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《美国机械工程手册》面世至今已有106年，被普遍认为是机械设计与制造领域、全面和实用的工具书，为用户提供了复杂制造过程中必需的内容，被誉为“金属加工行业的圣经”，本手册为其第29版。手册内容丰富，集合了复杂制造过程中*基本、*关键的内容。

本书为手册的基础卷，介绍了力学和材料强度，材料的性能、处理与测试，尺寸、量具及测量，刀具及刀具制造，机械加工，制造工艺，书中汇集了大量美国机械设计与制造领域的数据，包括机械结构的具体资料和计算方法，ANSI、ASME及英国标准，对我国机械设计与制造行业、企业有很好的借鉴与补充作用，有利于提高我国的机械设计和制造水平。

本手册是机械设计工程师、机械工艺工程师、工具制造商、机械技师等工程技术人员的必备工具书，也可以供高等院校、高职高专机械设计与制造专业的师生参考。

《美国机械工程手册》作为金属加工、机械设计和制造，以及全世界各高校的主要参考书目，已经连续出版百余年。手册编写的初衷是为了创作一本全面且实用的工具书，其中集合了复杂制造过程中最基本、最关键的内容。与其他一般工具书一样，其目的是希望在尽可能短的时间内，以最低成本制造出高品质的产品。

为使手册能持续在加工制造领域发挥作用，其中必须涵盖能够经受实践和时间验证的最关键的基本点。但是从制造工程领域几无边界的庞大数据库中挑选出最适合的材料内容，并解决不同规模的制造工厂、加工车间的设计与生产部门的具体问题，满足小企业、业余爱好者，以及贸易、技术及工程学校学生的需求，仍非易事。

在各版手册的修订过程中，编者通过与读者的大量沟通，确定了其中应编写、修改、增加、精简或省略的内容。

应读者要求，1997年第一次出版了手册的案头卷，它与传统便携版内容一致，但其尺寸增加到原手册的140%，更适宜放在桌面阅读和参考。

1998年第一次出版了手册的CDROM版，它为Adobe PDF格式，内容与印刷本相同。深受欢迎的CDROM版可以实现浏览、打印与印刷版一致的内容，能够快速搜索全文，放大页面视图；单击书签、页码交叉索引、索引项等浏览工具便于快速搜索任一页面。为容纳新增内容，手册新编和改版通常需删减一些原有内容，被删减的内容都放入了CDROM版中，因此CDROM版较印刷本内容更丰富。其材料和标准索引更广泛，包含三角函数、对数等各种数学表格，水泥和混凝土、黏结剂和密封剂、金属着色和蚀刻配方、锻造车间设备、无声传动链、蜗轮传动及其他齿轮材料、键和键槽等内容介绍，还涉及很多交互式数学问题，直接单击相关问题旁页边空白处的图标即可获取相应的数学解法（需连接互联网使用）。案头卷和CDROM版从此成了不断成长的《美国机械工程手册》大家族的成员。

经常使用《美国机械工程手册》的读者应该能够发现手册第29版（以下简称本版手册）的诸多变化。首先是“力学和材料强度”这一章，它将之前名称类似的独立章节合二为一。其次，“塑料”这一部分原为单独一章，现在已纳入“材料的性能”部分。29版的全部正文，包括所有表格和公式，都重新设置一新，许多图表也重新绘制。

本版手册包含对已有内容的修订，并增加了不同主题的全新内容。手册中的许多章节都进行了大幅度的修改和全面更新，包括力学和材料强度，材料的性能，尺寸、量具和测量，机械加工，制造工艺，紧固件，螺纹和螺纹加工，机械元件。本版手册增加了“微加工”的章节，扩展了孔坐标计算的内容，介绍了计量学、钣金及冲压件、轴对中、丝锥和攻螺纹、螺纹镶件、螺栓和螺钉、螺纹尺寸计算、键和键槽、微型螺钉、米制螺钉螺纹和流体力学等内容。

本版手册其他新增、修订、扩展或更新的内容还包括润滑、CNC编程以及CNC螺纹切削、米制扳手空位、ANSI和ISO绘图和ISO表面结构。其中，有关米制内容在本版手册中有较多扩展，在美国常用单位处还标注了米制单位，许多公式也都提供了相应的米制表达式，并增加了额外的米制示例说明。

机械加工和磨削领域的读者可能会对“微加工”“加工计量经济学”和“磨削进给量和速度”比较感兴趣，上述内容可阅读“机械加工”这一章。一切制造方法的核心都始于切削刃和金属切削工艺，加强对加工工艺的管控是实现精益化制造链的必备条件。这些章节介绍了如何管控金属切削工艺和合理评估决策。

编者的主要目标是使手册的使用更加方便。本版手册保留了读者强烈要求的拇指标签，大大节省了搜索时间。手册自第25版开始引入的各章目录页也给读者带来了极大便利，因此许多章节目录页数也有所增加，以完整反映正文内容。

编者衷心地感谢读者对本版手册中可能存在的问题和错误给予的提醒，对一些被认为具有普遍价值的内容增补给出的建议，以及针对疑难问题进行的技术问询。这些交流异常珍贵，有助于明确尚需进一步澄清或者给读者带来疑惑的内容。针对手册内容的提问，必然引起深度思考，为了解决或详述相应问题，手册可能还将增添新内容，比如空心圆环质量转动惯量和温度对薄圆环半径的影响。

我们将尽力提高手册的使用价值。欢迎大家就新材料的改编、删减或增加提出意见和建议，针对如何解决制造问题进行提问。

译者序

前言

第1章力学和材料强度1-1

11力学1-1

111力系统1-1

112摩擦力1-9

113机构1-11

114摆1-17

12速度、加速度、功和能1-18

121速度和加速度1-18

122力、功、能和动量1-21

123旋转件的平衡1-29

124临界速度1-32

13材料强度1-34

131概述1-34

132应力分析1-36

133试样的计算1-47

14刚体的性质1-49

141质心1-49

142质心公式1-50

143回转半径1-55

144振动中心和半径1-59

145冲击中心1-59

146转动惯量1-59

147矩形和圆轴的惯性矩和截面

系数1-73

15梁1-81

151梁的计算1-81

152矩形和圆实体梁1-81

153等强度梁1-92

154梁设计中的挠度1-95

155曲梁1-96

156冲击产生的应力1-99

16柱体1-100

161管柱或支柱的强度1-100

162管柱的允许轴向载荷1-103

17平板、壳体和管柱1-105

18轴1-109

181轴的计算1-109

182轴的线性挠度1-111

183传动轴的设计1-112

184联轴器1-113

185具有相同外径的空心轴与

实心轴的对比1-114

19弹簧1-115

191弹簧设计概述1-115

192弹簧材料1-115

193弹簧应力1-118

194弹簧设计1-123

195弹簧热处理综述1-148

196弹簧失效1-150

110碟形弹簧1-152

1101碟形弹簧的性能1-152

1102碟形弹簧的力和应力1-155

1103碟形弹簧的应用1-160

111流体力学1-163

1111流体的性质1-163

1112流体静力学1-163

第2章材料的性能、处理与测试2-165

21元素、热处理、质量和重量2-165

211元素2-165

212与热和燃烧相关的特性2-166

213材料性能2-171

214质量和重量的性质2-175

22木材、陶瓷、塑料和金属的性能2-181

221木材的性能2-181

222瓷砖、塑料和金属的性能2-185

223材料的弹性2-190

224温度对金属材料强度和弹性的影响2-192

23标准钢2-193

231标准钢的性质、组分和应用2-193

232标准钢的热处理2-203

233标准钢的应用2-204

234标准钢的典型力学性能2-214

24工具钢2-226

241综述2-226

242工具钢的分类2-230

243特殊应用工具钢的选择2-232

244高速工具钢2-233

245热作工具钢2-238

246冷作工具钢2-239

247耐冲击、模具和专用工具钢2-240

248轧制工具钢的产品形式2-244

25淬火、回火和退火2-245

251标准钢的热处理2-245

252淬火2-253

253回火2-258

254退火、球化退火和正火2-260

255表面硬化2-261

256金相学2-272

257高速钢的热处理2-272

258钢的低温处理2-276

259测试材料的硬度2-278

26有色金属2-286

261有色金属强度数据2-286

262铜及铜合金2-288

263硅铜和铍铜合金2-307

264铝及铝合金2-309

265铅字合金2-323

266镁合金2-323

267镍及镍合金2-326

268钛及钛合金2-326

27塑料2-329

271塑料的特性2-329

272热塑性塑料、热固性塑料和弹性体2-329

273应用及物理特性2-331

274设计分析2-345

275塑料产品的制造2-347

第3章尺寸、量具及测量3-367

31制图3-367

311ANSI和ISO制图工作3-367

312Y145 和ISO 绘图定义3-371

32配合的公差和允差3-378

321极限与配合3-378

322ANSI标准极限与配合3-383

323美国国家标准优选米制极限与配合3-395

324应用3-407

325英标米制ISO极限与配合3-407

326优选数值3-414

33测量、量具和检验方法3-416

331游标卡尺和千分尺3-416

332正弦规3-419

333角度和锥度的精准测量3-421

334跨量针和跨量棒测量3-424

335检验轴的状态3-426

336孔圆坐标系3-428

337量块3-440

338平板3-443

339平行块3-448

3310直角板3-453

3311光测量3-458

34表面结构3-458

341美国国家标准表面结构（表面粗糙度、波纹度和表面纹理）3-458

342ISO表面结构标准3-467

第4章刀具及刀具制造4-474

41刀具4-474

411术语和定义4-474

412可转位刀片4-478

413烧结硬质合金刀坯和刀具4-484

42烧结硬质合金及其他硬质材料4-495

43成形刀具4-502

44铣刀4-512

441铣刀的选择4-512

442铣刀研磨4-540

45铰刀4-546

46麻花钻和锪钻4-568

47丝锥4-610

471螺纹牙型、型式和种类4-610

472爱克母螺纹丝锥和方形螺纹丝锥4-645

48标准锥度4-648

49心轴、卡盘和主轴4-670

491便携工具主轴4-670

492带柄砂轮和磨头4-673

410拉刀和拉削4-676

411锉刀和旋转锉4-681

412滚花刀和滚花4-684

413刀具磨损和研磨4-687

第5章机械加工5-693

51切削速度与进给5-693

511速度与进给简介5-693

512切削速度的计算公式5-698

52速度和进给量5-705

521如何使用进给量和速度表5-705

522铲钻5-756

53估算速度和加工功率5-762

54微加工5-770

541概述5-770

542机床的要求5-771

543微切削刀具5-771

544工件材料5-780

545延性域微加工5-781

546微加工用切削液5-784

547微加工工艺及参数5-790

55加工计量经济学5-798

551刀具磨损与刀具寿命的关系5-798

552刀具寿命、进给量

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书籍介绍

《美国机械工程手册》面世至今已有106年，被普遍认为是机械设计与制造领域、全面和实用的工具书，为用户提供了复杂制造过程中必需的内容，被誉为“金属加工行业的圣经”，本手册为其第29版。手册内容丰富，集合了复杂制造过程中*基本、*关键的内容。

本书为手册的基础卷，介绍了力学和材料强度，材料的性能、处理与测试，尺寸、量具及测量，刀具及刀具制造，机械加工，制造工艺，书中汇集了大量美国机械设计与制造领域的数据，包括机械结构的具体资料和计算方法，ANSI、ASME及英国标准，对我国机械设计与制造行业、企业有很好的借鉴与补充作用，有利于提高我国的机械设计和制造水平。

本手册是机械设计工程师、机械工艺工程师、工具制造商、机械技师等工程技术人员的必备工具书，也可以供高等院校、高职高专机械设计与制造专业的师生参考。

《美国机械工程手册》作为金属加工、机械设计和制造，以及全世界各高校的主要参考书目，已经连续出版百余年。手册编写的初衷是为了创作一本全面且实用的工具书，其中集合了复杂制造过程中最基本、最关键的内容。与其他一般工具书一样，其目的是希望在尽可能短的时间内，以最低成本制造出高品质的产品。

为使手册能持续在加工制造领域发挥作用，其中必须涵盖能够经受实践和时间验证的最关键的基本点。但是从制造工程领域几无边界的庞大数据库中挑选出最适合的材料内容，并解决不同规模的制造工厂、加工车间的设计与生产部门的具体问题，满足小企业、业余爱好者，以及贸易、技术及工程学校学生的需求，仍非易事。

在各版手册的修订过程中，编者通过与读者的大量沟通，确定了其中应编写、修改、增加、精简或省略的内容。

应读者要求，1997年第一次出版了手册的案头卷，它与传统便携版内容一致，但其尺寸增加到原手册的140%，更适宜放在桌面阅读和参考。

1998年第一次出版了手册的CDROM版，它为Adobe PDF格式，内容与印刷本相同。深受欢迎的CDROM版可以实现浏览、打印与印刷版一致的内容，能够快速搜索全文，放大页面视图；单击书签、页码交叉索引、索引项等浏览工具便于快速搜索任一页面。为容纳新增内容，手册新编和改版通常需删减一些原有内容，被删减的内容都放入了CDROM版中，因此CDROM版较印刷本内容更丰富。其材料和标准索引更广泛，包含三角函数、对数等各种数学表格，水泥和混凝土、黏结剂和密封剂、金属着色和蚀刻配方、锻造车间设备、无声传动链、蜗轮传动及其他齿轮材料、键和键槽等内容介绍，还涉及很多交互式数学问题，直接单击相关问题旁页边空白处的图标即可获取相应的数学解法（需连接互联网使用）。案头卷和CDROM版从此成了不断成长的《美国机械工程手册》大家族的成员。

经常使用《美国机械工程手册》的读者应该能够发现手册第29版（以下简称本版手册）的诸多变化。首先是“力学和材料强度”这一章，它将之前名称类似的独立章节合二为一。其次，“塑料”这一部分原为单独一章，现在已纳入“材料的性能”部分。29版的全部正文，包括所有表格和公式，都重新设置一新，许多图表也重新绘制。

本版手册包含对已有内容的修订，并增加了不同主题的全新内容。手册中的许多章节都进行了大幅度的修改和全面更新，包括力学和材料强度，材料的性能，尺寸、量具和测量，机械加工，制造工艺，紧固件，螺纹和螺纹加工，机械元件。本版手册增加了“微加工”的章节，扩展了孔坐标计算的内容，介绍了计量学、钣金及冲压件、轴对中、丝锥和攻螺纹、螺纹镶件、螺栓和螺钉、螺纹尺寸计算、键和键槽、微型螺钉、米制螺钉螺纹和流体力学等内容。

本版手册其他新增、修订、扩展或更新的内容还包括润滑、CNC编程以及CNC螺纹切削、米制扳手空位、ANSI和ISO绘图和ISO表面结构。其中，有关米制内容在本版手册中有较多扩展，在美国常用单位处还标注了米制单位，许多公式也都提供了相应的米制表达式，并增加了额外的米制示例说明。

机械加工和磨削领域的读者可能会对“微加工”“加工计量经济学”和“磨削进给量和速度”比较感兴趣，上述内容可阅读“机械加工”这一章。一切制造方法的核心都始于切削刃和金属切削工艺，加强对加工工艺的管控是实现精益化制造链的必备条件。这些章节介绍了如何管控金属切削工艺和合理评估决策。

编者的主要目标是使手册的使用更加方便。本版手册保留了读者强烈要求的拇指标签，大大节省了搜索时间。手册自第25版开始引入的各章目录页也给读者带来了极大便利，因此许多章节目录页数也有所增加，以完整反映正文内容。

编者衷心地感谢读者对本版手册中可能存在的问题和错误给予的提醒，对一些被认为具有普遍价值的内容增补给出的建议，以及针对疑难问题进行的技术问询。这些交流异常珍贵，有助于明确尚需进一步澄清或者给读者带来疑惑的内容。针对手册内容的提问，必然引起深度思考，为了解决或详述相应问题，手册可能还将增添新内容，比如空心圆环质量转动惯量和温度对薄圆环半径的影响。

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