机械设计手册机械零部件结构设计内容简介

机 械 工 业 出 版 社《机械设计手册》第6版单行本共26分册，内容涵盖机械常规设计、机电一体化设计与机电控制、现代设计方法及其应用等内容，具有系统全面、信息量大、内容现代、突显创新、实用可靠、简明便查、便于携带和翻阅等特色。各分册分别为：《常用设计资料和数据》《机械制图与机械零部件精度设计》《机械零部件结构设计》《连接与紧固》《带传动和链传动摩擦轮传动与螺旋传动》《齿轮传动》《减速器和变速器》《机构设计》《轴弹簧》《滚动轴承》《联轴器、离合器与制动器》《起重运输机械零部件和操作件》《机架、箱体与导轨》《润滑密封》《气压传动与控制》《机电一体化技术及设计》《机电系统控制》《机器人与机器人装备》《数控技术》《微机电系统及设计》《机械系统概念设计》《机械系统的振动设计及噪声控制》《疲劳强度设计机械可靠性设计》《数字化设计》《工业设计与人机工程》《智能设计仿生机械设计》。

本单行本为《机械零部件结构设计》，主要介绍了机械零部件结构设计概论、满足功能要求的结构设计、满足工作能力要求的结构设计、满足加工工艺的结构设计、满足材料要求的结构设计、零部件的装配和维修工艺性等内容。

本书供从事机械设计、制造、维修及有关工程技术人员作为工具书使用，也可供大专院校的有关专业师生使用和参考。

出版说明

前言

第4篇机械零部件结构设计

第1章概论

1机械零部件结构设计内容和实例4-3

11结构设计内容4-3

12结构设计实例4-3

2机械零部件结构设计基本要求4-5

3机械零部件结构方案的评价4-5

31评价的标准4-6

32技术性评价方法4-6

33经济性评价方法4-6

34评价举例4-7

第2章满足功能要求的结构设计

1利用自由度分析法的结构设计4-8

11机械零件的自由度4-8

12应用举例4-9

121联轴器结构设计4-9

122轴承组合结构设计4-9

2利用功能面的结构设计4-10

21功能面及其参数变化4-10

22应用举例4-12

第3章满足工作能力要求的结构设计

1提高强度的结构设计4-16

11提高零部件的受力合理性4-16

111载荷均匀分布4-16

112载荷分担4-19

113力流最短4-19

114自平衡设计4-20

115自加强4-21

12提高静强度的设计4-21

121降低零件载荷或应力的最大值4-21

122增大截面系数4-22

123采用空心轴提高强度4-23

124用拉压代替弯曲4-23

125等强度设计4-23

126弹性强化和塑性强化4-24

13提高疲劳强度的设计4-25

131减小应力幅4-25

132减小应力集中4-26

133改善表面状况4-28

134表面强化处理4-28

135将转轴变为心轴4-29

14提高接触强度的设计4-29

141增大综合曲率半径4-29

142以面接触代替点、线接触4-29

143采用合理的材料和热处理4-29

15提高冲击强度的设计4-30

151适当减小零件刚度4-31

152使用缓冲器4-31

153增加承受冲击的零件数4-31

154提高零件材料的冲击韧性4-31

2提高刚度的结构设计4-32

21选择弹性模量高的材料4-32

22用拉压代替弯曲4-32

23改善零件结构减小弯矩值4-33

24合理设计支承方式和位置4-34

25合理设计截面形状4-34

26用加强肋和隔板增强刚度4-36

27用预变形抵抗有害变形4-37

28提高零件表面接触刚度4-37

3提高耐磨性的结构设计4-38

31改变摩擦方式4-38

32使磨损均匀的设计4-38

33采用材料分体结构4-40

34采用磨损补偿结构4-41

35局部更换易损零件4-42

4提高耐腐蚀性的结构设计4-42

41防止沉积区和沉积缝4-42

42防止接触腐蚀4-43

43便于更换腐蚀零件4-43

44用覆盖保护层减轻腐蚀4-44

5提高精度的结构设计4-44

51精度与阿贝原则4-44

52利用误差补偿提高精度4-45

53误差传递4-46

54利用误差均化提高精度4-47

55合理配置误差4-48

56消除空回4-48

57选择适当的材料4-49

6考虑噪声和发热的结构设计4-49

61考虑发热的结构设计4-49

611降低发热影响的措施4-49

612降低发热影响的结构设计4-50

目录目录62考虑噪声的结构设计4-51

621噪声的限制值4-51

622减小噪声的措施4-52

623减小噪声的结构设计4-53

7零部件结构设计实例4-53

71减速器结构设计4-53

711概述4-53

712减速器结构设计4-54

72滚动轴承部件结构设计4-57

721使轴承支承受力合理的设计4-57

722提高轴承支承刚度的设计4-59

723提高轴承精度的设计4-61

724满足高速要求的设计4-63

725适应结构需要的设计4-64

726轴承润滑结构设计4-65

第4章满足加工工艺的结构设计

1概述4-67

11零件结构设计工艺性的概念4-67

12影响零件结构设计工艺性的因素4-67

13零件结构设计工艺性的基本要求4-67

2铸件结构设计工艺性4-68

21常用铸造金属材料和铸造方法4-68

211常用铸造金属材料的铸造性和

结构特点4-68

212常用铸造方法的特点和

应用范围4-68

22铸造工艺对铸件结构设计工艺性的

要求4-70

23合金铸造性能对铸件结构设计工艺性

的要求4-75

231合理设计铸件壁厚4-75

232铸件的结构圆角与圆滑过渡4-76

233合理的铸件结构形状4-80

24铸造方法对铸件结构设计工艺性的

要求4-82

241压铸件的结构特点4-82

242熔模铸件的结构特点4-83

243金属型铸件的结构特点4-85

25铸造公差4-85

26铸件缺陷与改进措施4-86

3锻件结构设计工艺性4-93

31锻造方法与金属材料的可锻性4-93

311各种锻造方法及其特点4-93

312金属材料的可锻性4-96

32锻造方法对锻件结构设计工艺性的

要求4-96

321自由锻件的结构设计工艺性4-96

322模锻件的结构设计工艺性4-99

33模锻件结构设计的注意事项4-103

4冲压件结构设计工艺性4-105

41冲压方法和冲压材料的选用4-105

411冲压的基本工序4-105

412冲压材料的选用4-107

42冲压件结构设计的基本参数4-108

421冲裁件4-108

422弯曲件4-110

423拉深件4-113

424成形件4-115

43冲压件结构设计的注意事项4-117

44冲压件的尺寸和角度公差、形状和

位置未注公差、未注公差尺寸的

极限偏差4-119

5焊接件结构设计工艺性4-125

51焊接方法及其应用4-125

511焊接方法的分类、特点及应用4-125

512常用金属材料的适用焊接方法4-125

52焊接结构的设计原则4-127

521焊接性4-127

522结构刚度和减振能力4-129

523应力集中4-129

524焊接残余应力和变形4-129

525焊接接头性能的不均匀性4-129

526应尽量减少和排除焊接缺陷4-129

53焊接接头的形式4-129

531焊接接头的特点4-129

532接头形式及选用 4-130

54焊缝坡口的基本形式与尺寸4-130

541坡口参数的确定4-130

542碳钢、低合金钢的焊条电弧焊、

气焊及气体保护焊焊缝坡口的

基本形式与尺寸4-130

543碳钢、低合金钢埋弧焊焊缝坡口

的形式与尺寸4-136

544铝合金气体保护焊焊缝坡口

形式与尺寸4-142

545铜及铜合金焊接坡口形状及

尺寸4-146

546接头坡口的制作4-146

55焊接件结构设计应注意的问题4-146

56焊接件的几何尺寸公差和形状公差4-149

561线性尺寸公差4-149

562角度尺寸公差4-149

563直线度、平面度和平行度公差4-150

564焊前弯曲成形的筒体允差4-150

565焊前管子的弯曲半径、圆度公差

及允许波纹度4-150

57焊接质量检验4-151

6金属切削加工件结构设计工艺性4-151

61金属材料的可加工性4-151

62金属切削加工件的一般标准4-152

621标准尺寸4-152

622圆锥的锥度与锥角系列4-154

623棱体的角度与斜度4-155

624中心孔4-156

625零件的倒圆、倒角4-157

626圆形零件自由表面过渡圆角半径

和静配合连接轴用倒角4-158

627球面半径4-159

628燕尾槽4-159

629T形槽4-159

6210弧形槽端部半径4-161

6211砂轮越程槽4-161

6212刨切、插切、珩磨越程槽4-162

6213退刀槽4-162

6214插齿、滚齿退刀槽4-163

6215滚花4-164

6216分度盘和标尺刻度4-164

6217锯缝尺寸4-164

63切削加工件的结构设计工艺性4-165

631零件工作图的尺寸标注应适应

加工工艺要求4-165

632零件应有安装和夹紧的基面4-166

633减少装夹和进给次数4-167

634减少加工面积，简化零件形状4-167

635尽可能避免内凹表面及内表面的

加工4-169

636保证零件加工时的必要的

刚性4-169

637零件结构要适应刀具尺寸要求，

并尽可能采用标准刀具4-170

64自动化生产对零件结构设计工艺性

的要求4-171

7热处理零件结构设计工艺性4-172

71零件热处理方法的选择4-172

711退火及正火4-172

712淬火及回火4-173

713表面淬火4-175

714钢的化学热处理4-175

72影响热处理零件结构设计工艺性的

因素4-176

721零件材料的热处理性能4-176

722零件的几何形状和刚度4-178

723零件的尺寸大小4-178

724零件的表面质量4-178

73对零件的热处理要求4-178

731在工作图上应标明的热处理

要求4-178

732金属热处理工艺分类及代号的

表示方法4-178

74热处理零件结构设计的注意事项4-180

741防止热处理零件开裂的

注意事项4-180

742防止热处理零件变形的注意

事项4-183

743防止热处理零件硬度不均的注意

事项4-186

第5章满足材料要求的结构设计

1工程塑料件结构设计工艺性4-188

11工程塑料的选用4-188

12工程塑料零件的制造方法4-188

121工程塑料的成型方法4-188

122工程塑料的机械加工4-189

13工程塑料零件设计的基本参数4-189

14工程塑料零件结构设计的注意事项4-192

2橡胶件结构设计工艺性4-194

21橡胶制品质量指标的含义4-194

22橡胶的选用4-194

23橡胶件结构设计的工艺性4-195

231脱模斜度4-195

232断面厚度与圆角4-195

233囊类零件的口径腹径比4-195

234波纹管制品的峰谷直径比4-196

235孔4-196

236镶嵌件4-196

24橡胶件的精度4-196

241模压制品的尺寸公差4-196

242压出制品的尺寸公差4-197

243胶辊尺寸公差4-199

244橡胶制品的尺寸测量4-202

3陶瓷件结构设计工艺性4-202

4粉末冶金件结构设计工艺性4-204

41粉末冶金材料的分类和选用4-204

411粉末冶金减摩材料4-205

412粉末冶金摩擦材料4-205

413粉末冶金过滤材料4-205

414粉末冶金铁基结构材料4-205

42粉末冶金零件结构设计的基本参数4-205

43粉末冶金零件结构设计的注意事项4-208

第6章零部件的装配和维修工艺性

1一般装配对零部件结构设计

工艺性的要求4-212

11组成单独的部件或装配单元4-212

12应具有合适的装配基面4-212

13结合工艺特点考虑结构的合理性4-212

14考虑装配的方便性4-212

15考虑拆卸的方便性4-212

16考虑修配的方便性4-212

17选择合理的调整补偿环4-212

18减少修整外观的工作量4-212

2自动装配对零件结构设计工艺性的

要求4-217

3吊运对零件结构设计工艺性的要求4-219

4零部件的维修工艺性4-219

参考文献4-221

《机械设计手册》第6版 单行本共26分册，内容涵盖机械常规设计、机电一体化设计与机电控制、现代设计方法及其应用等内容，具有系统全面、信息量大、内容现代、突显创新、实用可靠、简明便查、便于携带和翻阅等特色。各分册分别为：《常用设计资料和数据》《机械制图与机械零部件精度设计》《机械零部件结构设计》《连接与紧固》《带传动和链传动摩擦轮传动与螺旋传动》《齿轮传动》《减速器和变速器》《机构设计》《轴弹簧》《滚动轴承》《联轴器、离合器与制动器》《起重运输机械零部件和操作件》《机架、箱体与导轨》《润滑密封》《气压传动与控制》《机电一体化技术及设计》　《机电系统控制》《机器人与机器人装备》《数控技术》《微机电系统及设计》《机械系统概念设计》《机械系统的振动设计及噪声控制》《疲劳强度设计机械可靠性设计》《数字化设计》《工业设计与人机工程》《智能设计仿生机械设计》。

本单行本为《起重运输机械零部件和操作件》，主要介绍起重机械零部件（钢丝绳及绳具、卷筒、滑轮和滑轮组、起重链和链轮、吊钩、车轮和轨道、缓冲器、棘轮逆止器等）和运输机械零部件（输送带、滚筒、托辊、拉紧装置、清扫器等）的结构形式、尺寸规格、设计计算和选用等；以及操作件（手柄、手轮、把手等）的结构型式及尺寸等内容。

本书供从事机械设计、制造、维修及有关工程技术人员作为工具书使用，也可供大专院校的有关专业师生使用和参考。

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

《机械零部件结构设计手册》将常用机械零部件的结构进行了归纳，以简图配以文字说明的形式加以介绍，内容包括连接件、滚动轴承与滑动轴承、联轴器和离合器及制动器、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等，对复杂的零件（如齿轮等）测绘方法亦做了相应介绍。

本书适用于从事机械设计与制造的技术人员（特别适用于参加工作不久的机械制造专业大、中专、技师学院毕业生）；也可作为机械专业大中专院校课程设计和毕业设计用工具书。