机械零部件结构设计与禁忌(第2版)(单行本)/现代机械设计手册

第2篇 零件结构设计

第1章零件结构设计的基本要求和内容

1.1机械零件结构设计的基本要求2-3

1.1.1功能使用要求2-3

1.1.2零件结构设计工艺性要求2-3

1.1.3其他要求2-3

1.2结构设计的内容2-3

1.2.1满足功能要求的结构设计2-3

1.2.1.1利用功能面的结构设计2-3

1.2.1.2利用自由度分析法的零件结构设计2-3

1.2.1.3功能面法结构设计示例2-6

1.2.1.4自由度法结构分析及示例2-8

1.2.1.5现代机械结构及功能分析示例2-9

1.2.2满足工作能力要求的结构设计2-12

1.2.2.1提高强度和刚度的结构设计2-12

1.2.2.2提高耐磨性的结构设计2-19

1.2.2.3提高精度的结构设计2-22

1.2.2.4考虑发热、噪声、腐蚀等问题的结构设计2-25



第2章铸件结构设计工艺性

2.1常用铸造金属材料和铸造方法2-29

2.1.1常用铸造金属材料的铸造性和铸件的结构特点2-29

2.1.2常用铸造方法的特点和应用范围2-30

2.2铸件结构设计工艺性的要求2-32

2.2.1简化铸造工艺2-32

2.2.2提高铸造性能2-39

2.2.3受力合理2-43

2.2.4便于切削加工2-44

2.2.5组合铸件2-46

2.3对铸造结构要素的具体尺寸要求2-47

2.3.1铸件壁厚2-47

2.3.2加强肋2-47

2.3.3壁的连接与过渡2-49

2.3.4孔边凸台、内腔、铸孔2-53

2.3.5铸件尺寸公差2-55

2.4特种铸造对铸件结构设计工艺性的要求2-56

2.4.1压力铸件的结构工艺性2-56

2.4.2熔模铸件的结构特点2-57

2.4.3金属型铸件的结构特点2-59

2.5组合铸件结构2-59

2.6铸件缺陷与改进措施2-62

2.7铸造技术发展趋势及现代精确铸造技术2-71



第3章锻压件结构设计工艺性

3.1锻造方法与金属的可锻性2-82

3.1.1各种锻造方法及其特点2-82

3.1.2金属材料的可锻性2-84

3.2锻造方法对锻件结构设计工艺性的要求2-85

3.2.1自由锻件的结构设计工艺性2-85

3.2.2模锻件的结构设计工艺性2-87

3.2.2.1模锻件的结构要素（JB/T 9177—2015）2-88

3.2.2.2锻件尺寸标注及其测量法2-91

3.3模锻件结构设计的注意事项2-91



第4章冲压件结构设计工艺性

4.1冲压方法和冲压材料的选用2-96

4.1.1冲压的基本工序2-96

4.1.2冲压材料的选用2-98

4.2冲压件结构设计的基本参数2-99

4.2.1冲裁件2-99

4.2.2弯曲件2-102

4.2.3拉伸件2-104

4.2.4成形件2-105

4.3冲压件的尺寸和角度、形状和位置的相关公差与极限偏差2-108

4.4冲压件结构设计的注意事项2-113



第5章切削件结构设计工艺性

5.1金属材料的切削加工性2-118

5.2切削件结构设计工艺性2-120

5.2.1保证加工质量2-120

5.2.2减少切削加工量2-126

5.2.3提高加工效率2-126

5.2.4减少生产准备和辅助工时2-133

5.2.5结构的精度设计及尺寸标注符合加工能力和工艺性要求2-141

5.3金属切削件结构设计中的常用标准2-148

5.3.1标准尺寸2-148

5.3.2圆锥的锥度与锥角系列2-149

5.3.3棱体的角度与斜度2-150

5.3.4中心孔2-151

5.3.5零件倒圆与倒角2-152

5.3.6球面半径2-153

5.3.7滚花2-153

5.3.8砂轮越程槽2-154

5.3.9刨切、插、珩磨越程槽2-155

5.3.10退刀槽2-155

5.3.11插齿、滚齿退刀槽2-157

5.3.12T形槽2-158

5.3.13燕尾槽2-160

5.3.14润滑槽2-160

5.3.15锯缝尺寸2-161

5.3.16弧形槽端部半径2-161

5.3.17普通螺纹收尾、肩距、退刀槽和倒角（GB/T 3—1997）2-162

5.3.18紧固件用孔2-164

5.4切削件结构工艺性设计注意事项2-166



第6章热处理零件设计的工艺性要求

6.1零件热处理方法的选择2-170

6.1.1退火与正火2-170

6.1.2淬火与回火2-171

6.1.3表面淬火2-171

6.1.4钢的化学热处理2-171

6.2影响热处理零件结构设计工艺性的因素2-175

6.2.1零件材料的热处理性能2-175

6.2.2零件的几何形状、尺寸大小和表面质量2-176

6.3对零件的热处理要求的表达2-176

6.3.1在工作图上应标明的热处理要求2-176

6.3.2金属热处理工艺分类及代号2-177

6.4热处理零件结构设计的注意事项2-178

6.4.1防止热处理零件开裂的注意事项2-178

6.4.2防止热处理零件变形的注意事项2-181

6.4.3防止热处理零件硬度不均的注意事项2-183

6.5几类典型零件的热处理实例2-185



第7章快速成形零件的加工工艺性

7.1快速成形制造技术的原理、特点及应用2-192

7.2快速成形制造用材料2-192

7.2.1快速成形对材料的要求2-192

7.2.2快速成形材料的分类和使用方法2-193

7.2.3国外主要快速成形材料的产品及用途2-193

7.2.4国内主要快速成形材料的产品及用途2-193

7.3金属粉末的激光快速成形工艺参数对成形精度的影响2-195

7.3.1激光烧结工艺参数对成形精度的影响2-195

7.3.2激光烧结快速成形精度的评价方法和标准2-197

7.4快速成形设备技术参数、加工精度2-198



第8章其他材料零件及焊接件的结构设计工艺性

8.1粉末冶金件结构设计工艺性2-201

8.1.1粉末冶金材料的分类和选用2-201

8.1.2传统粉末冶金零件制造工艺2-201

8.1.3可以压制成形的粉末冶金零件结构2-205

8.1.4需要机械加工辅助成形的粉末冶金零件结构2-206

8.1.5粉末冶金零件结构设计的基本参数2-206

8.1.6粉末冶金零件的形位公差及标注2-208

8.1.7粉末冶金零件结构设计的注意事项2-210

8.2工程塑料件结构设计工艺性2-212

8.2.1工程塑料的选用2-212

8.2.2工程塑料件的制造方法2-212

8.2.3工程塑料零件设计的基本参数2-214

8.2.4工程塑料零件结构设计的注意事项2-216

8.3橡胶件结构设计的工艺性2-218

8.3.1橡胶件材料的选用2-218

8.3.2橡胶件结构与参数2-218

8.3.3橡胶件的精度2-220

8.3.4胶辊尺寸公差2-223

8.3.5橡胶制品的尺寸测量2-226

8.4焊接件结构设计工艺性2-226

8.4.1常用金属的焊接性2-226

8.4.2焊接方法及适用范围2-228

8.4.3焊接接头的形式2-232

8.4.4焊接坡口的基本形式与尺寸2-233

8.4.5焊接件结构的设计原则和注意事项2-239

8.4.6焊接件的几何尺寸与形状公差2-241



第9章零部件设计的装配与维修工艺性要求

9.1一般装配对零部件结构设计工艺性的要求2-243

9.1.1组成单独的部件或装配单元2-243

9.1.2结合工艺特点考虑结构的合理性2-244

9.1.3便于装配操作2-245

9.1.4便于拆卸和维修2-247

9.2零部件的维修工艺性要求2-250

9.2.1保证拆卸的方便性2-250

9.2.2考虑零件磨损后修复的可能性和方便性2-250

9.2.3减少机器的停工维修时间2-251

9.3过盈配合结构的装配工艺性2-252

9.4自动装配对零部件结构设计的要求2-254



参考文献2-259



第12篇 机械零部件设计禁忌

第1章连接零部件设计禁忌

1.1螺纹连接12-3

1.1.1螺纹类型选择禁忌12-3

1.1.2螺纹连接类型选用禁忌12-4

1.1.3螺栓组连接的受力分析禁忌12-6

1.1.4螺纹连接的结构设计禁忌12-7

1.1.5提高螺栓连接强度、刚度设计禁忌12-12

1.1.6螺纹连接的防松方法设计禁忌12-14

1.2键连接12-15

1.2.1平键连接设计禁忌12-15

1.2.2斜键与半圆键设计禁忌12-17

1.3花键连接12-18

1.4销连接12-19

1.5过盈连接12-21

1.6焊接12-25

1.7胶接12-32

1.8铆接12-35



第2章传动零部件设计禁忌

2.1带传动12-37

2.1.1带传动形式选择禁忌12-37

2.1.2带轮结构设计技巧与禁忌12-38

2.1.2.1平带传动的小带轮结构设计技巧与禁忌12-38

2.1.2.2V带轮结构设计技巧与禁忌12-38

2.1.2.3同步带轮结构设计技巧与禁忌12-39

2.1.3带传动设计技巧与禁忌12-39

2.1.4带传动张紧设计技巧与禁忌12-41

2.1.4.1使用张紧轮的张紧装置12-42

2.1.4.2定期张紧装置长外伸轴的支承12-43

2.1.4.3自动张紧装置12-43

2.1.4.4带传动支承装置要便于更换带12-44

2.1.5带传动设计案例12-44

2.2链传动12-45

2.2.1滚子链和链轮结构设计禁忌12-45

2.2.2链传动设计禁忌12-46

2.2.3链传动的布置、张紧和润滑禁忌12-47

2.2.4链传动设计案例12-49

2.3齿轮传动12-51

2.3.1齿轮机构中应注意的问题与禁忌12-51

2.3.2齿轮传动的失效形式及设计准则中应注意的问题与禁忌12-52

2.3.3降低载荷系数的措施与禁忌12-53

2.3.3.1减小动载系数Kv的措施12-53

2.3.3.2减小齿间载荷分配系数Kα的措施12-54

2.3.3.3减小齿向载荷分布系数Kβ的措施12-54

2.3.4齿轮传动的强度计算应注意的问题与禁忌12-55

2.3.5齿轮结构设计禁忌12-57

2.3.5.1从齿轮受力合理性考虑齿轮结构的设计禁忌12-57

2.3.5.2从齿轮制造工艺性考虑齿轮结构的设计禁忌12-62

2.3.6齿轮传动的润滑技巧与禁忌12-64

2.3.7齿轮传动设计案例12-66

2.4蜗杆传动12-70

2.4.1蜗杆传动设计技巧与禁忌12-70

2.4.2蜗杆传动的润滑及散热技巧与禁忌12-72

2.4.3蜗杆传动设计案例12-74

2.5滑动螺旋传动12-76

2.5.1螺旋传动材料选择禁忌12-76

2.5.2滑动螺旋传动设计计算技巧与禁忌12-78

2.5.3螺旋千斤顶结构设计技巧与禁忌12-78

2.6减速器12-79

2.6.1常用减速器形式选择禁忌12-79

2.6.1.1二级展开式圆柱齿轮减速器形式选择禁忌12-79

2.6.1.2分流式二级圆柱齿轮减速器形式选择禁忌12-80

2.6.1.3同轴式二级圆柱齿轮减速器选型分析12-82

2.6.1.4圆锥-圆柱齿轮减速器形式选择及禁忌12-82

2.6.1.5蜗杆减速器选型分析对比12-83

2.6.1.6蜗杆-齿轮减速器选型分析对比12-83

2.6.2减速器传动比分配禁忌12-84

2.6.2.1尽量使传动装置外廓尺寸紧凑或重量较小12-84

2.6.2.2尽量使各级大齿轮浸油深度合理12-84

2.6.2.3使各级传动承载能力近于相等的传动比分配原则12-85

2.6.2.4禁忌各传动件彼此之间发生干涉碰撞12-85

2.6.2.5提高传动精度的传动比分配原则12-86

2.6.3减速器的箱体结构设计禁忌12-87

2.6.3.1保证箱体刚度的结构禁忌12-87

2.6.3.2箱体结构要具有良好的工艺性12-88

2.6.4减速器的润滑设计禁忌12-90

2.6.4.1油池深度的设计禁忌12-90

2.6.4.2输油沟与轴承盖导油孔的设计禁忌12-91

2.6.4.3油面指示装置设计12-92

2.6.5减速器分箱面结构设计禁忌12-93

2.6.6窥视孔与通气器的结构设计禁忌12-94

2.6.7起吊装置的设计禁忌12-95

2.6.8放油装置的设计禁忌12-95



第3章轴系零部件设计禁忌

3.1轴12-97

3.1.1轴的强度计算禁忌12-97

3.1.1.1轴上传动零件作用力方向判断禁忌12-97

3.1.1.2传动零件作用力所处平面判断禁忌12-98

3.1.1.3弯矩图绘制禁忌12-99

3.1.1.4转矩图绘制禁忌12-102

3.1.2轴的结构设计禁忌12-102

3.1.2.1符合力学要求的轴上零件布置禁忌12-103

3.1.2.2合理的轴上零件装配方案禁忌12-104

3.1.2.3轴上零件的定位与固定禁忌12-105

3.1.2.4轴的结构工艺性设计禁忌12-109

3.1.2.5提高轴的疲劳强度措施及禁忌12-111

3.1.2.6空心轴的结构设计及禁忌12-112

3.1.3轴的刚度计算及相关结构禁忌12-113

3.1.3.1轴的刚度计算12-113

3.1.3.2轴的刚度与轴上零件布置设计禁忌12-114

3.1.3.3轴的刚度与轴上零件结构设计禁忌12-116

3.2滑动轴承12-116

3.2.1滑动轴承支撑结构设计禁忌12-116

3.2.2滑动轴承的固定禁忌12-118

3.2.3滑动轴承的安装与拆卸禁忌12-119

3.2.4滑动轴承的调整禁忌12-121

3.2.5滑动轴承的供油禁忌12-122

3.2.5.1滑动轴承油孔的设计禁忌12-122

3.2.5.2滑动轴承油沟的设计禁忌12-123

3.2.5.3滑动轴承油路的设计禁忌12-124

3.2.6防止滑动轴承阶梯磨损禁忌12-125

3.3滚动轴承12-126

3.3.1滚动轴承类型选择禁忌12-126

3.3.1.1滚动轴承类型选择应考虑受力合理12-126

3.3.1.2轴系刚性与轴承类型选择禁忌12-128

3.3.1.3高转速条件下滚动轴承类型选择禁忌12-129

3.3.2滚动轴承承载能力计算禁忌12-129

3.3.2.1滚动轴承轴向载荷计算禁忌12-129

3.3.2.2滚动轴承径向载荷计算禁忌12-132

3.3.2.3滚动轴承当量动载荷计算禁忌12-133

3.3.2.4滚动轴承承载能力计算禁忌12-133

3.3.3滚动轴承轴系支承固定形式设计禁忌12-134

3.3.4滚动轴承的配置设计禁忌12-136

3.3.4.1角接触轴承正装与反装的性能对比12-136

3.3.4.2轴承配置对提高轴系旋转精度的设计禁忌12-137

3.3.5滚动轴承对轴上零件位置的调整设计禁忌12-139

3.3.6滚动轴承的配合禁忌12-139

3.3.7滚动轴承的装配禁忌12-140

3.3.8滚动轴承的拆卸禁忌12-143

3.3.9滚动轴承的润滑禁忌12-144

3.3.10滚动轴承的密封禁忌12-145

3.4联轴器与离合器12-148

3.4.1联轴器类型选择禁忌12-148

3.4.2联轴器位置设计禁忌12-150

3.4.3联轴器结构设计禁忌12-151

3.4.4离合器设计禁忌12-153



参考文献12-156