本书是“机械设计教学体系”中的一本，既可作为高等院校教材，又可用于工程实践。在不损害本书整体结构的情况下，我们将其划分为相互独立而又自成体系的24章，在这24章中我们详尽且清晰地讲述了最重要的一些机械零件。读者可以单独学习和使用每一章的内容。

第1章概论和设计基础1
第2章公差、配合、表面质量17
第3章强度计算30
第4章粘接58
第5章钎焊68
第6章焊接78
第7章铆接144
第8章螺纹联接168
第9章轴销联接、销联接和安全零件218
第10章弹簧240
第11章心轴、转轴和轴颈276
第12章轴毂联接件 304
第13章联轴器、离合器和制动器336
第14章滚动轴承和滚动轴承支承393
第15章滑动轴承434
第16章带传动483
第17章链传动510
第18章流体传输零件（输送管路）527
第19章密封549
第20章齿轮和齿轮传动（基础知识）566
第21章外啮合圆柱齿轮传动586
第22章锥齿轮及其传动623
第23章交错轴斜齿轮传动和蜗杆传动641
第24章摩擦学658
目录目录
第16版前言
第1章概论和设计基础1
11机械零件的种类和分类1
12标准学基础1
121国家标准和国际标准，技术规范1
122德国标准（DIN标准）的制订过程2
123十进分类法2
13标准数（优先数和尺寸）3
131标准数的含义3
132标准数系列的构成3
基本系列—派生系列—合成系列—圆整值系列
133标准数的应用4
确定比例尺—用标准数图表达关系式—用标准数计算
134计算示例5
14设计基础概论7
141设计原则7
142设计方法学8
创造新产品的方法—评价方法
143计算机在设计中的应用14
封闭软件—交互软件
15参考文献15
第2章公差、配合、表面质量17
21公差17
211尺寸公差17
基本概念—尺寸公差值—标准公差等级的应用范围—公差带的位置—尺寸公差的
直接标注—无公差尺寸
212形状公差20
213位置公差20
214机械图上的公差标注20
尺寸公差—形状公差和位置公差
22配合21
221基本概念21
222ISO配合制度23
基孔制（EB）—基轴制（EW）
223配合选择23
23表面质量24
231几何形状偏差24
232机械图上的表面标注25
24计算示例26
25参考文献29
第3章强度计算30
31概述30
32变形形式和载荷类型30
33材料性能，强度特性曲线35
331静强度值（材料特征值）35
332疲劳强度（材料特征值）37
极限应力曲线（韦勒疲劳曲线）—持久极限图（DFS）—持久极限值
34零件静强度41
35零件疲劳强度42
351结构特征值42
应力集中和应力分散—表面质量—零件尺寸—表面强化处理—其他影响因素—
结构系数（总影响系数）
352结构强度（零件强度）的确定46
结构对称持久极限（零件对称持久极限）—不同平均应力下的结构持久极限（零件持久极限）
36安全系数49
37实际强度计算50
371近似计算50
静载荷零件—动载荷零件
372静强度校核51
373动强度校核（疲劳强度校核）51
374钢结构的强度校核52
38计算示例53
39参考文献56
第4章粘接58
41功能和作用58
411任务和用途58
412物理力在粘接中的作用（粘附机理）59
413粘结剂种类59
物理粘结剂（溶剂粘结剂和弥散粘结剂）—化学粘结剂（反应粘结剂）
414粘接的形成60
42结构和设计61
421应力和强度61
应力和应力分布—粘接的强度
422影响强度的因素63
耐腐蚀性（抗流体的性能）—抗老化性—热强度
423粘接的结构设计64
43计算基础65
44计算示例66
45参考文献67
第5章钎焊68
51功能和作用68
511任务和用途68
512物理力在钎焊中的作用69
513钎料和焊剂的类型69
514钎焊性71
515钎焊的形成71
52结构和初步设计72
53计算基础73
531强度计算73
532钎焊的许用应力75
54计算示例76
55参考文献77
第6章焊接78
61功能和作用78
611工作原理和用途78
612焊接方法79
熔焊—压焊—焊接方法的选择
613焊接过程的影响81
收缩和应力的形成—焊接收缩的影响—内应力和负载应力的综合影响
62结构和设计83
621零件的焊接性83
材料的适焊性—设计决定的焊接可靠性—加工决定的焊接可靠性
（焊接可行性）—焊接填充料
622接头和焊缝类型87
概念—对接焊缝—角焊缝—其他焊缝—坡口准备
623质量保障92
DIN EN 25817规定的钢的电弧焊的检测等级—DIN EN ISO 13920规定的
焊接结构的一般公差
624DIN EN 22553规定的焊缝标注方法93
符号—符号在图中的位置—焊缝的尺寸标注—DIN EN ISO 6497和DIN 19122
规定的工作方位—补充说明—例子
625面向焊接的结构设计96
一般设计规范—结构设计示例—主要承受静载荷的钢结构—焊接机械零件—压力
容器—定位焊
63焊接设计计算108
631钢结构中的焊接108
根据外力计算负荷（例如断面负荷、应力、挠度）—计算示例—校核方法—
零件计算—钢结构焊缝计算—定位焊计算
632起重机制造中的焊接127
633机械制造中的焊接计算128
确定作用力—拉伸、压缩、剪切或弯曲变形—扭转变形—组合变形—
机械制造中的许用应力
634焊接压力容器计算131
圆柱形壳体和球体—凸底—平板和底—容器壁上的开口
64计算示例135
65参考文献142
第7章铆接144
71概述144
72铆钉145
721铆钉形状145
722铆钉材料149
723铆钉的标注149
73铆接的形成149
731一般提示149
732热铆接150
733冷铆接151
74铆接类型，剪切层数151
75钢结构和起重机制造中的铆接152
751一般规范152
752零件计算152
753铆钉和铆接计算152
铆钉和铆钉孔直径—铆钉长度—铆钉的承载能力—起决定作用应力类型，
铆钉最优利用—所需铆钉数—杆件连接和对接—承受力矩的铆接
754铆接的结构设计157
76轻金属结构中的铆接158
761概述158
762铝铆钉159
763材料159
764零件和铆钉的设计计算159
一般规范—铆钉和铆钉孔直径—铆钉长度
765结构设计161
766防腐161
77机械和仪器制造中的铆接162
771应用示例162
772提高疲劳强度的措施162
773强度校核162
78计算示例163
79参考文献和图片来源166
第8章螺纹联接168
81功能和作用168
811任务和工作原理168
812螺纹168
螺纹类型—螺纹标注—几何关系
813螺栓和螺母的种类170
螺栓种类—螺母的种类—特殊形状的螺栓、螺母和螺纹件—标准螺栓和螺母的标注
814垫圈和螺纹防松件173
垫圈—螺纹防松件
815螺栓和螺母的制造、材料和强度174
制造—材料和强度
82结构和设计175
821螺纹件的结构设计175
822螺纹联接的结构设计177
823螺纹联接的初步设计181
83螺栓联接的计算182
831紧螺栓联接的力与变形关系183
装配状态下的力与变形—受静轴向工作载荷时的力与变形—受动轴向工作载荷时的
力与变形—联接中力作用点的影响—受静或动横向载荷时的力比
832螺栓联接的压陷性能188
833螺栓联接的疲劳强度，动安全系数188
834螺栓联接的拧紧，拧紧力矩189
螺纹受力，螺纹力矩—拧紧力矩
835装配预紧力，拧紧力矩系数和方法191
836拧紧时螺栓应力分析193
837满足最大许用螺栓力，静安全系数的计算194
838承压面压强195
839机械制造中的螺栓联接的实用计算方法196
松螺栓—紧螺栓，计算步骤
8310螺栓联接的松动，防松措施197
松动力矩—自行松动，联接的松开—防松措施、防松零件的用途和作用
84钢结构中的螺纹联接198
841用途198
842螺栓类型199
843拉杆和压杆联接199
联接的结构设计—剪切—孔壁挤压联接—高强螺栓（HV螺栓）联接—被联接件的计算
844受旋转力矩（剪切）的联接203
845悬臂联接204
85螺旋传动206
851初步设计206
852强度校核206
853稳定性校核208
854螺母螺纹（导向螺纹）的校核209
855螺旋传动的效率，自锁210
86计算示例210
87参考文献217
第9章轴销联接、销联接和安全零件218
91功能和作用218
92轴销218
921形状和用途218
922机械制造中的轴销联接的结构和初步设计219
支承类型和弯矩—零件尺寸的确定
923机械制造中的轴销联接计算221
924根据钢结构规范进行轴销联接的结构和初步设计222
结构设计—零件尺寸的确定
925根据钢结构规范进行轴销联接计算223
93销钉和弹性衬224
931形状和用途224
圆锥销—圆柱销—槽销和槽钉—弹性销（弹性套）—用于轴承的弹性衬
932销联接的计算227
横销联接—插销联接—纵销（圆键）联接
94安全零件229
941安全环（弹性卡簧）229
942开口销和弹性插销231
943定位环232
944轴托232
95结构和应用示例232
96计算示例235
97参考文献239
第10章弹簧240
101功能和作用240
1011弹簧刚度，弹簧特性线240
线性特性线弹簧—曲线型特性线弹簧—组合弹簧
1012弹簧功242
1013吸振性能、弹簧效率和阻尼242
102结构和设计243
1021弹簧种类243
1022弹簧材料244
弹簧钢—有色金属—非金属材料
1023弹簧参数（优化基础）244
103计算基础和单个弹簧性能245
1031拉伸／压缩变形弹簧245
拉杆弹簧—环形弹簧
1032弯曲变形弹簧246
简单板簧—叠层板簧—扭转弹簧—盘簧—碟簧
1033扭转变形金属弹簧258
扭杆弹簧—圆弹簧丝圆柱形螺旋弹簧—方弹簧丝圆柱形螺旋弹簧—圆锥形螺旋压缩弹簧
1034橡胶弹簧267
性能—结构设计、用途—计算
104计算示例269
105参考文献275
第11章心轴、转轴和轴颈276
111功能和作用276
112结构和设计277
1121结构设计基础277
面向强度的结构设计规范—面向弹性性能的结构设计规范
1122初步设计计算279
材料和半成品—计算基础—初步设计直径的确定
113控制计算289
1131强度校核289
1132弹性性能291
扭转变形—弯曲变形
1133临界转速293
振动、共振—弯曲临界转速—扭转临界转速
114计算示例297
115参考文献303
第12章轴毂联接件304
121功能和作用304
122形封闭轴毂联接305
1221平键和半圆键联接305
结构和设计—计算
1222矩形花键和渐开线花键联接308
结构和设计—计算
1223成形联接309
结构和设计—计算
1224端面渐开线花键联接310
1225销联接311
123力封闭轴毂联接311
1231圆柱面过盈联接311
结构和设计—计算—过盈联接的形成—转速对过盈联接的影响
1232圆锥面过盈联接319
结构和设计—计算
1233弹性环联接321
圆锥弹性环联接—压紧盘联接和外胀紧套联接—星盘联接—压紧套联接—
液压弹性衬—公差环
1234夹紧联接327
结构和设计—计算
1235楔键联接329
结构和设计—计算
1236圆楔键联接331
结构和设计—计算
124物质封闭轴毂联接331
125计算示例331
126参考文献和图片来源335
第13章联轴器、离合器和制动器336
131联轴器、离合器的功能和作用336
132联轴器、离合器选择的计算基础337
1321起动转矩、联轴器、离合器传动力矩337
1322惯性力矩、转动惯量339
1323原动机和工作机的工作性能340
1324联轴器、离合器转矩341
转矩不变的无冲击起动—转矩冲击—速度冲击—周期性交变转矩
1325挠性联轴器的设计344
按制造商说明进行设计—借助于使用系数进行设计—按照最不利的载荷类型
进行设计（DIN 740T2）
1326摩擦离合器的设计347
起动过程—摩擦离合器的转矩—离合器尺寸的确定
133联轴器349
1331刚性联轴器349
1332挠性联轴器（补偿式联轴器）350
机构可动（扭转刚性）联轴器—扭转挠性联轴器
134离合器359
1341操纵式离合器359
形封闭离合器—力（摩擦）封闭离合器
1342力矩操纵离合器（安全离合器）367
1343转速操纵离合器（离心离合器）369
1344方向操纵离合器（超越离合器）370
1345感应离合器371
同步离合器—异步离合器和电涡流离合器
1346液体动压离合器373
恒充式—变充式
135联轴器、离合器的使用和选择方法375
136制动器379
1361功能和作用379
1362设计计算379
1363结构形式380
137计算示例383
138参考文献和图片来源391
第14章滚动轴承和滚动轴承支承393
141功能和作用393
1411任务和工作原理393
1412轴承的分类393
1413滚动轴承使用规范394
1414滚动轴承的分类394
滚动轴承构造、滚动体种类、材料—滚动轴承基本类型、压力角、载荷角—
滚动轴承的标准类型、性能和用途—其他轴承类型—滚动轴承尺寸和代号
142滚动轴承支承的结构和设计403
1421轴承布置403
固定—游动支承—双支点单向固定支承—轴承组合—多支点支承
1422轴承选择405
1423支承结构设计406
联接件的公差选择—安装轴承处的结构设计
1424滚动轴承的润滑409
脂润滑—油润滑—固体润滑
1425轴承密封413
1426轴承尺寸的预选413
143滚动轴承的设计计算414
1431静承载能力414
基本额定静载荷C0—当量静载荷
1432动承载能力415
主要参数（DIN ISO 281）—寿命方程（DIN ISO 281）—P和n为常量时的当量动
载荷的确定—P和n为变量时的当量动载荷的确定
1433基本额定载荷C和C0的降低418
1434可达到的寿命—修正寿命计算419
1435使用寿命420
1436极限转速420
144滚动轴承支承的结构示例421
145滚动支承结构件423
轴承座部件—滚轮—回转连接—滚珠轴套—直线滚动导轨—直线驱动单元—
滚珠螺旋传动
146计算示例426
147参考文献和图片来源433
第15章滑动轴承434
151功能和作用434
1511工作原理434
1512滑动面布置434
1513摩擦状态435
1514润滑剂的影响436
1515液体动压润滑438
油楔—压力分布和承载能力
152用途441
153结构和设计442
1531滑动轴承材料442
摩擦学性能—轴承材料
1532结构和工作影响因素445
1533滑动轴承的润滑剂供给448
润滑类型—润滑方法和润滑装置—润滑剂通道
1534向心滑动轴承的结构设计450
轴承衬、轴瓦—结构示例
1535推力滑动轴承的结构设计457
1536轴承密封460
154计算基础461
1541向心滑动轴承的计算461
工作特性值（相对值）—热平衡—润滑剂流量—计算过程
1542推力滑动轴承的计算471
带平面推力板的推力轴承—单瓦和摆动瓦推力轴承
155计算示例476
156参考文献482
第16章带传动483
161功能和作用483
1611任务和工作原理483
1612带的结构和材料483
平带—V带—多楔带—同步带（齿形带）
162结构和设计486
1621结构类型和用途486
按带的类型分—按带传动形式分—按张紧方式分—按可调性和离合性分
1622带传动结构设计490
一般原则—带轮的主要尺寸—带轮的材料和结构
163带传动设计493
1631带传动设计计算理论基础493
带传动受力分析—弹性滑动、打滑、传动比—应力、弹性性能—
所能传递的功率、最优带速
1632带传动的设计计算498
带的选择—几何和运动学关系—功率计算—张紧和轴上载荷—带传动校核
164计算示例504
165参考文献509
第17章链传动510
171功能和作用510
1711任务和用途510
1712链的种类、结构和用途510
销轴链—套筒链—滚子链—特殊结构形式
1713链轮513
1714滚子链的联接链节514
1715链传动的运动分析514
172滚子链传动的结构和设计515
1721齿形参数515
1722链轮齿数的确定516
1723链轮结构设计517
1724链的选择518
1725链节数、中心距519
1726链传动的布置519
1727链边的悬索垂度520
1728辅助设施520
1729链传动的润滑与保养522
173链传动的受力分析522
174计算示例524
175参考文献526
第18章流体传输零件（输送管路）527
181功能、作用和用途527
182零件种类527
1821管道527
1822软管529
1823成型件529
1824阀门529
阀—滑阀—旋阀—闸阀
183结构和设计532
1831公称压力和公称通径532
1832管道联接方式533
钢管焊接—法兰联接—管螺纹联接—套管联接
1833伸缩补偿537
1834管道支架538
1835输送管路结构设计规范539
工作安全性—经济性—保养
1836输送管路的画法540
184计算基础540
1841管道横截面和压力损失540
1842按内压力计算壁厚542
钢管—铸铁管—考虑压力冲击
·ⅩⅥ·185计算示例545
186参考文献547
第19章密封549
191功能和作用549
192静止零件之间的接触式密封（静密封）550
1921不可拆接触式密封550
1922可拆密封551
193相对运动零件之间的接触式密封（动密封）557
1931旋转运动密封557
1932带或不带旋转运动的轴向运动的密封561
194相对运动零件之间的非接触式密封563
195参考文献和图片来源565
第20章齿轮和齿轮传动（基础知识）566
201功能和作用566
2011齿轮及其机构类型567
齿轮—机构类型
2012齿廓啮合基本定律569
2013齿廓曲线和啮合类型571
摆线齿廓啮合—柱销啮合—渐开线啮合
2014基本齿廓、渐开线齿轮的加工574
202齿轮材料576
203齿轮传动的润滑577
204传动效率579
205齿轮和减速器箱体的设计要求580
2051结构设计规范580
圆柱齿轮—锥齿轮—蜗杆和蜗轮—减速器箱体
2052图形尺寸标注584
作图—尺寸标注
206参考文献585
第21章外啮合圆柱齿轮传动586
211渐开线直齿圆柱齿轮几何学586
2111概念和关键尺寸586
2112零变位齿轮的几何尺寸587
2113实际啮合线段，齿廓重合度588
2114齿轮变位（直齿轮）589
用途—齿轮根切、最小齿数—齿顶变尖和最小齿顶厚—齿轮配对、传动类型—
外啮合变位传动的几何尺寸
2115渐开线函数及其在变位传动中的应用593
渐开线函数的应用—变位系数和及其分配—05变位传动
2116计算示例（直齿轮传动）595
212渐开线斜齿圆柱齿轮几何学597
·ⅩⅦ·2121基本形状、螺旋角597
2122几何尺寸598
2123啮合关系、总重合度599
2124变位（斜齿轮）600
当量齿数、最小齿数—变位系数—变位传动的几何尺寸
2125计算示例（斜齿轮几何学）601
213公差、啮合精度603
2131侧隙和齿厚偏差603
2132齿厚检测605
2133计算示例（公差、啮合精度）605
214初步设计计算607
2141预选主要尺寸和参数607
安装小齿轮的轴径dsh—传动比i、齿数比u—小齿轮齿数z1—齿宽b—螺旋角β、
齿廓螺旋线方向—模数
2142齿轮几何尺寸和参数设计步骤609
215承载能力校核610
2151齿轮传动的失效形式610
轮齿折断—齿面接触疲劳磨损—胶合
2152受力分析611
直齿圆柱齿轮传动受力分析—斜齿圆柱齿轮传动受力分析
2153载荷影响系数613
2154齿根承载能力校核615
齿根弯曲应力—许用齿根应力σFP
2155点蚀承载能力校核617
实际接触应力—许用接触应力σHP
2156计算示例（承载能力校核）619
第22章锥齿轮及其传动623
221基本类型、功能和用途623
222锥齿轮几何学623
2221直齿锥齿轮623
传动比、齿数比、分度圆锥角—齿轮主要尺寸—啮合关系—最小齿数和变位
2222斜齿锥齿轮627
传动比、齿数比—齿轮尺寸—啮合关系—最小齿数和变位
223初步设计计算630
安装小齿轮的轴径dsh—传动比、齿数比—齿数—螺旋角—齿宽—齿轮材料和精度—模数
224承载能力校核631
2241受力分析632
2242齿根承载能力校核633
2243点蚀承载能力校核634
225锥齿轮传动计算示例635
第23章交错轴斜齿轮传动和蜗杆传动641
231交错轴斜齿轮传动641
2311功能和作用641
2312几何关系641
传动比—螺旋角—速度分析—齿轮尺寸、中心距
2313啮合关系642
2314受力分析（标准传动）643
2315尺寸计算（标准传动）644
232蜗杆传动645
2321功能和作用645
结构形状和加工—用途
2322交错角Σ＝90°的圆柱蜗杆传动的几何关系647
传动比—蜗杆尺寸—蜗轮尺寸—中心距
2323啮合关系649
2324受力分析649
蜗杆受力分析—蜗轮受力分析
2325蜗杆传动初步设计计算651
预选主要尺寸—预选材料
2326承载能力校核652
齿面承载能力—齿根承载能力—发热控制—蜗杆轴的挠度
2327计算示例653
第24章摩擦学658
241功能和作用658
242摩擦及其分类658
243摩擦状态（润滑状态）659
244润滑剂661
2441润滑油661
润滑油的性能—润滑油的分类
2442润滑脂666
2443其他润滑剂667
245润滑类型668
246机械零件的损坏669
2461磨损669
2462腐蚀669
2463损坏形式670
247参考文献670