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簡明機械設計手冊
本書介紹了從事機械設計所必須的常用數據和資料、常用標準和規(guī)范、常用材料、公差配合與 表面粗糙度、螺紋連接、鍵連接、銷連接、鉚接、焊接、膠接、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、軸、滾動軸承、滑動軸承、聯(lián)軸器、離合器、減速器、電動機等內容,并附有相應的設計計算實例,融設計手冊與通用機械零部件設計計算方法為一體。
本書介紹了機械結構設計人員必需的常用標準和常用資料,介紹了常用零部件的類型、結構、主要技術參數,并給出設計計算實例。遵循實際設計步驟進行編排,便于查閱、使用方便。
目前,市場上有多種版本的機械設計手冊,大多數手冊的內容涵蓋面過寬、篇幅過多,使用不便。我們按照現代機械設計的體系和特點,深入設計院所、企業(yè)和學校,進行廣泛的社會調查,邀請機械方面的專家、學者座談,多方面收集國內外涌現出來的新技術和新方法,并結合多年來從事教學和科研的實踐經驗,選擇實用性強、通用性好的內容,最大限度地滿足廣大機械設計人員的需要。
本書的特點是技術資料齊全,涵蓋常用的數學公式、力學公式、機械設計規(guī)范及現行標準,將機械設計方法與設計實例融為一體,資料翔實可靠,使用簡捷方便。 全書共分19章,主要內容包括:常用資料和力學公式、常用工程材料、設計常用標準和規(guī)范、零件結構設計工藝性、螺紋連接、鍵、花鍵、銷及過盈連接、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、軸、聯(lián)軸器和離合器、滾動軸承、滑動軸承、彈簧、潤滑與密封、常用液壓元件、減速器、電動機等。 本書由李連進主編,王東愛、朱殿華任副主編。全書共分19章,第1、4、17、19章由李連進編寫;第6~12章由王東愛編寫;第13~16章及第18章由朱殿華編寫;第5章、第3章的3.5~3.7節(jié)由代偉業(yè)編寫;第2章由喬志霞編寫;第3章的3.1節(jié)由梁艷書編寫;第3章的3.2~3.4節(jié)由劉美華編寫。李連進負責全書的策劃、統(tǒng)稿、整理、補充及定稿。 在本書的編寫過程中,得到了李中文,王明賢的幫助,參考了相關文獻資料,在此一并表示謝意。 本書可供從事機械設計、制造、維修及管理的工程技術人員及銷售人員使用,也可作為科研單位和大專院校技術人員的參考書。 由于水平有限,書中難免存在不足之處,懇請廣大讀者批評指正。 編者
第1章常用資料和力學公式
1.1常用標準代號1 1.1.1國內標準代號1 1.1.2常用國際標準代號1 1.2常用計量單位及換算2 1.2.1法定計量單位2 1.2.2常用物理量符號及其法定單位4 1.2.3常用計量單位及換算6 1.2.4優(yōu)先數和優(yōu)先數系9 1.3常用數據10 1.3.1常用材料的彈性模量及泊松比10 1.3.2常用材料的密度11 1.3.3常用材料的線脹系數11 1.3.4常見金屬材料的熔點、熱導率及比熱容11 1.3.5常用材料的摩擦因數12 1.3.6物體的摩擦因數12 1.3.7機械傳動和軸承的效率值13 1.3.8常用金屬材料的硬度13 1.3.9黑色金屬材料的硬度與強度換算關系14 1.4常用數學公式18 1.4.1代數18 1.4.2三角函數19 1.4.3導數與微分19 1.4.4幾何體的表面積和體積21 1.5常用力學公式23 1.5.1靜力學的常用計算公式23 1.5.2運動學的計算公式26 1.5.3動力學的計算公式27 1.5.4物體轉動慣量的計算29 1.5.5強度理論及適用范圍30 1.5.6材料力學的計算公式31 1.5.7等截面梁的彎矩、撓度及轉角等計算公式34 1.5.8截面的幾何特性38 第2章常用工程材料 2.1黑色金屬材料42 2.1.1結構鋼42 2.1.2特殊用途鋼56 2.1.3鑄鋼、鑄鐵69 2.2常用有色金屬材料72 2.2.1銅和銅合金72 2.2.2鋁和鋁合金77 2.3常用塑料82 2.3.1常用熱塑性塑料的特性及應用82 2.3.2常用熱固性塑料的特性及應用84 2.3.3常用塑料選用85 2.4復合材料85 第3章設計常用標準和規(guī)范 3.1機械制圖常用標準87 3.1.1圖框格式和圖幅尺寸(GB/T 14689—2008)87 3.1.2標題欄(GB/T 10609.1—2008)和明細欄(GB/T 10609.2—2009)88 3.1.3比例(GB/T 14690—1993)和線型(GB/T 4457.4—2002)88 3.1.4剖面符號(GB/T 4457.5—2013)89 3.1.5裝配圖中零、部件序號及編排方法(GB/T 4458.2—2003)90 3.1.6尺寸注法(GB/T 4458.4—2003)91 3.1.7常用零件的規(guī)定畫法99 3.1.8機構運動簡圖符號(GB/T 4460—2013)111 3.2公差與配合113 3.2.1標準公差和基本偏差113 3.2.2孔、軸的極限偏差115 3.2.3未注公差的線性尺寸和角度尺寸的一般公差168 3.2.4基孔制與基軸制的優(yōu)先、常用配合168 3.2.5圓錐公差與配合169 3.2.6過盈配合的計算和選用171 3.3幾何公差173 3.3.1幾何公差的符號173 3.3.2幾何公差的數值及應用174 3.3.3幾種主要加工方法的幾何公差等級177 3.3.4幾何公差的應用177 3.4表面粗糙度178 3.4.1表面粗糙度的主要參數178 3.4.2表面粗糙度常用符號及其標注法180 3.4.3幾種主要加工方法得到的表面粗糙度182 3.5常用熱處理規(guī)范183 3.5.1常用熱處理工藝代號183 3.5.2零件工作圖應注明的熱處理要求185 3.5.3常用零件的熱處理實例186 3.5.4熱處理零件結構設計的注意事項186 3.6常用焊接工藝性規(guī)范193 3.6.1焊接方法及其應用193 3.6.2焊接結構的設計原則193 3.6.3焊接材料及選擇194 3.6.4常用金屬的焊接性197 3.6.5焊縫198 3.6.6焊接件的幾何尺寸公差和形位公差207 3.6.7焊接質量檢驗208 3.7機加工常用規(guī)范209 3.7.1標準尺寸209 3.7.2角度的標準系列210 3.7.3圓錐的錐度和錐角210 3.7.4中心孔配合211 3.7.5越程槽尺寸213 3.7.6表面的圓角半徑和倒角尺寸214 3.7.7零件的倒圓與倒角215 3.7.8齒輪滾刀外徑、弧形鍵槽銑刀外徑尺寸216 3.7.9齒輪加工退刀槽216 3.7.10直齒三面刃銑刀尺寸217 3.7.11滾花217 3.7.12球面半徑217 第4章零件結構設計工藝性 4.1鑄件結構設計工藝性218 4.1.1常用鑄件的性能和特點218 4.1.2鑄件最小壁厚219 4.1.3鑄造外壁、內壁與筋的厚度219 4.1.4鑄造斜度219 4.1.5鑄造外圓角220 4.1.6鑄造內圓角221 4.1.7最小鑄孔221 4.1.8鑄造公差221 4.1.9壁厚過渡尺寸222 4.2鍛件結構設計工藝性223 4.2.1常用鍛造方法和材料成形特點223 4.2.2胎模鍛和自由鍛錘上固定模模鍛的圓角半徑224 4.2.3胎模鍛和自由鍛錘上固定模模鍛的模鍛斜度225 4.2.4胎模鍛和自由鍛錘上固定模模鍛的沖孔連皮尺寸225 4.2.5胎模鍛和自由鍛錘上模模鍛的筋高寬比225 4.2.6扁鋼輾成圓柱形端尺寸226 4.2.7圓鋼錘扁尺寸226 4.3冷沖壓件結構設計工藝性227 4.3.1沖壓材料和沖壓方法的選用227 4.3.2沖孔的位置和最小可沖孔尺寸227 4.3.3最小彎曲圓角半徑227 4.3.4翻孔尺寸及其距離邊緣的最小值228 4.3.5常用最小沖裁圓角半徑228 4.3.6沖裁最小尺寸229 4.4常用塑料件結構設計工藝性229 4.4.1塑料件設計的一般規(guī)范229 4.4.2塑料件的尺寸公差233 第5章螺紋連接 5.1螺紋及螺紋連接的分類和選用235 5.1.1普通螺紋236 5.1.2梯形螺紋242 5.1.3鋸齒形螺紋243 5.1.4矩形螺紋251 5.2螺紋零件的結構要素251 5.2.1普通螺紋收尾、肩距、退刀槽、倒角251 5.2.2普通螺紋內、外螺紋余留長度,鉆孔余留深度252 5.2.3緊固件通孔及螺栓、螺釘通孔和沉孔的尺寸253 5.2.4粗牙螺紋、螺釘的擰入深度、攻螺紋深度和鉆孔深度253 5.2.5地腳螺栓孔和凸緣尺寸254 5.2.6扳手空間254 5.3常用螺紋連接件256 5.3.1螺栓256 5.3.2螺母262 5.3.3螺柱280 5.3.4螺釘282 5.3.5墊圈293 5.3.6擋圈305 5.4螺紋連接設計計算312 5.4.1螺紋連接常用材料的力學性能等級312 5.4.2螺紋連接類型及防松方法314 5.4.3螺栓連接的受力分析與強度計算316 第6章鍵、花鍵、銷及過盈連接 6.1鍵連接318 6.1.1鍵連接的類型、特點及應用318 6.1.2鍵的選擇與鍵連接的強度計算319 6.1.3鍵連接的尺寸、公差配合和表面粗糙度320 6.2花鍵連接330 6.2.1花鍵連接的類型、特點及應用330 6.2.2花鍵連接的強度計算330 6.2.3花鍵連接的尺寸、公差配合331 6.3銷連接333 6.3.1銷連接的類型、特點及應用333 6.3.2銷的選擇和銷連接的強度計算334 6.3.3常用標準銷334 6.4過盈連接341 6.4.1過盈連接的方法、特點和應用341 6.4.2過盈連接的設計與計算341 第7章帶傳動 7.1帶傳動的特點與設計343 7.1.1帶傳動的類型、特點及應用343 7.1.2帶傳動設計的一般內容345 7.2V帶傳動348 7.2.1基準寬度制和有效寬度制348 7.2.2尺寸規(guī)格348 7.2.3V帶傳動的設計351 7.3同步帶傳動361 7.3.1同步帶的類型和標記361 7.3.2梯形同步帶的規(guī)格尺寸361 7.3.3梯形同步齒形帶的性能362 7.3.4同步帶傳動的設計362 第8章鏈傳動 8.1鏈傳動的特點與應用366 8.2滾子鏈367 8.2.1滾子鏈的基本參數和尺寸367 8.2.2滾子鏈傳動設計計算369 8.3齒形鏈373 8.3.1齒形鏈的規(guī)格和尺寸373 8.3.2齒形鏈傳動設計計算376 8.4鏈輪380 8.4.1鏈輪材料及熱處理380 8.4.2鏈輪結構381 8.4.3鏈輪圖例382 8.5鏈傳動的布置、張緊及潤滑383 8.5.1鏈傳動的布置383 8.5.2鏈傳動的張緊383 8.5.3鏈傳動的潤滑方法384 第9章齒輪傳動 9.1齒輪傳動的類型、特點及應用386 9.2漸開線圓柱齒輪傳動387 9.2.1漸開線圓柱齒輪模數系列387 9.2.2漸開線圓柱齒輪傳動設計387 9.2.3齒輪的材料、效率和潤滑395 9.2.4圓柱齒輪的結構396 9.2.5漸開線圓柱齒輪精度398 9.2.6漸開線圓柱齒輪圖例416 9.3直齒錐齒輪傳動418 9.3.1直齒錐齒輪的模數系列418 9.3.2錐齒輪傳動設計418 9.3.3錐齒輪的結構422 9.3.4錐齒輪傳動的精度424 9.3.5錐齒輪圖例426 第10章蝸桿傳動 10.1圓柱蝸桿基本設計429 10.1.1普通圓柱蝸桿傳動主要設計參數429 10.1.2普通圓柱蝸桿傳動的承載能力計算435 10.1.3蝸桿及蝸輪常用材料436 10.2圓柱蝸桿傳動精度數據437 10.2.1圓柱蝸桿傳動的精度等級及應用437 10.2.2對蝸輪副的檢驗要求438 10.2.3各項公差和極限偏差439 10.3潤滑及潤滑劑443 10.4圖例444 第11章軸 11.1軸的常用材料及其性能446 11.2軸的結構設計449 11.2.1零件在軸上的定位和固定449 11.2.2軸的加工和裝配工藝性451 11.2.3軸的典型結構示例451 11.3軸的強度計算452 11.3.1按扭轉強度或剛度計算452 11.3.2按彎扭合成強度計算453 11.3.3精確強度校核計算454 11.4軸的剛度計算456 11.5圖例457 第12章聯(lián)軸器和離合器 12.1聯(lián)軸器458 12.1.1聯(lián)軸器軸孔和連接形式458 12.1.2剛性聯(lián)軸器461 12.1.3非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器465 12.1.4金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器467 12.1.5安全聯(lián)軸器469 12.2離合器470 12.2.1摩擦離合器470 12.2.2牙嵌離合器472 12.2.3超越離合器475 12.2.4牙嵌式電磁離合器478 12.2.5安全離合器479 12.2.6ALY液壓安全離合器481 第13章滾動軸承 13.1常用滾動軸承的類型、特點及應用483 13.1.1滾動軸承的類型483 13.1.2滾動軸承的代號484 13.1.3常用滾動軸承的類型選擇488 13.2滾動軸承的承載能力計算488 13.2.1基本概念488 13.2.2滾動軸承壽命計算489 13.3滾動軸承的組合設計491 13.3.1軸承的安裝方式與支撐結構491 13.3.2滾動軸承的公差與配合492 13.3.3滾動軸承的潤滑和密封494 13.4常用滾動軸承主要尺寸和性能495 13.4.1深溝球軸承495 13.4.2角接觸球軸承497 13.4.3圓柱滾子軸承499 13.4.4圓錐滾子軸承501 13.5滾動軸承的壽命計算實例503 第14章滑動軸承 14.1常用數據504 14.1.1滑動軸承的類型和應用特點504 14.1.2一般設計資料504 14.2滑動軸承的設計506 14.2.1動壓潤滑徑向滑動軸承506 14.2.2混合潤滑徑向滑動軸承計算實例507 14.2.3軸向推力滑動軸承508 14.3常用軸承材料及性能509 14.4滑動軸承座結構511 14.5潤滑方式和潤滑劑的選擇514 第15章彈簧 15.1常用彈簧的主要類型516 15.2普通圓柱螺旋彈簧517 15.2.1圓柱螺旋彈簧的基本參數517 15.2.2圓柱螺旋彈簧的標準尺寸系列(摘自GB/T 1358—1993)519 15.2.3圓柱螺旋彈簧的端部結構519 15.3常用彈簧材料522 15.3.1常用彈簧材料及其應用特點522 15.3.2常用彈簧鋼絲的力學性能523 15.3.3彈簧材料的許用應力525 15.3.4彈簧絲工作極限應力的選取原則526 15.4圓柱螺旋壓縮(拉伸)彈簧的設計527 15.4.1幾何參數計算527 15.4.2強度計算527 15.4.3壓縮(拉伸)彈簧的剛度和變形計算528 15.4.4壓縮彈簧的穩(wěn)定性校核528 15.4.5彈簧的強度校核529 15.4.6彈簧的振動校核530 15.5圓柱螺旋扭轉彈簧的設計530 15.5.1扭轉彈簧的強度計算530 15.5.2扭轉彈簧的變形量與剛度計算530 15.5.3扭轉彈簧其他參數的確定531 第16章潤滑與密封 16.1潤滑劑532 16.1.1潤滑脂532 16.1.2潤滑油533 16.1.3固體潤滑劑537 16.1.4添加劑538 16.1.5潤滑劑的選用原則540 16.2潤滑方式及潤滑裝置540 16.2.1機械設備常見潤滑方式540 16.2.2常見潤滑裝置541 16.3密封544 16.3.1常用密封類型544 16.3.2常用密封材料545 16.3.3常用密封裝置546 第17章常用液壓元件 17.1基礎標準559 17.1.1液壓系統(tǒng)及常用元件的公稱壓力系列(GB/T 2346—2003)559 17.1.2液壓泵及液壓馬達公稱排量系列(GB/T 2347—1980)559 17.1.3液壓缸內徑及活塞外徑系列(GB/T 2348—1993)560 17.1.4液壓缸活塞行程系列(GB/T 2349—1980)560 17.1.5液壓元件的油口螺紋連接尺寸(GB/T 2878—2011)561 17.1.6液壓泵站油箱公稱容量系列(JB/T 7938—2010)561 17.1.7液壓系統(tǒng)用硬管外徑和軟管外徑(GB/T 2351—2005)561 17.1.8液壓閥油口、底板、控制裝置和電磁鐵的標識(GB/T 17490—1998)561 17.2液壓傳動系統(tǒng)的形式與選用562 17.2.1液壓傳動系統(tǒng)的形式和設計步驟562 17.2.2液壓件的選擇563 17.3液壓泵和液壓馬達564 17.3.1液壓泵和液壓馬達的類型564 17.3.2液壓泵和液壓馬達的選用566 17.4液壓缸568 17.4.1液壓缸的分類568 17.4.2液壓缸的安裝方式570 17.4.3液壓缸的主要技術參數的計算570 17.4.4液壓缸的設計選用575 17.5控制閥576 第18章減速器 18.1常用減速器簡介581 18.1.1常用減速器的類型、特點及應用581 18.1.2常見的減速器結構582 18.2減速器設計指導586 18.2.1傳動裝置的總體設計586 18.2.2傳動零件的設計計算590 18.2.3減速器裝配草圖的設計591 18.2.4減速器裝配圖的設計601 18.2.5零件工作圖的設計603 18.2.6編寫設計計算說明書607 18.2.7減速器參考圖例607 18.3減速器設計參數618 18.3.1圓柱齒輪減速器的標準中心距618 18.3.2減速器主要零件的公差配合619 18.3.3減速器的潤滑與密封619 18.3.4減速器附件624 第19章電動機 19.1電動機的分類及用途630 19.1.1電動機的分類630 19.1.2常用電動機的特點及用途632 19.2電動機的選擇635 19.2.1選擇電動機的基本原則和方法635 19.2.2電動機類型的選擇636 19.2.3電動機額定電壓的選擇636 19.2.4電動機額定轉速的選擇637 19.2.5電動機容量的選擇637 19.3常用電動機規(guī)格638 19.3.1Y系列(IP23)防護式籠型三相異步電動機638 19.3.2Y系列(IP44)封閉式籠型三相異步電動機641 19.3.3YR(IP23)系列防護式繞線型三相異步電動機646 19.3.4YR(IP44)三相封閉式繞線轉子異步電動機647 19.3.5YCJ系列齒輪減速異步電動機650 19.3.6YX系列高效三相異步電動機651 19.3.7YH系列高轉差率三相異步電動機652 19.3.8YEJ系列電磁制動三相異步電動機654 19.3.9電動機軸的中心高度655 19.3.10步進電動機655 參考文獻
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