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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qTA813

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mn820

5.2 重合度εβ820

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、φα821

5.3 螺旋角β821

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Ft998

2.3.4 齿向载荷分布系数Kβ1000

2.3.3 动载系数Kv和速度系数Zv1000

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