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第1篇 一般设计资料3

第1章 常用基础资料和公式3

1 常用资料和数据3

2 法定计量单位和常用单位换算13

2.1 法定计量单位13

2.2 常用单位换算31

3 优先数和优先数系39

3.1 优先数系（摘自GB/T 321—2005、GB/T 19763—2005）39

3.2 优先数的应用示例42

4 数表与数学公式45

4.1 数表45

4.2 物理科学和技术中使用的数学符号（摘自GB 3102.11—1993）47

4.3 数学公式53

5 常用力学公式100

5.1 运动学、动力学基本公式100

5.2 材料力学基本公式112

5.3 接触应力169

5.4 动荷应力173

5.5 厚壁圆筒、等厚圆盘及薄壳中的应力177

5.6 平板中的应力182

5.7 压杆、梁与壳的稳定性190

第2章 铸件设计的工艺性和铸件结构要素203

1 铸造技术发展趋势及新一代精确铸造技术203

2 常用铸造金属的铸造性和结构特点212

3 铸件的结构要素217

4 铸造公差（摘自GB/T 6414—1999）222

5 铸件设计的一般注意事项（摘自JB/ZQ 4169—2006）223

6 铸铁件（摘自JB/T 5000.4—2007）、铸钢件（摘自JB/T 5000.6—2007）、有色金属铸件（摘自JB/T 5000.5—2007）等铸件通用技术条件231

第3章 锻造、冲压和拉深设计的工艺性及结构要素233

1 锻造233

1.1 金属材料的可锻性233

1.2 锻造零件的结构要素（摘自GB/T 12361—2003、JB/T 9177—1999）234

1.3 锻件设计注意事项239

1.4 锻件通用技术条件（碳素钢和合金结构钢）（摘自JB/T 5000.8—2007）241

2 冲压241

2.1 冷冲压零件推荐用钢241

2.2 冷冲压件的结构要素242

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/T 13914、13915、13916—2013）、未注公差尺寸的极限偏差（摘自GB/T 15055—2007）246

2.4 冷挤压件结构要素252

2.5 冷冲压、冷挤压零件的设计注意事项254

3 拉深257

3.1 拉深件的设计及注意事项257

3.2 无凸缘圆筒形件的拉深（JB/T 6959—2008）259

3.3 有凸缘圆筒形件的拉深260

3.4 无凸缘椭圆形件的拉深262

3.5 无凸缘盒形件的拉深264

4 压边（JB/T 6959—2008）265

4.1 压边拉深的条件265

4.2 压边载荷的计算266

4.3 压边方式的选择266

4.4 压机能力的选择266

5 模具结构设计（JB/T 6959—2008）266

5.1 模具的结构形式266

5.2 模具的圆角半径267

5.3 模具间隙的确定267

第4章 焊接和铆接设计工艺性268

1 焊接268

1.1 金属常用焊接方法分类、特点及应用268

1.2 金属的可焊性272

1.3 焊接材料及其选择278

1.4 焊缝352

1.5 焊接结构的一般尺寸公差和形位公差（摘自GB/T 19804—2005）392

1.6 钎焊395

1.7 塑料焊接408

1.8 焊接结构设计注意事项409

2 铆接415

2.1 铆接设计注意事项415

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416

3 焊接件通用技术条件（摘自JB/T 5000.3—2007）425

第5章 零部件冷加工设计工艺性与结构要素427

1 金属材料的切削加工性427

2 一般标准430

3 冷加工设计注意事项441

4 切削加工件通用技术条件（重型机械）（摘自JB/T 5000.9—2007）452

第6章 热处理455

1 钢铁热处理455

1.1 铁-碳合金平衡图及钢的结构组织455

1.2 热处理方法分类、特点和应用457

1.3 常用材料的热处理477

1.4 如何正确地提出零件的热处理要求496

1.5 热处理对零件结构设计的要求519

2 有色金属热处理529

2.1 有色金属材料热处理方法及选用529

2.2 铝及铝合金热处理530

2.3 铜及铜合金热处理533

2.4 钛及钛合金热处理534

2.5 镁合金的热处理535

第7章 表面技术538

1 表面技术的分类和功能538

1.1 表面技术的含义和分类538

1.2 表面技术的功能539

2 不同表面技术的特点542

2.1 表面技术的特点与应用542

2.2 各种薄膜气相沉积技术的特点对比550

3 机械产品表面防护层质量分等分级（JB/T 8595—1997）551

3.1 技术要求552

3.2 试验方法553

3.3 检验规则553

3.4 试验结果的判断及复试要求553

4 电镀554

5 复合电镀559

6 （电）刷镀561

7 纳米复合电刷镀565

8 热喷涂568

9 塑料粉末热喷涂579

10 钢铁制件粉末镀锌（摘自JB/T 5067—1999）583

11 化学镀、热浸镀、真空镀膜584

12 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585

13 喷丸、滚压和表面纳米化587

14 高能束表面强化技术590

15 涂装597

16 复合表面技术610

16.1 以增强耐磨性为主的复合涂层610

16.2 以增强耐蚀性为主的复合涂层625

16.3 以增强固体润滑性为主的复合涂层632

16.4 以提高疲劳强度等综合性能的表面复合涂层642

17 陶瓷涂层643

18 表面技术的设计选择646

18.1 表面（复合表面）技术设计选择的一般原则646

18.2 涂覆层界面结合的类型、原理和特点649

18.3 镀层和不同材料相互接触时的接触腐蚀等级651

18.4 镀层厚度系列及应用范围652

18.5 不同金属及合金基体材料的镀覆层的选择658

18.6 表面处理的表示方法659

19 有色金属表面处理662

19.1 铝及铝合金的氧化与着色662

19.2 镁合金的表面处理665

第8章 装配工艺性668

1 装配类型和方法668

2 装配工艺设计注意事项668

3 转动件的平衡677

3.1 基本概念677

3.2 静平衡和动平衡的选择678

3.3 平衡品质的确定（摘自GB/T 9239.1～9239.2—2006）678

3.4 转子许用不平衡量向校正平面的分配（摘自GB/T 9239.1～9239.2—2006）680

3.5 转子平衡品质等级在图样上的标注方法（参考）682

4 装配通用技术条件（摘自JB/T 5000.10—2007）683

4.1 一般要求683

4.2 装配连接方式683

4.3 典型部件的装配684

4.3.1 滚动轴承684

4.3.2 滑动轴承685

4.3.3 齿轮与齿轮箱装配687

4.3.4 带和链传动装配687

4.3.5 联轴器装配688

4.3.6 制动器、离合器装配688

4.4 平衡试验及其他688

4.5 总装及试车689

5 配管通用技术条件（摘自JB/T 5000.11—2007）689

第9章 工程用塑料和粉末冶金零件设计要素693

1 工程用塑料零件设计要素693

1.1 塑料分类、成形方法及应用693

1.2 工程常用塑料的选用694

1.3 工程用塑料零件的结构要素695

1.4 塑料零件的尺寸公差和塑料轴承的配合间隙696

1.5 工程用塑料零件的设计注意事项697

2 粉末冶金零件设计要素700

2.1 粉末冶金的特点及主要用途700

2.2 粉末冶金零件最小厚度、尺寸范围及其精度700

2.3 粉末冶金零件设计注意事项700

第10章 人机工程学有关功能参数703

1 人体尺寸百分位数在产品设计中的应用703

1.1 人体尺寸百分位数的选择（摘自GB/T 12985—1991）703

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/T 10000—1988）705

1.3 工作空间人体尺寸（摘自GB/T 13547—1992）711

1.4 工作岗位尺寸设计的原则及其数值（摘自GB/T 14776—1993）714

1.4.1 工作岗位尺寸设计716

1.4.2 工作岗位尺寸设计举例718

2 人体必需和可能的活动空间720

2.1 人体必需的空间720

2.2 人手运动的范围720

2.3 上肢操作时的最佳运动区域720

2.4 腿和脚运动的范围720

3 操作者有关尺寸721

3.1 坐着工作时手工操作的最佳尺寸721

3.2 工作坐位的推荐尺寸722

3.3 运输工具的坐位及驾驶室尺寸723

3.4 站着工作时手工操作的有关尺寸723

4 手工操作的主要数据724

4.1 操作种类和人力关系724

4.2 操纵机构的功能参数及其选择726

5 工业企业噪声有关数据728

6 照明729

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729

8 安全隔栅及其他730

8.1 安全隔栅730

8.2 梯子（摘自GB 4053.1，4053.2—2009）及防护栏杆（摘自GB 4053.3—2009）731

8.3 倾斜通道733

第11章 符号造型、载荷、材料等因素要求的零部件结构设计准则734

1 符合造型要求的结构设计准则734

2 符合载荷要求的结构设计准则735

3 符合公差要求的结构设计准则740

4 符合材料及其相关因素要求的结构设计准则742

第12章 装运要求及设备基础749

1 装运要求749

1.1 包装通用技术条件（摘自JB/T 5000.13—2007）749

1.2 有关运输要求750

2 设备基础设计的一般要求752

2.1 混凝土基础的类型752

2.2 地脚螺栓753

2.3 设备和基础的连接方法及适应范围754

3 垫铁种类、型式、规格及应用756

第13章 机械设计的巧（新）例与错例758

1 巧（新）例758

1.1 利用差动螺旋和锥面摩擦实现用一个手轮完成粗动和微动调节758

1.2 多头螺纹半自动车床759

1.3 中华世纪坛传动方案设计760

1.4 增力离心离合器762

1.5 利用陀螺效应改进搅拌设备764

1.6 磁悬浮列车765

1.7 超磁致伸缩材料766

1.8 新巧减速器与无级变速器结构768

1.8.1 MPS型单级行星减速器768

1.8.2 四级组合行星减速器770

1.8.3 QHJLM4000型起重机回转减速器771

1.8.4 日本RV型减速器772

1.8.5 新颖NN型少齿差传动带轮减速器773

1.8.6 紧凑型摆线—NGW组合行星减速器774

1.8.7 平衡式少齿差减速器775

1.8.8 二级NGWN行星传动轴装式减速器776

1.9 新巧无级变速器结构777

1.9.1 蜗轮—NGW行星传动差动无级变速器777

1.9.2 NGW行星变速器777

1.9.3 蜗轮—NW行星传动无级变速器779

1.10 新颖扭矩加载器（用于封闭功率流传动试验台）780

1.10.1 二级NGWN行星传动电动同步扭矩加载器780

1.10.2 谐波传动内藏扭力杆式电动同步扭矩加载器781

1.11 意大利SERVOMECH公司新型电动推杆782

1.11.1 蜗轮传动电动推拉杆782

1.11.2 带过载保护的蜗轮传动电动推拉杆783

1.11.3 同步带传动电动推拉杆783

1.12 一种电动推拉杆的行程控制装置784

1.13 小型化、轻量化的结构785

1.13.1 利用摆线减速滚筒的输送机785

1.13.2 改变传动系统改进立式辊磨机（利用锥齿轮—行星齿轮减速器代替锥齿轮—圆柱齿轮减速器）785

1.14 延长寿命的结构——采用新型非零变位锥齿轮提高齿轮强度和寿命787

1.15 减小噪声与污染的结构——卧式螺旋污泥脱水机带式无级差速器788

1.16 直角坐标钻臂的工作装置789

1.17 单件小批大型活塞环（涨圈）粗加工尺寸的确定789

1.18 陀螺效应对飞轮轴强度的影响794

1.19 整机的合理布局796

1.20 现代轿车自动变速器系统798

2 错例801

2.1 引进柴油发动机变螺距气阀弹簧的改进设计801

2.2 油田抽油机结构改进设计802

2.3 2Z-X型少齿差减速器无轴向定位802

2.4 麦芽翻拌机少齿差减速器工艺差、结构笨重803

2.5 双内啮合二齿差行星减速器设计不当804

2.6 十字轴式万向联轴器（简称万向轴）十字轴总成结构805

2.7 计算公式可简化的例子805

2.8 物料抛掷的阻力系数806

2.9 架空索道承载索滚子链的蠕动807

2.10 几种不宜用泵串联的问题808

2.11 板链式输送机串联的设计错误809

2.12 转运站位置设置的问题810

2.13 林木生物质粉碎机创新设计810

2.14 钛液泵轴封的失效原因及改进设计811

2.15 齿轮减速机构高速轴无法运行813

2.16 柴油发电机组隔振系统的自激振荡813

2.17 交变载荷使橡胶联轴器破损814

2.18 机车轮对拆装时易损伤车轴和轮毂814

2.19 某电子保险锁结构的改进设计815

2.20 ZJ-400罗茨真空泵的设计改进816

2.21 改进设计的J28型3.3m煤气炉817

2.22 回路构成不合理818

2.23 重载下的锁紧回路振动819

2.24 液控单向阀的泄压方式不合理819

2.25 拉弯机的液压系统820

2.26 换向回路没注意滑阀的过渡机能820

第14章 介绍一种新的计算方法——新微分算子法研究机械振动822

参考文献828