内容介绍

为适应由计划经济向市场经济的转化，厂矿企业要不断调整自身产品，

不断引进、消化先进技术设备，并对原有产品进行更新、改进；而设计院、大

专院校等在承接这些任务过程中又积累了相当丰富的经验和成果。为将这

些成果、经验及时介绍给广大设计、科研人员，我社特组织编写了这套《现代

机械设备设计手册》以飨读者。

本手册具有先进性、实用性、突出功能的特点，有强烈的现代特色，图文

并茂，便于查找。本手册共25篇，分3卷陆续出版。

本书为第1卷，共10篇。内容有现代设计方法，常用基础及材料标准，

机械传动，轴系与支承，联接、润滑与密封，弹性元件，机构及其系统的设计，

机械动力分析与设计，机械振动与噪声的控制和诊断等。

本手册可供机械设计人员、科技人员及大专院校参考。

作品目录

目录第1篇现代设计方法第1章设计方法学1 概述1.1现代机械1.2现代设计2机械产品设计2.1机械产品设计类型2.2新产品开发与并行工程2.3机械产品现代设计方法2.4机械产品设计过程2.5机械产品设计阶段3 系统化设计3.1明确任务3.2功能分析3.3方案综合3.4工具（知识库）4 创新思维与技法4.1工程设计与创新4.2创造性思维4.3创造技法5 评价与决策5.1基本术语5.2评价方法第2章机械优化设计1 概述1.1机械优化设计的数学模型1.2优化设计问题的主要类型1.3 优化设计的几何描述1.4优化设计的一般步骤1.5优化设计的数值迭代算法1.6优化设计数学模型的尺度变换2无约束优化方法2.1一维搜索2.2无约束优化方法3约束优化方法3.1构造线性规划子问题3.2构造无约束极值子问题3.3构造二次规划子问题4 优化方法程序库PC-OPB简介4.1PC-OPB优化方法程序库的总体结构4.2PC-OPB优化方法程序库的内容及特点4.3PC-OPB程序库的使用说明5 机械优化设计实例5.1变位系数优选的准则5.2变位齿轮机构优化设计的数学模型第3章可靠性设计1 概述1.1可靠性定义和产品的寿命1.2可靠性指标1.3失效规律和浴盆曲线1.4可靠性与费用1.5产品的寿命分布2 应力一强度分布干涉模型和机械零件的可靠度计算2.1应力―强度分布干涉模型2.2强度和应力均为正态分布的情况2.3强度和应力均为对数正态分布的情况2.4计算实例3 可靠性设计计算3.1拉杆的可靠性设计3.2梁的可靠性设计3.3轴的可靠性设计4机械系统的可靠性4.1串联系统的可靠性4.2并联系统的可靠性4.3混联系统的可靠性4.4表决系统的可靠性4.5复杂系统的可靠性4.6计算实例5 机械系统的失效分析5.1失效模式、影响与致命度分析（FMECA）5.2故障树分析（FTA）第4章 机械动态设计1概述2 理论建模方法2.1有限元法2.2传递矩阵法2.3动态子结构法2.4有限条法3 试验建模方法3.1激励3.2传递函数测量3.3模态参数识别3.4实用软件3.5应用实例4 结构动力修改4.1结构参数变化对动态特性的影响4.2按动态特性要求修改结构参数4.3频率灵敏度分析4.4强迫响应模拟4.5实用软件4.6矩阵摄动法5 机械结构动态优化设计5.1优化设计的数学模型5.2优化设计方法6 机械系统的模拟及数字仿真6.1键图模拟技术6.2计算机数字仿真第5章 机械抗磨损设计1概述2 固体表面性质和表面接触2.1固体表面的组成2.2固体表面形貌2.3固体表面接触3 摩擦3.1摩擦的分类3.2滑动摩擦定律和摩擦系数计算3.3常用材料在一般情况下的摩擦系数3.4滚动摩擦系数计算4 磨损4.1概述4.2粘着磨损4.3磨料磨损4.4疲劳磨损4.5腐蚀磨损4.6微动磨损4.7气蚀磨损4.8IBM磨损计算法4.9组合磨损计算法5 润滑5.1边界润滑5.2流体动力润滑5.3弹性流体动力润滑5.4流体静压润滑5.5固体润滑第6章价值工程1 概述1.1价值工程的基本原理1.2价值工程的一般工作程序1.3选择分析对象1.4价值工程工作小组2 功能分析2.1功能定义2.2功能整理2.3功能评价3 方案创造与评价3.1价值工程中的方案创造3.2方案概略评价3.3方案具体化、完善化3.4详细评价第7章工业产品造型设计1 概述1.1工业设计1.2工业设计的必要性1.3工业设计的基本特征1.4工业设计的范畴1.5工业设计的基本原则2工业设计的美学基础2.1产品造型的美学内容2.2产品造型的形式法则3形态构成学3.1形态构成的含义3.2形态的类型3.3形态要素的特性3.4形态构成4色彩4.1色彩的概念4.2色彩的混合4.3颜料的调配4.4色彩的属性4.5色彩对比4.6色彩调和4.7色彩与视觉心理5人机工程学5.1人机工程学的定义与发展阶段5.2人机工程学研究的范围和一般方法5.3人体测量5.4视觉特征和显示器设计5.5手的运动特征和控制器设计6工业产品造型设计的步骤方法6.1调研构思阶段6.2造型设计阶段6.3造型方案审定与样机试制第8章计算机辅助设计1概述1.1计算机辅助设计的定义、特点及性质1.2计算机辅助设计系统的硬件1.3计算机辅助设计系统的软件1.4计算机辅助设计软件系统的1.5计算机辅助设计系统的配置2 计算机图学及计算机几何造型2.1坐标系2.2图形的生成2.3图形变换及图形裁剪2.4关于真实感图形描绘2.5几何造型3计算机辅助设计技术3.1CAD软件标准及数据交换规范3.2交互技术与应用接口技术3.3中文平台3.4工程数据库管理系统4 计算机辅助设计系统的开发技术4.1计算机辅助设计系统的开发4.2CAD软件的总体设计4.3参数化设计4.4结构有限元分析与CAD的接口4.5CAD与CAM（CAPP及NC）的接口4.6CAD支撑软件的选用原则与系统集成4.7二次开发技术5 工程CAD应用系统研制5.1软件研制规范5.2一个微型机CAD实例参考文献第2篇 常用基础标准与材料标准第1章 技术制图1 基本规定1.1图纸幅面和格式（GB/T14689-―93）1.2比例（GB/T14690―93）1.3图线（GB4457.4―84；GB/T14665―93）1.4剖面符号（GB4457.5―84）2 机件的常用表达方法2.1基本视图的配置与标注（GB/T14692―93）2.2机件外形的表达方法（GB458.1―84）2.3机件内形的表达方法（GB4458.1―84）3 常用零件的规定画法3.1滚动轴承3.2花键4尺寸标注（GB44584～5―84）5 图样的简化表示法5.1《机械制图》规定的简化表示法5.2《技术制图―简化表示法》规定的简化内容第2章 公差与配合1公差与配合标准体系2尺寸公差带图3标准公差4基本偏差5配合6计算实例6.1标准公差及基本偏差表的应用实例6.2根据给定的要求，计算其特性参数6.3根据已知配合参数，选择合适的孔轴公差带及其配合7一般公差――线性尺寸的未注公差（GB1804―92）第3章 形状和位置公差（GB1182～1184）1术语及定义1.1要素、形位公差、公差带、基准1.2公差原则及要求2符号及标准2.1基本符号与附加符号2.2框格标注法2.3采用框格标注法需注意的几个问题3各公差带项目之间的关系4公差原则与要求4.1公差原则与要求之间的隶属关系4.2公差原则与要求的应用场合4.3最大实体要求的图例解释4.4最小实体要求的图例解释4.5各类公差原则应用表5公差值附录 国际标准ISO27682―1989第4章表面粗糙度1概述2术语及参数定义（GB3505―83）2.1术语2.2参数定义（GB1031―95）3 参数值及其选用（GB/T1031―1995）3.1参数值3.2参数值的选用4 符号、代号及标注（GB/T131―93）4.1表面粗糙度符号4.2表面粗糙度代号4.3图样上的标注方法4.4标注示例5 国内外标准对照5.1参数及其代号的对照5.2标注方法的对照第5章 结构要素1 结构要素简介2 结构要素主要内容2.1球面半径（GB6403.1―86）2.2润滑槽（GB6403.2―86）2.3滚花（GB64033―86）2.4零件倒圆与倒角（GB6403.4―86）2.5砂轮越程槽（GB6403.5―86）2.6中心孔（GB145―85）2.7联轴器轴孔和键槽形式及尺寸（GB3852-―83）2.8轴伸2.9T形槽（GB158―84）2.10滚动轴承 装配倒角极限（GB274―91）第6章 滚动轴承的代号方法1 轴承代号的构成2 轴承代号新旧标准对照3 不编制保持架后置代号的轴承第7章黑色金属1 铸铁1.1灰铸铁1.2可锻铸铁1.3球墨铸铁1.4中锰抗磨球墨铸铁1.5耐热铸铁1.6抗磨白口铸铁1.7高硅耐蚀铸铁2铸钢2.1一般工程用铸造碳素钢2.2焊接结构用铸造碳素钢2.3一般工程与结构用低合金铸钢2.4耐热铸钢2.5工程结构钢用中、高强度不锈铸钢2.6不锈耐酸铸钢2.7高锰铸钢3钢3.1碳素结构钢3.2优质碳素结构钢3.3易切削结构钢3.4低合金结构钢3.5合金结构钢3.6冷镦钢3.7保证淬透性结构钢3.8弹簧钢3.9不锈钢3.10耐热钢4国内外常用钢号对照4.1优质碳素结构钢4.2易切削结构钢第8章 有色金属1铝及铝合金1.1铝及铝合金产品组别及名称1.2铸造铝合金1.3压铸铝合金2 铜及铜合金2.1加工黄铜2.2加工青铜2.3铸造铜合金2.4压铸铜合金3镁及镁合金4 铸造钛及钛合金5锌合金5.1压铸锌合金5.2铸造锌合金6铸造轴承合金第9章非金属材料1 橡胶1.1橡胶管1.2橡胶板2 塑料2.1塑料的性能和用途2.2塑料层压棒2.3塑料板材2.4塑料管材3有机玻璃3.1工业用有机玻璃板材3.2有机玻璃棒材3.3有机玻璃管材4 胶粘剂参考文献第3篇机械传动第1章 概 论1传动系统的作用与任务2机械传动的特性与参数2.1转速与传动比2.2变速范围与转差率2.3功率与转矩2.4机械效率和变矩系数3机械传动的类型3.1按工作原理分类3.2按传动比可否改变分类3.3按能量流动路线分类4 机械传动类型的选择4.1机械传动的选择原则4.2固定传动比传动类型的选择4.3可调传动比传动类型的选择4.4变传动比传动类型的选择第2章 圆弧齿同步带与多楔带传动1 圆弧齿同步带传动1.1圆弧齿同步带的尺寸和规格1.2圆弧齿同步带轮的尺寸和规格1.3圆弧齿同步带传动的设计计算2 多楔带传动2.1多楔带的结构与规格2.2多楔带轮2.3多楔带传动的设计计算第3章 特殊链传动1概述2 输送链与链轮2.1通用链式输送机用链条的选择方法2.2长节距输送链和链轮2.3平顶输送链和链轮2.4悬挂输送机牵引可拆链和链轮2.5埋刮板输送链和链轮3 传动圆环链和链轮3.1圆环链链环的结构与规格3.2圆环链接链环的结构形式3.3圆环链的损坏形式与强度指标3.4圆环链的选择计算3.5圆环链链轮的齿形参数、几何计算与技术要求3.6圆环链传动设计计算实例4 链传动的布置、张紧与润滑4.1链传动的布置4.2链传动的张紧4.3链传动的润滑第4章 滚动与静压螺旋传动1 概述2 滚动螺旋传动3 静压螺旋传动第5章小模数齿轮传动1 概述1.1分类与特点1.2传动类型的选择1.3模数和齿数的确定2小模数渐开线圆柱齿轮传动2.1小模数渐开线圆柱齿轮基本齿廓（GB2362―90）2.2几何计算2.3小模数渐开线圆柱齿轮精度（GB2363―90）3 小模数齿轮传动装置的结构3.1齿轮的结构3.2箱体的结构形式3.3常用的齿轮材料4 小模数圆柱齿轮减速器通用技术条件（GB/T12473―90）第6章 弧齿锥齿轮与准双曲面齿轮传动1 基本齿廓和模数1.1基本齿廓1.2模数1.3锥齿轮的变位2 几何计算2.1弧齿锥齿轮传动的几何尺寸计算2.2准双曲面齿轮传动的几何尺寸计算3 锥齿轮传动的强度计算3.1轮齿受力分析3.2初步设计计算3.3锥齿轮承载能力计算方法（GB10062―88）4锥齿轮和准双曲面齿轮精度（GB11365―87）5 锥齿轮结构与工作图5.1锥齿轮结构5.2锥齿轮图样上应注明的尺寸数据（GB12371―90）第7章环面蜗杆传动1 概述2直廓环面蜗杆传动2.1直廓环面蜗杆的形成原理2.2参数选择及几何计算2.3直廓环面蜗杆的修形3平面包络环面蜗杆传动3.1平面包络环面蜗杆的形成原理3.2主要参数的选择及几何计算3.3平面包络环面蜗杆的修形4 环面蜗杆传动承载能力的计算5精度规范与技术要求第8章渐开线行星齿轮传动（2K―H与3K 传动）1 概述2 传动比计算与齿数的选配2.1传动比计算2.2齿数的选配3 行星齿轮传动效率4 行星齿轮传动的变位系数选择与几何计算4.1行星齿轮传动变位系数的选择4.2几何计算5 行星齿轮传动的强度计算5.1行星齿轮传动的受力分析和计算5.2行星齿轮传动强度计算的特点6 行星齿轮传动的结构设计6.1均载机构类型与特点6.2行星轮的结构6.3行星架的结构6.4典型零件的工作图第9章 渐开线少齿差行星齿轮传动1 概述2 结构型式与传动比计算2.1结构型式2.2传动比与效率计算3 内啮合齿轮副的干涉与变位系数的选择3.1内啮合齿轮副的干涉3.2变位系数的选择4 少齿差内啮合齿轮副几何参数的计算与示例4.1渐开线少齿差内齿轮副计算公式与示例4.2内啮合齿轮副几何参数选用表5 零齿差内齿轮副几何参数的计算5.1零齿差内齿轮副的啮合方程式5.2零齿差内齿轮副的主要几何限制条件5.3确定变位系数的方法5.4渐开线零齿差内齿轮副几何计算示例6 渐开线少齿差行星齿轮传动的强度计算6.1作用力的分析6.2少齿差行星传动主要零件的常用材料6.3轮齿的强度计算6.4输出机构的强度计算7 渐开线少齿差行星齿轮传动主要零件的工作图第10章谐波齿轮传动1 概述2 谐波齿轮传动的结构型式与传动比计算3 柔轮与波发生器结构型式的选择3.1柔轮结构及其联轴方式和尺寸计算3.2波发生器的结构型式4 啮合几何计算4.1谐波齿轮传动的啮合齿廓4.2渐开线近似啮合谐波传动的参数选择4.3渐开线近似啮合谐波传动的几何尺寸计算5 谐波齿轮传动的强度计算5.1轮齿齿面的耐磨计算5.2柔轮的疲劳强度校核5.3波发生器柔性轴承的寿命计算6 谐波齿轮传动主要零件的材料、精度、形位公差与工作图6.1谐波齿轮传动主要零件的材料6.2谐波齿轮传动主要零件的加工精度与形位公差6.3谐波齿轮传动主要零件的工作图7 谐波齿轮传动设计计算实例第11章 滚子活齿行星传动1 概述2 滚子活齿行星减速装置的传动原理、结构型式与传动比计算2.1传动原理2.2结构型式2.3传动比计算3 滚子活齿行星传动的啮合齿廓3.1理论齿廓曲线方程3.2密切圆齿廓方程4 滚子活齿行星传动的参数计算4.1参数选择4.2几何参数计算示例5 滚子活齿行星传动中作用力的分析5.1三种载荷的计算5.2作用于转臂轴承上的载荷F6 滚子活齿行星减速装置的强度计算6.1主要零件的材料与许用接触应力6.2接触应力计算7 滚子活齿行星减速器的效率7.1传动效率指标7.2实测效率8 滚子活齿行星减速器主要零件的工作图例与技术要求8.1主要零件的工作图例8.2滚子活齿减速器的技术要求9 滚柱活齿减速器9.1型号与标记示例9.2主参数与承载能力9.3外型与安装尺寸参考文献第4篇 轴系与支承第1章 轴系的总体设计1 轴系结构的总体设计2 轴系结构设计参考实例3 轴系的计算机辅助设计计算3.1轴系的临界转速3.2轴系的扭转振动第2章 轴1 直轴1.1设计内容与步骤1.2材料、毛坯、处理1.3直轴的结构设计1.4直轴基本尺寸的确定1.5直轴的计算机辅助设计计算2 曲轴与偏心轴2.1基本结构与设计要求2.2结构设计2.3基本尺寸估算2.4曲轴的计算机辅助设计计算3 弹性轴3.1基本结构与设计要求3.2结构设计3.3设计计算第3章 滚动轴承1 分类2 额定负荷2.1基本额定动负荷C2.2额定静负荷C03 轴承（疲劳）寿命L3.1基本寿命方程3.2修正寿命方程4 轴承静强度5 支承负荷计算5.1传动零件作用力5.2支承径向反力6 轴承外负荷6.1径向负荷Fr6.2轴向负荷Fa6.3当量负荷6.4配对轴承的当量负荷7 轴承选择7.1类型选择7.2尺寸选择7.3系统可靠度和寿命8 特种轴承8.1直线移动球轴承8.2转盘轴承8.3滚轮轴承9陶瓷轴承9.1Si3N4性能9.2陶瓷轴承的加工9.3Si3N4轴承性能分析9.4应用前景9.5存在的主要问题10 特殊工况用轴承10.1自润滑轴承10.2高温轴承10.3高速精密轴承10.4高速高温重负荷轴承11滚动轴承应用实例11.1机床主轴轴承装置11.2链式无级变速器轴承装置11.3行星传动轴承装置11.4汽车差速器轴承装置11.5塑料制品挤压机轴承装置11.6线材轧机轧辊轴承装置11.7船用轴承装置11.8望远镜轴承装置第4章 流体动压滑动轴承1 类型及选用2 轴承合金2.1表面性能2.2力学性能2.3常用轴承合金3薄壁轴承设计3.1薄壁轴承结构与应用实例3.2材料3.3基本参数的确定3.4结构设计3.5薄壁轴承与座孔的配合3.6薄壁轴承工作图3.7薄壁轴承的计算机辅助设计4 厚壁与瓦块轴承设计4.1厚壁与瓦块轴承的结构与应用4.2材料4.3径向轴承结构设计4.4推力轴承结构设计4.5厚壁与瓦块轴承的计算机辅助设计计算第5章静压轴承与静压导轨1液体静压轴承1.1液体静压轴承的组成及工作原理1.2径向静压轴承的设计方法1.3设计计算实例1.4结构设计实例2 气体静压轴承2.1气体静压轴承的组成、工作原理及特点2.2气浮轴系的设计方法2.3参数的优化设计2.4气源及净化系统的设计2.5设计步骤2.6设计计算实例2.7结构设计实例3 大型回转盘与球面静压轴承3.1结构组成与工作原理3.2大型回转盘轴承的设计方法3.3球面静压轴承的设计方法3.4球面气体静压轴承的设计计算实例3.5球面气体静压轴承的结构设计实例4 静压导轨4.1静压导轨的组成及工作原理4.2液体静压导轨的设计方法4.3气体静压导轨的设计方法5 静压工作台5.1静压工作台的组成及工作原理5.2气浮工作台的设计方法5.3设计实例第6章 滑动轴承的状态监测系统1 滑动轴承的失效分析2 滑动轴承的油样监测2.1铁谱油样监测2.2光谱油样监测3 滑动轴承的温度监测3.1电阻测温方法3.2热电偶测温方法4 滑动轴承的振动监测技术4.1滑动轴承的振动及其分类4.2滑动轴承振动测试设备及技术6.3主动控制技术第3章机械噪声控制1 噪声的传播与控制1.1声源的根治1.2噪声传播途径的控制2吸声与消声设计2.1吸声材料与吸声结构2.2消声器3 隔声设计3.1隔声基本原理3.2双层隔声结构3.3隔声罩3.4隔声罩设计实例4噪声控制设备选用4.1噪声控制设备型号及降噪效果4.2噪声控制设备生产厂及其产品第4章 机械设备的振动与噪声诊断1设备诊断技术1.1状态监测与故障诊断1.2设备诊断技术的开发1.3诊断的基本方法2 齿轮的诊断2.1齿轮的故障2.2齿轮的振动特性2.3状态的诊断3 滚动轴承的诊断3.1滚动轴承的损伤原因3.2滚动轴承的振动特征3.3滚动轴承的诊断4 旋转机械的诊断4.1旋转机械的故障情况4.2轴振动的监测4.3旋转机械监测表的制定4.4旋转机械的监测与诊断5振动诊断图谱表参考文献