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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