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上册 1

第1篇 机械设计的步骤及构思 1

第1章 机械设计的内容及设计步骤 1

1 机械设计的内容 1

2 机械设计的步骤 1

2.1 设计整体规划 1

2.2 设计计划 1

2.3 草案图设计 2

2.4 计划图设计 4

2.5 零件图绘制 5

2.6 装配图绘制 5

2.7 零件明细表 6

2.8 制造及生产服务 6

2.9 检测及试运转 6

2.10 评估、总结及鉴定 6

第2章 机械设计的构思 8

1 设计的构思过程 8

2 设计构思过程与约束（限制）条件 8

3 传感-控制技术是机械设计构思的重要内容 9

第3章 计算机辅助设计（CAD）概要 10

1 计算机辅助设计的内容 10

2 计算机辅助设计系统的硬件和软件 10

2.1 CAD系统硬件 10

2.2 CAD系统软件 10

第2篇 机械设计的基础 12

第1章 机械的功能及实现功能的机构和结构 12

1 机械的功能及限制（约束）条件 12

2 实现功能的机构和结构 13

2.1 实现动作功能的机构 13

2.2 实现承载功能的结构 17

2.3 实现传递力及力矩功能的结构 18

2.4 实现定位功能的机构及结构 18

2.5 实现零件固定、连接功能的结构 19

2.6 实现零件间位置配合功能的结构 20

3 机构和结构的具体化设计 20

第2章 零件的形状设计 21

1 零件形状设计需要满足的条件 21

2 考虑零件强度的形状设计 22

3 零件形状设计需考虑机械加工或电加工的工艺要求 29

3.1 机械加工和电加工可制得的形状 29

3.2 考虑各种机械加工工艺性的形状设计 29

4 零件形状设计需考虑结构的合理性 36

5 零件形状设计需考虑可装配和可拆卸 43

6 焊接件、铸造件、锻压件和冲压件的工艺性形状设计要求 49

6.1 焊接件的工艺要求及形状设计 49

6.2 铸件的工艺要求及形状设计 57

6.3 考虑锻压工艺的锻件形状设计 66

6.4 考虑冲压工艺要求的冷冲压件形状设计 70

7 考虑热处理工艺的零件形状设计 75

8 考虑不同性能材料的零件形状设计 76

8.1 粉末冶金材料件的形状设计 77

8.2 橡胶制品的形状设计 78

9 考虑设备外观、造型及操作性的形状设计 80

9.1 考虑设备外观、造型的形状设计 80

9.2 色彩设计 82

9.3 考虑操作性的形状设计 83

第3章 作用于机械上的力及零件的强度和刚度设计 91

1 作用于机械上的力 91

1.1 静态力 91

1.2 动态力 92

1.3 电动机及其他动力装置的驱动力 93

2 零件的强度 93

2.1 静强度和刚度设计 94

2.2 零件材料的疲劳强度设计 100

第4章 尺寸、尺寸极限与配合、形状、方向、位置和跳动公差及表面粗糙度 107

1 尺寸的确定、优先数及标准尺寸 107

1.1 尺寸的确定 107

1.2 优先数及其选用 107

1.3 标准尺寸 109

2 尺寸极限与配合 110

2.1 尺寸极限与配合的概念及术语定义 110

2.2 标准公差等级及基本偏差 112

2.3 孔、轴的极限偏差及孔、轴配合 113

2.4 公差等级和配合的选择及应用 143

2.5 未注公差的线性尺寸的一般公差 151

2.6 公称尺寸至18mm的小尺寸孔、轴公差带 151

2.7 圆锥的锥度与锥角、棱体的角度与斜度系列 158

3 形状、方向、位置和跳动公差 163

3.1 形状、方向、位置和跳动公差的定义和标注方法 163

3.2 形状、方向、位置和跳动公差的数值及选用 173

4 表面粗糙度、波纹度 182

4.1 表面粗糙度 182

4.2 表面波纹度 190

4.3 表面粗糙度和波纹度的符号及标注 192

第5章 零件加工工艺、检测及装配 196

1 加工工艺 196

1.1 机械零件通用切削加工 196

1.2 圆柱齿轮和蜗杆副的加工 226

1.3 锥齿轮加工 232

1.4 花键加工 235

1.5 螺纹加工 236

1.6 电加工 238

2 零件检测 242

2.1 长度测量 242

2.2 角度测量 248

2.3 形状和位置误差测量 250

2.4 表面粗糙度的测量 254

2.5 螺纹的测量 254

2.6 圆柱齿轮的测量 257

2.7 蜗杆、蜗轮的测量 258

3 机械装配 258

3.1 机械装配的内容 258

3.2 机械装配中的尺寸调整 259

3.3 装配方法举例 259

第6章 机械加工刀具、零件设计相关的工艺基准 262

1 刀具 262

1.1 刀具对零件形状设计的影响 262

1.2 车刀、刨刀及插刀 263

1.3 孔加工刀具 265

1.4 铣刀及拉刀 275

1.5 齿轮、蜗轮、花键及链轮的加工刀具 279

1.6 螺纹刀具 283

1.7 数控机床用的刀具系统 287

2 零件设计的工艺基准 287

第7章 钢的热处理、表面处理及材料选用 295

1 钢的热处理原理 295

1.1 钢的平衡组织 295

1.2 钢在加热时的组织转变 297

1.3 钢在冷却时的组织转变 298

2 钢的热处理工艺方法 299

2.1 钢的普通热处理工艺 299

2.2 钢的表面热处理工艺 301

3 钢的热处理的有关技术问题 303

3.1 钢的热处理缺陷及防止 303

3.2 热处理工序位置的确定 304

3.3 热处理零件的结构工艺性 304

3.4 热处理技术条件的标注 304

4 常用零件的选材、热处理工艺、性能及应用 305

4.1 齿轮类零件 305

4.2 轴类零件 306

4.3 蜗轮、蜗杆零件 307

4.4 弹簧零件 307

4.5 机床丝杠零件 308

4.6 汽车、拖拉机配件 309

4.7 矿山机械及其他零件 309

5 钢的表面处理 310

5.1 表面改性技术 310

5.2 表面薄膜技术 311

5.3 表面涂覆技术 311

第8章 机械工程材料选用 313

1 铸铁 313

1.1 铸铁的牌号表示方法及示例 313

1.2 灰铸铁 313

1.3 球墨铸铁 315

1.4 可锻铸铁 319

1.5 抗磨铸铁 322

1.6 耐热铸铁 324

2 钢材 326

2.1 钢铁产品的牌号表示方法及示例 326

2.2 钢材的主要性能 330

2.3 钢材的选择 332

2.4 机械制造常用钢材的牌号、性能及选用 333

2.5 模具钢的牌号、性能及用途 369

2.6 特殊性能钢 378

3 钢型材 388

3.1 型钢 388

3.2 钢管 411

3.3 钢板和钢带 416

4 有色金属材料 418

4.1 铜及铜合金 418

4.2 铝及铝合金 423

5 粉末冶金材料 433

5.1 粉末冶金减摩材料 433

5.2 粉末冶金摩擦材料 434

6 非金属材料 435

6.1 橡胶 435

6.2 工程塑料 442

6.3 石棉制品 450

第9章 机械制图及零件形状结构表示方法 452

1 机械制图 452

1.1 剖面区域表示法 452

1.2 图样画法 453

2 零件形状结构表示方法 481

2.1 中心孔在图样上的标示及标注 481

2.2 螺纹、螺纹副及紧固件的画法及标注 482

2.3 矩形花键及渐开线花键的画法及标记 485

2.4 齿轮、齿条、蜗轮、链轮在视图上的画法及工作图 487

2.5 弹簧的画法 489

2.6 滚动轴承表示法 491

2.7 动密封圈表示法 495

2.8 焊缝符号、坡口尺寸、焊接方法代号 498

第3篇 螺纹标准、连接标准件和操作件 509

第1章 螺纹标准 509

1 紧固螺纹 509

1.1 普通螺纹 509

1.2 统一螺纹 513

1.3 管螺纹 521

2 传动螺纹 527

2.1 梯形螺纹 527

2.2 锯齿形螺纹 536

第2章 螺纹连接、销连接及其标准件 545

1 螺纹连接 545

1.1 螺纹连接的方式及防松方法 545

1.2 螺纹连接的预紧及预紧螺栓组的受力和强度计算 547

1.3 零件图及装配图设计时，螺栓、螺钉与螺孔的工艺参数 554

2 螺纹连接标准件 556

2.1 螺栓及螺柱 556

2.2 螺钉 575

2.3 螺母 586

2.4 垫圈及挡圈 601

3 销连接 619

3.1 销的功能及选用 619

3.2 销标准件 620

第3章 操作件 629

1 操作件的选用 629

2 操作件的类型及规格 629

2.1 手柄 629

2.2 手轮及把手 634

第4篇 弹簧及滚动轴承 640

第1章 弹簧 640

1 弹簧的功能及类型 640

2 圆柱螺旋弹簧 640

2.1 圆柱螺旋弹簧的种类及特性 640

2.2 圆柱螺旋弹簧的标准尺寸参数及端部结构 640

2.3 标准圆柱螺旋压缩弹簧的图样及尺寸参数 642

2.4 圆柱螺旋拉伸弹簧 651

2.5 圆柱螺旋扭转弹簧 655

3 碟形弹簧 657

3.1 碟簧的类型及结构尺寸参数 657

3.2 碟簧的特点 658

3.3 碟簧的载荷-变形特性 658

3.4 单片碟簧的载荷、应力、刚度和变形能的计算 659

3.5 组合碟簧 660

3.6 碟簧的强度和许用应力 661

3.7 碟簧的材料及技术要求 662

3.8 常用、非常用标准碟簧及选用 663

3.9 碟簧的设计 666

4 开槽碟形弹簧 666

4.1 开槽碟形弹簧的结构尺寸及特性 666

4.2 开槽碟形弹簧的结构尺寸选择 666

4.3 开槽碟形弹簧的计算式 667

5 片弹簧 668

5.1 片弹簧的结构、特点及应用 668

5.2 直片弹簧的变形及应力 668

5.3 弯片弹簧的变形和应力计算 668

5.4 片弹簧的常用材料及许用应力 669

第2章 滚动轴承选用 670

1 滚动轴承的类型、特性及功能 670

2 滚动轴承选用顺序及内容 675

2.1 选择轴承类型及配置方案 676

2.2 确定轴承的配置方案及轴向限位结构 676

2.3 根据额定动载荷选择轴承的尺寸 680

2.4 根据额定静载荷选择或校核轴承尺寸 686

2.5 检查轴承的极限转速 687

3 滚动轴承游隙的选择 688

4 滚动轴承公差等级的选择 689

5 滚动轴承公差与配合的选择 691

5.1 滚动轴承的配合特点 691

5.2 轴承与轴和轴承座孔配合的常用公差带 692

5.3 轴承配合选择的基本原则 692

5.4 用空心轴、铸铁和轻金属轴承座时轴承配合的选择 694

5.5 机床主轴轴承配合的选择 694

6 滚动轴承配合件表面的几何公差及表面粗糙度 694

7 滚动轴承的预紧及轴向固定 696

7.1 滚动轴承的预紧 696

7.2 滚动轴承的轴向定位和紧固 697

8 滚动轴承的润滑及密封 698

8.1 滚动轴承的润滑 698

8.2 滚动轴承的密封 703

9 滚动轴承的尺寸规格及性能参数 705

9.1 深沟球轴承 705

9.2 调心球轴承 723

9.3 角接触球轴承 731

9.4 圆柱滚子轴承 742

9.5 调心滚子轴承 755

9.6 圆锥滚子轴承 766

9.7 滚针轴承 775

9.8 推力球轴承 784

9.9 推力滚子轴承 788

10 滚动轴承零件及附件 791

10.1 滚动轴承零件 791

10.2 滚动轴承附件 793