机械设计手册

第1篇 一般设计资料

第1章 常用基础资料和公式1-3

1 常用资料和数据1-3

字母1-3

国内标准代号及各国国家标准代号1-4

机械传动效率1-5

常用材料的密度1-6

松散物料的密度和安息角1-6

材料弹性模量及泊松比1-7

摩擦因数1-8

金属材料熔点、热导率及比热容1-10

材料线胀系数αl1-10

液体材料的物理性能1-11

气体材料的物理性能1-11

2 法定计量单位和常用单位换算1-12

2.1 法定计量单位1-12

用于构成十进倍数单位和分数单位的SI词头(摘自GB3100-1993)1-12

常用物理量的法定计量单位(摘自GB3102.1 ～3102.7 -1993)1-12

2.2 常用单位换算1-30

长度单位换算1-30

面积单位换算1-30

体积、容积单位换算1-31

质量单位换算1-31

密度单位换算1-31

速度单位换算1-32

角速度单位换算1-32

质量流量单位换算1-32

体积流量单位换算1-33

压力单位换算1-33

力单位换算1-34

力矩、转矩单位换算1-34

功、能、热量单位换算1-34

功率单位换算1-35

比能单位换算1-36

比热容与比熵单位换算1-36

传热系数单位换算1-36

热导率单位换算1-36

黑色金属硬度及强度换算值之一（摘自GB/T1172-1999）1-37

黑色金属硬度及强度换算值之二（摘自GB/T1172-1999）1-38

3 优先数和优先数系1-38

3.1 优先数系（摘自GB/T321-2005、GB/T19763-2005）1-38

3.2 优先数的应用示例1-41

4 数表与数学公式1-44

4.1 数表1-44

二项式系数np1-44

正多边形的圆内切、外接时，其几何尺寸1-45

弓形几何尺寸1-45

4.2 物理科学和技术中使用的数学符号(摘自GB3102.1 1-1993)1-46

4.3 数学公式1-51

代数1-51

平面三角1-55

复数1-59

坐标系及坐标变换1-60

常用曲线1-61

几种曲面1-65

微积分1-66

不定积分法则和公式1-67

定积分及公式1-69

微积分的应用1-70

常微分方程1-74

拉氏变换1-75

应用拉氏变换解常系数线性微分方程1-77

传递函数1-78

矩阵1-78

常用几何体的面积、体积及重心位置1-87

5 常用力学公式1-89

5.1 运动学、动力学基本公式1-89

运动学基本公式1-89

动力学基本公式1-90

转动惯量1-92

一般物体旋转时的转动惯量1-93

常用旋转体的转动惯量1-100

5.2 材料力学基本公式1-101

主应力及强度理论公式1-101

许用应力与安全系数1-107

截面力学特性的计算公式1-110

各种截面的力学特性1-111

杆件计算的基本公式1-119

受静载荷梁的内力及变位计算公式1-123

单跨刚架计算公式1-144

5.3 接触应力1-147

5.4 动荷应力1-151

惯性力引起的动应力1-151

冲击载荷计算公式1-153

振动应力1-154

5.5 厚壁圆筒、等厚圆盘及薄壳中的应力1-155

厚壁圆筒计算公式1-155

等厚旋转圆盘计算公式1-157

薄壳中应力与位移计算公式1-157

5.6 平板中的应力1-160

5.7 压杆、梁与壳的稳定性1-168

等断面立柱受压稳定性计算1-168

变断面立柱受压稳定性计算1-175

梁的稳定性1-175

线弹性范围壳的临界载荷1-180

第2章 铸件设计的工艺性和铸件结构要素1-181

1 铸造技术发展趋势及新一代精确铸造技术1-181

2 常用铸造金属的铸造性和结构特点1-190

铸铁和铸钢的特性与结构特点1-190

用灰铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁制造汽车零件和钢锭模的技术经济比较1-192

常用铸造有色合金的特性与结构特点1-194

3 铸件的结构要素1-195

最小壁厚1-195

外壁、内壁与筋的厚度1-196

壁的连接1-196

壁厚的过渡1-197

最小铸孔1-197

铸造内圆角及过渡尺寸（JB/ZQ4255-1997）1-198

铸造外圆角（JB/ZQ4256-1997）1-198

铸造斜度1-199

法兰铸造过渡斜度（JB/ZQ4254-1997）1-199

凸出部分最小尺寸（JB/ZQ4169-1997）1-199

加强筋1-199

孔边凸台1-200

内腔1-200

凸座1-200

4 铸造公差(摘自GB/T6414-1999)1-200

5 铸件设计的一般注意事项(摘自JB/ZQ4169-1997)1-201

6 铸铁件(摘自JB/T5000.4 -2007)、铸钢件(摘自JB/T5000.6 -2007)、有色金属铸件(摘自JB/T5000.5 -2007)等铸件通用技术条件1-209

第3章 锻造和冲压设计的工艺性及结构要素1-210

1 锻造1-210

1.1 金属材料的可锻性1-210

1.2 锻造零件的结构要素(摘自GB/T12361-2003、JB/T9177-1999)1-211

模锻斜度（摘自GB/T12361-2003）1-211

圆角半径（摘自GB/T12361-2003、JB/T9177-1999）1-211

截面形状变化部位外圆角半径值（a）和内圆角半径值（b）（摘自GB/T12361-2003）1-212

收缩截面、多台阶截面、齿轮轮辐、曲轴的凹槽圆角半径（摘自JB/T9177-1999）1-212

最小底厚（摘自JB/T9177-1999）1-213

最小壁厚、筋宽及筋端圆角半径（摘自JB/T9177-1999）1-214

腹板最小厚度（摘自JB/T9177-1999）1-215

最小冲孔直径、盲孔和连皮厚度（摘自JB/T9177-1999）1-215

扁钢辗成圆柱形端尺寸1-216

圆钢锤扁尺寸1-216

1.3 锻件设计注意事项1-216

2 冲压1-218

2.1 冷冲压零件推荐用钢1-218

2.2 冷冲压件的结构要素1-219

冲裁件的结构要素（摘自JB/T4378.1 -1999）1-219

弯曲件的结构要素（摘自JB/T4378.1 -1999）1-219

拉深件和翻孔件的结构要素1-220

铁皮咬口类型、用途和余量1-221

卷边直径1-221

通风罩冲孔（摘自JB/ZQ4262-1997）1-222

零件弯角处必须容纳另一个直角零件的做法1-222

最小可冲孔眼的尺寸（为板厚的倍数）1-222

翻孔尺寸及其距离边缘的最小距离1-222

加固筋的形状、尺寸及间距1-223

弯曲件尾部弯出长度1-223

冲出凸部的高度1-223

箱形零件的圆角半径、法兰边宽度和工件高度1-223

冲裁件最小许可宽度与材料的关系1-223

箍压时直径缩小的合理比例1-223

2.3 冲压件的尺寸和角度公差、形状和位置未注公差(摘自GB/T13914、13915、13916-2002)、未注公差尺寸的极限偏差(摘自GB/T15055-1994)1-224

平冲压件和成形冲压件尺寸公差1-224

冲压件形状和位置未注公差（摘自GB/T13916-2002）1-229

2.4 冷挤压件结构要素1-230

冷挤压件的分类1-231

确定结构要素的一般原则1-231

冷挤压件结构要素1-232

2.5 冷冲压、冷挤压零件的设计注意事项1-232

3 锻件通用技术条件(碳素钢和合金结构钢)(摘自JB/T5000.8 -2007)1-235

第4章 焊接和铆接设计工艺性1-236

1 焊接1-236

1.1 金属常用焊接方法分类、特点及应用1-236

1.2 金属的可焊性1-240

钢的可焊性1-240

铸铁的可焊性1-241

有色金属的可焊性1-242

常用异种金属间的可焊性1-243

1.3 焊接材料及其选择1-246

不同焊接方法采用的焊接材料及其作用1-246

焊条、焊丝及焊剂的分类、特点和应用1-249

对焊条、焊丝及焊剂工艺性能的要求1-256

不同药皮类型焊条工艺性等比较1-258

选择焊条的基本原则1-260

几种常用钢材的焊条选择举例1-261

几种常用钢材埋弧焊焊剂与焊丝的选配举例1-266

焊条的型号和牌号1-271

不锈钢焊条型号表示1-273

焊条、焊丝和焊剂1-280

1.4 焊缝1-304

焊接及相关工艺方法代号及注法（摘自GB/T5185-2005）1-304

焊缝符号表示方法（摘自GB/T324-1988、GB/T12212-1990）1-305

碳钢、低合金钢焊缝坡口的基本型式与尺寸（摘自GB/T985-1988）1-318

不同厚度钢板的对接焊接1-322

有色金属焊接坡口型式及尺寸1-322

焊缝强度计算1-323

焊缝许用应力1-327

1.5 焊接结构的一般尺寸公差和形位公差（摘自GB/T19804-2005）1-329

角度尺寸公差1-329

1.6 钎焊1-331

各种钎焊方法的比较及应用范围1-331

钎料和钎剂的选择原则1-332

钎料的选择1-333

典型钎焊的接头型式1-334

钎焊接头的间隙1-335

钎料1-336

钎剂1-340

1.7 塑料焊接1-343

热塑性塑料的可焊性1-343

塑料焊接温度1-343

硬聚氯乙烯塑料焊接接头型式及尺寸1-343

1.8 焊接结构设计注意事项1-344

2 铆接1-350

2.1 铆接设计注意事项1-350

2.2 型钢焊接接头尺寸、螺栓和铆钉连接规线、最小弯曲半径及截切1-351

等边角钢1-351

不等边角钢1-353

热轧普通槽钢1-355

热轧普通工字钢1-356

板材最小弯曲半径1-357

管材最小弯曲半径1-358

扁钢、圆钢弯曲的推荐尺寸1-359

角钢坡口弯曲c值1-360

角钢截切角推荐值1-360

3 焊接件通用技术条件(摘自JB/T5000.3 -2007)1-360

第5章 零部件冷加工设计工艺性与结构要素1-362

1 金属材料的切削加工性1-362

2 一般标准1-365

标准尺寸(摘自GB/T2822-2005)1-365

标准角度(参考)1-366

锥度与锥角系列(摘自GB/T157-2001)1-366

棱体的角度与斜度(摘自GB/T4096-2001)1-367

莫氏和公制锥度(附斜度对照)1-368

60°中心孔(摘自GB/T145-2001)1-368

75°、90°中心孔1-369

零件倒圆与倒角(摘自GB/T6403.4 -1986)1-369

球面半径(摘自GB/T6403.1 -1986)1-370

圆形零件自由表面过渡圆角半径和静配合连接轴用倒角1-370

燕尾槽(摘自JB/ZQ4241-1997)1-370

T形槽(摘自GB/T158-1996)1-371

砂轮越程槽(摘自GB/T6403.5 -1986)1-372

刨切、插、珩磨越程槽1-373

退刀槽(摘自JB/ZQ4238-1997)1-373

滚人字齿轮退刀槽(摘自JB/ZQ4238-1997)1-374

弧形槽端部半径（摘自GB1127-1997）1-374

分度盘和标尺刻度(摘自JB/ZQ4260-1997)1-375

滚花(摘自GB/T6403.3 -1986)1-375

锯缝尺寸(摘自JB/ZQ4246-1997)1-375

3 冷加工设计注意事项1-376

4 切削加工件通用技术条件(重型机械)(摘自JB/T5000.9 -2007)1-387

第6章 热处理1-390

1 钢铁热处理1-390

1.1 铁-碳合金平衡图及钢的结构组织1-390

1.2 热处理方法分类、特点和应用1-392

整体热处理方法、特点和应用1-392

表面热处理、化学热处理方法、特点和应用1-397

形变热处理方法、特点和应用1-403

1.3 常用材料的热处理1-412

材料在热处理中的特性1-412

淬透性曲线图及其应用1-414

合金元素对钢组织性能和热处理工艺的影响1-417

常用材料的工作条件和热处理1-420

1.4 如何正确地提出零件的热处理要求1-431

工作图上应注明的热处理要求1-431

金属热处理工艺分类及代号的表示方法(摘自GB/T12603-1990)1-432

热处理技术要求在零件图上的表示方法(摘自JB/T8555-1997)1-434

常见的热处理技术要求的标注错例1-438

制定热处理要求的要点1-439

几类典型零件的热处理实例1-446

1.5 热处理对零件结构设计的要求1-454

一般要求1-454

感应加热表面淬火的特殊要求1-462

2 有色金属热处理1-464

2.1 有色金属材料热处理方法及选用1-464

2.2 铝及铝合金热处理1-465

变形铝合金的热处理方法和应用1-465

铸造铝合金的热处理方法和应用1-467

2.3 铜及铜合金热处理1-468

2.4 钛及钛合金热处理1-469

2.5 镁合金的热处理1-470

第7章 表面技术1-473

1 表面技术的分类和功能1-473

1.1 表面技术的含义和分类1-473

1.2 表面技术的功能1-474

2 不同表面技术的特点1-477

2.1 表面技术的特点与应用1-477

2.2 各种薄膜气相沉积技术的特点对比1-485

3 电镀1-486

电镀层的分类1-487

金属镀层的特点及应用1-488

镀层选择1-489

4 复合电镀1-492

复合电镀的优缺点1-492

复合电镀的类型和应用1-492

5 （电）刷镀1-494

不同工况下镀层的选择1-494

在不同金属材料上的电刷镀1-495

单一镀层安全厚度和夹心镀层1-496

6 纳米复合电刷镀1-496

纳米复合电刷镀技术原理、特点和应用1-496

纳米复合电刷镀层的性能1-497

7 热喷涂1-499

不同热喷涂方法的技术特性比较1-500

喷涂基体表面基本设计要求1-501

热喷涂材料的选择原则1-501

涂层类别、特性及其喷涂材料选择1-502

热喷涂应用实例1-507

8 塑料粉末热喷涂1-510

塑料粉末热喷涂的特点、涂料类别、涂层性能和应用1-511

塑料粉末喷涂方法的原理、特点和应用1-512

塑料涂层的应用实例1-513

塑料喷涂对被涂件结构的一般要求1-514

9 粉末渗镀锌（摘自JB/T5067-2007）1-514

镀层厚度等级及厚度值1-514

10 化学镀、热浸镀、真空镀膜1-515

化学镀、热浸镀、真空镀膜的特点及应用1-515

离子镀TiN、TiC化合物镀膜1-516

11 化学转化膜法（金属的氧化、磷化和钝化处理）和金属着色处理1-516

金属的氧化、磷化和钝化处理的特点与应用1-516

金属着色处理1-517

12 喷丸、滚压和表面纳米化1-518

喷丸原理与应用1-518

滚压原理与参数1-518

滚珠滚压加工对碳钢零件表面性质的改善程度1-519

表面强化使疲劳强度增加的百分数1-519

各种表面强化方法的特点1-520

表面纳米化1-520

13 高能束表面强化技术1-521

高能束表面强化技术的含义、特点及比较1-521

激光束、电子束表面强化和离子束注入技术的分类、特点及应用1-521

14 涂装1-528

涂装技术的涂层体系和涂料的设计选用1-528

按不同因素选择涂料1-529

耐热涂层1-532

三防（防湿热、防盐雾、防霉菌）涂层系统1-533

各种涂装类别所用油漆的通用技术要求（摘自JB/T5000.1 2-2007）1-535

涂装通用技术条件（摘自JB/T5000.1 2-2007）1-537

15 复合表面技术1-539

15.1 以增强耐磨性为主的复合涂层1-539

电镀、化学镀复合材料及其复合涂层1-539

多层涂层1-542

功能梯度涂层1-545

含表面热处理的复合强化层1-546

含激光处理的复合强化层及其他表面技术的复合1-550

15.2 以增强耐蚀性为主的复合涂层1-554

耐蚀复合镀层和多层镍-铬镀层1-554

镍镉扩散镀层和金属-非金属复合涂层1-555

有机复合膜层1-557

自蔓延技术制备钢基陶瓷复合材料和耐高温热腐蚀复合涂层1-558

15.3 以增强固体润滑性为主的复合涂层1-561

复合镀固体润滑材料和气相沉积复合膜和多层膜1-561

含扩渗改性的表面膜层1-565

金属塑料复合材料1-567

黏结固体润滑膜1-568

15.4 以提高疲劳强度等综合性能的表面复合涂层1-571

16 陶瓷涂层1-572

17 表面技术的设计选择1-575

17.1 表面（复合表面）技术设计选择的一般原则1-575

17.2 涂覆层界面结合的类型、原理和特点1-578

17.3 镀层和不同材料相互接触时的接触腐蚀等级1-580

17.4 镀层厚度系列及应用范围1-581

17.5 不同金属及合金基体材料的镀覆层的选择1-587

17.6 表面处理的表示方法1-588

金属镀覆和化学处理1-588

表面涂料涂覆（摘自GB/T4054-1983）1-590

18 有色金属表面处理1-591

铝及铝合金的氧化与着色1-591

镁合金的表面处理1-594

第8章 装配工艺性1-597

1 装配类型和方法1-597

2 装配工艺设计注意事项1-597

3 转动件的平衡1-606

3.1 基本概念1-606

3.2 静平衡和动平衡的选择1-607

3.3 平衡品质的确定(摘自GB/T9239-1988)1-607

3.4 转子许用不平衡量向校正平面的分配(摘自GB/T9239-1988)1-609

3.5 转子平衡品质等级在图样上的标注方法(参考)1-611

4 装配通用技术条件(摘自JB/T5000.1 0-2007)1-612

4.1 一般要求1-612

4.2 装配连接方式1-612

4.3 典型部件的装配1-613

4.3.1 滚动轴承1-613

4.3.2 滑动轴承1-614

4.3.3 齿轮与齿轮箱装配1-616

4.3.4 带和链传动装配1-616

4.3.5 联轴器装配1-617

4.3.6 制动器、离合器装配1-617

4.4 平衡试验及其他1-617

4.5 总装及试车1-618

5 配管通用技术条件(摘自JB/T5000.1 1-2007)1-618

第9章 工程用塑料和粉末冶金零件设计要素1-622

1 工程用塑料零件设计要素1-622

1.1 塑料分类、成形方法及应用1-622

1.2 工程常用塑料的选用1-623

1.3 工程用塑料零件的结构要素1-624

1.4 塑料零件的尺寸公差和塑料轴承的配合间隙1-625

1.5 工程用塑料零件的设计注意事项1-626

2 粉末冶金零件设计要素1-629

2.1 粉末冶金的特点及主要用途1-629

2.2 粉末冶金零件最小厚度、尺寸范围及其精度1-629

2.3 粉末冶金零件设计注意事项1-629

第10章 人机工程学有关功能参数1-632

1 人体尺寸百分位数在产品设计中的应用1-632

1.1 人体尺寸百分位数的选择(摘自GB/T12985-1991)1-632

1.2 以主要百分位和年龄范围的中国成人人体尺寸数据(摘自GB/T10000-1988)1-634

1.3 工作空间人体尺寸(摘自GB/T13547-1992)1-640

人体立姿尺寸1-640

人体坐姿、跪姿、俯卧姿及爬姿尺寸1-641

1.4 工作岗位尺寸设计的原则及其数值(摘自GB/T14776-1993)1-643

1.4.1 工作岗位尺寸设计1-645

1.4.2 工作岗位尺寸设计举例1-647

2 人体必需和可能的活动空间1-649

2.1 人体必需的空间1-649

2.2 人手运动的范围1-649

2.3 上肢操作时的最佳运动区域1-649

2.4 腿和脚运动的范围1-649

3 操作者有关尺寸1-650

3.1 坐着工作时手工操作的最佳尺寸1-650

3.2 工作坐位的推荐尺寸1-651

3.3 运输工具的坐位及驾驶室尺寸1-652

3.4 站着工作时手工操作的有关尺寸1-652

4手工操作的主要数据1-653

4.1 操作种类和人力关系1-653

4.2 操纵机构的功能参数及其选择1-655

5 工业企业噪声有关数据1-657

6 照明1-658

7 综合环境条件的不同舒适度区域和振动引起疲劳的极限时间1-658

8 安全隔栅及其他1-659

8.1 安全隔栅1-659

8.2 梯子(摘自GB4053.1 ，4053.2 -1993)及防护栏杆(摘自GB4053.3 -1993)1-660

8.3 倾斜通道1-662

第11章 符合造型、载荷、材料等因素要求的零部件结构设计准则1-663

1 符合造型要求的结构设计准则1-663

2 符合载荷要求的结构设计准则1-664

3 符合公差要求的结构设计准则1-669

4 符合材料及其相关因素要求的结构设计准则1-671

铸钢、铸铁件等及材料相关因素要求的结构设计准则1-671

镁合金件合理的结构设计1-674

第12章 装运要求及设备基础1-678

1 装运要求1-678

1.1 包装通用技术条件(摘自JB/T5000.1 3-2007)1-678

1.2 有关运输要求1-679

2 设备基础设计的一般要求1-681

2.1 混凝土基础的类型1-681

2.2 地脚螺栓1-682

地脚螺栓的种类和选用1-683

地脚螺栓的外露长度1-683

2.3 设备和基础的连接方法及适应范围1-683

3 垫铁种类、型式、规格及应用1-685

参考文献1-687

《机械设计手册(第5版·单行本)：常用设计资料》为《常用设计资料》，涵盖了机械常规设计的常用资料。内容包括基础资料和公式，铸件设计的工艺性和铸件结构要素，锻造和冲压设计的工艺性及结构要素，焊接和铆接设计工艺性，零部件冷加工设计工艺性与结构要素，热处理，表面技术，装配工艺性，工程用塑料和粉末冶金零件设计要素，人机工程学有关功能参数，符合造型、载荷、材料等因素要求的零部件结构设计准则、装运要求及设备基础等。
　　《机械设计手册》第五版单行本共16分册，涵盖了机械常规设计的所有内容。各分册分别为：《常用设计资料》、《机械制图·精度设计》、《常用机械工程材料》、《机构》、《连接与紧固》、《轴及其连接》、《轴承》、《起重运输件·五金件》、《润滑与密封》、《弹簧》、《机械传动》、《减（变）速器·电机与电器》、《机械振动·机架设计》、《液压传动》、《液压控制》、《气压传动》。
　　《机械设计手册(第5版·单行本)：常用设计资料》可作为机械设计人员和有关人员技术人员的工具书，也可供高等院校有关专业师生参考。

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　　·这是一部机械设计史上的功勋图书
　　历时四十载，是我国机械工业的编年史，它对我国机械工业发展的贡献已超过手册本身。
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