本版手册是在前5版手册的基础上吸收并总结了国内外机械工程设计领域中的新标准、新材料、新工艺、新结构、新技术、新产品、新设计理论与方法，并配合我国创新驱动战略的需求撰写而成的。本版手册全面地介绍了常规设计、机电一体化设计、机电控制、现代设计与创新设计方法及其应用等内容，具有体系新颖、内容现代、凸显创新、全面、信息量大、实用可靠及简明便查等特点。

    本版手册分为7卷55篇，内容有：机械设计基础资料、机械零部件设计（连接、紧固与传动）、机械零部件设计（轴系、支承与其他）、流体传动与控制、机电一体化与控制技术、现代设计与创新设计等。

    本卷为第1卷，主要内容有：常用设计资料和数据，机械制图与机械零部件精度设计、机械工程材料、机械零部件结构设计等。

    本版手册可供从事机械设计、制造、维修及相关工程技术人员作为工具书使用，也可供大专院校的相关师生使用和参考。

闻邦椿，1930年9月29日出生于杭州，祖籍浙江温岭，东北大学教授，中国科学院院士，我国振动利用工程学科主要奠基者。机器理论与机构学联合会（IFToMM）中国委员会委员，转子动力学技术委员会委员，亚太振动会议指导委员会委员，中国振动工程学会名誉理事长。曾任第六、七、八、九届全国政协委员，国务院学位委员会第二、三、四届机械工程学科评议组成员，中国振动工程学会理事长，《振动工程学报》主编等职。曾获科技奖2项，国家技术发明奖和科技进步奖5项，省、部级一、二等科技奖10余项。

目录

第1篇 常用设计资料和数据

第1章 常用符号和数据

1 常用符号1-3

1.1 常用字母1-3

1.2 国内和国外部分标准代号1-4

1.3 数学符号1-5

1.4 化学元素符号1-9

2 常用数据表1-10

2.1 金属硬度与强度换算1-10

2.2 常用材料的物理性能1-21

2.3 常用材料及物体的摩擦因数1-25

2.4 机械传动效率的概略值1-28

2.5 常用物理量常数1-29

3 优先数和优先数系1-29

3.1 术语与定义1-30

3.1.1 优先数系1-30

3.1.2 系列代号1-31

3.2 系列的种类1-31

3.3 优先数的计算与序号 N的运用1-33

3.4 系列选择原则1-33

3.5 优先数和优先数系的应用示例1-34

第2章 计量单位和单位换算

1 单位制（SI）单位1-37

2 可与单位制单位并用的我国法定计量单位1-38

3 常用物理量符号及其法定单位1-39

4 计量单位换算1-41

第3章 常用数数公式

1 代数1-43

1.1 二项式公式、多项式公式和因式分解1-43

1.1.1 二项式公式1-43

1.1.2 多项式公式1-43

1.1.3 因式分解1-43

1.2 指数和根式1-43

1.2.1 指数1-43

1.2.2 根式1-43

1.3 对数1-43

1.3.1 运算法则1-43

1.3.2 常用对数和自然对数1-44

1.4 不等式1-44

1.4.1 代数不等式1-44

1.4.2 三角不等式1-44

1.4.3 含有指数、对数的不等式1-44

1.5 代数方程1-44

1.5.1 一元方程的解1-44

1.5.2 一次方程组的解1-45

1.6 级数1-45

1.6.1 等差级数1-45

1.6.2 等比级数1-45

1.6.3 一些级数的前 n项和1-45

1.6.4 一些特殊级数的和1-45

1.6.5 二项级数1-45

1.6.6 指数函数和对数函数的幂级数展开式1-46

1.6.7 三角函数和反三角函数的幂级数展开式1-46

1.6.8 双曲函数和反双曲函数的幂级数展开式1-46

1.7 复数和傅里叶级数1-47

1.7.1 复数1-47

1.7.2 傅里叶级数1-47

1.8 行列式和矩阵1-48

1.8.1 行列式1-48

1.8.2 行列式的性质1-49

1.8.3 矩阵1-49

1.8.4 矩阵的运算1-51

1.8.5 初等变换、初等方阵及其关系1-52

1.8.6 等价矩阵和矩阵的秩1-54

1.8.7 分块矩阵1-54

1.9 线性方程组1-55

1.9.1 线性方程组的基本概念1-55

1.9.2 线性方程组解的判定1-55

1.9.3 线性方程组求解的消元法1-55

2 三角函数与双曲函数1-56

2.1 三角函数1-56

2.1.1 三角函数间的关系1-56

2.1.2 和差角公式1-56

2.1.3 和差化积公式1-56

2.1.4 积化和差公式1-56

2.1.5 倍角公式1-56

2.1.6 半角公式1-57

2.1.7 正弦和余弦的幂1-57

2.1.8 三角形1-57

2.2 反三角函数间的关系1-57

2.3 双曲函数1-58

2.3.1 双曲函数间的关系1-58

2.3.2 反双曲函数的对数表达式1-58

2.3.3 双曲函数和三角函数的关系1-58

3 平面曲线与空间图形1-58

3.1 坐标系及坐标变换1-58

3.2 常用曲线1-59

3.3 立体图形计算公式1-64

4 微分1-66

4.1 特殊极限值1-66

4.2 导数1-67

4.2.1 导数符号1-67

4.2.2 求导法则1-67

4.2.3 基本导数公式1-67

4.2.4 简单函数的高阶导数公式1-68

4.3 泰勒公式和马克劳林公式1-68

4.4 曲线形状的导数特征1-68

4.5 曲率和曲率中心1-70

4.6 曲线的切线和法线1-70

5 积分1-70

5.1 不定积分1-70

5.1.1 不定积分法则1-70

5.1.2 常用换元积分法1-70

5.1.3 基本积分公式1-70

5.1.4 有理函数的积分1-71

5.1.5 无理函数的积分1-72

5.1.6 函数的积分1-73

5.2定积分和反常积分1-75

5.2.1 定积分一般公式1-75

5.2.2 反常积分1-76

5.2.3 重要定积分和反常积分公式1-76

6 常微分方程1-77

6.1 一阶常微分方程1-77

6.2 二阶常微分方程1-80

7 拉普拉斯变换1-82

7.1 拉普拉斯变换及逆变换1-82

7.2 拉普拉斯变换的性质1-82

7.3 拉普拉斯变换表1-82

7.4 拉普拉斯逆变换表1-84

7.5 拉普拉斯变换的应用1-85

7.5.1 常系数线性微分方程的定解问题1-85

7.5.2 线性定常的传递函数1-85

8Z变换1-86

8.1Z变换及逆变换1-86

8.2Z变换的性质1-86

8.3Z变换表1-86

8.4Z逆变换表1-89

第4章 常用力学公式

1 静力学基本公式1-91

2 运动学基本公式1-95

3 动力学基本公式1-99

4 点的应力、应变状态分析和强度理论1-108

5 平面图形几何性质的计算公式1-112

6 杆件的强度和刚度计算公式1-119

7 杆系结构的内力、应力和位移计算公式1-144

8 薄板小挠度弯曲时的应力与位移计算公式（线弹性范围）1-147

9 薄壳的内力与位移计算公式（线弹性范围）1-156

10 厚壳的应力、位移计算公式和强度设计公式1-164

11 旋转圆筒和旋转圆盘的应力和位移计算公式1-165

12 接触问题的应力、位移计算公式和强度计算1-167

12.1 接触面上的应力和位移的计算公式1-167 12.2 接触强度计算1-171

13 构件的稳定性计算公式1-173

14 静态应变测量计算公式1-185

参考文献 1-189

第2篇 机械制图与机械零部件精度设计

第1章 机械制图

1 概述2-3

2 通用性规定2-4

2.1 图纸幅面和格式2-4

2.1.1 图纸幅面2-4

2.1.2 图纸边框格式及尺寸2-5

2.1.3 图幅分区及对中符号、方向符号2-5

2.2 标题栏及明细栏2-6

2.2.1 标题栏的放置位置、格式和尺寸2-6

2.2.2 明细栏的格式2-6

2.3 比例2-8

2.3.1 术语和定义2-8

2.3.2 比例系列2-8

2.3.3 比例的标注方法2-8

2.4 字体及其在CAD制图中的规定2-8

2.4.1 字体的基本要求2-8

2.4.2 字体示例2-9

2.4.3 CAD制图中字体的要求2-9

2.5 图线画法及其在CAD制图中的规定2-10

2.5.1 图线的术语和定义2-10

2.5.2 图线的宽度、形式和应用2-10

2.5.3 图线画法2-15

2.5.4 CAD制图中图线的结构2-15

2.5.5 指引线和基准线的基本规定2-15

2.6 剖面区域表示法2-19

2.6.1 常用的金属材料剖面区的剖面或截面表示法2-19

2.6.2 特殊材料的表示2-19

3 图样画法2-19

3.1 角投影法和第三角投影法2-19

3.2 视图2-22

3.2.1 视图选择2-22

3.2.2 视图分类和画法2-23

3.2.3 视图的其他表示法2-24

3.3 剖视图和断面图2-27

3.3.1 剖视图2-27

3.3.2 断面图2-32

3.4 简化画法和规定画法2-34

3.4.1 简化画法2-34

 3.4.2 规定画法2-38

3.5 尺寸标注2-39

3.5.1 基本规则2-39

3.5.2 尺寸注法的一般规定2-40

3.5.3 简化注法2-45

3.6 尺寸公差与配合注法2-49

3.6.1 公差与配合的一般标注2-49

3.6.2 配制配合的标注2-51

3.7 装配图中零部件序号及其编排方法2-52

3.7.1 序号及编排方法2-52

3.7.2 装配图中序号编排的基本要求2-53

3.8 轴测图2-53

3.8.1 轴测投影基本概念2-53

3.8.2 绘制轴测图的基本方法2-54

3.9 常见结构（螺纹、花键、中心孔）表示法2-57

3.9.1 螺纹表示法2-57

3.9.2 花键表示法2-60

3.9.3 中心孔表示法2-62

3.10 常用件（螺纹紧固件、齿轮、弹簧、滚动轴承、动密封圈）表示法2-63

3.10.1 带螺纹的紧固件的表示法2-63

3.10.2 齿轮表示法2-65

3.10.3 弹簧表示法2-69

3.10.4 滚动轴承表示法2-73

3.10.5 动密封圈表示法2-78

第2章 极限、配合与公差

1 极限与配合2-84

1.1 极限与配合标准的主要内容2-84

1.1.1 术语和定义2-84

1.1.2 标准公差2-87

1.1.3 基本偏差2-88

1.1.4 公差带2-94

1.1.5 配合2-94

1.1.6 公差带和配合的选择2-95

1.2 标准公差与配合的选用2-147

1.2.1 标准公差的选用2-147

1.2.2 配合的选用2-149

2 线性和角度尺寸的一般公差2-154

2.1 线性和角度尺寸一般公差的目录概念和应用2-154

2.2 一般公差的公差等级和极限偏差2-154

3 圆锥公差与配合2-155

3.1 圆锥的锥度与锥角系列2-155

3.1.1 术语和定义2-155

3.1.2 锥度与锥角系列2-155

3.1.3 应用说明2-156

3.2 圆锥公差2-157

3.2.1 术语和定义2-157

3.2.2 圆锥公差的项目和给定方法2-158

3.2.3 圆锥公差数值2-158

3.2.4 应用说明2-158

3.3 圆锥配合2-161

3.3.1 圆锥配合的形式2-161

3.3.2 术语和定义2-161

3.3.3 圆锥配合的一般规定2-162

3.3.4 应用说明2-162

4 光滑工件尺寸的检验2-167

4.1 产品几何技术规范（GPS）光滑工件尺寸的检验标准（GB/T 3177—2009）的主要内容2-167

4.1.1 验收原则2-167

4.1.2 验收方法的基础2-167

4.1.3 标准温度2-167

4.1.4 验收极限2-167

4.1.5 计量器具的选择2-169

4.1.6 仲裁2-169

4.2 应用说明2-169

4.2.1 适用范围2-169

4.2.2 验收原则和验收极限2-169

4.2.3 计量器具的选择说明2-169

第3章 几何公差 1 概述2-170

1.1 零件的几何特性2-170

1.2 几何公差标准及对应的ISO标准2-170

2 几何公差的术语、定义或解释2-171

2.1 几何公差要素类的术语及其定义或解释2-171

2.2 基准和基准体系术语定义2-175

3 几何公差的符号与标注2-176

3.1 几何公差标注的基本原则2-176

3.2 几何公差的分类、几何特征、符号及附加符号2-177

3.3 几何公差标注方法2-177

3.4 公差带标注的规定2-180

3.5 废止的标注方法2-183

4 几何公差的公差带定义、标注解释2-185

5 延伸公差带的含义及标注2-198

6 几何公差的公差值2-200

6.1 未注公差值2-200

6.1.1 未注公差值的基本概念2-200

6.1.2 采用未注公差值的优点2-200

6.1.3 未注公差值的规定2-201

6.1.4 未注公差值在图样上的表示方法2-202

6.1.5 未注公差值的测量2-202

6.1.6 未注公差值的应用要点2-202

6.1.7 综合示例2-203

6.2 几何公差注出公差值2-204

6.2.1 注出公差值的选用原则2-204

6.2.2 注出公差值数系表2-204

6.2.3 常用的加工方法可达到的几何公差等级（仅供参考）2-209

7 公差原则2-209

7.1 独立原则2-210

7.2 包容要求2-211

7.3 大实体要求2-212

7.4 小实体要求2-220

7.5 可逆要求2-223

7.6 公差原则的综合分析与选用2-225

8 综合示例2-226

第4章 表面结构

1 概述2-233

1.1 基本概念2-233

1.2 国家标准与对应的ISO标准2-234

2 术语及定义2-235

2.1 一般术语及定义2-235

2.2 几何参数术语及定义2-237

2.3 表面轮廓参数术语及定义2-238

2.4 GB/T 3505新、旧标准的区别2-242

3 表面粗糙度2-242

3.1 表面粗糙度对机械零件及设备功能的影响2-242

3.1.1 对机械零件的影响2-242

3.1.2 对机械设备功能的影响2-243

3.2 表面粗糙度数值及其选用原则2-243

3.2.1 参数值、取样长度值及两者之间的关系2-243

3.2.2 参数及参数值的选用原则2-244

3.2.3 实际应用中有关参数的经验图表2-244

3.2.4 参数值应用举例2-245

3.3 木制件表面粗糙度及其参数值2-250

3.3.1 评定参数及其数值2-250

3.3.2 选用木制件表面粗糙度的一般规则2-251