第1篇 机械设计计算中常用资料、计量单位与材料
第1章 机械设计计算中常用资料与参数2
1.1 金属材料熔点、热导率及比热容2
1.2 材料线胀系数2
1.3 常用材料的密度3
1.4 常用材料的弹性模量、切变模量及泊松比4
1.5 机械传动和摩擦副的效率概略值4
1.6 各种传动的传动比推荐范围（参考值）6
1.7 常用材料的摩擦因数7
1.8 常用材料的滚动阻力臂7

第2章 机械设计计算中常用计量单位及换算8
2.1 常用法定计量单位及换算关系8
2.2 公制重量单位表9
2.3 常用英美制重量单位表10
2.4 常用重量单位换算表10
2.5 压力单位换算表10
2.6 常用长度单位换算表11
2.7 英寸与毫米对照表11
2.8 常用容量单位换算表11

第3章 机械设计计算中常用材料与性能12
3.1 钢的常用热处理方法及应用12
3.2 灰铸铁（GB/T9439-1988）13
3.3 球墨铸铁（GB/T1348-1988摘录）14
3.4 一般工程用铸造碳钢（GB/T11352-1989摘录）15
3.5 普通碳素结构钢（GB/T700-2006摘录）16
3.6 优质碳素结构钢（GB/T699-1999摘录）17
3.7 合金结构钢（GB/T3077-1999摘录）20
3.8 铸造铜合金、铸造铝合金和铸造轴承合金24
3.9 常用工程塑料的物理性能27
3.1 0碳素结构钢（GB/T700-1988）29
3.1 1弹簧钢（GB/T1222-2007）30
3.1 2合金结构钢（GB/T3077-1999）、不锈钢棒（GB/T1220-2007）31
3.1 3冷轧钢板和钢带（GB/T708-1988）37
3.1 4热轧钢板（GB/T709-2006）37
3.1 5热轧圆钢和方钢尺寸（GB/T702-2004）37
3.1 6热轧等边角钢（GB/T9787-1988）38
3.1 7热轧槽钢（GB/T707-1988）40
3.1 8热轧工字钢（GB/T706-1988）41

第2篇 机械设计计算中的力学知识
第4章 理论力学43
4.1 力的基本概念和物体受力分析43
4.1.1 力的基本概念和物体受力分析43
4.1.2 约束和约束力44
4.1.3 物体的受力分析和受力图47
4.2 平面汇交力系与平面力偶系48
4.2.1 平面汇交力系合成与平衡的几何法48
4.2.2 平面汇交力系合成与平衡的解析法51
4.2.3 平面力对点之矩的概念及计算52
4.2.4 平面力偶53
4.3 平面任意力系55
4.3.1 平面任意力系向作用面内一点简化55
4.3.2 平面任意力系的平衡条件和平衡方程58
4.4 空间力系60
4.4.1 空间汇交力系60
4.4.2 力对点的矩和力对轴的矩61
4.5 点的运动学64
4.5.1 矢量法64
4.5.2 直角坐标法66
4.5.3 自然法67
4.6 刚体的简单运动71
4.6.1 刚体的平行移动71
4.6.2 刚体绕定轴的转动72
4.6.3 转动刚体内各点的速度和加速度73
4.6.4 以矢量表示角速度和角加速度76
4.7 点的合成运动78
4.7.1 相对运动、牵连运动、绝对运动78
4.7.2 点的速度合成定理80
4.7.3 点的加速度合成定理81
4.8 刚体的平面运动84
4.8.1 刚体平面运动的分解84
4.8.2 求平面图形内各点速度的基点法86
4.8.3 求平面图形内各点速度的瞬心法88
4.8.4 用基点法求平面图形内各点的加速度90
4.9 质点动力学基本方程93
4.9.1 牛顿运动三定律93
4.9.2 质点的运动微分方程94
4.10 动量定理95
4.10.1 动量95
4.10.2 冲量96
4.10.3 动量定理96
4.10.4 质点系动量守恒定律97
4.10.5 质点系的质心97
4.10.6 质心运动定理98
4.10.7 质心运动守恒定律98
4.10.8 解题的步骤99
4.11 动量矩定理101
4.11.1 动量矩101
4.11.2 动量矩定理102
4.11.3 刚体绕定轴的转动微分方程102
4.11.4 转动惯量103
4.11.5 刚体的平面运动微分方程103
4.12 动能定理107
4.12.1 动能107
4.12.2 势能108
4.12.3 功108
4.12.4 动能定理109
4.12.5 功率109
4.12.6 功率方程109
4.12.7 机械效率110
4.12.8 机械能守恒定律110
4.13 达朗贝尔原理111
4.13.1 惯性力的概念111
4.13.2 质点的达朗贝尔原理112
4.13.3 质点系的达朗贝尔原理112
4.13.4 惯性力系的主矢和主矩113

第5章 材料力学116
5.1 材料力学的基础知识116
5.1.1 材料力学的任务116
5.1.2 材料力学的基本假设116
5.1.3 外力、内力、截面法和应力的概念117
5.1.4 位移、变形及应变的概念119
5.2 轴向拉伸和压缩121
5.2.1 轴力和轴力图121
5.2.2 截面上的应力123
5.2.3 材料拉伸时的力学性质123
5.2.4 材料压缩时的力学性能126
5.2.5 强度条件127
5.2.6 胡克定律和泊松比127
5.2.7 拉压超静定问题129
5.2.8 应力集中131
5.3 剪切和挤压132
5.3.1 连接件的强度计算132
5.3.2 纯剪切、切应力互等定理、剪切胡克定律134
5.4 扭转135
5.4.1 外力偶矩、扭矩和扭矩图135
5.4.2 圆轴扭转时截面上的应力计算137
5.4.3 圆轴扭转时的变形计算139
5.4.4 圆轴扭转时的强度条件、刚度条件139
5.4.5 矩形截面杆自由扭转理论的主要结论141
5.5 弯曲强度142
5.5.1 梁的载荷与支座142
5.5.2 剪力和弯矩143
5.5.3 纯弯曲时梁的正应力145
5.5.4 正应力公式的推广及强度条件146
5.5.5 矩形截面梁的切应力149
5.5.6 变截面梁等强度梁组合梁的计算150
5.5.7 简单截面的惯性矩和惯性半径151
5.6 弯曲变形155
5.6.1 挠曲线的近似微分方程155
5.6.2 用积分法求梁的变形156
5.6.3 用叠加法求梁的变形158
5.6.4 梁的刚度条件158
5.7 应力状态与强度理论158
5.7.1 应力状态的概念158
5.7.2 广义胡克定律159
5.7.3 强度理论160
5.7.4 强度理论的应用161
5.8 组合变形杆的强度163
5.8.1 弯曲与拉伸的组合、截面核心163
5.8.2 弯曲与扭转的组合167
5.8.3 非对称纯弯曲169
5.9 压杆稳定169
5.9.1 基本概念169
5.9.2 细长杆的临界力170
5.9.3 压杆的临界应力172
5.9.4 压杆的稳定计算174
5.9.5 提高压杆稳定性的措施175

第3篇 常用零部件的设计计算
第6章 机械零部件设计基础知识178
6.1 机械设计总论178
6.1.1 零件常见的失效形式178
6.1.2 对机器的主要要求178
6.1.3 机械零件设计时的基本要求179
6.1.4 设计准则179
6.1.5 设计方法179
6.1.6 设计步骤181
6.1.7 材料选择183
6.1.8 机械零部件设计中的标准化184
6.2 机械零件的强度计算184
6.2.1 应力的种类184
6.2.2 静应力时机械零件的强度计算184
6.2.3 材料的疲劳特性187
6.2.4 机械零件的疲劳强度计算189
6.2.5 机械零件的接触强度202
6.3 摩擦、磨损及润滑概述203
6.3.1 摩擦203
6.3.2 磨损204
6.3.3 润滑剂、添加剂和润滑方法204
本章附录机械零件疲劳强度计算的几个系数204
(1)零件结构的理论应力集中系数ασ（ατ）204
(2)疲劳强度降低系数或有效应力集中系数kσ（kτ）205
(3)绝对尺寸及截面形状影响系数(简称尺寸及截面形状系数)εσ（ετ）205
附表6.1 轴上环槽处的理论应力集中系数206
附表6.2 轴肩圆角处的理论应力集中系数207
附图6.1 钢材的敏性系数q208
附图6.2 钢材的尺寸及截面形状系数208
附图6.3 圆截面钢材的扭转剪切尺寸系数ετ208
附表6.3 轴上横向孔处的理论应力集中系数209
附表6.4 轴上键槽处的有效应力集中系数209
附表6.5 外花键的有效应力集中系数209
附表6.6 公称直径12mm的普通螺纹的拉压有效应力集中系数209
附表6.7 螺纹连接件的尺寸系数εσ209
附表6.8 零件与轴过盈配合处的kσ/εσ值210
(4)表面质量系数βσ（βτ）210
(5)强化系数βq210
附图6.4 钢材的表面质量系数βσ210
附表6.9 表面高频淬火的强化系数βq211
附表6.1 0化学热处理的强化系数βq211
附表6.1 1表面硬化加工的强化系数βq211

第7章 连接零件设计计算212
7.1 螺纹连接212
7.1.1 螺纹类型与主要参数212
7.1.2 螺纹副的受力关系、效率和自锁214
7.1.3 螺纹连接的类型和标准连接件215
7.1.4 螺纹连接的预紧与防松216
7.1.5 螺栓组连接的设计计算217
7.1.6 螺纹连接的强度计算219
7.1.7 螺纹连接件的材料及许用应力223
7.2 键、花键连接228
7.2.1 键连接228
7.2.2 花键连接233
7.3 过盈连接236
7.3.1 过盈连接的特点及应用236
7.3.2 过盈连接的工作原理及装配方法236
7.3.3 过盈连接的设计计算236
本章附录244
附表7.1 普通螺纹基本尺寸（GB/T196-2003摘录）244
附表7.2 梯形螺纹最大实体牙型尺寸（GB/T5796-2005摘录）246
附表7.3 梯形螺纹基本尺寸（GB/T5796-2005摘录）247
附表7.4 六角头螺栓、全螺纹-A和B级(GB/T5783-2000摘录)248
附表7.5 六角头铰制孔用螺栓A和B级（GB/T27-1988摘录）250
附表7.6 双头螺柱bm=d（GB/T897-1988摘录）、
bm=1.2 5d（GB/T898-1988摘录）、
bm=1.5 d（GB/T899-1988摘录）251
附表7.7 1型六角螺母-A和B级（GB/T6170-2000摘录）、六角薄螺母-A和B级-倒角
（GB/T6172-2000摘录）253
附表7.8 小垫圈、平垫圈254
附表7.9 标准型弹簧垫圈（GB/T93-1987摘录）、轻型弹簧垫圈（GB/T859-1987摘录）255
附表7.1 0普通平键的型式和尺寸（GB/T1096-2003摘录）256
附表7.1 1圆柱销（GB/T119-2000摘录）、圆锥销（GB/T117-2003摘录）258

第8章 传动零件设计计算259
8.1 传动形式的选择259
8.2 带传动设计计算260
8.2.1 分类261
8.2.2 带传动的设计计算原理261
8.2.3 普通V带传动设计计算264
8.2.4 窄V带传动设计计算273
8.2.5 V带轮设计279
8.2.6 同步带传动283
8.2.7 带传动的张紧293
8.3 链传动设计计算296
8.3.1 链传动的受力分析296
8.3.2 滚子链和链轮297
8.3.3 滚子链的传动设计302
8.3.4 链传动的布置、张紧和润滑306
8.4 齿轮传动设计计算310
8.4.1 齿轮传动的特点、类型与设计要求310
8.4.2 齿轮传动的失效形式与设计步骤311
8.4.3 渐开线齿轮参数、基本齿廓与模数系列313
8.4.4 齿轮传动的几何尺寸计算316
8.4.5 渐开线圆柱齿轮传动的设计计算323
8.4.6 渐开线直齿圆锥齿轮传动的设计计算326
8.4.7 齿轮传动设计计算的有关数据及系数的确定329
8.4.8 齿轮材料与许用应力336
8.4.9 齿轮的结构设计338
8.5 蜗杆传动设计计算354
8.5.1 蜗杆传动的主要类型、特点和应用356
8.5.2 普通圆柱蜗杆传动的基本参数356
8.5.3 普通圆柱蜗杆传动的几何计算357
8.5.4 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算363
8.5.5 普通圆柱蜗杆传动设计计算过程370
8.6 螺旋传动设计计算373
8.6.1 螺旋传动的类型和应用373
8.6.2 螺旋传动的结构375
8.6.3 螺旋传动的设计计算376

第9章 轴系零部件设计计算385
9.1 滑动轴承385
9.1.1 滑动轴承的应用场合与设计步骤385
9.1.2 滑动轴承的类型与结构386
9.1.3 滑动轴承的失效形式及常用材料389
9.1.4 轴瓦结构389
9.1.5 不完全液体润滑滑动轴承设计计算392
9.1.6 液体动压润滑径向滑动轴承设计计算395
9.2 滚动轴承405
9.2.1 滚动轴承的类型及选用405
9.2.2 滚动轴承寿命计算、静载荷分析和尺寸的选择408
9.2.3 轴承装置的设计414
9.3 联轴器和离合器421
9.3.1 联轴器的种类和特性421
9.3.2 联轴器的选择422
9.3.3 离合器425
9.4 轴426
9.4.1 类型与材料426
9.4.2 轴的结构设计427
9.4.3 轴的计算430
9.4.4 轴的设计计算步骤436
本章附录444
附表9.1 深沟球轴承(GB/T276-1994摘录)444
附表9.2 圆柱滚子轴承(GB/T283-2007摘录)447
附表9.3 角接触球轴承(GB/T292-2007摘录)451
附表9.4 圆锥滚子轴承（GB/T297-1994摘录）456
附表9.5 推力球轴承（GB/T301-1995摘录）461
附表9.6 凸缘联轴器（GB/T5843-2003摘录）465
附表9.7 GICL型鼓形齿式联轴器（ZBJ19013-1989摘录）467
附表9.8 滚子链联轴器（GB/T6069-2002摘录）469
附表9.9 弹性套柱销联轴器（GB/T4323-2002摘录）471
附表9.10 弹性柱销联轴器（GB/T5014-2003摘录）473
附表9.11 梅花形弹性联轴器（GB/T5272-2002摘录）475
附表9.12 尼龙滑块联轴器（JB/ZQ4384-1986摘录）477
附表9.13 标准尺寸（直径、长度、高度等）（GB/T2822-1997摘录）479

第10章 其他零部件设计480
10.1 弹簧480
10.1.1 弹簧的类型480
10.1.2 弹簧的设计计算481
10.2 机架和机座493
10.2.1 机架493
10.2.2 机座498
10.3 箱体500
10.4 减速器和变速器505
10.4.1 减速器505
10.4.2 变速器508
参考文献512