机械设计实用手册（第四版）

从机械设计的思考过程、思考方法和设计顺序入手

小而全，精简精选设计人员和学校做设计的师生常用的标准、资料

实用、使用便捷

 

 

《机械设计实用手册》从机械设计的思考过程、思考方法和设计顺序入手，阐述机械设计必须掌握的基础知识，引导设计者了解并掌握整个设计的全过程及各设计阶段的任务。本手册小而全，精简精选设计人员和学校做设计的师生常用的标准、资料，实用、使用便捷。手册提供了实际机械设计所需的详细、充分的设计内容，包括：机械传动、机构、结构的设计步骤、设计参数的选择、设计的计算及数据；液压及气动系统的组成、元器件结构原理、系统设计；现代数字自动化设计中必须采用的变频电动机、伺服电动机、传感器等的工作原理、技术参数和产品。标准件、工程材料、外购通用零部件产品等，均重点说明了选用方法或选用实例，务求达到选用准确、合理，并加快选用过程。

本手册适合从事机械设计的工程技术人员使用，也可供高等院校师生教学和设计做设计参考工具书使用。

 

高志，清华大学机械系，副教授，教学经历：开设机械设计、机械创新设计、机械设计综合训练等课程。科研方向：机械设计，摩擦学设计，密封，计算机辅助机械设计。

第1篇常用设计资料

第1章数据和资料2

1.1常用数据2

1.1.1机械传动效率2

1.1.2常用材料弹性模量及泊松比3

1.1.3常用材料的密度3

1.1.4松散物料的密度和安息角3

1.1.5材料的线胀系数4

1.1.6摩擦因数5

1.1.7常用材料极限强度的近似关系8

1.1.8金属材料熔点、热导率及比热容8

1.1.9液体材料的物理性能9

1.1.10气体材料的物理性能9

1.1.11常用几何体的面积、体积及重心位置10

1.2国内外常用标准代号11

1.3法定计量单位和常用单位换算12

1.3.1法定计量单位12

1.3.2常用物理量及其法定计量单位的名称符号14

1.3.3法定计量单位和常用单位换算17

1.3.4市制计量单位及换算20

1.3.5标准线规尺寸换算21

1.3.6黑色金属硬度及强度换算22

1.3.7碳钢硬度及强度换算值24

1.3.8运动黏度与恩氏黏度对照25

1.4常用力学公式26

1.4.1运动学、动力学公式26

1.4.2常用材料力学公式32

1.4.3平板弯曲计算49

1.4.4立柱的稳定性计算51

1.4.5冲击载荷计算55

1.4.6接触应力计算56

1.5照度标准值60

1.6噪声排放标准61

1.7电机工程常用资料62

1.7.1电机工程常用公式62

1.7.2电工设备防护63

第2章机械制图67

2.1制图基本知识67

2.1.1图纸幅面和格式67

2.1.2标题栏与明细栏68

2.1.3比例68

2.1.4图线69

2.1.5剖面符号69

2.2图样画法70

2.3装配图中零、部件序号及其编排方法75

2.4尺寸与公差配合注法75

2.4.1尺寸注法75

2.4.2尺寸公差与配合注法79

2.5零件和结构画法80

2.5.1螺纹、螺纹紧固件的表示及标注方法80

2.5.2齿轮画法81

2.5.3花键的画法83

2.5.4弹簧画法83

2.5.5滚动轴承画法85

2.5.6中心孔表示法89

2.6展开画法89

2.7机构运动简图93

第3章极限与配合100

3.1公差、偏差和配合的基础100

3.1.1术语、定义及标注（摘自GB/T 1800.1—2009）100

3.1.2标准公差数值表（摘自GB/T 1800.1—2009）102

3.2公差和配合的选择102

3.2.1配合制的选择102

3.2.2标准公差等级的选择103

3.2.3公差带与配合的选用106

3.2.4应用示例110

3.3孔、轴公差带（摘自GB/T 1801—2009）111

3.3.1公称尺寸至500mm的孔、轴公差带111

3.3.2公称尺寸大于500mm至3150mm的孔、轴公差带111

3.4公称尺寸至500mm的基孔制、基轴制优先、常用配合（摘自GB/T 1801—2009）112

3.5公称尺寸至500mm孔、轴的极限偏差（摘自GB/T 1800.2—2009）113

3.6公称尺寸大于500mm至3150mm孔、轴的极限偏差（摘自GB/T 1800.2—2009)125

3.7未注公差的线性和角度尺寸的一般公差（摘自GB/T 1804—2000）129

3.7.1一般公差的适用范围129

3.7.2一般公差的概念129

3.7.3一般公差的公差等级和极限偏差129

3.7.4一般公差的图样表示法129

第4章几何公差131

4.1术语及定义（摘自GB/T 1182—2018、GB/T 4249—2018、GB/T 17851—2010、GB/T 16671—2018、

GB/T 18780.1—2002）131

4.2几何公差的符号及其标注134

4.3几何公差带的定义、标注和解释（摘自GB/T 1182—2018）142

4.4几何公差的数值及其应用162

4.4.1几何公差项目及公差值的选择162

4.4.2几何公差数值及应用举例163

4.4.3形状和位置公差的未注公差值（摘自GB/T 1184—1996）172

4.5基本原则的应用174

4.6实体要求，小实体要求和可逆要求的应用176

第5章表面结构183

5.1概述183

5.2术语及定义（摘自GB/T 3505—2009）183

5.2.1一般术语及定义183

5.2.2几何参数术语及定义184

5.2.3表面轮廓参数术语及定义184

5.2.4基本术语与参数符号的新、旧标准对照186

5.3表面粗糙度参数及其数值系列187

5.4产品几何技术规范（GPS），技术产品文件中表面结构的表示法（摘自GB/T 131—2006）188

5.4.1标注表面结构的图形符号188

5.4.2表面结构完整图形符号的组成189

5.4.3表面结构要求在图样中的注法190

5.4.4表面结构要求图样标注的演变191

5.5表面粗糙度的选用192

5.5.1选用原则192

5.5.2选用举例193

第6章机械制造技术与结构设计的工艺性196

6.1铸造工艺与铸体设计的工艺性196

6.1.1常用铸造材料的性能及其铸件的结构特点和应用196

6.1.2铸件的结构工艺参数197

6.1.3铸造公差203

6.1.4铸件结构设计注意事项204

6.2锻造工艺与锻件设计的工艺性205

6.2.1金属的可锻性205

6.2.2各种锻造方法的比较205

6.2.3锻件的结构工艺参数206

6.2.4锻件结构设计注意事项210

6.3冷冲压技术与冲压件结构设计的工艺性212

6.3.1冷冲压件常用材料212

6.3.2冷冲压件的结构工艺参数212

6.3.3冷冲压零件结构设计注意事项224

6.4切削加工与零件结构设计的工艺性224

6.4.1常用一般标准224

6.4.2金属切削加工零件的结构工艺参数230

6.4.3切削加工件结构设计注意事项237

第7章钢的热处理241

7.1铁-碳合金状态图及钢的结构组织241

7.2常用钢的热处理方法、特点及应用244

7.3常用钢的表面热处理方法、特点及应用248

7.4常用零件材料的热处理要求250

7.5零件工作图应注明的热处理要求253

7.5.1在工作图上应标明的热处理要求253

7.5.2金属热处理工艺分类及代号254

7.5.3热处理技术要求在零件图样上的表示方法255

第8章零件的表面处理258

8.1金属镀覆和化学处理表示方法用的各种符号258

8.2金属镀覆和化学、电化学处理的表示方法（在图纸上的标记）260

8.3常用金属基体材料的镀覆和化学、电化学处理方法的选择应用261

8.3.1选择时应考虑的问题261

8.3.2常用金属的镀覆方法和化学、电化学处理方法及其特点261

8.3.3金属镀覆和化学、电化学处理的使用环境条件262

8.3.4金属镀覆和化学、电化学处理准备（前处理）工序的特性及应用范围263

8.3.5金属镀覆层的特性和应用范围264

8.3.6金属的化学、电化学处理层的特性和应用范围269

8.4部分有机涂料、涂覆层的选择及标记272

8.4.1有机涂料类别名称及代号272

8.4.2部分有机涂料基本名称代号及与标记有关的其他符号或代号273

8.4.3有机涂料型号、名称举例275

8.4.4有机涂料涂覆标记及示例275

8.4.5各种有机涂料涂覆方法的选择及配套设计276

第9章机件装配和维修的工艺性280

9.1装配通用技术要求（摘自JB/T 5000.10—2007）280

9.1.1一般要求280

9.1.2装配连接方式280

9.2机械装配工艺设计注意事项281

9.3零件的静平衡和动平衡的选择283

9.4转动件平衡品质的确定及其标注283

9.5不平衡量计算实例286

9.6总装及试车286

第10章装运要求及设备基础287

10.1装运要求287

10.1.1包装通用技术条件（摘自JB/T 5000.13—2007）287

10.1.2有关运输的技术要求287

10.2设备基础的一般要求288

10.3设备安装时的净空尺寸及二次灌浆要求289

第11章产品设计文件及其使用说明书的要求290

11.1产品设计文件290

11.2产品使用说明书（摘自GB/T 9969—2008）290

11.3产品颜色291

第12章操作件、小车轮及管件292

12.1操作件292

12.1.1手柄292

12.1.2手柄球、套、杆295

12.1.3手柄座297

12.1.4手轮299

12.1.5把手305

12.1.6嵌套308

12.2工业脚轮和车轮（摘自GB/T 14687—2011）309

12.2.1车轮与脚轮类型、尺寸与技术参数309

12.2.2型号表示方法311

12.3管件312

12.3.1水、煤气管路连接件(摘自GB/T 3287—2011)312

12.3.2钢制管法兰319

参考文献345

第2篇机械设计常用材料

第1章黑色金属材料347

1.1黑色金属材料的表示方法347

1.1.1铸钢牌号表示方法（摘自GB/T 5613—2014）350

1.1.2铸铁牌号表示方法（摘自GB/T 5612—2008）350

1.2金属材料的力学性能代号351

1.3各类钢铁材料的化学成分、力学性能及用途352

1.3.1碳素结构钢及合金结构钢352

1.3.2铸钢386

1.3.3铸铁390

1.4钢板395

1.4.1钢板每平方米面积的理论质量395

1.4.2冷轧钢板和钢带（摘自GB/T 708—2019）396

1.4.3热轧钢板和钢带（摘自GB/T 709—2019）396

1.4.4锅炉和压力容器用钢板（摘自GB 713—2014）398

1.4.5焊接气瓶用钢板(摘自GB/T 6653—2017)401

1.4.6低温压力容器用钢板(摘自GB 3531—2014)402

1.4.7冷轧电镀锡钢板与钢带（摘自GB/T 2520—2017）402

1.4.8镀铅锡合金钢板（带）404

1.4.9不锈钢冷轧钢板（摘自GB/T 3280—2015）、不锈钢热轧钢板（摘自GB/T 4237—2015）405

1.4.10耐热钢板和钢带（摘自GB/T 4238—2015）410

1.5型钢412

1.5.1热轧扁钢（摘自GB/T 702—2017）412

1.5.2热轧圆钢、方钢（摘自GB/T 702—2017）413

1.5.3优质结构钢冷拉钢材技术条件（摘自GB/T 3078—2008）414

1.5.4不锈钢棒（摘自GB/T 1220—2007）414

1.5.5耐热钢棒（摘自GB/T 1221—2007）414

1.5.6角钢420

1.5.7热轧工字钢（摘自GB/T 706—2016）429

1.5.8热轧槽钢（摘自GB/T 706—2016）431

1.5.9H型钢和剖分T型钢(摘自GB/T 11263—2017）433

1.5.10通用冷弯开口型钢（摘自GB/T 6723—2017）438

1.5.11轻轨444

1.6钢管447

1.6.1无缝钢管尺寸、外形、质量及允许偏差（摘自GB/T 17395—2008）447

1.6.2热轧、冷拔（轧） 结构用无缝钢管（摘自GB/T 8162—2018）及输送流体用无缝钢管（摘自GB/T 8163—2018）459

1.6.3直缝电焊管（摘自GB/T 13793—2016）462

1.6.4低压流体输送用焊接钢管和镀锌钢管（摘自GB/T 3091—2015）466

1.6.5低中压锅炉用无缝钢管（摘自GB 3087—2008）468

1.6.6结构用不锈钢无缝钢管（摘自GB/T 14975—2012）和流体输送用不锈钢无缝钢管（GB/T 14976—2012）469

1.6.7流体输送用不锈钢焊接钢管（摘自GB/T 12771—2008）470

1.6.8石油裂化用无缝钢管（摘自GB/T 9948—2013）470

1.6.9冷拔异型钢管（摘自GB/T 3094—2012）471

1.6.10冷拔式热轧精密无缝钢管（摘自GB/T 3639—2009）488

1.6.11传动轴用电焊钢管（摘自YB/T 5209—2010）490

1.6.12P3型镀锌金属软管（摘自YB/T 5306—2006）491

1.7钢丝492

1.7.1冷拉圆钢丝（摘自GB/T 342—2017）492

1.7.2一般用途低碳钢丝（摘自YB/T 5294—2009）493

1.7.3优质碳素钢盘条（摘自GB/T 4354—2008）494

1.7.4优质碳素结构钢丝（摘自YB/T 5303—2010）494

1.7.5不锈钢丝（摘自GB/T 4240—2019）495

1.7.6高电阻电热合金（摘自GB/T 1234—2012）498

1.8钢丝绳（摘自GB 8918—2006）500

1.8.1钢丝绳的结构、直径、力学性能和质量500

1.8.2钢丝绳的捻法500

1.8.3钢丝绳的材料和强度500

1.9常用工业用金属丝编织方孔筛网（摘自GB/T 5330—2003）504

第2章有色金属材料506

2.1常用有色金属和合金元素名称及其代号506

2.2专用有色金属、合金名称及其代号506

2.3有色金属铸造方法、合金状态代号（摘自GB/T 1173—2013、GB/T 1176—2013、GB/T 1175—2018）506

2.4有色金属产品状态、特性代号506

2.5变形铝及铝合金牌号表示方法（摘自GB/T 16474—2011)506

2.5.1四位字符体系牌号命名方法507

2.5.2纯铝牌号命名法507

2.5.3铝合金牌号命名法507

2.6变形铝及铝合金状态代号（摘自GB/T 16475—2008）507

2.6.1变形铝及铝合金的基础状态代号507

2.6.2变形铝及铝合金新旧状态代号对照507

2.7铸造有色金属508

2.7.1铸造铜及铜合金（摘自GB/T 1176—2013）508

2.7.2铸造铝合金（摘自GB/T 1173—2013）513

2.7.3铸造锌合金（摘自GB/T 1175—2018）515

2.7.4铸造轴承合金（摘自GB/T 1174—1992）515

2.7.5铸造钛及钛合金（摘自GB/T 15073—2014）516

2.8有色金属型材517

2.8.1铜及铜合金型材517

2.8.2铝及铝合金型材524

2.8.3钛及钛合金型材539

2.8.4铅及铅锑合金型材543

第3章复合钢板546

3.1不锈钢复合钢板和钢带（摘自GB/T 8165—2008）546

3.1.1标准范围和产品546

3.1.2复合钢板（带）的质量548

3.2钛-钢复合钢板（摘自GB/T 8547—2019）549

3.3铜-钢复合钢板（摘自GB/T 13238—1991）550

第4章非金属材料552

4.1石棉橡胶板（摘自GB/T 3985—2008）552

4.2耐油石棉橡胶板（摘自GB/T 539—2008）552

4.3橡胶制品553

4.3.1工业用橡胶板（摘自GB/T 5574—2008）553

4.3.2橡胶管554

4.4玻璃制品560

4.4.1平端玻璃直管560

4.4.2扩口玻璃管560

4.4.3液位计玻璃板560

4.5常用工程塑料及型材561

4.5.1硬质聚乙烯制品561

4.5.2聚丙烯管材564

4.5.3聚四氟乙烯板材565

4.5.4ABS塑料管材566

4.5.5ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）塑料板材(摘自GB/T 10009—1988)567

4.5.6聚甲醛性能指标（摘自GB/T 22271.3—2016）567

4.5.7改性聚苯醚工程塑料（摘自HG/T 2232—1991）568

4.5.8瓶用聚对苯二甲酸乙二酯（PET）树脂（摘自GB/T 17931—2018）568

4.5.9聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）（摘自GB/T 29641—2013） 569

4.5.10聚偏氟乙烯（PVDF）（摘自QB/T 5259—2018）569

4.5.11硬质聚氯乙烯板材（摘自GB/T 22789.1—2008）570

4.5.12硬聚氯乙烯（PVC-U） 管材（摘自GB/T 4219.1—2008）571

4.5.13化工用硬聚氯乙烯管件（QB/T 3802—1999）572

4.5.14酚醛棉布层压板（摘自JB/T 8149.2—2000）576

4.5.15浇铸型工业有机玻璃板材（摘自GB/T 7134—2008）577

4.6复合材料578

4.6.1复合材料的定义578

4.6.2复合材料的结构578

4.6.3复合材料及其特性和用途578

4.6.4聚合物基复合材料和金属基复合材料的力学性能578

第5章涂料和防锈漆583

参考文献588

第3篇连接与紧固

第1章螺纹590

1.1普通螺纹590

1.1.1基本牙型和基本尺寸（摘自GB/T192—2003、GB/T196—2003）590

1.1.2公差配合的选用（摘自GB/T197—2018）594

1.1.3螺纹标记（摘自GB/T197—2018）596

1.2梯形螺纹596

1.2.1基本牙型和设计牙型尺寸（摘自GB/T 5796.1—2005、GB/T 5796.2—2005、GB/T 5796.3—2005）596

1.2.2梯形螺纹公差（摘自GB/T5796.4—2005）603

1.2.3多螺纹公差606

1.2.4螺纹标记606

1.3锯齿形（3°、30°）螺纹606

1.3.1基本牙型和内、外螺纹设计牙型基本尺寸（摘自GB/T13576.1—2008、GB/T13576.3—2008）606

1.3.2螺纹公差（摘自GB/T13576.4—2008）609

1.3.3锯齿形螺纹标记（摘自GB/T 13576.2—2008和GB/T 13576.4—2008）613

1.455°非密封管螺纹613

1.4.1基本尺寸和公差（摘自GB/T7307—2001，等效ISO228.1—1994）613

1.4.2螺纹标记615

1.555°密封管螺纹615

1.5.1牙型和基本尺寸（摘自GB/T7306.1—2000、GB/T7306.2—2000，等效ISO7.1—1994）615

1.5.2螺纹标记615

1.660°圆锥管螺纹618

1.6.1基本尺寸和公差（摘自GB/T12716—2011）618

1.6.2螺纹标记618

1.7米制密封螺纹619

1.7.1牙型和基本尺寸（摘自GB/T1415—2008，等同ГОСT25229—1982）619

1.7.2偏差允许值619

1.7.3螺纹标记619

1.8管路旋入端用普通螺纹尺寸系列（摘自GB/T 1414—2013）621

1.9切制管螺纹前的内孔和外螺纹毛坯直径621

1.10英寸制螺纹621

1.11矩形螺纹623

1.1230°圆弧螺纹623

1.13螺纹零件结构要素623

1.13.1螺纹收尾、肩距、退刀槽、倒角623

1.13.2紧固件用沉孔尺寸623

1.13.3扳手空间623

第2章螺纹连接629

2.1紧固件标记方法（摘自GB/T 1237—2000，等效ISO 8991：1986）629

2.2螺纹连接的几种主要类型和应用629

2.3螺纹连接强度计算630

2.4螺纹连接紧固件的材料和力学、物理性能633

2.5螺栓641

2.5.1六角头螺栓641

2.5.2方头螺栓652

2.5.3沉头螺栓653

2.5.4T形槽用螺栓654

2.5.5活节螺栓655

2.5.6地脚螺栓655

2.5.7U形螺栓659

2.5.8双头螺栓660

2.6螺钉663

2.7螺母686

2.8垫圈698

2.8.1圆形垫圈698

2.8.2弹性垫圈702

2.9挡圈707

第3章键、花键和销连接726

3.1键连接726

3.1.1键的类型、特点和应用726

3.1.2键的选择和强度计算727

3.1.3键的标准件729

3.2花键连接741

3.2.1花键的类型和应用741

3.2.2花键的挤压强度校核742

3.2.3矩形花键742

3.2.4圆柱直齿渐开线花键（摘自 GB/T 3478.1—2008，等效ISO 4156-1：2005）745

3.3销连接754

3.3.1销的类型和应用754

3.3.2销的选择和连接强度计算755

3.3.3销的标准件756

第4章粘接766

4.1胶黏剂766

4.1.1胶黏剂的组成及特点766

4.1.2胶黏剂的分类767

4.1.3胶黏剂的强度特性767

4.1.4常用胶黏剂的应用767

4.2粘接接头的设计781

4.2.1粘接接头的常用型式781

4.2.2粘接接头的设计781

4.3常用粘接工艺与步骤783

第5章焊接786

5.1金属材料焊接方法的选择786

5.1.1金属材料的焊接性786

5.1.2焊接工艺方法代号786

5.1.3常用焊接方法及应用787

5.1.4常用金属材料适用的焊接方法789

5.2焊接材料的选择790

5.2.1常用焊接材料的类别及应用790

5.2.2焊接材料选择795

5.3焊接接头的静载强度计算799

5.3.1许用应力设计法799

5.3.2极限状态设计法804

5.4焊缝的符号表示和标注方法806

5.4.1焊缝的符号表示806

5.4.2焊缝的标注方法806

5.4.3焊缝的标注示例810

5.5焊接坡口形式及尺寸811

5.6钎焊818

5.6.1钎焊焊接的原理及分类818

5.6.2钎焊的接头形式及设计818

5.6.3钎焊焊料的种类及选择820

5.6.4常用钎焊焊剂的应用822

5.7塑料焊接824

5.7.1塑料焊接方法分类824

5.7.2常用塑料的可焊性824

5.7.3常用塑料焊接接头形式及尺寸824

5.8焊接结构工艺性设计应注意的问题826

第4篇弹簧

第1章弹簧概论829

1.1弹簧的类型及应用829

1.2弹簧设计的基本概念829

1.2.1弹簧的强度829

1.2.2弹簧的刚度和特性线829

1.2.3弹簧的变形能830

1.2.4共振与阻尼（受周期变载荷的弹簧）830

1.3弹簧材料830

第2章圆柱螺旋弹簧设计842

2.1弹簧的负荷类型和许用应力842

2.1.1弹簧负荷类型842

2.1.2许用应力选取的原则842

2.1.3弹簧的试验应力及许用应力842

2.2圆柱螺旋压缩、拉伸弹簧的设计方法846

2.2.1按强度和刚度要求计算圆柱螺旋压缩、拉伸弹簧主要参数的基本计算公式846

2.2.2圆柱螺旋弹簧的常用设计方法846

2.2.3圆柱螺旋拉伸和压缩弹簧的类型和尺寸系列846

2.2.4圆柱螺旋压缩、拉伸弹簧几何尺寸计算850

2.2.5验算弹簧的钩环强度、疲劳强度、稳定性、共振和疲劳强度验算851

2.2.6弹簧典型工作图样852

2.2.7圆柱螺旋压缩弹簧设计示例（摘自GB/T 23935—2009）859

2.2.8圆柱螺旋拉伸弹簧设计示例（摘自GB/T 23935—2009）861

2.2.9查表法确定圆柱螺旋压缩拉伸弹簧尺寸863

2.2.10圆柱螺旋扭转弹簧设计计算865

第3章螺旋弹簧的制造要求及性能试验872

3.1普通圆柱螺旋弹簧制造要求872

3.2弹簧的制造精度及极限偏差872

3.3螺旋弹簧的性能试验876

参考文献876

第5篇轴和联轴器

第1章轴878

1.1轴的分类878

1.2轴的材料878

1.3轴的结构设计879

1.3.1轴结构设计的一般原则879

1.3.2轴上零件的定位879

1.3.3提高轴疲劳强度的结构措施880

1.4轴的强度计算881

1.4.1按扭转强度计算881

1.4.2按弯扭合成强度计算881

1.4.3轴强度的精确校核882

1.4.4轴的强度计算实例887

1.5轴的刚度校核889

1.5.1轴的扭转刚度校核889

1.5.2轴的弯曲刚度校核889

1.6轴的临界转速校核891

第2章联轴器893

2.1联轴器的分类、特点及应用893

2.2联轴器的选择895

2.2.1一般联轴器的选择计算895

2.2.2GⅡCL型齿式联轴器的选择计算895

2.2.3GSL伸缩型齿式联轴器的选择计算896

2.2.4十字销万向联轴器的选择计算896

2.2.5星形弹性联轴器的选择计算897

2.2.6H形弹性块联轴器898

2.2.7膜片联轴器的选择计算898

2.3联轴器轴孔和联结形式、尺寸及标记（摘自GB/T 3852—2017）898

2.3.1联轴器轴孔和联结形式及代号898

2.3.2联轴器轴孔和键槽尺寸900

2.3.3联轴器轴孔形式与尺寸标记900

2.4联轴器的性能、参数和尺寸904

2.4.1刚性联轴器904

2.4.2无弹性元件挠性联轴器908

2.4.3有弹性元件挠性联轴器921

2.4.4安全联轴器944

参考文献946

第6篇轴承

第1章滚动轴承948

1.1滚动轴承的分类、类型及其代号948

1.1.1滚动轴承的分类948

1.1.2常用滚动轴承的类型、基本结构形式、特点及应用948

1.1.3滚动轴承的代号（摘自GB/T 272—2017）955

1.2滚动轴承的选择与计算959

1.2.1滚动轴承的选择959

1.2.2滚动轴承计算中常用基本概念及术语959

1.2.3滚动轴承的寿命计算960

1.2.4滚动轴承的静载荷计算963

1.2.5静不定支承结构的载荷计算963

1.2.6滚动轴承的极限转速964

1.2.7滚动轴承的选择计算实例965

1.3滚动轴承装置的设计967

1.3.1滚动轴承的配置967

1.3.2滚动轴承的轴向紧固969

1.3.3滚动轴承的游隙选择969

1.3.4滚动轴承的配合（摘自GB/T 275—2015）972

1.3.5滚动轴承的预紧976

1.3.6推力轴承小轴向载荷的确定977

1.3.7滚动轴承的润滑977

1.3.8滚动轴承的密封980

1.4滚动轴承组合设计的典型结构981

1.5常用滚动轴承尺寸及性能参数983

1.5.1角接触球轴承983

1.5.2深沟球轴承988

1.5.3调心球轴承995

1.5.4圆柱滚子轴承1003

1.5.5调心滚子轴承1017

1.5.6圆锥滚子轴承1024

1.5.7推力球轴承1036

1.5.8推力调心滚子轴承1041

1.5.9滚针轴承1043

1.6滚动轴承座1044

1.6.1适用范围1044

1.6.2型号表示法1044

1.6.3外形尺寸1045

1.7定位环1049

1.8紧定套1051

1.9退卸衬套1054

第2章滑动轴承1057

2.1混合润滑轴承的选用计算及常用材料1057

2.1.1径向滑动轴承1057

2.1.2推力滑动轴承1057

2.1.3常用滑动轴承材料的性能和许用值1058

2.2混合润滑轴承标准系列1062

2.2.1整体有衬正滑动轴承座1062

2.2.2对开式滑动轴承座1063

2.2.3滑动轴承座技术条件（JB/T 2564—2007）1066

2.3轴套与轴瓦1066

2.3.1轴套1066

2.3.2轴瓦1066

2.3.3润滑槽1073

2.3.4混合润滑轴承的配合1074

2.4混合润滑轴承的润滑1074

2.5关节轴承1075

2.5.1向心关节轴承1075

2.5.2推力关节轴承1081

2.5.3角接触关节轴承1081

2.6烧结轴承1083

2.7塑料轴承1086

参考文献1088

第7篇润滑与密封

第1章润滑剂1090

1.1润滑剂的分类1090

1.2润滑剂的选用原则1090

1.3常用润滑油1092

1.3.1润滑油的主要质量指标1092

1.3.2常用润滑油的性能及应用1092

1.4常用润滑脂1103

1.4.1润滑脂的主要质量指标1103

1.4.2常用润滑脂的性能及应用1105

1.5固体润滑剂1107

1.5.1固体润滑剂的特点1107

1.5.2常用固体润滑剂的性能及应用1108

第2章常用润滑方法和装置1111

2.1常用润滑方法1111

2.2油杯1111

2.3油标1115

第3章密封1117

3.1密封的分类和应用1117

3.1.1密封的分类1117

3.1.2密封的特点及应用1117

3.1.3常用工况下密封的选择1118

3.2垫密封1119

3.2.1垫密封的种类及应用1119

3.2.2垫密封的设计及选择1121

3.2.3标准垫密封1121

3.3胶密封1138

3.3.1胶密封的分类1138

3.3.2液态密封胶1138

3.3.3厌氧密封胶1139

3.3.4热熔型密封胶1141

3.3.5胶密封的应用1141

3.3.6胶密封的施工工艺1145

3.4填料密封1146

3.4.1典型结构和工作原理1146

3.4.2填料箱尺寸确定和设计计算1146

3.4.3填料的种类及常用材料1146

3.4.4泥状混合填料1152

3.5成型填料密封1152

3.5.1挤压型密封圈1152

3.5.2往复唇形密封圈1153

3.5.3旋转唇形密封圈1162

3.5.4防尘密封1181

3.6机械密封1182

3.6.1机械密封工作原理1182

3.6.2机械密封的类型及应用1182

3.6.3机械密封的设计计算1187

3.6.4机械密封典型零件结构设计1189

3.6.5机械密封材料1191

3.6.6机械密封技术条件1196

3.6.7机械密封的选用1198

3.6.8机械密封循环保护系统及辅助装置1199

3.6.9典型机械密封的应用1204

3.7迷宫密封1210

3.7.1工作原理1210

3.7.2密封方式及特点1210

3.7.3密封的型式及选择1211

3.7.4结构尺寸设计1212

3.8螺旋密封1212

3.8.1螺旋密封的方式及特点1212

3.8.2螺旋密封的设计1213

3.9离心密封1214

3.9.1离心密封结构形式1214

3.9.2离心密封的计算1214

3.10停车密封1215

3.11磁流体密封1216

3.11.1基本结构及工作原理1216

3.11.2磁流体的组成与性能1217

3.11.3磁流体密封的特点及使用1217

第8篇机械传动

第1章带传动1220

1.1带传动的类型、特点及应用1220

1.2V带传动1223

1.2.1V带的尺寸规格1223

1.2.2V带轮1227

1.2.3V带传动的设计计算1229

1.2.4计算实例1258

1.3平带传动1260

1.3.1平型传动带的尺寸与公差1260

1.3.2平带传动的标记1260

1.3.3帆布平带1261

1.3.4聚酰胺片基平带1269

1.4同步带传动1270

1.4.1同步带的尺寸规格1270

1.4.2同步带轮1283

1.4.3同步带传动的设计计算1296

1.4.4计算实例1322

1.5带传动的张紧、安装和使用1325

1.5.1带传动的张紧1325

1.5.2带传动装置的安装1329

1.5.3传动带的使用1329

第2章链传动1330

2.1链传动类型、特点及应用1330

2.2滚子链传动1331

2.2.1滚子链传动的基本参数和尺寸1331

2.2.2滚子链传动的设计计算1335

2.2.3滚子链传动的静强度计算1337

2.2.4滚子链链轮1337

2.2.5滚子链传动设计计算实例1349

2.3齿形链传动1351

2.3.1齿形链的基本参数和尺寸1351

2.3.2齿形链传动的设计计算1351

2.3.3齿形链链轮1360

2.3.4计算实例1361

2.4链传动的布置、张紧与润滑1365

2.4.1链传动的布置1365

2.4.2链传动的张紧与安装误差1365

2.4.3链传动的润滑1368

第3章齿轮传动1370

3.1渐开线圆柱齿轮传动设计计算1370

3.1.1齿形和模数系列1370

3.1.2圆柱齿轮传动类型与基本参数的选择1370

3.1.3圆柱齿轮传动的几何尺寸计算1375

3.1.4圆柱齿轮传动的强度设计计算1396

3.1.5圆柱齿轮的结构1423

3.1.6渐开线圆柱齿轮精度1425

3.1.7齿条精度1435

3.1.8计算实例1446

3.2直齿锥齿轮传动设计计算1449

3.2.1锥齿轮的模数和基本齿廓1449

3.2.2锥齿轮传动的几何尺寸计算1449

3.2.3锥齿轮承载能力计算1451

3.2.4锥齿轮的精度1457

3.2.5锥齿轮的结构1476

3.2.6计算实例1477

3.3圆弧圆柱齿轮传动设计计算1481

3.3.1圆弧圆柱齿轮的基准齿形及模数系列1481

3.3.2圆弧齿轮传动的基本参数选择1483

3.3.3圆弧齿轮的几何参数和尺寸计算1484

3.3.4圆弧齿轮精度等级的选择1487

3.3.5圆弧圆柱齿轮的强度计算1487

3.3.6圆弧齿轮传动的精度及检验1497

3.3.7计算实例1508

3.4齿轮传动的润滑1510

3.4.1润滑剂的选用1510

3.4.2润滑方式的选择1511

3.4.3润滑油的保养1511

3.4.4从润滑角度防止齿轮失效的对策1512

第4章圆柱蜗杆传动1513

4.1圆柱蜗杆传动的特点及分类1513

4.2圆柱蜗杆传动主要参数的选择1515

4.3圆柱蜗杆传动的几何计算1525

4.3.1普通圆柱蜗杆传动的几何计算1525

4.3.2圆弧圆柱蜗杆传动的几何计算1527

4.4圆柱蜗杆传动的受力分析1528

4.5圆柱蜗杆传动强度计算和刚度计算1529

4.6圆柱蜗杆传动的效率和散热计算1532

4.6.1效率计算1532

4.6.2散热计算1533

4.7圆柱蜗杆、蜗轮精度1533

4.7.1适应范围1533

4.7.2精度等级1537

4.7.3蜗杆传动的侧隙规定1537

4.7.4齿坯要求及公差1538

4.8蜗杆、蜗轮的结构及材料1562

4.8.1蜗杆、蜗轮的结构1562

4.8.2蜗杆、蜗轮材料的选用1564

4.9蜗杆传动的润滑1565

4.10计算实例1566

参考文献1570

第9篇减速器

第1章常用标准减速器1572

1.1常用减速器的型式和选择1572

1.1.1几种常见的减速器1572

1.1.2我国减速器设计制造技术的发展1572

1.1.3减速器的发展趋势1572

1.2锥齿轮圆柱齿轮减速器标准尺寸、性能和选择计算1572

1.2.1锥齿轮圆柱齿轮减速器适用范围和标记1572

1.2.2减速器的外形尺寸1573

1.2.3减速器的承载能力1573

1.2.4减速器的选用1573

1.3轴装式圆柱齿轮减速器（摘自JB/T 7007—1993）1610

1.3.1运用范围和代号1610

1.3.2公称输入功率、热功率和逆止器额定逆止转矩1610

1.3.3ZJY型减速器尺寸1611

1.3.4ZJY型减速器的润滑1611

1.4圆弧圆柱蜗杆减速器1612

1.4.1单级圆弧圆柱蜗杆减速器（摘自JB/T 7935—2015）1612

1.4.2立式圆弧圆柱蜗杆减速器（摘自JB/T 7848—2010）1615

1.5Z型摆线针轮减速器（摘自JB/T 2982—2016）1621

1.5.1适用范围和代号1621

1.5.2摆线针轮减速器的传动比和输入功率1621

1.5.3各种机型摆线针轮减速器的型号和尺寸1625

第2章减速器设计用资料1631

2.1减速器参数设计资料1631

2.1.1圆柱齿轮减速器标准中心距1631

2.1.2减速器的传动比1631

2.2减速器的结构设计资料1633

2.2.1齿轮减速器铸造箱体主要尺寸1633

2.2.2蜗杆减速器铸造箱体主要尺寸1633

2.3减速器的润滑1636

2.3.1齿轮减速器润滑油黏度选择1636

2.3.2齿轮减速器的润滑方法1636

2.3.3蜗杆减速器润滑油黏度选择1637

2.4减速器图例1637

参考文献1654

第10篇常用电动机

第1章电动机的产品与分类1656

1.1电动机产品型号1656

1.1.1电机产品代号1656

1.1.2电机的规格代号1656

1.1.3电机的特殊环境代号1657

1.1.4电机的补充代号1657

1.2电动机产品型号示例1657

1.3电动机的类别及用途1658

1.4电动机产品代号1660

第2章电动机的外壳防护等级与安装型式1667

2.1电动机的外壳防护等级（摘自GB/T 4942.1—2006/IEC 60034-5：2000）1667

2.2电动机的安装型式1668

第3章电动机的选择1670

3.1电动机的发热与温升1670

3.2电动机的绝缘等级与允许温升1670

3.3电动机的工作方式1671

3.4选择电动机应综合考虑的问题1671

3.4.1根据负载性质选择电动机1672

3.4.2电动机的类型、安装防护型式、电压及转速的选择1672

3.4.3电动机额定功率PN的计算1672

第4章三相异步电动机1682

4.1概述1682

4.2Y系列（IP23）三相异步电动机（摘自JB/T 5271—2010）1682

4.2.1Y系列（IP23）三相异步电动机的特点1682

4.2.2型号含义1682

4.2.3技术数据1682

4.3Y3系列（IP55）三相异步电动机（摘自JB/T 10447—2004）1685

4.3.1Y3系列（IP55）三相异步电动机的特点1685

4.3.2型号含义1686

4.3.3技术数据1686

4.4YX3系列（IP55）三相异步电动机（摘自JB/T 10686—2006）1695

4.4.1YX3系列（IP55）三相异步电动机的特点1695

4.4.2型号含义1695

4.4.3技术数据1695

4.5YE2、YE3系列（IP55）三相异步电动机1700

4.5.1YE2系列、YE3系列（IP55）三相异步电动机的特点1700

4.5.2型号含义1701

4.5.3技术数据1701

4.6YR（IP44）绕线转子三相异步电动机（摘自JB/T 7119—2010）1719

4.6.1YR系列（IP44）三相异步电动机的特点1719

4.6.2型号含义1719

4.6.3技术数据1719

4.7YVF2系列(IP54）变频调速专用三相异步电动机1723

4.7.1YVF2系列（IP54 ）三相异步电动机的特点1723

4.7.2型号含义1723

4.7.3技术数据1723

第5章三相同步电动机1731

5.1概述1731

5.2型号含义1731

5.3技术数据1731

第6章防爆电动机1738

6.1防爆电气设备1738

6.2YB2系列隔爆型三相异步电动机(JB/T 7565.1—2004)1741

6.2.1YB2系列隔爆电动机的特点1741

6.2.2型号含义1741

6.2.3技术数据1741

6.3YA2系列增安型三相异步电动机(JB/T 9595.1—2015)1747

6.3.1YA2系列隔爆电动机的特点1747

6.3.2型号含义1747

6.3.3技术数据1747

6.4YBBP系列隔爆型变频调速三相异步电动机电动1754

6.4.1YB2系列隔爆电动机的特点1754

6.4.2型号含义1755

6.4.3技术数据1755

第7章直流电动机1763

7.1直流电动机的特点1763

7.2Z4系列直流电动机(摘自JB/T 6316—2006)1763

7.2.1型号含义1764

7.2.2结构及安装型式1764

7.2.3技术参数1764

7.3Z系列中型直流电动机（摘自JB/T 9577—2011）1770

7.3.1概述1770

7.3.2型号含义1770

7.3.3技术参数1770

7.4小功率电动机1772

第8章控制电动机1774

8.1概述1774

8.2控制电动机型号1774

8.2.1机座号1774

8.2.2产品名称代号1774

8.2.3性能参数代号1774

8.2.4派生代号1776

8.2.5产品名称代号1776

8.2.6型号示例1777

8.3交流伺服电动机及交流伺服系统（摘自GB/T 16439—2009）1778

8.3.1交流伺服系统概述1778

8.3.2伺服电动机常用计算公式1779

第9章YCT系列电磁调速电动机1781

9.1概述（摘自JB/T 7123—2010）1781

9.2型号含义1782

9.3技术参数1782

9.4控制器1783

9.4.1控制器的型号含义1783

9.4.2控制器的技术参数1783

第10章电动机滑轨及附件1784

参考文献1787

第四版说明

本手册自第三版出版发行以来，由于内容精炼、实用，受到广大读者的一致好评和欢迎。从上一版出版到现在已经过去了10年，在这10年中，大量的国家标准和行业标准已经更新，为保持本手册内容的实用性，组织了对本手册的修订。

为方便广大读者使用，本次修订的原则是基本保持原有体系和风格，采用标准。

本次修订的主要内容是标准的更新。在过去的10年中，有关标准更新的数量很大，有些标准的体系发生了变化，本次修订中全部收录的标准。其中有关滚动轴承的标准更新了85%，有关螺栓的标准更新了60%，有关螺钉的标准更新了76%，有关螺母的标准更新了44%，有关联轴器的标准更新了47%。

随着技术的进步，有些技术体系中推出了新的标准，本次手册修订中收录了这些新的内容，如电动机中增加了必要的章节。

有些标准废止了，但是由于新的标准体系尚不完整，需要旧标准的一些内容作为补充，为此，在本次修订中保留了一些旧标准中的必要的内容。

第四版共10篇，第1篇由杨学智、刘新卫、杨嘉名和安瑛编写，第2篇由高志编写，第3篇由刘新卫、安瑛和蔡纪宁编写，第4篇由张有忱编写，第5篇由董力群编写，第6篇由张莉彦编写，第7篇由蔡纪宁、张秋翔编写，第8篇由伍先安和张有忱编写，第9篇由高志编写，第10篇由许红编写。

由于作者的能力和水平有限，本手册中还会存在一些不足之处，我们深切希望广大读者提出宝贵的意见和建议。

编者

2020年10月

第二版说明

《机械设计实用手册》版于1999年1月出版，由于它内容精湛、实用等特点，出版后深受各方读者的欢迎，曾多次重印，销售甚盛。

工程设计类手册是一种实用性工具书，它的内容需随着工业的发展和科技的进步以及标准规范的更新而不断地更新，尤其是近国家提出要加强制造业的发展，为了满足广大读者的需要，我们组织修订出版了《机械设计实用手册》的第二版。

第二版中对各篇章都做了不同程度的增补和修改，有不少章节还进行重新编写。特别是国家标准与行业标准，近两三年变动较大，作者们不辞辛苦仔细查阅了标准，在第二版中完全采用了新的标准。

修订后全书增加了约40万字，修改与增加的篇幅总计约70%。并对篇章的次序作了适当的调整，使其更趋于合理，便于查阅。

第二版中仍会有一些不尽人意之处，殷切希望广大读者批评指正，以便今后不断改进。

2003年10月

第三版说明

近年来由于国民经济的迅速发展，新技术不断出现，新标准不断更新，《机械设计实用手册》第二版已不能完全适用当前机械工程设计的要求，据此，化学工业出版社组织作者进行了修订。

根据广大读者的反映，我们制定了第三版修订的原则是仍保持前两版的特色和定位，主要修订以下几个方面。

首先是标准的更新，近年来有许多新的国家标准及其他标准的发表，本手册在这次修订中各篇章均采用了新的标准，如机械制图、表面粗糙度的标注方法、齿轮传动公差标准，钢结构用螺栓螺母、弹簧、带传动、链传动等均采用了新的标准。其次是改进编写，精炼内容，便于查阅和使用，如数据和资料、减速器等内容都有较大的改进。第三是对于仍采用前两版的表格、插图等进行了核对和改正。本次修订的更改总量约有75%以上。

参加本书前两版的编者，经过十多年历程，在健康、体力和生活环境方面都有变化，进行这项修订工作均克服了许多困难，由于化学工业出版社领导和责任编辑的大力支持和细致工作，以及各位撰稿人的努力，使这次修订工作能够顺利完成。

第三版仍为10篇，第1篇由杨学智、刘新卫、杨嘉名、崔立本、安瑛编写；第2篇由曲文海编写；第3篇由郭炳钧、吴宗泽、崔立本编写；第4篇由吴宗泽编写；第5篇由董立群编写；第6篇由丁国强、张卧波编写；第7篇由吴宗泽、张秋翔、蔡纪宁编写；第8篇由童立平、张美麟、张有忱编写；第9篇由吴宗泽、王忠祥编写；第10篇由马杰编写。

几次编写使我们深入了解和体会了编写手册的艰巨性和困难之处。正所谓“学然后知不足”。这次修订出版之后仍会有很多不足之处，我们热切期望广大读者提出宝贵意见和建议。

编者

2009年11月11日