适读人群 ：从事机械设计、机械制造、材料工程的技术人员、大专院校的相关专业师生
了解材料性能 合理选择材料
实例详细解析 提高设计质量

本书共分15章，把常用的机械设计计算方法与材料的选择分析结合起来，介绍了机械设计常用材料的性能及应用，并提供了常用机械零件的设计实例及其材料选择的详细分析，目的是为了机械工程技术人员在进行机械设计的同时，了解材料性能，更合理地选择材料，提高机械设计的质量。
本书是机械工程技术人员必备的技术资料，可为从事机械设计、机械制造的工程技术人员、大专院校的相关专业师生提供帮助，尤其对于从事机械设计、机械制造以及材料工程的技术人员具有指导意义。

前 言
第1章 绪论 1
1. 1 引言 1
1. 2 机械设计的一般方法及机械零件的设计准则 1
1. 2. 1 机械设计的一般方法 1
1. 2. 2 机械零件的设计准则 2
1. 3 常用机械零部件选材的一般原则 5
1. 3. 1 材料的使用性能 5
1. 3. 2 材料的工艺性能 5
1. 3. 3 材料的经济性能 8
1. 4 改善材料切削加工的途径 8
1. 4. 1 通过热处理改变材料的组织和力学性能 8
1. 4. 2 选用合适的刀具?切削参数和工艺 9
1. 5 材料选择与应用是机械设计行业的基础 9
第2章 机械设计常用材料简介 10
2. 1 黑色金属 10
2. 1. 1 铸铁 10
2. 1. 2 碳素钢 20
2. 1. 3 合金钢 26
2. 1. 4 特殊用途钢 27
2. 2 有色金属 35
2. 2. 1 铜和铜合金 36
2. 2. 2 铝和铝合金 41
2. 2. 3 镁和镁合金 52
2. 2. 4 钛和钛合金 56
2. 3 非金属材料 59
2. 3. 1 塑料 59
2. 3. 2 橡胶 60
第3章 常用连接零件设计及材料选择分析 66
3. 1 螺纹连接的基本类型 66
3. 2 螺纹连接的拧紧与防松 67
3. 2. 1 拧紧目的及预紧力F′ 67
3. 2. 2 拧紧力矩Tt的计算 68
3. 2. 3 螺纹连接的防松 69
3. 3 螺栓组连接的受力分析 71
3. 3. 1 螺栓组连接受轴向载荷FQ 71
3. 3. 2 螺栓组连接受横向载荷FR 72
3. 3. 3 螺栓组连接受扭矩T 作用 72
3. 3. 4 螺栓组连接受翻倒力矩M 作用 73
3. 3. 5 螺栓组连接的受力分析 73
3. 4 螺栓连接的强度计算 74
3. 4. 1 受拉螺栓 74
3. 4. 2 受剪螺栓 77
3. 5 提高螺栓连接强度的措施 78
3. 5. 1 改善螺纹牙间载荷分布不均状况 78
3. 5. 2 减小应力幅 79
3. 5. 3 减小应力集中 80
3. 5. 4 减小附加应力 80
3. 5. 5 采用合理的制造工艺 80
3. 6 螺纹连接件及材料选择分析 81
3. 6. 1 常用标准螺纹连接件简介 81
3. 6. 2 螺纹紧固件的常用材料分析 82
3. 6. 3 常用螺纹紧固件的材料及热处理要求 83
第4章 螺旋传动设计及材料选择分析 85
4. 1 螺旋传动的用途和分类 85
4. 2 滑动螺旋传动的设计计算 86
4. 2. 1 滑动螺旋的结构 86
4. 2. 2 滑动螺旋的材料 87
4. 2. 3 滑动螺旋的设计方法 87
4. 3 滑动螺旋传动设计实例及材料选择分析 90
4. 3. 1 设计实例 90
4. 3. 2 设计实例详解及选材分析 90
第5章 带传动设计概述及材料选择分析 98
5. 1 带传动概述 98
5. 2 带传动的工作原理 98
5. 3 带传动的受力分析 99
5. 4 带传动的应力分析 100
5. 5 带传动的弹性滑动及打滑 101
5. 6 带传动的失效形式及设计准则 101
5. 7 V 带传动设计实例 103
5. 8 V 带带轮结构设计及工作图 109
5. 8. 1 V 带轮的结构设计 109
5. 8. 2 V 带轮零件工作图 110
5. 9 带传动材料选择与分析 111
5. 9. 1 V 带轮材料选择与分析 111
5. 9. 2 V 带的结构及选材分析 112
5. 9. 3 平带材料的选择及分析 113
5. 9. 4 同步带材料的选择及分析 114
第6章 齿轮传动设计概述及材料选择分析 115
6. 1 齿轮传动类型和特点 115
6. 1. 1 齿轮传动的分类 115
6. 1. 2 齿轮传动的主要特点 116
6. 2 齿轮传动的失效形式及设计准则 116
6. 2. 1 齿轮传动的失效形式 116
6. 2. 2 齿轮传动的设计准则 117
6. 3 齿轮传动的受力分析 117
6. 3. 1 直齿圆柱齿轮传动的受力分析 117
6. 3. 2 斜齿圆柱齿轮传动的受力分析 118
6. 3. 3 直齿锥齿轮传动的受力分析 118
6. 4 圆柱齿轮传动的强度计算 119
6. 4. 1 圆柱齿轮传动强度概述 119
6. 4. 2 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 120
6. 4. 3 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 126
6. 4. 4 圆柱齿轮传动的强度汇总 128
6. 5 直齿圆柱齿轮传动设计实例及选材分析 130
6. 6 圆柱齿轮传动的结构设计 134
6. 6. 1 圆柱齿轮结构设计方法概述 134
6. 6. 2 小圆柱齿轮结构设计 135
6. 6. 3 大圆柱齿轮结构设计 135
6. 7 齿轮零件工作图绘制详解 136
6. 8 齿轮材料的选择及分析 140
6. 8. 1 常用齿轮材料及分析 140
6. 8. 2 齿轮材料的选择原则及实例 141
6. 8. 3 齿轮设计实例及材料选择分析 142
第7章 蜗杆传动 144
7. 1 概述 144
7. 1. 1 蜗杆传动的特点 144
7. 1. 2 蜗杆传动的类型 144
7. 2 蜗杆传动的主要参数和几何计算 145
7. 2. 1 主要参数 145
7. 2. 2 几何计算 148
7. 3 蜗杆传动的失效形式及设计准则 150
7. 3. 1 蜗杆传动的失效形式 150
7. 3. 2 蜗杆传动的设计准则 150
7. 4 蜗杆传动的受力分析 150
7. 5 蜗杆传动的强度计算 151
7. 5. 1 蜗轮齿面接触疲劳强度 151
7. 5. 2 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 152
7. 5. 3 蜗杆轴的刚度计算 154
7. 5. 4 蜗杆传动的热平衡计算 154
7. 5. 5 闭式蜗杆传动设计流程框图 155
7. 6 蜗杆传动设计实例及选材分析 156
7. 7 蜗杆蜗轮的结构设计及零件工作图 159
7. 7. 1 蜗杆的结构分析 159
7. 7. 2 蜗轮的结构设计 161
7. 7. 3 蜗杆和蜗轮零件工作图绘制 163
7. 8 蜗

前　　言
为了提高机械产品质量，使工程技术人员在进行机械零部件设计时，进一步了解机械设计常用的材料，更合理地选择材料以提高机械设计的质量和降低成本；同时也使从事工程材料工作的技术人员及时了解机械零部件设计对材料的要求，促进工程材料的进一步改进以更好地满足设计要求，我们编写了本书。
本书把常用的机械零部件的设计计算方法及材料的合理选择结合起来，并提供了常用机械零件的设计实例及其材料选择的详细分析，目的是使机械工程技术人员在进行机械设计的同时了解材料性能，更合理地选择材料，提高机械设计的质量。
机械设计主要指零部件设计，由于零部件种类多、设计方法繁琐，所涉及的材料种类也很繁杂，将众多的机械零件及其材料选择分析概括成浅显易懂的表述，使读者在最短时间既掌握机械零部件设计，又掌握其常用材料及其选择，是我们编写本书的目标。本书的编写有如下 特点：
１．编写内容方面突出了实用性
本书的编写注重实用，选用了机械生产实践中常用的各类典型零件，即连接零件、传动零件（螺旋、带、齿轮、蜗轮、链）、轴零件、轴系零部件（滚动轴承、滑动轴承、联轴器、离合器、制动器）和弹簧零件，将各类零件的设计方法进行了归纳总结，突出了设计实例及材料的选择及分析，尽量做到内容简单明了、表述清晰、实用性强。
２．采用高度概括、精练的编写方式
各种机械零部件设计涉及的基本理论和公式多而繁，本书采用高度概括、精练内容的编写方式，将各种零件的设计理论和方法进行了简化处理，有的简化成以设计流程框图的形式来表达。在第２章机械设计常用材料简介的编写中也采用了同样的编写方法，缩减了篇幅，且清晰易懂。
３．采用现行国家标准、规范及法定计量单位
本书共分１５章，内容包括绪论、机械设计常用材料简介以及１３种机械零部件的设计方法、设计实例及材料选择分析。本书图文并茂，实用性极强。
本书可为工程技术人员、大专院校的相关专业师生提供必要的参考，尤其对于从事机械设计、机械制造和材料工程的技术人员具有指导意义。本书也可作为高等工业学校机械类、近机类和非机类专业学习 “机械设计 ”和 “机械设计基础 ”课程的教学参考。
本书由于惠力、魏波、李佳阳和韩蓉编写，全书由于惠力统稿。
本书在编写过程中得到了各界同仁和朋友的大力支持、鼓励和帮助，也参考了一些同行所编写的教材、文献等，在此一并表示衷心的感谢！
由于编者水平有限，编写时间仓促，不妥之处在所难免，殷切希望广大读者对书中的错误和欠妥之处提出批评指正。
编　者