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第一部分 机械设计常用标准和规范 1

第一章常用数据和一般标准 1

一、常用数据 1

表1-1常用材料的弹性模量及泊松比 1

表1-2常用材料的［质量］密度 1

表1-3材料线［膨］胀系数a/10-6K-1 1

表1-4机械传动和摩擦副的效率概略值 2

表1-5各种传动的传动比（参考值） 2

表1-6黑色金属硬度对照表（GB 1172—74摘录） 3

表1-7常用材料的摩擦系数 3

表1-8物体的摩擦系数 3

表1-9滚动摩擦力臂 4

表1-10常用法定计量单位及换算关系 4

二、一般标准 5

表1-11 图纸幅面和格式（GB/T 14689—93摘录） 5

表1-12图样比例（GB/T 14690—93摘录） 5

明细表格式（本课程用） 5

装配图或零件图标题栏格式（本课程用） 6

表1-13机构运动简图符号（GB 4460—84摘录） 6

表1-14标准尺寸（直径、长度、高度等）（GB 2822—81摘录） 8

表1-15滚花（GB 6403.3—86摘录） 8

表1-16锥度与锥角系列（GB 157—89摘录） 9

表1-17中心孔（GB 145—85摘录） 10

表1-18中心孔表示法（GB 4459.5—84摘录） 10

表1-19齿轮滚刀外径尺寸（GB 6083—85摘录） 10

表1-20齿轮加工退刀槽（JB/ZQ 4239—86摘录） 11

表1-21滑移齿轮的齿端圆齿和倒角尺寸 11

表1-22直齿三面刃铣刀尺寸（GB 1117—85摘录） 11

表1-23砂轮越程槽（GB 6403.5—86摘录） 12

表1-24刨切越程槽 12

表1-25圆柱形轴伸（GB 1569—90摘录） 13

表1-26机器轴高（GB 12217—90摘录） 13

表1-27轴肩和轴环尺寸（参考） 13

表1-28零件倒圆与倒角（GB 6403.4—86摘录） 14

表1-29圆形零件自由表面过渡圆角 14

表1-30铸件最小壁厚（不小于） 15

表1-31铸造斜度（JB/ZQ 4257—86摘录） 15

表1-32铸造过渡尺寸（JB/ZQ 4254—86摘录） 15

表1-33铸造外圆角（JB/ZQ 4256—86摘录） 15

表1-34铸造内圆角（JB/ZQ 4255—86摘录） 15

第二章常用材料 16

一、黑色金属材料 16

表2-1 金属材料中常用化学元素名称及符号 16

表2-2钢的常用热处理方法及应用 16

表2-3常用热处理工艺及代号（GB/T 12603—90摘录） 16

表2-4 优质碳素结构钢（GB 699—88摘录） 17

表2-5碳素结构钢（GB 700—88摘录） 18

表2-6合金结构钢（GB 3077—88摘录） 19

表2-7一般工程用铸造碳钢（GB 11352—89摘录） 20

表2-8灰铸铁（GB 9439—88摘录） 21

二、型钢及型材 21

表2-9冷轧钢板和钢带（GB 708—88摘录） 21

表2-10热轧钢板（GB 709—88摘录） 21

表2-11热轧圆钢和方钢尺寸（GB 702—86摘录） 22

表2-12热轧等边角钢（GB 9787—88摘录） 22

表2-13热轧槽钢（GB 707—88摘录） 23

表2-14热轧工字钢（GB 706—88摘录） 23

三、有色金属材料 24

表2-15铸造铜合金、铸造铝合金和铸造轴承合金 24

四、工程塑料 25

表2-16工程塑料 25

五、常用材料的大致比价 25

表2-17常用材料的价格比 25

第三章螺纹联接和螺纹零件结构要素 26

一、螺纹 26

表3-1 普通螺纹基本尺寸（GB 196—81摘录） 26

表3-2梯形螺纹最大实体牙型尺寸（GB 5796—86摘录） 27

表3-3梯形螺纹直径与螺距系列（GB 5796—86摘录） 27

表3-4梯形螺纹基本尺寸 27

表3-5用螺纹密封的管螺纹（GB 7306—87摘录） 28

表3-6非螺纹密封的管螺纹（GB 7307—87摘录） 28

二、螺栓、螺柱、螺钉 29

表3-7六角头螺栓A和B级（GB 5782—86摘录） 29

六角头螺栓全螺纹A和B级（GB 5783—86摘录） 29

表3-8六角头铰制孔用螺栓A和B级（GB 27—88摘录） 30

表3-9六角头螺杆带孔螺栓A和B级（GB 31.1—88摘录） 30

表3-10双头螺柱bm=d（GB 897—88摘录）、bm=1.25d（GB 898—88摘录）、bm=1.5d（GB 899—88摘录） 31

表3-11地脚螺栓（GB 799—88摘录） 32

表3-12 内六角圆柱头螺钉（GB 70—85摘录） 32

表3-13 十字槽盘头螺钉（GB 818—85摘录）、十字槽沉头螺钉（GB 819—85摘录） 33

表3-14开槽盘头螺钉（GB 67—85摘录）、开槽沉头螺钉（GB 68—85摘录） 34

表3-15紧定螺钉 35

表3-16吊环螺钉（GB 825—88摘录） 36

三、螺母 37

表3-17 I型六角螺母A和B级（GB 6170—86摘录） 37

六角薄螺母A和B级倒角（GB 6172—86摘录） 37

表3-18 I型六角开槽螺 A和B级（GB 6178—86摘录） 37

四、垫圈 38

表3-19小垫圈、平垫圈 38

表3-20标准型弹簧垫圈（GB 93—87摘录）、轻型弹簧垫圈（GB 859—87摘录） 38

表3-21外舌止动垫圈（GB 856—88摘录） 39

表3-22 工字钢、槽钢用方斜垫圈 39

五、螺纹零件的结构要素 40

表3-23普通螺纹收尾、肩距、退刀槽和倒角（GB/T 3—1997摘录） 40

表3-24 单头梯形螺纹的退刀槽和倒角（JB/GQ 138—80摘录） 40

表3-25螺栓和螺钉通孔及沉孔尺寸 41

表3-26普通粗牙螺纹的余留长度、钻孔余留深度（JB/ZQ 4247—86摘录） 41

表3-27粗牙螺栓、螺钉的拧入深度和螺纹孔尺寸（参考） 42

表3-28扳手空间（JB/ZQ 4005—84摘录） 42

第四章键联接和销联接 43

一、键联接 43

表4-1平键联接的剖面和键槽尺寸（GB 1095—79摘录）、普通平键的 43

型式和尺寸（GB 1096—79摘录） 43

表4-2 导向平键的型式和尺寸（GB 1097—79摘录） 44

表4-3矩形花键尺寸、公差（GB 1144—87摘录） 45

二、销联接 46

表4-4圆柱销（GB 119—86摘录）、圆锥销（GB 117—86摘录） 46

表4-5螺尾锥销（GB 881—86摘录） 46

表4-6 内螺纹圆柱销（GB 120—86摘录）、内螺纹圆锥销（GB 118—86摘录） 47

表4-7开口销（GB 91—86摘录） 47

第五章轴系零件的紧固件 48

一、挡圈 48

表5-1 轴肩挡圈（GB 886—86摘录） 48

表5-2锥销锁紧挡圈（GB 883—86摘录）、螺钉锁紧挡圈（GB 884—86摘录） 48

表5-3轴端挡圈 49

表5-4孔用弹性挡圈A型（GB 893.1—86摘录） 50

表5-5轴用弹性挡圈—A型（GB 894.1—86摘录） 51

二、圆螺母及止动垫圈 52

表5-6 圆螺母（GB 812—88摘录）、小圆螺母（GB 810—88摘录） 52

表5-7 圆螺母用止动垫圈（GB 858—88摘录） 53

三、轴上固定螺钉用的孔 53

表5-8轴上固定螺钉用的孔（JB/ZQ 4251—86摘录） 53

第六章滚动轴承 54

一、常用滚动轴承 54

表6-1深沟球轴承（GB/T 276—94摘录） 54

表6-2圆柱滚子轴承（GB/T 283—94摘录） 56

表6-3调心球轴承（GB/T 281—94摘录） 58

表6-4角接触球轴承（GB/T 292—94摘录） 60

表6-5 圆锥滚子轴承（GB/T 297—94摘录） 62

表6-6 推力球轴承（GB/T 301—1995摘录） 64

二、滚动轴承的配合（GB/T 275—93摘录） 66

表6-7向心轴承载荷的区分 66

表6-8向心轴承和轴的配合轴公差带代号 66

表6-9向心轴承和外壳的配合孔公差带代号 66

表6-10推力轴承和轴、外壳的配合轴和孔公差带代号 67

表6-11轴和外壳的形位公差 67

表6-12配合面的表面粗糙度 67

三、滚动轴承座 68

表6-13滚动轴承座（GB 7813—87摘录） 68

四、其他 69

表6-14 向心推力轴承和推力轴承的轴向游隙（参考） 69

表6-15部分轴承的价格（参考） 69

第七章润滑与密封 70

一、润滑剂 70

表7-1常用润滑油的主要性质和用途 70

表7-2常用润滑脂的主要性质和用途 71

二、油杯、油标 71

表7-3旋盖式油杯（GB 1154—89摘录） 71

表7-4直通式压注油杯（GB 1152—89摘录） 72

表7-5 接头式压注油杯（GB 1153—89摘录） 72

表7-6压配式压注油杯（GB 1155—89摘录） 72

表7-7压配式圆形油标（GB 1160.1 89摘录） 73

表7-8长形油标（GB 1161—89摘录） 73

表7-9管状油标（GB 1162—89摘录） 74

表7-10杆式油标 74

三、螺塞及封油圈 74

表7-11外六角螺塞（JB/ZQ 4450—86）、纸封油圈（ZB 71—62）、皮封油圈（ZB 70—62） 74

四、密封件 75

表7-12毡圈油封及槽（JB/ZQ 4606—86摘录） 75

表7-13通用O形橡胶密封圈（GB 3452.1—92摘录） 75

表7-14旋转轴唇形密封圈的型式及尺寸（GB 13871—92摘录） 76

表7-15 J型无骨架橡胶油封（HG 4-338—66摘录）（1988年确认继续执行） 77

表7-16油沟式密封槽（JB/ZQ 4245—86摘录） 77

表7-17迷宫密封槽 77

表7-18甩油环（高速轴用） 77

表7-19甩油盘（低速轴用） 77

第八章联轴器和离合器 78

一、联轴器轴孔和键槽形式 78

表8-1轴孔和键槽的形式、代号及系列尺寸（GB 3852—83摘录） 78

二、联轴器 79

表8-2凸缘联轴器（GB 5843—86摘录） 79

表8-3 GICL型鼓形齿式联轴器（ZB J19013—89摘录） 80

表8-4弹性套柱销联轴器（GB 4323—84摘录） 81

表8-5弹性柱销联轴器（GB 5014—85摘录） 82

表8-6梅花形弹性联轴器（GB 5272—85摘录） 83

表8-7尼龙滑块联轴器（JB/ZQ 4384—86摘录） 84

三、离合器 85

表8-8简易传动用矩形牙嵌式离合器 85

表8-9矩形、梯形牙嵌式离合器 85

第九章极限与配合、形状与位置公差和表面粗糙度 86

一、极限与配合（GB/T 1800.1—1997*,GB 1800—79摘录） 86

表9-1标准公差数值（GB 1800—79摘录） 87

表9-2轴的各种基本偏差的应用 87

表9-3公差等级与加工方法的关系 88

表9-4优先配合特性及应用举例 88

表9-5轴的极限偏差（GB 1801—79摘录） 89

表9-6孔的极限偏差（GB 1801—79摘录） 94

表9-7线性尺寸的未注公差（GB/T 1804—92摘录） 98

二、形状和位置公差 98

表9-8公差特征项目的符号及其标注（GB/T 1182—96摘录） 98

表9-9直线度、平面度公差（GB/T1184—96摘录） 99

表9-10圆度、圆柱度公差（GB/T 1184—96摘录） 100

表9-11 平行度、垂直度、倾斜度公差（GB/T 1184—96摘录） 101

表9-12 同轴度、对称度、圆跳动和全跳动公差（GB/T 1184—96摘录） 102

三、表面粗糙度 103

表9-13表面粗糙度主要评定参数Ra,Rz,Ry的数值系列（GB/T 1031—95摘录） 103

表9-14 表面粗糙度主要评定参数Ra,Rz,Ry的补充系列值（GB/T 1031—95摘录） 103

表9-15加工方法与表面粗糙度Ra值的关系（参考） 103

表9-16表面粗糙度符号代号及其注法（GB/T 131—93摘录） 104

第十章齿轮传动、蜗杆传动公差 105

一、渐开线圆柱齿轮精度（GB 10095—88摘录） 105

1．定义和代号 105

表10-1 齿轮、齿轮副误差及侧隙的定义和代号 105

2．精度等级 107

表10-2 不同机器中所应用的齿轮精度等级 107

表10-3齿轮传动精度等级与圆周速度及加工方法的关系 108

3．公差组 108

表10-4公差组 108

4．齿轮、齿轮副的检验项目 108

表10-5推荐的圆柱齿轮和齿轮副检验项目 109

表10-6 圆柱齿轮的Fr,Fi″,ff值 109

表10-7圆柱齿轮的±fpt,±fpb,fi″值 109

表10-8 圆柱齿轮的Fp,Fpk,Fw,Fβ值 110

表10-9中心距极限偏差±fa值 110

表10-10轴线平行度公差 110

表10-11接触斑点 110

5．齿轮副侧隙 110

表10-12齿厚极限偏差 111

表10-13最小侧隙jnmin参考值 111

表10-14齿厚极限偏差Es参考值 111

6．齿坯公差和齿轮表面粗糙度 112

表10-15齿坯公差值 112

表10-16齿轮的表面粗糙度Ra推荐值 112

7．图样标注 112

8．公法线长度和分度圆弦齿厚 112

表10-17公法线长度W′（m=1,a0=20°） 113

表10-18假想齿数系数Kβ（an=20°） 114

表10-19假想齿数小数部分△Z′的公法线长度△W′（mn=1 mm,an=20°） 114

二、锥齿轮精度（GB 11365—89摘录） 114

1．精度等级 114

表10-20锥齿轮第Ⅱ公差组精度等级与圆周速度的关系 114

2．公差组与检验项目 115

表10-21 锥齿轮和齿轮副的公差组及各检验组的应用 115

表10-22推荐的锥齿轮和齿轮副的检验项目 115

表10-23 锥齿轮的Fp,Fpk,Fr和齿轮副的Fi∑c″,Fvj值 116

表10-24锥齿轮的±fpt,fc和齿轮副的fi∑c″值 116

表10-25接触斑点 116

表10-26周期误差的公差fzk′值（齿轮副周期误差的公差fzkc′值） 117

表10-27齿圈轴向位移极限偏差±fAM值 117

表10-28锥齿轮副的Fzzc′,±E∑,±fa值 118

3．齿轮副侧隙 118

表10-29最小法向侧隙jnmin值 119

表10-30齿厚公差Ts值 119

表10-31 最大法向侧隙jnmax的制造误差补偿部分Es△值 119

表10-32齿厚上偏差Ess值 120

4．齿坯公差 120

表10-33齿坯公差值 120

5．图样标注 120

6．锥齿轮和非变位圆柱齿轮的齿厚及齿高 121

表10-34非变位直齿圆柱、锥齿轮分度圆上弦齿厚及弦齿高（a0=20°,ha*=1） 121

三、圆柱蜗杆、蜗轮精度（GB 10089—88摘录） 122

1．精度等级和公差组 122

表10-35蜗杆、蜗轮及其传动的公差组 122

表10-36蜗杆传动的加工方法及应用范围 122

2．蜗杆、蜗轮及传动的检验与公差 123

表10-37推荐的蜗杆、蜗轮及其传动检验项目 123

表10-38蜗杆的公差和极限偏差fh,fhL,fpx,fpxL,ffl,fr值 123

表10-39 蜗轮的Fp,Fpk,±fpt,ff2值 124

表10-40蜗轮的Fr,Fi″,fi″值 124

表10-41蜗杆副接触斑点的要求 125

表10-42蜗杆副的±fa,±fx,±f∑值 125

3．蜗杆传动的侧隙 125

表10-43齿厚偏差计算公式 125

表10-44蜗杆副的最小法向侧隙jnmin值 126

表10-45蜗杆齿厚上偏差（Ess1）中的误差补偿部分Es△值 126

表10-46蜗轮齿厚公差Ts2、蜗杆齿厚公差Ts1值 127

4．齿坯公差和蜗杆、蜗轮表面粗糙度 127

表10-47齿坯公差值 127

表10-48蜗杆、蜗轮的表面粗糙度Ra推荐值 127

5．图样标注 128

第十一章减速器设计资料 129

表11-1铸铁减速器箱体主要结构尺寸（图11-1，图11-2） 129

表11-2凸台及凸缘的结构尺寸 132

表11-3起重吊耳和吊钩 132

表11-4视孔盖 132

表11-5通气器的结构型式和尺寸 133

表11-6凸缘式轴承盖 134

表11-7嵌入式轴承盖 134

表11-8套杯 134

表11-9圆柱齿轮的结构及尺寸 135

表11-10锥齿轮的结构及尺寸 136

表11-11蜗杆的结构及尺寸 136

表11-12蜗轮的结构及尺寸 137

第十二章电动机 138

一、Y系列三相异步电动机（JB 3074—82摘录） 138

表12-1 Y系列（IP 44）电动机的技术数据 138

表12-2 Y系列电动机安装代号 139

表12-3机座带底脚、端盖无凸缘（B3,B6,B7,B8,V5,V6型）电动机的安装及外形尺寸 139

表12-4机座不带底脚、端盖有凸缘（B5,V3型）和立式安装、机座不带底脚、端盖有凸缘、轴伸向下（V1型）电动机的安装及外形尺寸 140

表12-5 Y系列（IP 44）三相异步电动机的参考比价 140

第二部分 机械设计课程设计指导书 141

第十三章总论 141

一、课程设计的目的 141

二、课程设计的内容及方法 141

三、课程设计的步骤 142

四、课程设计中应正确对待的几个问题 143

五、应用CAD进行课程设计的注意事项 143

第十四章传动装置的总体设计 145

一、确定传动方案 145

二、选择电动机 148

三、计算传动装置的总传动比及分配各级传动比 149

四、计算传动装置的运动和动力参数 150

五、绘制传动装置方案简图 151

第十五章传动件的设计计算 152

一、箱外传动件的设计及联轴器的选择 152

二、箱内传动件的设计要点 152

第十六章减速器装配工作图的设计 154

一、概述 154

二、装配工作图设计的准备 154

三、初绘装配底图及验算轴系零件 155

四、设计和绘制减速器内的轴系结构 161

五、设计和绘制箱体及其附件的结构 169

六、装配底图的检查 177

七、完成装配工作图 177

第十七章零件工作图设计 182

一、视图选择 182

二、尺寸及其偏差的标注 182

三、表面粗糙度的标注 184

四、形位公差的标注 184

五、零件工作图的技术要求 185

六、传动件的啮合特性表 185

七、零件工作图的标题栏 185

第十八章编写设计说明书与准备答辩 186

一、设计说明书的内容 186

二、说明书书写格式示例 187

三、答辩准备 189

第十九章减速器参考图例 190

图19-1单级圆柱齿轮减速器外形图 190

图19-2单级锥齿轮减速器外形图 190

图19-3单级蜗杆减速器外形图 191

图19-4两级同轴式圆柱齿轮减速器焊接箱体外形图 191

图19-5带式运输机总图 192

图19-6单级圆柱齿轮减速器 194

图19-7单级圆柱齿轮减速器 196

图19-8单级圆柱齿轮减速器 198

图19-9单级圆柱齿轮减速器 200

图19-10两级圆柱齿轮减速器（展开式） 202

图19-11两级圆柱齿轮减速器（同轴式） 204

第三部分 减速器参考图例及设计题目 206

图19-12 单级锥齿轮减速器 206

图19-13单级锥齿轮减速器 208

图19-14单级蜗杆减速器（下置式） 210

图19-15 单级蜗杆减速器（上置式） 212

图19-16单级蜗杆减速器（大端盖式） 214

图19-17减速器箱座零件工作图 216

图19-18齿轮轴零件工作图 218

图19-19齿轮零件工作图 219

图19-20硬齿面齿轮零件工作图 219

图19-21 硬齿面齿轮轴零件工作图 220

图19-22轴零件工作图 221

图19-23大锥齿轮零件工作图 222

图19-24锥齿轮轴零件工作图 223

图19-25蜗杆零件工作图 224

图19-26蜗轮部件装配图 225

图19-27蜗轮轮缘零件工作图 226

图19-28蜗轮轮芯零件工作图 226

减速器装配图常见错误分析（图19-29） 227

第二十章 “机械设计与机械设计基础”课程设计题目 229

题目1设计用于带式运输机上的单级斜齿圆柱齿轮减速器 229

题目2设计用于螺旋输送机上的单级斜齿圆柱齿轮减速器 231

题目3设计用于带式运输机上的单级锥齿轮减速器 233

题目4设计用于链式传送设备的单级锥齿轮减速器 235

题目5设计用于带式运输机上的两级圆柱齿轮减速器 237

题目6设计用于带式运输机上的圆锥－圆柱齿轮减速器 239

题目7设计用于带式运输机上的蜗杆减速器 241

题目8设计用于带式运输机的传动装置 243

题目9设计通用两级斜齿圆柱齿轮减速器系列 245

题目10设计绕线机的传动装置 247

参考文献 249