锥齿轮传动的几何尺寸计算 127

3锥齿轮的传动设计 132

3.1轮齿受力分析 132

3.2初步设计 132

3.3齿面接触疲劳强度校核 134

3.4齿根弯曲疲劳强度校核 136

3.5直齿锥齿轮传动设计实例 136

4锥齿轮的结构 139

5锥齿轮的精度 140

5.1术语和代号 140

5.2精度等级 144

5.3齿坯的要求 144

5.4齿轮的检验组和公差 144

5.4.1齿轮的检验组 144

5.4.2齿轮的公差 144

5.5齿轮副的检验与公差 144

5.5.1齿轮副的检验内容 144

5.5.2齿轮副的检验组 145

5.5.3齿轮副的公差 145

5.6齿轮副的侧隙 145

5.7图样标注 145

5.8锥齿轮精度数值表 145

5.9极限偏差及公差与齿轮几何参数的关系式 163

5.10应用示例 164

6锥齿轮工作图例 165

第4章 蜗杆传动 168

1概述 168

1.1蜗杆传动的名词术语 168

1.2蜗杆传动的分类 168

1.2.1按蜗杆外形分类 168

1.2.2按蜗杆齿廓曲线形状分类 169

1.3蜗杆传动的特点与应用 170

1.4影响蜗杆传动质量的主要因素 171

2蜗杆传动的啮合原理 171

2.1啮合的理论基础 171

2.1.1共轭曲面 171

2.1.2两类界限线的基本概念 172

2.1.3二次啮合的基本概念 172

2.1.4诱导法曲率 172

2.2圆柱蜗杆传动的啮合原理 172

2.2.1车削型圆柱蜗杆传动的啮合原理 172

2.2.2磨削型圆柱蜗杆传动的啮合原理 175

2.3环面蜗杆传动的啮合原理 175

2.3.1轨迹型环面蜗杆传动 176

2.3.2一次包络环面蜗杆传动的通用啮合方程式 176

2.3.3二次包络环面蜗杆传动 176

3普通圆柱蜗杆传动的设计 176

3.1普通圆柱蜗杆传动的啮合特性、啮合要素和有关计算 176

3.1.1普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件 177

3.1.2普通圆柱蜗杆传动的重合度 177

3.1.3普通圆柱蜗杆传动的根切及天根切蜗轮的最少齿数 177

3.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数及参数搭配 178

3.2.1中心距 178

3.2.2传动比 178

3.2.3蜗杆头数和蜗轮齿数 178

3.2.4蜗杆分度圆直径 178

3.2.5模数 179

3.2.6蜗杆的基本尺寸和参数 179

3.2.7普通圆柱蜗杆传动的参数搭配 182

3.3普通圆柱蜗杆副的几何计算 184

4圆弧圆柱蜗杆传动的设计计算 184

4.1圆弧圆柱蜗杆传动的正确啮合条件 184

4.2轴面圆弧圆柱蜗杆传动（ZC3） 184

4.2.1中间平面内的诱导曲率半径 184

4.2.2蜗轮在中间平面内的弦齿厚 184

4.2.3法面和轴面几何参数换算 185

4.3 ZC3蜗杆传动几何参数选择 185

4.3.1几何参数选择的原则 185

4.3.2参数z1、 z2、 d1 （q）的选择 185

4.3.3齿形参数的选择 185

4.3.4变位系数的选择 185

4.3.5 ZC3蜗杆传动的几何尺寸计算 185

4.4圆环面圆柱蜗杆传动（ZC2） 186

4.4.1圆环面圆柱蜗杆传动的特点 186

4.4.2几何参数选择的方案 187

4.5圆环面包络圆柱蜗杆传动（ZC1） 187

4.5.1几何参数对蜗杆、蜗轮齿形尺寸的影响及其和啮合特性的关系 187

4.5.2几何参数的选择 188

4.5.3齿形参数的选择 188

4.5.4 ZC1蜗杆传动的几何尺寸计算 189

5圆柱蜗杆传动的强度计算 189

5.1圆柱蜗杆传动的效率 189

5.2圆柱蜗杆传动的受力分析 190

5.3圆柱蜗杆传动的承载能力计算 190

6圆柱蜗杆副的加工工艺 192

6.1蜗杆和蜗轮的毛坯成形 192

6.1.1蜗杆的毛坯成形 192

6.1.2蜗轮的毛坯成形 192

6.2蜗杆的加工工艺 193

6.2.1磨削蜗杆的砂轮修整装置 193

6.2.2蜗杆的磨削方式 194

6.2.3渐开线蜗杆（ZI）的车削及磨削 194

6.2.4法向直廓蜗杆（ZN）的车削及磨削 195

6.2.5阿基米德蜗杆（ZA）的切削及磨削 195

6.2.6圆弧齿圆柱蜗杆（ZC）的车削及磨削 196

6.3多头蜗杆的加工 196

6.4蜗轮的加工工艺 196

6.4.1蜗轮的滚齿 196

6.4.2在万能铣床上用飞刀加工蜗轮 197

6.4.3用开槽淬硬的蜗杆对滚加工蜗轮 198

6.4.4蜗轮的加工工艺实例 198

6.4.5滚刀的选择和滚齿胎具 199

6.4.6鼓形齿的加工 200

6.4.7 ZC3蜗轮滚刀的设计计算 200

7环面蜗杆传动 200

7.1直廓环面蜗杆传动 201

7.1.1基本成形原理 201

7.1.2参数选择及几何计算 201

7.1.3直廓环面蜗杆的制造工艺 201

7.2平面包络环面蜗杆传动 205

7.2.1平面一次包络（平面蜗轮）环面蜗杆传动 206

7.2.2平面二次包络环面蜗杆传动 206

7.2.3设计计算 206

7.2.4平面包络环面蜗杆的制造工艺 208

7.2.5平面包络环面蜗轮滚刀的设计与制造 208

7.3环面蜗杆传动的强度计算 210

8锥蜗杆传动 212

8.1齿形参数及参数选择 212

8.2几何尺寸计算 213

8.3受力分析 214

8.4效率及传动形式选择 215

8.5强度计算 215

8.6蜗杆、蜗轮的加工 216

8.7锥蜗轮、蜗杆的材料、热处理及润滑 217

8.8传动结构、蜗杆支承及间隙调整 218

9蜗杆、蜗轮常用材料 218

9.1选择蜗杆、蜗轮材料应注意的问题 218

9.2材料的选择 219

9.2.1蜗杆传动对材料的要求 219

9.2.2常用的热处理工艺 219

9.2.3蜗杆常用材料 219

9.2.4蜗轮常用材料 220

9.2.5蜗杆、蜗轮材料的配搭 220

10蜗杆传动的润滑 222

10.1蜗杆传动的润滑条件 222

10.2润滑油和添加剂对蜗杆传动质量的影响 222

10.2.1对胶合的影响 222

10.2.2对疲劳点蚀的影响 222

10.2.3对磨粒磨损和传动效率的影响 222

10.3润滑油和添加剂的选择 223

10.4圆弧圆柱蜗杆减速器的润滑 223

10.5环面蜗杆减速器的润滑 223

11公差与测量 224

11.1普通圆柱蜗杆传动的精度及其选择 224

11.2各项公差的分组原则及检测项目的选择 224

11.3各种公差项目的检测方法及使用仪器 224

11.4蜗杆、蜗轮齿坯的尺寸公差及检测 225

11.5侧隙的概念、侧隙的选择与计算 225

11.6环面蜗杆传动的精度及其选择 226

11.7锥蜗杆的传动精度及其选择 226

12蜗杆、蜗轮工作图例 226

第5章 塑料齿轮 232

1塑料齿轮的分类及性能特点 232

2塑料齿轮设计 233

2.1塑料齿轮的齿形制 233

2.1.1渐开线齿形制 233

2.1.2计时仪器用圆弧齿形制 237

2.2塑料齿轮的轮齿设计 239

2.2.1轮齿齿根倒圆 239

2.2.2轮齿高度修正 239

2.2.3轮齿齿顶修缘 241

2.2.4压力角的修正 241

2.2.5避免齿根根切及齿根“限缩”现象的方法 243

2.2.6大小齿轮分度圆弧齿厚的平衡 243

2.3塑料齿轮的结构设计 244

2.4采用AGMA PT基本齿条确定齿轮齿形尺寸 246

2.4.1 AGMA PT基本齿条确定齿轮齿顶修缘的计算 248

2.4.2圆柱外齿轮齿顶倒圆后的齿廓参数计算 249

2.5齿轮M值、公法线长度的计算 250

2.5.1 M值的计算 250

2.5.2公法线长度的计算 252

2.6塑料齿轮的应力分析及强度计算 252

2.7塑料齿轮轮系参数的设计计算 255

3塑料齿轮材料 261

3.1聚甲醛（POM） 261

3.1.1聚甲醛的物理特性、综合特性及推荐注塑工艺 262

3.1.2几种齿轮用聚甲醛的性能 262

3.2尼龙 265

3.2.1尼龙PA66 265

3.2.2尼龙PA46 267

3.3聚醚醚酮（PEEK） 268

3.3.1 PEEK 450G的主要物理特性、综合特性及推荐成型加工工艺 268

3.3.2齿轮用PEEK聚合材料的性能 269

3.4塑料齿轮材料的匹配 271

3.5塑料齿轮的失效形式 271

4塑料齿轮的制造 272

4.1塑料齿轮的加工工艺 272

4.2注射机及其辅助设备 272

4.2.1注射机 272

4.2.2辅助设备配置 275

4.3齿轮注射模的典型结构 276

5塑料齿轮的检测 283

5.1塑料齿轮光学投影检测 283

5.2影像测量在小模数齿测量中的应用 284

5.3三坐标测量仪的检测 285

5.4齿轮径向综合误差、齿圈径向圆跳动、公法线长度和M值的测量 285

5.5塑料齿轮的精确测量 287

5.6国内外部分小模数齿轮检测用仪器 290

6塑料齿轮的应用实例 291

6.1煤气表字轮式计数器与交换齿轮 291

6.2石英闹钟机芯与全塑料齿轮传动轮系 292

6.3汽车刮水器及摇窗电动机 292

6.3.1轿车刮水器电动机 292

6.3.2法雷奥刮水器 293

6.4塑料齿轮行星减速器及少齿差计时器 294

6.5汽车电动座椅驱动器 296

第6章 非圆齿轮传动 299

1非圆齿轮传动概述 299

2非圆齿轮传动的基本参数及计算公式 299

3非圆齿轮的设计步骤 300

4设计实例 300

第6篇 轴承 3

第1章 滚动轴承 3

1分类、代号 3

1.1分类与特性 3

1.2代号构成 8

1.2.1基本代号 8

1.2.2前置、后置代号 12

2选择计算 18

2.1选择 18

2.1.1类型选择 18

2.1.2公差等级选择 19

2.1.3游隙选择 19

2.2设计计算 24

2.2.1寿命计算 24

2.2.2静载荷计算 29

2.2.3极限转速 30

2.2.4推力轴承的最小轴向载荷 30

3常用滚动轴承的主要尺寸和数据 31

3.1深沟球轴承 31

3.2调心球轴承 50

3.3角接触球轴承 60

3.4圆柱滚子轴承 73

3.5调心滚子轴承 93

3.6圆锥滚子轴承 115

3.7调心推力球轴承 132

3.8推力滚子轴承 137

3.9滚针轴承 141

4组合设计 158

4.1支承结构的基本型式 158

4.2配合 160

4.3轴向紧固 162

4.4预紧 163

4.4.1定位预紧 163

4.4.2.定压预紧 164

4.4.3径向预紧 165

4.5润滑 165

4.5.1润滑脂选择 166

4.5.2润滑油选择 166

4.5.3固体润滑 167

4.6密封 167

4.7装拆 170

4.8组合的典型结构 170

5附件及滚动轴承座 173

5.1附件 173

5.1.1紧定套 173

5.1.2退卸衬套 176

5.1.3止推环 181

5.2滚动轴承座 182

5.2.1二螺柱滚动轴承座 183

5.2.2四螺柱滚动轴承座 187

6回转支承 188

6.1型号标记方法 188

6.2型式 188

6.2.1结构型式 188

6.2.2传动型式 188

6.2.3安装配合型式 188

6.2.4安装孔型式 188

6.3基本参数 191

6.3.1单排四点接触球式回转支承系列基本参数 191

6.3.2双排异径球式回转支承系列基本参数 195

6.3.3单排交叉滚柱式回转支承系列基本参数 197

6.3.4三排滚柱式回转支承系列基本参数 199

7有关滚动轴承设计的各种问题 201

第2章 滑动轴承 204

1类型、特点与选用 204

1.1分类 204

1.2特点与选用 204

2非液体摩擦轴承 206

2.1径向轴承 206

2.1.1轴承结构型式的选用 206

2.1.2轴颈与轴瓦的配合 206

2.1.3轴承的验算 206

2.1.4润滑方法的选择 207

2.2平面推力轴承 207

2.2.1平面推力滑动轴承的常用结构型式 207

2.2.2轴承的验算 207

2.3常用滑动轴承材料的性能和许用值 208

3液体动压轴承 209

3.1径向轴承 209

3.1.1性能计算 210

3.1.2参数选择 213

3.2推力轴承 216

3.2.1固定瓦推力轴承 216

3.2.2可倾瓦推力轴承 218

4液体静压轴承 219

4.1概述 219

4.2液体静压轴承的结构设计 221

4.2.1径向静压轴承 221

4.2.2推力静压轴承 222

4.2.3液体静压轴承材料 223

4.2.4节流器的结构设计 223

4.3液体静压轴承的设计计算 225

4.3.1小孔节流静压轴承 225

4.3.2毛细管节流静压轴承 226

4.3.3滑阀反馈节流静压轴承 228

4.3.4双面薄膜反馈节流静压轴承 230

4.3.5静压轴承的功耗及温升 232

4.3.6润滑油品种及供油压力的选择 233

5气体轴承 235

5.1气体静压轴承 236

5.1.1常用节流器型式 236

5.1.2气体静压径向轴承 236

5.1.3气体静压推力轴承 239

5.1.4气体静压轴承的稳定性 241

5.2气体动压轴承 241

5.2.1气体动压径向轴承 241

5.2.2气体动压推力轴承 243

5.3气体动静压混合轴承 243

5.3.1表面节流型轴承 244

5.3.2孔—腔二次节流径向轴承 244

5.4气体轴承材料与精度 245

5.4.1气体轴承材料 245

5.4.2气体轴承精度 246

6轴瓦结构 246

6.1整体式轴瓦 246

6.1.1卷制轴套 246

6.1.2整体轴套 253

6.1.3轴套的连接 260

6.2对开式轴瓦 260

6.2.1厚轴瓦 260

6.2.2薄轴瓦 262

6.3油槽 262

6.3.1油槽的型式 262

6.3.2卷制轴套用润滑油孔、油槽和油穴 264

7润滑 265

7.1润滑剂的选择 265

7.2润滑油粘度的选择 265

7.3润滑脂的选择 265

7.4滑动轴承的润滑方法 265

7.4.1用油润滑的润滑方法 265

7.4.2用脂润滑的润滑方法 265

7.4.3用固体润滑的润滑方法（成膜方法） 266

8滑动轴承座 267

8.1整体有衬正滑动轴承座 267

8.2对开式二螺柱正滑动轴承座 268

8.3对开式四螺柱正滑动轴承座 269

8.4对开式四螺柱斜滑动轴承座 270

8.5滑动轴承座技术要求 271

9设计的各种问题 271

第3章 其他轴承 277

1直线运动滚动支承 277

1.1分类与代号 277

1.1.1分类 277

1.1.2代号 277

1.2结构、特点与应用 279

1.2.1结构 279

1.2.2特点与应用 281

1.3计算方法 283

1.3.1基本性能 283

1.3.2直线运动系统的载荷计算 283

1.3.3承载能力计算 286

1.4公称尺寸与数据 287

1.4.1套筒型直线球轴承 287

1.4.2直线运动滚子轴承 288

1.4.3滚动直线导套副 291

1.4.4滚动花键副 295

1.4.5滚动直线导轨副 297

2关节轴承 304

2.1分类、结构与代号 304

2.1.1分类 304

2.1.2代号 305

2.1.3结构、代号及特点 306

2.2游隙选择 316

2.3计算方法 318

2.3.1符号及其含义 318

2.3.2额定载荷 319

2.3.3寿命计算 319

2.3.4分段载荷下的寿命计算 320

2.3.5工作能力计算 321

2.3.6配合与公差 321

2.4公称尺寸与数据 323

2.4.1向心关节轴承 323

2.4.2角接触关节轴承 327

2.4.3推力关节轴承 328

2.4.4杆端关节轴承 329

2.4.5自润滑杆端关节轴承 332

2.4.6自润滑球头杆端关节轴承 334

2.4.7各种关节轴承的安装尺寸 336

3特殊轴承简介 338

第7篇 轴系及部件 3

第1章 轴 3

1概述 3

1.1种类 3

1.2设计特点 3

1.3常用材料 3

2结构设计 5

2.1轴上零件的定位 5

2.1.1轴上零件的轴向定位 5

2.1.2轴上零件的周向定位 6

2.2提高轴强度的措施 8

2.3结构工艺性 8

2.4典型结构实例 8

3强度计算 9

3.1按扭转强度计算 9

3.2按弯扭合成强度计算 9

3.3按精确强度计算 10

3.3.1疲劳强度安全系数计算 10

3.3.2静强度安全系数计算 16

3.4强度计算实例 17

4刚度计算 19

4.1扭转刚度计算 19

4.2弯曲刚度计算 20

4.2.1当量直径法 21

4.2.2能量法 21

4.3刚度计算实例 21

5临界转速校核 25

5.1轴临界转速的计算 25

5.1.1不带圆盘轴的临界转速 25

5.1.2带圆盘轴的临界转速 25

5.2轴临界转速的计算实例 28

6设计和工作图举例 28

7软轴 32

7.1结构 32

7.1.1钢丝软轴 33

7.1.2软管 33

7.1.3软轴接头 35

7.1.4软管接头 35

7.1.5防逆转装置 36

7.2选择和使用 36

7.2.1选择 36

7.2.2使用注意事项 36

8曲轴 37

8.1结构设计 37

8.1.1结构类型和设计要求 37

8.1.2组成及设计 38

8.1.3提高曲轴强度的措施 40

8.2强度计算 41

8.2.1失效形式 41

8.2.2受力分析 42

8.2.3强度计算 42

第2章 联轴器 46

1概述 46

1.1分类 46

1.2特点及应用 47

2选择 49

2.1类型与型号 49

2.1.1类型选择 49

2.1.2型号 51

2.2轴孔和连接型式及尺寸 54

2.2.1圆柱形轴孔和键槽的尺寸 54

2.2.2圆锥形轴孔和键槽的尺寸 57

3类型和性能参数 58

3.1刚性联轴器 58

3.1.1套筒联轴器 58

3.1.2凸缘联轴器 58

3.1.3夹壳联轴器 61

3.2挠性联轴器 62

3.2.1万向联轴器 62

3.2.2齿式联轴器 90

3.2.3弹性套柱销联轴器 112

3.2.4弹性柱销联轴器 116

3.2.5弹性柱销齿式联轴器 117

3.2.6梅花形弹性联轴器 126

3.2.7轮胎式联轴器 132

3.2.8芯型弹性联轴器 135

3.2.9弹性块联轴器 137

3.2.10滑块联轴器 138

3.3安全联轴器 141

3.3.1钢球式安全联轴器 141

3.3.2摩擦式安全联轴器 150

3.3.3液压式安全联轴器 153

3.3.4单向安全联轴器 157

3.3.5钢砂式安全联轴器 159

3.3.6蛇形弹簧安全联轴器 161

3.3.7磁粉式安全联轴器 162

3.3.8销钉式安全联轴器 163

3.3.9轮胎式安全联轴器 164

3.3.10弓簧式安全联轴器 164

第3章 离合器、液力偶合器 166

1概述 166

1.1类型 166

1.2基本要求 167

2选择和性能比较 167

2.1选择计算 167

2.2性能比较 168

3类型、结构与计算 171

3.1机械离合器 171

3.1.1牙嵌离合器 171

3.1.2齿轮离合器 174

3.1.3摩擦离合器 174

3.2电磁离合器 181

3.2.1摩擦式电磁离合器 183

3.2.2牙嵌式电磁离合器 186

3.3磁粉离合器 187

3.4液压离合器 190

3.5气压离合器 192

3.6超越离合器 198

3.6.1滚柱式超越离合器 201

3.6.2楔块式超越离合器 202

3.7离心离合器 204

3.7.1闸块式离心离合器 207

3.7.2钢球式离心离合器 208

3.7.3钢砂式离心离合器 210

3.8安全离合器 212

3.8.1销式安全离合器 215

3.8.2牙嵌式安全离合器 215

3.8.3钢球式安全离合器 216

3.8.4摩擦式安全离合器 217

4液力偶合器 218

4.1类型 218

4.1.1普通型液力偶合器 219

4.1.2限矩型液力偶合器 219

4.1.3调速型液力偶合器 219

4.2原理与计算 220

4.2.1基本关系、特性和原理 220

4.2.2设计参数 224

4.2.3流道选型设计 225

4.2.4结构设计 228

4.2.5轴向推力计算 228

4.2.6叶轮断面设计与强度计算 229

4.2.7传动装置 231

4.3典型产品及其选择 232

4.3.1输入端为弹性盘式的限矩型液力偶合器 232

4.3.2输出端为带式的限矩型液力偶合器 234

4.3.3输入端为弹性盘、输出端为花键孔式的限矩型液力偶合器 234

4.3.4双工作腔式限矩型液力偶合器 236

4.3.5进口调节式调速型液力偶合器 236

4.3.6出口调节式调速型液力偶合器 238

4.3.7进出口调节式调速型液力偶合器 240

第4章 制动器 241

1功能与分类 241

1.1功能 241

1.2分类及特点 241

2鼓式制动器 241

2.1类型、特点和使用范围 241

2.2计算方法 241

2.3常用鼓式制动器的主要性能与尺寸 244

3盘式制动器 251

3.1分类、特点和应用 251

3.2设计计算 252

3.3常用盘式制动器的主要性能与尺寸 253

4带式制动器 254

参考文献 256