机械零部件结构设计及计算实例

上篇机械零部件结构工艺性设计

第1章机械结构设计的基本要求和主要内容1

11机械结构设计的基本要求1

111机械结构设计基本准则1

112机械零件结构设计基本要求1

12机械零件结构设计的主要内容2

121满足功能要求的结构设计2

122满足工作能力要求的结构设计8

第2章铸件结构设计工艺性15

21常用铸造金属材料和铸造方法15

211常用的铸造金属材料15

212常用的铸造方法16

22铸件结构设计工艺性的要求18

221简化铸造工艺18

222提高铸造性能24

223受力合理33

224便于切削加工33

225采用组合铸件35

23特种铸造对铸件结构设计工艺性的要求36

231压力铸件的结构工艺性36

232熔模铸件的结构工艺性37

233金属型铸件的结构工艺性38

24组合铸件对结构工艺性的要求38

第3章锻压件结构设计工艺性41

31锻造办法与金属的可锻性41

311各种锻造方法及其特点41

312金属材料的可锻性41

32锻造方法对锻件结构设计工艺性的要求42

321自由锻件的结构设计工艺性42

322模锻件的结构设计工艺性42

第4章冲压件结构设计工艺性51

41冲压工序和冲压件对材料的要求51

411冲压工序51

412冲压件对材料的要求53

42冲压件的基本参数53

421冲裁件的基本参数53

422弯曲件的基本参数55

423拉深件的基本参数56

424加强筋的基本参数57

43冲压件的结构设计58

431冲裁件的结构设计58

432弯曲件的结构设计59

433拉深件的结构设计59

434其他应注意的结构设计问题59

第5章切削件的结构设计工艺性62

51零件结构应利于保证加工质量62

52零件结构应利于减少切削加工量和提高加工效率65

53零件结构应利于减少生产准备和辅助工时67

54零件结构的精度设计及尺寸标注应符合加工能力和工艺性要求70

第6章热处理零件的结构设计工艺性74

61零件热处理方法的选择74

611退火74

612正火75

613淬火75

614回火75

615表面淬火76

616钢的化学热处理76

62影响热处理零件结构设计工艺性的因素77

621零件材料的热处理性能77

622零件的几何形状、尺寸大小和表面质量78

63热处理零件结构设计的注意事项78

631防止热处理零件开裂的注意事项79

632防止热处理零件变形的注意事项81

633防止热处理零件硬度不均的注意事项82

64典型零件的热处理实例83

641齿轮的热处理83

642轴类零件的热处理84

643弹簧的热处理85

644丝杠的热处理85

65在工作图上应标明的热处理要求86

第7章其他材料零件及焊接件的结构设计工艺性87

71粉末冶金件的结构设计工艺性87

711粉末冶金材料的分类和选用87

712可以压制成形的粉末冶金零件结构87

713需要机械加工辅助成形的粉末冶金零件结构88

714粉末冶金零件结构设计的基本参数88

715粉末冶金零件的结构设计88

72工程塑料件的结构设计工艺性91

721工程塑料的选用91

722工程塑料件的制造方法91

723工程塑料零件设计的基本参数91

724工程塑料零件的结构设计92

73橡胶件结构设计的结构工艺性93

731橡胶材料的选用93

732橡胶件的结构与参数93

74焊接件结构设计工艺性95

741焊接方法及适用范围95

742焊接件的几何尺寸96

743焊接件的结构设计96

第8章零部件设计的装配与维修工艺性99

81一般装配对零部件结构设计的工艺性要求99

811零部件结构应能组成单独的部件或装配单元99

812零部件结构应结合工艺特点进行设计100

813零部件结构应便于装配操作100

814便于拆卸和维修101

82自动装配对零部件结构设计的工艺性要求103

83过盈配合结构的装配工艺性106

84零部件的维修工艺性要求108

下篇典型零部件的结构设计及计算实例

第9章常用连接件110

91螺纹连接的类型及设计计算110

911螺纹连接的类型及标准连接件110

912螺纹连接的预紧和防松112

913螺纹连接的设计计算113

914螺栓组连接的结构设计116

915螺纹连接的设计计算实例116

92键连接的类型及设计计算118

921键和键连接的类型、特点及应用118

922键连接的强度校核计算119

923平键连接的设计计算实例120

93销连接的类型及设计计算121

931销连接的类型、特点和应用121

932销连接的强度计算122

933销连接的设计计算实例123

第10章带传动125

101带传动概述125

1011带传动的工作原理125

1012带传动的类型125

102带和带轮的结构设计125

1021V带的分类125

1022V带剖面结构126

1023普通V带基本参数126

1024带轮结构及技术要求128

103带传动的设计及计算实例130

1031普通V带设计参数130

1032普通V带传动的设计计算134

1033带传动的设计计算实例136

104V带传动的安装、防护及张紧138

1041V带传动的安装138

1042V带传动的防护138

1043V带传动的张紧138

第11章链传动140

111链传动的类型及运动特性140

1111链传动的类型及特点140

1112链传动的运动特性141

1113链传动的受力分析143

112链传动的结构设计143

1121滚子链的结构及尺寸143

1122链轮的结构及尺寸144

113链传动的设计及计算实例147

1131滚子链传动的设计计算147

1132滚子链传动的设计计算实例151

114链传动的安装、使用和维护152

1141链传动的合理布置152

1142链传动的张紧装置153

1143链传动的润滑155

第12章齿轮传动157

121齿轮传动概述157

1211齿轮传动的类型157

1212轮齿的失效形式157

1213齿轮的材料选择159

1214齿轮的热处理方法159

1215齿轮传动的精度160

122圆柱齿轮传动的设计计算160

1221渐开线直齿圆柱齿轮的设计计算160

1222渐开线直齿圆柱齿轮的设计计算实例164

1223渐开线斜齿圆柱齿轮传动的设计计算168

1224渐开线斜齿圆柱齿轮传动的设计计算实例170

1225圆柱齿轮的结构172

123直齿圆锥齿轮传动的设计计算175

1231直齿圆锥齿轮尺寸计算175

1232圆锥齿轮传动的强度计算177

1233直齿圆锥齿轮传动的计算实例178

1234圆锥齿轮的结构180

第13章螺旋传动183

131螺旋传动的工作原理及类型183

1311螺旋机构的工作原理183

1312螺旋传动的类型和应用183

1313螺旋机构的特点184

132滑动螺旋传动的设计及计算185

1321滑动螺旋的结构和材料185

1322滑动螺旋传动的设计计算185

第14章轴188

141轴的类型及材料188

1411轴的类型188

1412轴的材料188

142轴的设计189

1421轴的结构设计189

1422轴的强度计算194

143轴的设计计算实例196

第15章轴承202

151滚动轴承的类型及设计计算202

1511滚动轴承的基本类型202

1512滚动轴承类型的选择203

1513滚动轴承的选择计算204

1514滚动轴承的设计计算实例206

152滚动轴承轴系结构设计207

1521轴承的组合结构设计207

1522轴承的轴向固定209

1523轴承组合的调整209

1524轴承的配合211

1525轴承的装拆211

153滑动轴承的类型及设计计算212

1531滑动轴承的类型及结构形式212

1532滑动轴承的失效形式及常用材料214

1533不完全液体润滑滑动轴承的设计计算216

1534不完全液体润滑滑动轴承的设计计算实例217

第16章联轴器、离合器和制动器219

161联轴器的类型及设计计算219

1611联轴器的分类及类型选择219

1612几种常用的联轴器220

1613联轴器的选择和设计计算221

1614联轴器的选择和设计计算实例222

162离合器的结构和类型223

1621离合器的分类223

1622常用离合器224

163制动器的类型和设计计算227

1631制动器的组成及分类227

1632制动力矩的计算227

1633常用制动器228

第17章减速器231

171减速器的结构和类型231

1711减速器的类型231

1712常用减速器的特点及应用231

172减速器的结构设计233

1721减速器结构设计的一般步骤233

1722减速器箱体的结构方案选择234

1723减速器箱体的结构设计尺寸236

1724箱体结构设计的基本要求238

173减速器的设计计算实例240

1731传动装置的总体设计240

1732减速器传动零件的设计计算243

1733减速器轴系零件的设计计算244

1734减速器机体结构尺寸的确定244

1735减速器装配图的绘制248

参考文献249

本书可供从事机械设计、制造、维修及相关工作的工程技术人员使用与参考。

本书兼顾了机械类和近机械类专业的特点与要求，优化整合了机械零部件结构设计的有关内容，与当前教学密切配合，反映了当前教学的特色与发展趋势，突出了系统性、科学性和实用性，既可作为高等院校学生的教学教材和参考资料，也可供从事机械设计、制造、维修及相关工作的工程技术人员使用与参考。

本书由刘瑛、李玉兰主编，张学玲、柴树峰任副主编，骆素君主审。参与编写的有军事交通学院的刘洁、张丽杰、李永刚、田广才、杨钢、孙燕、白丽娜、冯任余、李静、陈宏睿、欧阳熙。

本书从工程实践的角度出发,通过机械零部件结构设计实例、典型设备装配工艺性分析,较为全面系统地介绍了机械结构与装配之间的关系,对机械结构设计过程中容易被忽视的工艺性问题进行了阐述与比较,指出了机械结构设计过程中应该注意的相关工艺性问题。

第1 章

导论1

1.1　本书的主要内容 (1)

1.2　本书的内容特点 (2)

第2 章

轴结构设计与工艺性3

2.1　轴结构设计要点及禁忌 (3)

2.2　轴结构设计与工艺性实例分析 (4)

2.2.1　轴结构设计常见错误及其改进 (4)

2.2.2　锥形轴 (39)

2.3　实例启示 (44)

2.3.1　轴结构设计与工艺性相关的问题 (44)

2.3.2　轴结构设计与工艺性涉及的内容 (46)

3第3 章

轴承结构设计与工艺性47

3.1　轴承装配结构设计要点及禁忌 (47)

3.1.1　滚动轴承 (47)

3.1.2　滑动轴承 (48)

3.2　轴承装配结构设计与装配工艺性实例分析 (48)

3.2.1　滚动轴承装配结构常见错误及其改进 (48)

3.2.2　滑动轴承装配结构常见错误及其改进 (56)

3.3　实例启示 (61)

4第4 章

齿轮结构设计与工艺性62

4.1　齿轮结构设计要点及禁忌 (62)

4.1.1　锻造齿轮的结构工艺性( 62)

4.1.2　铸造齿轮的结构工艺性 (62)

4.1.3　齿轮结构与切削加工 (63)

4.2　齿轮结构设计与工艺性实例分析 (63)

4.2.1　齿轮结构设计常见错误及其改进 (63)

4.2.2　圆柱齿轮结构设计错误及其改进 (70)

4.2.3　锥齿轮结构设计需要注意的问题 (72)

4.2.4　双联齿轮结构设计需要注意的问题 (73)

4.3　实例启示 (78)

第5 章

凸轮结构设计与工艺性80

5.1　凸轮结构设计要点及禁忌 (80)

5.2　凸轮结构设计与工艺性实例分析 (80)

5.2.1　盘形凸轮结构常见结构设计错误及其改进 (80)

5.2.2　凸轮轴结构设计应注意问题 (81)

5.2.3　凸轮片调节结构 (82)

5.3　实例启示 (85)

第6 章

带轮结构设计与工艺性87

6.1　带轮结构设计要点及禁忌 (87)

6.2　带轮结构设计与工艺性实例分析 (88)

6.3　实例启示 (91)

第7 章

箱体结构设计与工艺性92

7.1　箱体结构设计要点及禁忌 (92)

7.2　箱体结构设计与工艺性实例分析 (93)

7.2.1　铸造箱体结构常见错误及其改进 (93)

7.2.2　焊接箱体结构常见错误及其改进 (108)

7.3　实例启示 (113)

第8 章

减速箱（变速箱）结构设计与工艺性115

8.1　减速箱（变速箱）结构设计要点及禁忌 (115)

8.2　减速箱（变速箱）结构设计与装配工艺性实例分析 (116)

8.3　实例启示 (129)

第9 章

粉末冶金件结构设计与工艺性130

9.1　粉末冶金件结构设计要点及禁忌(130 )

9.2　粉末冶金件结构设计与工艺性实例分析 (131)

9.3　实例启示 (142)

第10 章

工程塑料件结构设计与工艺性143

10.1　工程塑料件结构设计要点及禁忌 (143)

10.2　工程塑料件结构设计与工艺性实例分析 (144)

10.3　实例启示 (157)

第11 章

矿用通风机158

11.1　矿用风机装配结构设计要点及禁忌 (158)

11.2　风机及零部件的结构设计与装配工艺性设计 (159)

11.2.1　机壳（组） (160)

11.2.2　叶轮组 (166)

11.2.3　进风口组 (174)

11.2.4　盖板组 (176)

11.2.5　支架 (177)

11.2.6　传动组 (178)

11.2.7　风机总装配 (183)

11.3　实例启示 (188)

第12 章

专用数控机床190

12.1　机床装配结构设计要点及禁忌 (190)

12.2　专用数控机床及零部件的结构设计与装配工艺性设计 (191)

12.2.1　机床结构设计 (191)

12.2.2　X 向（横向）装配 (194)

12.2.3　Z 向（纵向）传动装配 (200)

12.2.4　床身部件装配 (205)

12.2.5　六方电动刀架装配 (210)

12.2.6　主轴箱（组件）装配 (211)

12.2.7　主轴驱动装配 (217)

12.2.8　机床床座（底座）部件装配 (218)

12.2.9　数控机床总装配 (224)

12.3　实例启示 (232 )

第13 章

工业机器人234

13.1　工业机器人结构设计要点及装配问题 (234)

13.2　工业机器人的结构设计与装配工艺性设计 (235)

13.2.1　数控机床专用机器人 (236)

13.2.2　热冲压机器人 (238)

13.2.3　冷冲压型工业机器人 (241)

13.2.4　板压型机器人 (244)

13.2.5　装配操作用机器人 (248)

13.2.6　仓储和运输用操作机器人——堆垛机 (252)

13.2.7　装卸用机器人 (254)

13.2.8　组装操作用夹持装置结构设计 (259)

13.3　实例启示 (263)

参考文献266 2100433B

本书以现行规范《钢结构设计规范》（GB 50017—2003）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB 50018－2002）为基础，结合作者实践经验总结编写而成。主要内容包括：受弯构件的计算，轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算，疲劳计算，连接计算，构件的连接设计，围护结构计算，屋架结构、支撑系统的计算，吊车梁设计，门式刚架、钢－混凝土组合结构等。第十二章为实际工程算例，方便读者借鉴、参考。

本书可供钢结构设计和监理人员使用，也可供建筑结构专业大专院校师生学习参考。