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第1章 概论和设计基础1

1.1机械零件的种类和分类1

1.2标准学基础1

1.2.1国家标准和国际标准，技术规范1

1.2.2德国标准（DIN标准）的制订过程2

1.2.3十进分类法2

1.3标准数（优先数和尺寸）3

1.3.1标准数的含义3

1.3.2标准数系列的构成3

1.3.3标准数的应用4

1.3.4计算示例5

1.4设计基础概论7

1.4.1设计原则7

1.4.2设计方法学8

1.4.3计算机在设计中的应用14

1.5参考文献15

第2章 公差、配合、表面质量17

2.1公差17

2.1.1尺寸公差17

2.1.2形状公差20

2.1.3位置公差20

2.1.4机械图上的公差标注20

2.2配合21

2.2.1基本概念21

2.2.2 ISO配合制度23

2.2.3配合选择23

2.3表面质量24

2.3.1几何形状偏差24

2.3.2机械图上的表面标注25

2.4计算示例26

2.5参考文献29

第3章 强度计算30

3.1概述30

3.2变形形式和载荷类型30

3.3材料性能，强度特性曲线35

3.3.1静强度值（材料特征值）35

3.3.2疲劳强度（材料特征值）37

3.4零件静强度41

3.5零件疲劳强度42

3.5.1结构特征值42

3.5.2结构强度（零件强度）的确定46

3.6安全系数49

3.7实际强度计算50

3.7.1近似计算50

3.7.2静强度校核51

3.7.3动强度校核（疲劳强度校核）51

3.7.4钢结构的强度校核52

3.8计算示例53

3.9参考文献56

第4章 粘接58

4.1功能和作用58

4.1.1任务和用途58

4.1.2物理力在粘接中的作用（粘附机理）59

4.1.3粘结剂种类59

4.1.4粘接的形成60

4.2结构和设计61

4.2.1应力和强度61

4.2.2影响强度的因素63

4.2.3粘接的结构设计64

4.3计算基础65

4.4计算示例66

4.5参考文献67

第5章 钎焊68

5.1功能和作用68

5.1.1任务和用途68

5.1.2物理力在钎焊中的作用69

5.1.3钎料和焊剂的类型69

5.1.4钎焊性71

5.1.5钎焊的形成71

5.2结构和初步设计72

5.3计算基础73

5.3.1强度计算73

5.3.2钎焊的许用应力75

5.4计算示例76

5.5参考文献77

第6章 焊接78

6.1功能和作用78

6.1.1工作原理和用途78

6.1.2焊接方法79

6.1.3焊接过程的影响81

6.2结构和设计83

6.2.1零件的焊接性83

6.2.2接头和焊缝类型87

6.2.3质量保障92

6.2.4 DIN EN 22553规定的焊缝标注方法93

6.2.5面向焊接的结构设计96

6.3焊接设计计算108

6.3.1钢结构中的焊接108

6.3.2起重机制造中的焊接127

6.3.3机械制造中的焊接计算128

6.3.4焊接压力容器计算131

6.4计算示例135

6.5参考文献142

第7章 铆接144

7.1概述144

7.2铆钉145

7.2.1铆钉形状145

7.2.2铆钉材料149

7.2.3铆钉的标注149

7.3铆接的形成149

7.3.1一般提示149

7.3.2热铆接150

7.3.3冷铆接151

7.4铆接类型，剪切层数151

7.5钢结构和起重机制造中的铆接152

7.5.1一般规范152

7.5.2零件计算152

7.5.3铆钉和铆接计算152

7.5.4铆接的结构设计157

7.6轻金属结构中的铆接158

7.6.1概述158

7.6.2铝铆钉159

7.6.3材料159

7.6.4零件和铆钉的设计计算159

7.6.5结构设计161

7.6.6防腐161

7.7机械和仪器制造中的铆接162

7.7.1应用示例162

7.7.2提高疲劳强度的措施162

7.7.3强度校核162

7.8计算示例163

7.9参考文献和图片来源166

第8章 螺纹联接168

8.1功能和作用168

8.1.1任务和工作原理168

8.1.2螺纹168

8.1.3螺栓和螺母的种类170

8.1.4垫圈和螺纹防松件173

8.1.5螺栓和螺母的制造、材料和强度174

8.2结构和设计175

8.2.1螺纹件的结构设计175

8.2.2螺纹联接的结构设计177

8.2.3螺纹联接的初步设计181

8.3螺栓联接的计算182

8.3.1紧螺栓联接的力与变形关系183

8.3.2螺栓联接的压陷性能188

8.3.3螺栓联接的疲劳强度，动安全系数188

8.3.4螺栓联接的拧紧，拧紧力矩189

8.3.5装配预紧力，拧紧力矩系数和方法191

8.3.6拧紧时螺栓应力分析193

8.3.7满足最大许用螺栓力，静安全系数的计算194

8.3.8承压面压强195

8.3.9机械制造中的螺栓联接的实用计算方法196

8.3.10螺栓联接的松动，防松措施197

8.4钢结构中的螺纹联接198

8.4.1用途198

8.4.2螺栓类型199

8.4.3拉杆和压杆联接199

8.4.4受旋转力矩（剪切）的联接203

8.4.5悬臂联接204

8.5螺旋传动206

8.5.1初步设计206

8.5.2强度校核206

8.5.3稳定性校核208

8.5.4螺母螺纹（导向螺纹）的校核209

8.5.5螺旋传动的效率，自锁210

8.6计算示例210

8.7参考文献217

第9章 轴销联接、销联接和安全零件218

9.1功能和作用218

9.2轴销218

9.2.1形状和用途218

9.2.2机械制造中的轴销联接的结构和初步设计219

9.2.3机械制造中的轴销联接计算221

9.2.4根据钢结构规范进行轴销联接的结构和初步设计222

9.2.5根据钢结构规范进行轴销联接计算223

9.3销钉和弹性衬224

9.3.1形状和用途224

9.3.2销联接的计算227

9.4安全零件229

9.4.1安全环（弹性卡簧）229

9.4.2开口销和弹性插销231

9.4.3定位环232

9.4.4轴托232

9.5结构和应用示例232

9.6计算示例235

9.7参考文献239

第10章 弹簧240

10.1功能和作用240

10.1.1弹簧刚度，弹簧特性线240

10.1.2弹簧功242

10.1.3吸振性能、弹簧效率和阻尼242

10.2结构和设计243

10.2.1弹簧种类243

10.2.2弹簧材料244

10.2.3弹簧参数（优化基础）244

10.3计算基础和单个弹簧性能245

10.3.1拉伸/压缩变形弹簧245

10.3.2弯曲变形弹簧246

10.3.3扭转变形金属弹簧258

10.3.4橡胶弹簧267

10.4计算示例269

10.5参考文献275

第11章 心轴、转轴和轴颈276

11.1功能和作用276

11.2结构和设计277

11.2.1结构设计基础277

11.2.2初步设计计算279

11.3控制计算289

11.3.1强度校核289

11.3.2弹性性能291

11.3.3临界转速293

11.4计算示例297

11.5参考文献303

第12章 轴毂联接件304

12.1功能和作用304

12.2形封闭轴毂联接305

12.2.1平键和半圆键联接305

12.2.2矩形花键和渐开线花键联接308

12.2.3成形联接309

12.2.4端面渐开线花键联接310

12.2.5销联接311

12.3力封闭轴毂联接311

12.3.1圆柱面过盈联接311

12.3.2圆锥面过盈联接319

12.3.3弹性环联接321

12.3.4夹紧联接327

12.3.5楔键联接329

12.3.6圆楔键联接331

12.4物质封闭轴毂联接331

12.5计算示例331

12.6参考文献和图片来源335

第13章 联轴器、离合器和制动器336

13.1联轴器、离合器的功能和作用336

13.2联轴器、离合器选择的计算基础337

13.2.1起动转矩、联轴器、离合器传动力矩337

13.2.2惯性力矩、转动惯量339

13.2.3原动机和工作机的工作性能340

13.2.4联轴器、离合器转矩341

13.2.5挠性联轴器的设计344

13.2.6摩擦离合器的设计347

13.3联轴器349

13.3.1刚性联轴器349

13.3.2挠性联轴器（补偿式联轴器）350

13.4离合器359

13.4.1操纵式离合器359

13.4.2力矩操纵离合器（安全离合器）367

13.4.3转速操纵离合器（离心离合器）369

13.4.4方向操纵离合器（超越离合器）370

13.4.5感应离合器371

13.4.6液体动压离合器373

13.5联轴器、离合器的使用和选择方法375

13.6制动器379

13.6.1功能和作用379

13.6.2设计计算379

13.6.3结构形式380

13.7计算示例383

13.8参考文献和图片来源391

第14章 滚动轴承和滚动轴承支承393

14.1功能和作用393

14.1.1任务和工作原理393

14.1.2轴承的分类393

14.1.3滚动轴承使用规范394

14.1.4滚动轴承的分类394

14.2滚动轴承支承的结构和设计403

14.2.1轴承布置403

14.2.2轴承选择405

14.2.3支承结构设计406

14.2.4滚动轴承的润滑409

14.2.5轴承密封413

14.2.6轴承尺寸的预选413

14.3滚动轴承的设计计算414

14.3.1静承载能力414

14.3.2动承载能力415

14.3.3基本额定载荷C和C0的降低418

14.3.4可达到的寿命—修正寿命计算419

14.3.5使用寿命420

14.3.6极限转速420

14.4滚动轴承支承的结构示例421

14.5滚动支承结构件423

14.6计算示例426

14.7参考文献和图片来源433

第15章 滑动轴承434

15.1功能和作用434

15.1.1工作原理434

15.1.2滑动面布置434

15.1.3摩擦状态435

15.1.4润滑剂的影响436

15.1.5液体动压润滑438

15.2用途441

15.3结构和设计442

15.3.1滑动轴承材料442

15.3.2结构和工作影响因素445

15.3.3滑动轴承的润滑剂供给448

15.3.4向心滑动轴承的结构设计450

15.3.5推力滑动轴承的结构设计457

15.3.6轴承密封460

15.4计算基础461

15.4.1向心滑动轴承的计算461

15.4.2推力滑动轴承的计算471

15.5计算示例476

15.6参考文献482

第16章 带传动483

16.1功能和作用483

16.1.1任务和工作原理483

16.1.2带的结构和材料483

16.2结构和设计486

16.2.1结构类型和用途486

16.2.2带传动结构设计490

16.3带传动设计493

16.3.1带传动设计计算理论基础493

16.3.2带传动的设计计算498

16.4计算示例504

16.5参考文献509

第17章 链传动510

17.1功能和作用510

17.1.1任务和用途510

17.1.2链的种类、结构和用途510

17.1.3链轮513

17.1.4滚子链的联接链节514

17.1.5链传动的运动分析514

17.2滚子链传动的结构和设计515

17.2.1齿形参数515

17.2.2链轮齿数的确定516

17.2.3链轮结构设计517

17.2.4链的选择518

17.2.5链节数、中心距519

17.2.6链传动的布置519

17.2.7链边的悬索垂度520

17.2.8辅助设施520

17.2.9链传动的润滑与保养522

17.3链传动的受力分析522

17.4计算示例524

17.5参考文献526

第18章 流体传输零件（输送管路）527

18.1功能、作用和用途527

18.2零件种类527

18.2.1管道527

18.2.2软管529

18.2.3成型件529

18.2.4阀门529

18.3结构和设计532

18.3.1公称压力和公称通径532

18.3.2管道联接方式533

18.3.3伸缩补偿537

18.3.4管道支架538

18.3.5输送管路结构设计规范539

18.3.6输送管路的画法540

18.4计算基础540

18.4.1管道横截面和压力损失540

18.4.2按内压力计算壁厚542

18.5计算示例545

18.6参考文献547

第19章 密封549

19.1功能和作用549

19.2静止零件之间的接触式密封（静密封）550

19.2.1不可拆接触式密封550

19.2.2可拆密封551

19.3相对运动零件之间的接触式密封（动密封）557

19.3.1旋转运动密封557

19.3.2带或不带旋转运动的轴向运动的密封561

19.4相对运动零件之间的非接触式密封563

19.5参考文献和图片来源565

第20章 齿轮和齿轮传动（基础知识）566

20.1功能和作用566

20.1.1齿轮及其机构类型567

20.1.2齿廓啮合基本定律569

20.1.3齿廓曲线和啮合类型571

20.1.4基本齿廓、渐开线齿轮的加工574

20.2齿轮材料576

20.3齿轮传动的润滑577

20.4传动效率579

20.5齿轮和减速器箱体的设计要求580

20.5.1结构设计规范580

20.5.2图形尺寸标注584

20.6参考文献585

第21章 外啮合圆柱齿轮传动586

21.1渐开线直齿圆柱齿轮几何学586

21.1.1概念和关键尺寸586

21.1.2零变位齿轮的几何尺寸587

21.1.3实际啮合线段，齿廓重合度588

21.1.4齿轮变位（直齿轮）589

21.1.5渐开线函数及其在变位传动中的应用593

21.1.6计算示例（直齿轮传动）595

21.2渐开线斜齿圆柱齿轮几何学597

21.2.1基本形状、螺旋角597

21.2.2几何尺寸598

21.2.3啮合关系、总重合度599

21.2.4变位（斜齿轮）600

21.2.5计算示例（斜齿轮几何学）601

21.3公差、啮合精度603

21.3.1侧隙和齿厚偏差603

21.3.2齿厚检测605

21.3.3计算示例（公差、啮合精度）605

21.4初步设计计算607

21.4.1预选主要尺寸和参数607

21.4.2齿轮几何尺寸和参数设计步骤609

21.5承载能力校核610

21.5.1齿轮传动的失效形式610

21.5.2受力分析611

21.5.3载荷影响系数613

21.5.4齿根承载能力校核615

21.5.5点蚀承载能力校核617

21.5.6计算示例（承载能力校核）619

第22章 锥齿轮及其传动623

22.1基本类型、功能和用途623

22.2锥齿轮几何学623

22.2.1直齿锥齿轮623

22.2.2斜齿锥齿轮627

22.3初步设计计算630

22.4承载能力校核631

22.4.1受力分析632

22.4.2齿根承载能力校核633

22.4.3点蚀承载能力校核634

22.5锥齿轮传动计算示例635

第23章 交错轴斜齿轮传动和蜗杆传动641

23.1交错轴斜齿轮传动641

23.1.1功能和作用641

23.1.2几何关系641

23.1.3啮合关系642

23.1.4受力分析（标准传动）643

23.1.5尺寸计算（标准传动）644

23.2蜗杆传动645

23.2.1功能和作用645

23.2.2交错角Σ=90°的圆柱蜗杆传动的几何关系647

23.2.3啮合关系649

23.2.4受力分析649

23.2.5蜗杆传动初步设计计算651

23.2.6承载能力校核652

23.2.7计算示例653

第24章 摩擦学658

24.1功能和作用658

24.2摩擦及其分类658

24.3摩擦状态（润滑状态）659

24.4润滑剂661

24.4.1润滑油661

24.4.2润滑脂666

24.4.3其他润滑剂667

24.5润滑类型668

24.6机械零件的损坏669

24.6.1磨损669

24.6.2腐蚀669

24.6.3损坏形式670

24.7参考文献670