机械设计图纸教程第三讲（机械设计师手册）

机械设计图纸教程第三讲（机械设计师手册）可供从事机械设计、制造、使用、维修的工程技术人员、大专院校从事机械设计人员参考。图书包括了机械设计较为常用的资料。适用于解决一般机械设计问题参考。本书主要内容有：机械设计常用资料、机械制图、公差配合、表面粗糙度、常用材料、连接件设计、传动件设计、轴系零件设计、润滑、密封、起重机零部件、操作件、弹簧、机架、导轨、管路及附件、常用电动机、计算机辅助设计、机械系统方案设计等。在编写过程中，努力精选基本、常用的知识和资料，以及常用的机械设计计算方法和数据，收集了新近的国家标准。编排符合使用者的习惯和学科系统，标题明确，附有必要的例题，便于参考和查阅。重视创新性。考虑到我国提高了对“节能减排”的要求，新修订的手册增加了一些绿色设计的内容，如材料的回收以及结构设计的方便拆卸等方面内容。另外，机械系统方案设计和计算机辅助机械设计两章，更加注重传统设计与新技术、新方法的融合。保持实用性。本手册的编排尽量采

《机械设计师手册》自首版面世以来，历经10余次印刷，服务了众多行业内的读者，并对行业的发展和技术的进步起到了积极的推动作用。当前随着科学技术的不断发展进步，行业内新技术、新方法、新工艺、新标准不断涌现，而本手册的第2版面世发行以来已有10年，很多内容需要进行更新修改。所以，在广泛调研企业、科研院所、高校等多方面的使用情况和意见的基础上，决定对本手册进行修订。

新修订的《机械设计师手册（第3版）》主要有以下特色：

• 凸显先进性。本手册修订过程中收入了很多新技术、新方法、新工艺，并对大量标准做了更新。如齿轮的热计算、滚动轴承的选择计算都引入了新国家标准规定的计算方法，螺纹连接引入了德国工程师协会技术准则VDI 2230《高强度螺栓连接系统计算》。另外，对本手册第2版的内容进行了逐章审读，更新了大量的国家标准和行业标准。

• 坚持科学性。修订后的手册内容更加丰富，体系也更加科学。为便于读者使用，根据实际情况，对一些章节补充了较多的新内容。部分章节内容增加一倍以上。另外，内容增加50％以上的有4章，增加20％以上的有7章。为了使本手册的总体篇幅不致大幅增加，同时也考虑到内容的差异化，新修订的手册去掉了液压传动部分（相关内容读者可以参考专门的手册）。

• 重视创新性。考虑到我国提高了对“节能减排”的要求，新修订的手册增加了一些绿色设计的内容，如材料的回收以及结构设计的方便拆卸等方面内容。另外，机械系统方案设计和计算机辅助机械设计两章，更加注重传统设计与新技术、新方法的融合。

• 保持实用性。本手册的编排尽量采用图、表等形式来表达产品设计所需要的内容和资料，使其更加简明、便查，并对各种标准采用摘编、数据合并、改排和格式统一等方法进行改编，使其更为规范和便于读者使用。

  
  

内容简介

图书包括了机械设计较为常用的资料。适用于解决一般机械设计问题参考。本书主要内容有：机械设计常用资料、机械制图、公差配合、表面粗糙度、常用材料、连接件设计、传动件设计、轴系零件设计、润滑、密封、起重机零部件、操作件、弹簧、机架、导轨、管路及附件、常用电动机、计算机辅助设计、机械系统方案设计等。在编写过程中，努力精选基本、常用的知识和资料，以及常用的机械设计计算方法和数据，收集了新近的国家标准。编排符合使用者的习惯和学科系统，标题明确，附有必要的例题，便于参考和查阅。

可供从事机械设计、制造、使用、维修的工程技术人员、大专院校从事机械设计人员参考。

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◆ 目录：◆

前言

第1章常用资料、数据和一般标准1

11标准代号1

12计量单位和单位换算关系2

121法定计量单位2

122常用计量单位换算3

13常用数据6

131常用材料弹性模量及泊松比6

132常用材料的密度和线膨胀系数6

133松散物料的堆密度和安息角7

134常用材料熔点、热导率及比热容8

135常用材料极限强度的近似关系8

136材料硬度值对照表9

137常用材料和物体的摩擦因数9

138滚动摩擦力臂10

139常用物理量常数11

1310机械传动和轴承的效率11

14一般标准和规范12

141标准尺寸12

142棱体的角度与斜度系列13

143圆锥的锥度与锥角系列15

144机器轴高17

145机器轴伸18

146中心孔21

147零件倒圆与倒角23

148圆形零件自由表面过渡圆角半径和

静配合连接轴用倒角23

149砂轮越程槽24

1410插齿、滚齿退刀槽25

1411刨削、插削越程槽25

1412齿轮滚刀外径尺寸26

1413弧形槽端部半径26

1414球面半径26

1415锯缝尺寸27

1416T形槽和相应螺栓27

1417燕尾槽29

1418滚花29

1419分度盘和标尺刻度30

15铸件设计一般规范30

151铸件最小壁厚和最小铸孔尺寸30

152铸造斜度31

153铸造圆角半径32

154铸件壁厚的过渡与壁的连接形式

及其尺寸33

155铸件加强肋的尺寸34

156压铸件设计的基本参数35

16模锻件设计一般规范36

161模锻件的锻造斜度和最小内外圆角

半径36

162模锻件肋的高宽比和最小距离36

163模锻件的凹腔和冲孔连皮尺寸37

164锻件腹板上冲孔的限制37

17冲压件设计一般规范38

171冲裁件38

172弯曲件40

173拉延伸件41

174成形件42

18塑料件设计一般规范44

19常用几何体的体积、面积及重心位置47

110常用力学公式49

1101常用截面的力学特性49

1102受静载荷梁的支点反力、弯矩和

变形计算公式55

1103常用零件的接触应力和接触变形

计算公式62

第2章常用机械基础标准67

21机械制图基本标准67

211图纸幅面和格式67

212图样比例67

213标题栏和明细栏68

214图线68

215剖面符号69

216剖面区域的表示方法70

22常用零件的表示方法72

221螺纹及螺纹紧固件表示方法72

222花键表示方法75

223齿轮表示方法77

224滚动轴承表示方法78

225弹簧画法80

226动密封圈表示法82

23尺寸注法85

24图样简化表示法99

25机构运动简图用图形符号108

第3章极限与配合、几何公差和表面

粗糙度120

31极限与配合的基础120

311术语和定义120

312公差、偏差和配合的基本规定121

313标准公差122

314孔、轴的极限偏差122

315公差与配合的选用165

316配制配合的公差选择165

32未注公差的线性和角度尺寸的一般

公差172

33圆锥公差173

331圆锥公差术语及定义173

332圆锥公差项目及给定方法174

333圆锥公差的数值及选取174

34圆锥配合176

341圆锥配合的形成和类型176

342圆锥配合的术语和定义177

343结构型圆锥配合的基准制与配合的

选取178

344位移型圆锥配合的直径公差带和

配合的确定179

345圆锥轴向偏差及其计算方法179

346配合圆锥基准平面极限初始位置和

极限终止位置的计算182

35几何公差的形状、方向、位置和跳动

公差183

351公差特征项目的符号183

352形状、方向、位置和跳动公差的

图样标注183

353几何公差的公差带的定义、标注和

解释188

354形状、方向、位置、跳动公差值202

36表面结构的表示法208

361表面粗糙度参数及其数值208

362表面结构的图形符号、代号及其

标注208

363选用表面粗糙度评定参数值的

参考图表215

37产品几何技术规范（GPS）总体规划218

371概述218

372术语和定义218

373GPS标准列表219

第4章机械工程常用材料222

41一般知识222

42钢铁牌号表示方法225

421生铁牌号表示方法225

422碳素结构钢和低合金结构钢牌号

表示方法225

423优质碳素结构钢和优质碳素弹簧钢

牌号表示方法226

424易切削钢牌号表示方法227

425车辆车轴及机车车辆用钢牌号

表示方法227

426合金结构钢和合金弹簧钢牌号

表示方法227

427非调质机械结构钢牌号表示方法228

428工具钢牌号表示方法228

429轴承钢牌号表示方法228

4210钢轨钢、冷镦钢牌号表示方法228

4211不锈钢和耐热钢牌号表示方法228

4212焊接用钢牌号表示方法229

4213冷轧电工钢牌号表示方法229

4214电磁纯铁牌号表示方法229

4215原料纯铁牌号表示方法229

4216高电阻电热合金牌号表示方法229

43钢铁材料（黑色金属）及其性能229

431铸铁牌号和性能229

432铸钢244

433碳素结构钢和低合金结构钢牌号和

性能261

434合金结构钢276

435特殊用途钢281

436钢的型材、板材、管材和线材303

437转动部件用高温合金热轧棒材394

44非铁金属396

441铜和铜合金396

442铝和铝合金463

443镁合金537

444钛及钛合金545

445锌合金压铸件558

446铅及铅锑合金560

447烧结金属材料规范565

45金属废料577

451铜及铜合金废料577

452铝及铝合金废料581

453铅及铅合金废料584

46非金属材料586

461橡胶586

462塑料598

47复合材料616

471常用复合材料的分类和性能616

472树脂基复合材料617

473复合钢板621

第5章连接总论626

51设计连接应考虑的问题626

52连接的类型和选择626

521可拆卸与不可拆卸连接626

522按锁合分类626

53连接设计的几个问题629

531连接类型的选择629

532被连接件接合面设计629

533注意连接接头和紧固件的应力集中

问题630

534考虑环境和工作条件的要求630

535使连接受力情况合理630

536当前对紧固件提出的更高要求631

54紧固件标记方法633

541紧固件产品的完整标记633

542标记的简化原则633

543标记示例634

55固定连接系统的分类634

第6章螺纹和螺纹连接635

61螺纹635

611螺纹分类635

612螺纹术语635

613普通螺纹636

614小螺纹669

615热浸镀锌螺纹671

616过滤配合螺纹674

617过盈配合螺纹676

61855°密封管螺纹679

61960°密封管螺纹682

611055°非密封管螺纹684

611180°非密封管螺纹686

6112用于管路的普通螺纹系列687

6113统一螺纹688

6114常用螺纹的识别727

62螺纹紧固件基础736

621紧固件分类736

622紧固件结构要素737

623紧固件公差746

624力学和工作性能759

63紧固件产品790

631螺栓790

632螺柱810

633螺杆817

634螺母818

635螺钉847

636自攻螺钉和木螺钉870

637垫圈884

638紧固件组合件895

64螺纹零件的结构要素908

641螺纹收尾、肩距、退刀槽908

6４2螺钉拧入深度和钻孔深度911

6４３螺栓钻孔直径和沉孔尺寸912

6４４扳手空间913

65螺栓、螺钉、双头螺柱强度计算914

651螺栓组受力计算914

652按强度计算螺栓尺寸的常用算法917

653德国工程师协会技术准则VDI 2230

《高强度螺栓连接系统计算》

简介919

第7章轴毂连接和销连接939

71键连接939

711键和键连接的类型、特点和应用939

712键的选择和键连接的强度校核

计算940

71３键连接的尺寸系列、公差配合和

表面粗糙度941

72花键连接952

721花键基本术语952

722矩形花键连接955

723圆柱直齿渐开线花键956

724圆锥直齿渐开线花键967

725花键连接的强度计算971

73胀套连接选用和设计977

731胀套连接类型和选择977

732胀紧连接套设计978

74圆柱面过盈连接984

741圆柱面过盈连接计算公式984

742配合的选择原则986

743配合的选择步骤986

744校核计算986

745包容件的外径扩大量和被包容件的

内径缩小量的计算986

746过盈配合计算常用数值987

75圆锥过盈配合的计算和选用988

751圆锥过盈连接的特点、型式及

用途988

752计算用的主要符号、含义和单位989

753计算基础与假定条件989

754计算公式989

755圆锥过盈配合的选用990

756圆锥过盈连接校核计算992

757设计计算例题993

758结构设计994

759螺母压紧的圆锥面过盈连接995

76型面连接996

761结构、特点和应用996

762型面连接的廓形和尺寸996

763强度计算公式997

77星盘连接997

78销连接998

781销连接的类型、特点和应用998

782销的选择和销连接的强度计算1000

783销连接的标准元件1001

第8章焊、粘、铆连接1013

81焊接概述1013

811焊接方法1013

812焊接材料1016

813焊接材料的选择1032

82焊接结构设计1032

821焊接结构的特点1032

822采用焊接结构时应注意的问题1033

823焊接结构的设计原则1033

824焊接接头的形式及工作特性1036

825焊接接头的静载强度计算1040

826焊接接头的疲劳强度1047

83典型焊接结构1054

831减速器箱体的焊接结构1054

832旋转体的焊接结构1056

84焊缝结构设计制图资料1062

841钢材焊接的坡口形式和尺寸1062

842非铁金属焊接坡口形式及尺寸1067

843焊缝符号和标注方法1070

844焊接件结构的设计原则1075

845焊接结构的一般尺寸公差和形位

公差1077

846技术制图焊缝符号的尺寸、

比例及简化表示法1077

85钎焊1097

851概述1097

852钎焊基本原理1097

853钎料和钎剂的组成1098

854钎焊方法1106

855钎焊接头的设计1107

86黏接1109

861概述1109

862黏合剂的选择1110

863黏接接头的设计1113

87铆接1117

871铆缝的设计1117

872铆接结构设计中应注意的事项1120

873铆钉1120

874盲铆钉1120

第9章机械传动设计总论1132

91概述1132

911机械传动的作用1132

912机械传动的工作情况1132

913对机械传动设计的要求1132

914机械传动系统的组成1132

92机械传动的分类和选择1133

921啮合传动1133

922摩擦传动1134

93传动系统的组成及传动件的选择1134

931传动比1134

932速度1135

933轴的位置1137

934功率1137

935效率1138

936价格和单位功率的重量1138

937噪声、抗冲击能力和寿命1138

938产生直线运动的传动机构1139

939产生间歇运动的传动机构1139

9310传动的特殊要求1140

94机电一体化传动装置设计要点1140

941伺服系统的分类1140

942机电一体化对机械传动的要求1140

95例题1141

第10章带传动1149

101带传动的一般知识1149

1011传动带的种类及其选择1149

1012带传动的效率1153

1013带传动设计的典型问题1153

102V带传动1153

1021基准宽度制和有效宽度制1153

1022尺寸规格1153

1023V带传动的设计1156

1024带轮1168

1025设计实例1172

103联组窄V带（有效宽度制）传动

及其设计特点1174

1031尺寸规格1174

1032设计计算1175

1033带轮1175

104多楔带传动1175

1041尺寸规格1175

1042设计计算1176

1043设计实例1187

1044带轮1187

105同步带传动1188

1051一般传动用同步带1188

1052梯形齿同步带1188

1053圆弧齿同步带传动设计1201

1054曲线齿同步带传动设计1210

106汽车用传动带1228

1061汽车V带1228

1062汽车同步带1230

1063汽车多楔带1233

107工业用变速宽V带1233

108农业机械用V带1234

1081变速（半宽）V带和带轮1234

1082普通V带1237

1083双面V带（六角带）尺寸1238

109平带传动1241

1091平带的尺寸与公差1241

1092胶帆布平带传动设计1242

1093锦纶片复合平带1244

1094高速带传动1245

1095带轮1246

1010塔轮传动1248

1011半交叉传动1249

1012带传动的张紧1249

10121张紧方法1249

10122预紧力的控制1250

第11章链传动1254

111链条的主要类型和应用特点1254

112滚子链传动1255

1121滚子链的基本参数和尺寸1255

1122滚子链传动的设计1258

1123滚子链链轮1265

1124滚子链传动设计计算示例1271

1125链传动的润滑1271

113套筒链传动1273

1131套筒链的基本参数和尺寸1273

1132套筒链附件1274

1133链轮1275

114传动及输送用双节距精密滚子链和

链轮1275

1141双节距链的基本参数和尺寸1275

1142双节距链附件1278

1143双节距链的链轮1278

115齿形链传动1280

1151齿形链的基本参数和尺寸1280

1152链轮1284

1153齿形链传递功率计算1291

116链传动的布置、张紧与润滑1303

1161链传动的布置1303

1162链传动的张紧1304

第12章圆柱齿轮传动1308

121渐开线圆柱齿轮传动1308

1211基本齿廓与模数系列1308

1212渐开线圆柱齿轮的几何尺寸1309

1213渐开线圆柱齿轮的测量尺寸1314

121４渐开线圆柱齿轮传动的重合度和

齿轮齿条传动的重合度1317

1215变位齿轮的应用和变位系数的

选择1318

1216齿轮几何计算用图表1320

1217齿轮的材料1346

1218渐开线圆柱齿轮承载能力计算1352

1219圆柱齿轮的结构1388

12110齿轮传动的润滑1393

12111渐开线圆柱齿轮的精度1395

12112渐开线圆柱齿轮的测量和

零件图1410

122圆弧圆柱齿轮传动1422

1221圆弧齿轮的基本齿廓和模数

系列1422

1222圆弧齿轮传动的几何尺寸计算1423

1223圆弧齿轮测量尺寸计算1425

1224圆弧齿轮传动主要参数的

选择1426

1225圆弧齿轮承载能力计算1427

1226圆弧圆柱齿轮的精度1437

1227圆弧圆柱齿轮设计实例及零件

工作图1446

第13章锥齿轮传动1450

131渐开线锥齿轮传动1450

1311标准模数系列1450

1312直齿锥齿轮传动的几何尺寸

计算1450

1313锥齿轮结构1450

1314锥齿轮精度选择1453

1315齿轮副侧隙1454

1316图样标注1454

1317锥齿轮公差和检验项目1454

1318锥齿轮精度数值1455

132锥齿轮主要参数的选择1464

1321曲线齿锥齿轮的三种齿制1464

1322锥齿轮的基本齿廓1465

1323锥齿轮的大端分度圆直径1466

1324齿数、模数、齿宽和螺旋角1467

133旧格利森制弧齿锥齿轮设计1471

1331弧齿锥齿轮主要参数初算1471

1332弧齿锥齿轮几何参数计算1471

1333弧齿锥齿轮的当量齿轮和

重合度1474

134ANSI/AGMA 2005D03的锥齿轮

几何设计1475

1341直齿、零度齿和弧齿锥齿轮的

变位1475

1342齿高的收缩1476

1343锥齿轮的最小和最大法向侧隙1476

1344直齿、零度齿和弧齿锥齿轮主要

参数初算1476

1345直齿、零度齿和弧齿锥齿轮几何

参数计算1477

135摆线齿锥齿轮几何设计1478

1351摆线齿锥齿轮主要参数初算1479

1352摆线齿锥齿轮几何参数1480

1353摆线齿锥齿轮的当量齿轮参数和

重合度1489

1354摆线齿锥齿轮的齿形系数和切向

变位系数1489

136锥齿轮承载能力计算方法1491

1361计算方法适用范围1491

1362GB/T 10062规定的计算方法1491

1363安全系数1491

1364锥齿轮强度计算公式1492

1365钳齿轮的齿面接触强度计算1495

1366锥齿轮的齿根弯曲强度计算1501

第14章蜗杆传动1511

141概述1511

1411蜗杆传动的特点1511

1412蜗杆传动的类型1511

1413蜗杆与蜗轮材料的选择1512

1414蜗杆传动的润滑1512

142普通圆柱蜗杆传动1513

1421普通圆柱蜗杆传动的类型和

特点1513

1422普通圆柱蜗杆传动的参数及

尺寸1516

1423普通圆柱蜗杆传动的承载能力

计算1529

1424提高圆柱蜗杆传动质量的途径和

方法1534

1425圆柱蜗杆与蜗轮的结构1538

1426圆柱蜗杆传动的精度1538

1427圆柱蜗杆传动的计算实例1560

143圆弧圆柱蜗杆传动1561

1431圆弧圆柱蜗杆传动的类型1561

1432圆弧圆柱蜗杆传动的主要特点1562

1433圆弧圆柱蜗杆传动的参数及

匹配1563

1434圆弧圆柱蜗杆传动的承载能力

计算1574

144环面蜗杆传动1579

1441环面蜗杆传动的类型和特点1579

1442直廓环面蜗杆传动1579

1443包络环面蜗杆传动1587

1444环面蜗杆传动的强度计算1593

1445环面蜗杆传动精度1596

1446蜗杆和蜗轮的结构1604

第15章摩擦轮传动和无级变速器1607

151摩擦轮传动的特点和分类1607

1511摩擦轮传动的优缺点1607

1512摩擦轮传动的分类1607

152摩擦轮的滑动和失效1608

1521摩擦轮的滑动1608

1522摩擦轮传动的失效和对策1609

153摩擦轮的表面强度计算1609

1531接触应力计算1609

1532线压力q的计算1610

1533Stribeck压力k计算1610

154摩擦力计算1612

1541计算轮压力Fn1612

1542摩擦因数1612

155摩擦轮传动计算公式1613

156摩擦轮传动结构设计1614

1561摩擦轮的压紧装置1614

1562摩擦轮的结构1614

157机械无级变速器1615

1571机械无级变速器的特点和

应用1615

1572机械无级变速器的主要性能

参数1615

1573机械无级变速器分类1616

1574几种常见的机械无级变速器1616

第16章螺旋传动1618

161螺旋传动的构成与功能1618

162螺旋传动的分类1618

163各类螺旋的特点与应用场合1618

164螺旋机构的传动简图、载荷图和运动

方式1619

165滑动螺旋设计1622

1651滑动螺旋的结构设计1622

1652螺杆与螺母材料1625

166滑动螺旋传动的计算1628

1661校核计算1628

1662设计计算1629

167螺纹的尺寸系列、精度与公差1631

1671梯形螺纹1631

1672锯齿形（3°、30°）螺纹1641

168滚珠丝杠（滚动螺旋）1646

1681术语、符号1646

1682滚珠丝杠副的标识符号1650

1683滚珠丝杠副公称直径和公称导程的

标准系列和组合1650

1684滚珠丝杠的验收条件和验收

检验1651

1685滚珠丝杠副的轴向静刚度1660

1686例题1664

1687应用载荷的修正值1665

169滚珠丝杠轴向额定静载荷和动载荷及

使用寿命1665

1691轴向额定载荷1665

1692修正的轴向额定载荷1666

1693寿命1666

END

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