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目录1

第一章 观点和工作方法1

1.1从设计工作的进展中汲取教益1

1.2审查前提条件，明确设计任务2

1.3为任务寻求答案3

1.4获得新答案的途径4

1.5答案的评价和选择6

1.6设计工作顺序7

1.7计算8

1.8模型和试验9

1.10第一章 参考文献10

1.9故障处理10

第二章 结构设计规则13

2.1设计步骤13

2.2功能与经济性14

2.3功能与应力15

2.4操作与人体尺寸，维护与安全性16

2.5材料与加工18

2.6铸件18

2.6.1铸造方法的选择18

2.6.2铸造过程19

2.6.3铸件的结构设计规则20

2.7锻件和冲压件22

2.8压制和注射成型的塑料零件23

2.9薄板零件和管件24

2.10机械加工的零件26

2.10.1加工面26

2.10.2表面光洁度和公差26

2.10.3钻孔和开孔27

2.10.4螺纹和对中28

2.10.5联接29

2.11产品式样，线条和颜色29

2.12装配30

2.13表面，磨损与腐蚀30

2.13.1表面30

2.13.2磨损31

2.13.3腐蚀32

2.14振动与噪音34

2.14.1固体声34

2.14.2空气声35

2.14.3防治噪音的措施36

2.15第二章 参考文献37

第三章 实用强度计算40

3.1名义应力的确定40

3.1.1符号40

3.1.2确定截面中的作用力的大小42

3.1.3由纵向力产生的正应力43

3.1.5圆筒在受计示压力时的正应力44

3.1.6由弯矩产生的正应力44

3.1.4两个面之间的正压力（单位面积压力）44

3.1.7曲梁中的正应力47

3.1.8由纵向力和弯矩引起的合成正应力47

3.1.9由横向力引起的切应力49

3.1.10由扭转引起的切应力50

3.1.11合成切应力52

3.1.12纵向弯曲应力与局部翘曲应力52

3.1.13冲击应力54

3.2静强度值55

3.2.1由拉伸试验得出的静强度值55

3.2.2高温和低温时的强度值56

3.2.3其他载荷状态下的强度值56

3.2.4硬度57

3.2.5有缺口的构件的静强度值58

3.3变载强度值58

3.3.1受载情况58

3.3.2持久强度与疲劳强度58

3.3.3寿命曲线与损伤曲线59

3.3.4持久强度图60

3.3.5实用持久强度图62

3.3.6影响持久强度的因素62

3.3.7确定无缺口效应时的持久强度65

3.3.8确定有缺口效应时的持久强度65

3.4复合应力下的强度值70

3.5冲击强度71

3.6.2运行系数CB的确定72

3.6许用应力与安全系数72

3.6.1引言72

3.6.3安全系数的估选73

3.6.4确定σzul的例子73

3.7断裂的类型与外观75

3.8第三章 参考文献76

第四章 轻型结构79

4.1实现结构轻型化的推动力及其途径79

4.2根据特性值比较材料79

4.2.1符号79

4.2.2特性值80

4.3.1几点说明82

4.3形状－轻型结构（节约材料的构形）82

4.3.2合理的截面选择84

4.3.3其他建议85

4.4轻金属－轻型结构85

4.4.1对比性资料85

4.4.2减轻重量和降低成本的可能性86

4.4.3结构方式86

4.5塑料－轻型结构与复合材料－轻型结构86

4.5.1对比性资料86

4.5.2应用范围87

4.5.3设计资料87

4.6第四章 参考文？88

5.1材料的选择与符号90

5.1.1材料选择90

第五章 材料90

5.1.2符号91

5.2灰铸铁，球墨铸铁，可锻铸铁与铸钢92

5.2.1灰铸铁（GG）92

5.2.2含球状石墨的铸铁——球墨铸铁（GGG）93

5.2.3可锻铸铁94

5.2.4铸钢（GS）94

5.3钢（碳素钢与合金钢）95

5.3.1合金成分的影响96

5.3.2热处理与硬化处理98

5.3.6渗碳钢与氮化钢100

5.3.5普通结构钢100

5.3.4型钢100

5.3.3钢板100

5.3.7调质钢102

5.3.8冷拔钢与易切削钢102

5.3.9弹簧钢104

5.3.10耐热钢与不起皮钢105

5.3.11不锈钢与耐酸钢106

5.3.12工具钢，切削工具用合金与烧结硬质合金107

5.4轻金属107

5.4.1铝与铝合金108

5.4.2镁与镁合金110

5.4.3钛与钛合金110

5.5.1锌与锌合金111

5.5锌与铜111

5.5.2铜与铜合金113

5.6塑料114

5.6.1塑料的种类114

5.6.2塑料的结构116

5.6.3塑料的性能116

5.6.4塑料在机械制造中的应用范围120

5.6.5结构设计指示122

5.7其他材料122

5.7.1烧结材料122

5.7.2其他说明122

5.8第五章 参考文献123

6.3公差与配合126

6.3.1公差126

第六章 标准，公差和表面126

6.2标准数系126

6.1标准126

6.3.2配合127

6.3.3形状误差，自由尺寸公差132

6.4工程物体的表面，表面宏观几何与表面微观几何133

6.4.1概述和基本概念133

6.4.2表面微观几何的尺寸134

6.4.3粗糙度的测量135

6.4.4表面光洁度与加工方法135

6.5第六章 参考文献137

6.4.5在图纸中对表面特征的标注137

第七章 焊接139

7.1用途139

7.2加工制造139

7.3结构设计141

7.4接头型式和焊缝型式144

7.5图纸上的标记145

7.6强度计算145

7.6.1符号145

7.6.2焊缝中的应力148

7.7机械制造中的焊接149

7.6.3焊缝的许用应力149

7.8钢结构的焊接151

7.9锅炉制造中的焊接154

7.10第七章 参考文献155

第八章 钎焊接和胶接156

8.1钎焊概述156

8.2钎焊方法157

8.3钎焊接头的结构形状159

8.4胶接概述161

8.5应用范围161

8.6粘合剂及其选择与加工162

8.7胶接接头的结构形状164

8.8.1符号165

8.8.2计算165

8.8钎焊接头和胶接接头尺寸的确定165

8.9第八章 参考文献167

第九章 铆钉联接169

9.1用途和铆接169

9.2应力及尺寸确定169

9.2.1符号169

9.2.2铆接构件的强度计算170

9.2.3铆钉的强度计算172

9.3钢结构的铆接173

9.3.1材料173

9.3.2铆钉形状174

9.3.3概略值174

9.3.4结构形状174

9.3.5计算175

9.3.6机械制造和仪器制造中的铆钉联接176

9.4轻金属结构的铆接176

9.4.1材料177

9.4.2铆钉形状177

9.4.3概略值178

9.4.4构形178

9.4.5计算178

9.5计算例题178

9.6第九章 参考文献180

第十章 螺钉联接181

10.1用途与制造181

10.2螺钉，螺母及附件182

10.3符号185

10.4螺纹形状187

10.5力的传递与效率189

10.6拧紧力矩与预紧力191

10.7失效原因192

10.8应力与计算193

10.8.1夹紧力－变形图193

10.8.2力194

10.8.3螺钉与凸缘的刚度195

10.8.4纵向受载螺钉的应力与强度197

10.8.5横向受载的螺钉200

10.8.6传动螺旋201

10.8.7在高温下工作的螺钉和用其他材料制造的螺钉203

10.8.8例题204

10.9第十章 参考文献207

第十一章 轴销联接与销钉联接208

11.1用途208

11.2结构208

11.3符号211

11.4应力与计算211

11.5第十一章 参考文献213

第十二章 弹簧214

12.1用途214

12.2弹簧的种类、选择和特殊性能214

12.3符号215

12.4.4类型利用值或类型利用系数ηA217

12.4.3弹簧功217

12.4.5体积利用系数与重量利用系数217

12.4特性曲线与特性系数217

12.4.2弹簧刚度217

12.4.1弹簧特性曲线217

12.4.6效率与阻尼系数218

12.5强度与许用应力219

12.5.1强度219

12.5.2许用应力219

12.6受拉应力或压应力的弹簧220

12.6.1金属丝拉伸弹簧220

12.6.2用作缓冲弹簧的环形弹簧220

12.7.1截面为矩形的一端固定的受弯曲的梁式弹簧221

12.7受弯曲应力的弹簧221

12.7.2具有渐缩矩形截面的一端固定的受弯曲梁式弹簧222

12.7.3两端固定的弯曲弹簧223

12.7.4曲线形弯曲弹簧或成型弹簧224

12.7.5缠绕式螺旋弯曲弹簧224

12.7.6平面涡卷弹簧（钟表弹簧）225

12.7.7碟形弹簧225

12.8受扭转应力的弹簧228

12.8.1扭杆弹簧228

12.8.2截面不变的圆柱螺旋弹簧229

12.9橡胶弹簧233

12.9.1概述233

12.8.3截面不变的锥形弹簧233

12.9.2载荷类型与特性曲线234

12.9.3软橡胶弹簧的经验数据235

12.9.4计算与结构设计237

12.10冲击过程238

12.11自振238

12.12第十二章 参考文献240

第十三章 滚动副241

13.1概述241

13.2符号242

13.3应力242

13.3.1线接触243

13.3.2点接触244

13.3.3最大切应力245

13.3.4由润滑压力产生的应力245

13.3.5由切向产生的应力246

13.4许用载荷246

13.4.1许用静载荷246

13.4.2许用动载荷247

13.4.3直径与密切率的影响249

13.4.4接触类型的影响249

13.5滚动摩擦250

13.6计算例题251

13.7第十三章 参考文献252

14.1.2使用限制254

14.1.1特性254

14.1概述254

第十四章 滚动轴承254

14.1.3结构型式255

14.1.4标准滚动轴承的结构尺寸与代号255

14.1.5材料260

14.1.6选择260

14.1.7安装261

14.1.8轴承失效262

14.1.9特种轴承264

14.2承载能力265

14.2.1符号265

14.2.3动承载能力266

14.2.2单位载荷266

14.2.4静承载能力269

14.2.5动载荷与寿命271

14.2.6特殊受载情况273

14.2.7其它影响274

14.3摩擦，润滑与轴承温度275

14.4第十四章 参考文献277

第十五章 滑动轴承280

15.1概述280

15.1.1特性与用途280

15.1.2现代发展趋势280

15.1.3轴承的分类281

15.1.4已经在使用的滑动轴承的承载值281

15.2.1符号283

15.2运转特性，润滑理论283

15.2.2润滑压力285

15.2.3摩擦286

15.2.4轴承间隙288

15.3向心轴承的计算288

15.3.1Sommerfeld数288

15.3.2液体摩擦时的摩擦系数288

15.3.3摩擦功率289

15.3.4热平衡，工作温度，工作粘度289

15.3.5最小润滑油膜厚度，过渡转速291

15.3.8计算步骤293

15.3.6需油量293

15.3.7轴承载荷特征值293

15.3.9向心轴承计算例题294

15.4向心轴承的结构形状296

15.5推力轴承298

15.5.1概述298

15.5.2结构尺寸299

15.53计算299

15.54计算例题300

15.6.1对滑动副的一般指示302

15.6.2金属滑动轴承材料302

15.5.5推力轴承的结构形状302

15.6滑动轴承的材料与润滑剂302

15.6.3非金属材料303

15.6.4复合材料304

15.7流体静压轴承305

15.7.1概述305

15.7.2构形与尺寸的确定305

15.8第十五章 参考文献306

第十六章 润滑剂，润滑与密封309

16.1概述309

16.1.1矿物油309

16.1.2润滑脂309

16.1.4干润滑剂310

16.1.3“加脂肪”的矿物油310

16.1.5合成润滑剂312

16.2润滑剂的选择312

16.3润滑方式314

16.4润滑剂的性能与检验314

16.4.1润滑油的粘度314

16.4.2密度ρ318

16.4.3凝固点318

16.4.4滴点318

16.4.5锥入度318

16.4.6闪点与燃点318

16.5密封319

16.4.10高压性能，磨损319

16.4.11其他性能319

16.4.8纯度319

16.4.7比热容c319

16.4.9抗老化性（氧化，聚合，缩合等）319

16.5.1密封的类型320

16.5.2对密封的要求320

16.6第十六章 参考文献322

第十七章 心轴和转轴325

17.1概述325

17.2心轴和转轴的尺寸确定326

17.2.1符号326

17.2.2尺寸的确定329

17.3计算例题331

17.4.1万向轴334

17.4万向轴和挠性轴334

17.4.2挠性轴335

17.5第十七章 参考文献336

第十八章 轴与轮毂的联接338

18.1概述338

18.1.1联接型式338

18.1.2符号339

18.2靠摩擦力闭锁的联接340

18.2.1基本关系340

18.2.2夹紧联接341

18.2.3过盈联接的尺寸确定343

18.2.4径向压合的过盈联接的装配347

18.2.6圆锥面联接348

18.2.5轴向压合的过盈联接的装配348

18.2.7夹紧件联接349

18.3形状闭锁的联接351

18.3.1轴向圆柱销和径向圆柱销351

18.3.2平键351

18.3.3多槽轴351

18.3.4三角形花键352

18.3.5渐开线花键孔与花键轴356

18.3.6多边成型轴联接356

18.4预紧的形状闭锁联接356

18.4.3配槽楔键357

18.5第十八章 参考文献357

18.4.4切向键357

18.4.2平面键357

18.4.1半圆楔键357

第十九章 轴与轴的联接（联轴器，铰链）359

19.1概述359

19.2刚性联轴节359

19.2.1平面磨齿形联轴节359

19.2.2凸缘联轴节360

19.2.3夹壳联轴节361

19.2.4Stieber滚子联轴节361

19.3可移式联轴节362

19.3.1弹性可移式联轴节362

19.3.2刚性可移式联轴节366

19.4离合器（轴开关）367

19.5第十九章 参考文献369