上篇 零件结构设计 3
第1章 零件结构设计的基本要求和内容 3
1.1 机械零件结构设计的基本要求 3
1.1.1 功能使用要求 3
1.1.2 零件结构设计工艺性要求 3
1.1.3 其他要求 3
1.2 结构设计的内容 3
1.2.1 满足功能要求的结构设计 3
1.2.1.1 利用功能面的结构设计 3
1.2.1.2 利用自由度分析法的零件结构设计 3
1.2.1.3 功能面法结构设计示例 6
1.2.1.4 自由度法结构分析及示例 8
1.2.1.5 现代机械结构及功能分析示例 9
1.2.2 满足工作能力要求的结构设计 12
1.2.2.1 提高强度和刚度的结构设计 12
1.2.2.2 提高耐磨性的结构设计 19
1.2.2.3 提高精度的结构设计 22
1.2.2.4 考虑发热、噪声、腐蚀等问题的结构设计 25
第2章 铸件结构设计工艺性 25
2.1 常用铸造金属材料和铸造方法 29
2.1.1 常用铸造金属材料的铸造性和铸件的结构特点 29
2.1.2 常用铸造方法的特点和应用范围 30
2.2 铸件结构设计工艺性的要求 32
2.2.1 简化铸造工艺 32
2.2.2 提高铸造性能 39
2.2.3 受力合理 43
2.2.4 便于切削加工 44
2.2.5 组合铸件 46
2.3 对铸造结构要素的具体尺寸要求 47
2.3.1 铸件壁厚 47
2.3.2 加强肋 47
2.3.3 壁的连接与过渡 49
2.3.4 孔边凸台、内腔、铸孔 53
2.3.5 铸件尺寸公差 55
2.4 特种铸造对铸件结构设计工艺性的要求 56
2.4.1 压力铸件的结构工艺性 56
2.4.2 熔模铸件的结构特点 57
2.4.3 金属型铸件的结构特点 59
2.5 组合铸件结构 59
2.6 铸件缺陷与改进措施 62
2.7 铸造技术发展趋势及现代精确铸造技术 71
第3章 锻压件结构设计工艺性 71
3.1 锻造方法与金属的可锻性 81
3.1.1 各种锻造方法及其特点 81
3.1.2 金属材料的可锻性 83
3.2 锻造方法对锻件结构设计工艺性的要求 84
3.2.1 自由锻件的结构设计工艺性 84
3.2.2 模锻件的结构设计工艺性 86
3.2.2.1 模锻件的结构要素 87
3.2.2.2 锻件尺寸标注及其测量法 90
3.3 模锻件结构设计的注意事项 90
第4章 冲压件结构设计工艺性 90
4.1 冲压方法和冲压材料的选用 95
4.1.1 冲压的基本工序 95
4.1.2 冲压材料的选用 97
4.2 冲压件结构设计的基本参数 98
4.2.1 冲裁件 98
4.2.2 弯曲件 101
4.2.3 拉伸件 103
4.2.4 成形件 104
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 107
4.4 冲压件结构设计的注意事项 112
第5章 切削件结构设计工艺性 112
5.1 金属材料的切削加工性 117
5.2 切削件结构设计工艺性 119
5.2.1 保证加工质量 119
5.2.2 减少切削加工量 125
5.2.3 提高加工效率 125
5.2.4 减少生产准备和辅助工时 132
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 140
5.3 金属切削件结构设计中的常用标准 147
5.3.1 标准尺寸 147
5.3.2 圆锥的锥度与锥角系列 148
5.3.3 棱体的角度与斜度 149
5.3.4 中心孔 150
5.3.5 零件倒圆与倒角 151
5.3.6 球面半径 152
5.3.7 滚花 152
5.3.8 砂轮越程槽 153
5.3.9 刨切、插、珩磨越程槽 154
5.3.10 退刀槽 154
5.3.11 插齿、滚齿退刀槽 156
5.3.12 T形槽 157
5.3.13 燕尾槽 159
5.3.14 润滑槽 159
5.3.15 锯缝尺寸 160
5.3.16 弧形槽端部半径 160
5.3.17 普通螺纹收尾、肩距、退刀槽和倒角 161
5.3.18 紧固件用孔 163
5.4 切削件结构工艺性设计注意事项 165
第6章 热处理零件设计的工艺性要求 165
6.1 零件热处理方法的选择 169
6.1.1 退火与正火 169
6.1.2 淬火与回火 170
6.1.3 表面淬火 170
6.1.4 钢的化学热处理 170
6.2 影响热处理零件结构设计工艺性的因素 174
6.2.1 零件材料的热处理性能 174
6.2.2 零件的几何形状、尺寸大小和表面质量 175
6.3 对零件的热处理要求的表达 175
6.3.1 在工作图上应标明的热处理要求 175
6.3.2 金属热处理工艺分类及代号 176
6.4 热处理零件结构设计的注意事项 177
6.4.1 防止热处理零件开裂的注意事项 177
6.4.2 防止热处理零件变形的注意事项 180
6.4.3 防止热处理零件硬度不均的注意事项 182
6.5 几类典型零件的热处理实例 184
第7章 其他材料零件及焊接件的结构设计工艺性 184
7.1 粉末冶金件结构设计工艺性 191
7.1.1 粉末冶金材料的分类和选用 191
7.1.2 传统粉末冶金零件制造工艺 191
7.1.3 可以压制成形的粉末冶金零件结构 195
7.1.4 需要机械加工辅助成形的粉末冶金零件结构 196
7.1.5 粉末冶金零件结构设计的基本参数 196
7.1.6 粉末冶金零件的形位公差及标注 198
7.1.7 粉末冶金零件结构设计的注意事项 200
7.2 工程塑料件结构设计工艺性 202
7.2.1 工程塑料的选用 202
7.2.2 工程塑料件的制造方法 202
7.2.3 工程塑料零件设计的基本参数 204
7.2.4 工程塑料零件结构设计的注意事项 206
7.3 橡胶件结构设计的工艺性 208
7.3.1 橡胶件材料的选用 208
7.3.2 橡胶件结构与参数 208
7.3.3 橡胶件的精度 210
7.3.4 胶辊尺寸公差 213
7.3.5 橡胶制品的尺寸测量 216
7.4 焊接件结构设计工艺性 216
7.4.1 常用金属的焊接性 216
7.4.2 焊接方法及适用范围 218
7.4.3 焊接接头的形式 222
7.4.4 焊接坡口的基本形式与尺寸 223
7.4.5 焊接件结构的设计原则和注意事项 238
7.4.6 焊接件的几何尺寸与形状公差 241
第8章 零部件设计的装配与维修工艺性要求 241
8.1 一般装配对零部件结构设计工艺性的要求 242
8.1.1 组成单独的部件或装配单元 242
8.1.2 结合工艺特点考虑结构的合理性 243
8.1.3 便于装配操作 244
8.1.4 便于拆卸和维修 246
8.2 零部件的维修工艺性要求 249
8.2.1 保证拆卸的方便性 249
8.2.2 考虑零件磨损后修复的可能性和方便性 249
8.2.3 减少机器的停工维修时间 250
8.3 过盈配合结构的装配工艺性 251
8.4 自动装配对零部件结构设计的要求 253
参考文献 258
第1章 连接零部件设计禁忌 258
下篇 机械零部件设计禁忌 261
1.1 螺纹连接 261
1.1.1 螺纹类型选择禁忌 261
1.1.2 螺纹连接类型选用禁忌 262
1.1.3 螺栓组连接的受力分析禁忌 264
1.1.4 螺纹连接的结构设计禁忌 265
1.1.5 提高螺栓连接强度、刚度设计禁忌 270
1.1.6 螺纹连接的防松方法设计禁忌 272
1.2 键连接 273
1.2.1 平键连接设计禁忌 273
1.2.2 斜键与半圆键设计禁忌 275
1.3 花键连接 276
1.4 销连接 277
1.5 过盈连接 279
1.6 焊接 283
1.7 胶接 290
1.8 铆接 293
第2章 传动零部件设计禁忌 293
2.1 带传动 295
2.1.1 带传动形式选择禁忌 295
2.1.2 带轮结构设计技巧与禁忌 296
2.1.2.1 平带传动的小带轮结构设计技巧与禁忌 296
2.1.2.2 V带轮结构设计技巧与禁忌 296
2.1.2.3 同步带轮结构设计技巧与禁忌 297
2.1.3 带传动设计技巧与禁忌 297
2.1.4 带传动张紧设计技巧与禁忌 299
2.1.4.1 使用张紧轮的张紧装置 300
2.1.4.2 定期张紧装置长外伸轴的支承 301
2.1.4.3 自动张紧装置 301
2.1.4.4 带传动支承装置要便于更换带 301
2.2 链传动 302
2.2.1 滚子链和链轮结构设计禁忌 302
2.2.2 链传动设计禁忌 302
2.2.3 链传动的布置、张紧和润滑禁忌 304
2.3 齿轮传动 306
2.3.1 齿轮机构中应注意的问题与禁忌 306
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 307
2.3.3 降低载荷系数的措施与禁忌 308
2.3.3.1 减小动载系数Kv的措施 308
2.3.3.2 减小齿间载荷分配系数Kα的措施 309
2.3.3.3 减小齿向载荷分布系数Kβ的措施与禁忌 309
2.3.4 齿轮传动的强度计算应注意的问题与禁忌 310
2.3.5 齿轮结构设计禁忌 312
2.3.5.1 从齿轮受力合理性考虑齿轮结构的设计禁忌 312
2.3.5.2 从齿轮制造工艺性考虑齿轮结构的设计禁忌 317
2.3.6 齿轮传动的润滑技巧与禁忌 319
2.4 蜗杆传动 321
2.4.1 蜗杆传动设计技巧与禁忌 321
2.4.2 蜗杆传动的润滑及散热技巧与禁忌 324
2.5 滑动螺旋传动 326
2.5.1 螺旋传动材料选择禁忌 326
2.5.2 滑动螺旋传动设计计算技巧与禁忌 327
2.5.3 螺旋千斤顶结构设计技巧与禁忌 327
2.6 减速器 328
2.6.1 常用减速器形式选择禁忌 328
2.6.1.1 两级展开式圆柱齿轮减速器形式选择禁忌 328
2.6.1.2 分流式两级圆柱齿轮减速器形式选择禁忌 329
2.6.1.3 同轴式二级圆柱齿轮减速器选型分析 331
2.6.1.4 圆锥－圆柱齿轮减速器形式选择及禁忌 331
2.6.1.5 蜗杆减速器选型分析对比 332
2.6.1.6 蜗杆齿轮减速器选型分析对比 332
2.6.2 减速器传动比分配禁忌 333
2.6.2.1 尽量使传动装置外廓尺寸紧凑或重量较小 333
2.6.2.2 尽量使各级大齿轮浸油深度合理 333
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 334
2.6.2.4 禁忌各传动件彼此之间发生干涉碰撞 334
2.6.2.5 提高传动精度的传动比分配原则 335
2.6.3 减速器的箱体结构设计禁忌 336
2.6.3.1 保证箱体刚度的结构禁忌 336
2.6.3.2 箱体结构要具有良好的工艺性 337
2.6.4 减速器的润滑设计禁忌 339
2.6.4.1 油池深度的设计禁忌 339
2.6.4.2 输油沟与轴承盖导油孔的设计禁忌 340
2.6.4.3 油面指示装置设计 341
2.6.5 减速器分箱面结构设计禁忌 342
2.6.6 窥视孔与通气器的结构设计禁忌 343
2.6.7 起吊装置的设计禁忌 344
2.6.8 放油装置的设计禁忌 344
第3章 轴系零部件设计禁忌 346
3.1 轴 346
3.1.1 轴的强度计算禁忌 346
3.1.1.1 轴上传动零件作用力方向判断禁忌 346
3.1.1.2 传动零件作用力所处平面判断禁忌 347
3.1.1.3 弯矩图绘制禁忌 348
3.1.1.4 转矩图绘制禁忌 351
3.1.2 轴的结构设计禁忌 351
3.1.2.1 符合力学要求的轴上零件布置禁忌 352
3.1.2.2 合理的轴上零件装配方案禁忌 353
3.1.2.3 轴上零件的定位与固定禁忌 354
3.1.2.4 轴的结构工艺性设计禁忌 358
3.1.2.5 提高轴的疲劳强度措施及禁忌 360
3.1.2.6 空心轴的结构设计及禁忌 361
3.1.3 轴的刚度计算及相关结构禁忌 362
3.1.3.1 轴的刚度计算 362
3.1.3.2 轴的刚度与轴上零件布置设计禁忌 363
3.1.3.3 轴的刚度与轴上零件结构设计禁忌 365
3.2 滑动轴承 365
3.2.1 滑动轴承支撑结构设计禁忌 365
3.2.2 滑动轴承的固定禁忌 367
3.2.3 滑动轴承的安装与拆卸禁忌 368
3.2.4 滑动轴承的调整禁忌 370
3.2.5 滑动轴承的供油禁忌 371
3.2.5.1 滑动轴承油孔的设计禁忌 371
3.2.5.2 滑动轴承油沟的设计禁忌 372
3.2.5.3 滑动轴承油路的设计禁忌 373
3.2.6 防止滑动轴承阶梯磨损禁忌 374
3.3 滚动轴承 375
3.3.1 滚动轴承类型选择禁忌 375
3.3.1.1 滚动轴承类型选择应考虑受力合理 375
3.3.1.2 轴系刚性与轴承类型选择禁忌 377
3.3.1.3 高转速条件下滚动轴承类型选择禁忌 378
3.3.2 滚动轴承承载能力计算禁忌 378
3.3.2.1 滚动轴承轴向载荷计算禁忌 378
3.3.2.2 滚动轴承径向载荷计算禁忌 381
3.3.2.3 滚动轴承当量动载荷计算禁忌 382
3.3.2.4 滚动轴承承载能力计算禁忌 382
3.3.3 滚动轴承轴系支承固定形式设计禁忌 383
3.3.4 滚动轴承的配置设计禁忌 385
3.3.4.1 角接触轴承正装与反装的性能对比 385
3.3.4.2 轴承配置对提高轴系旋转精度的设计禁忌 386
3.3.5 滚动轴承对轴上零件位置的调整设计禁忌 388
3.3.6 滚动轴承的配合禁忌 388
3.3.7 滚动轴承的装配禁忌 389
3.3.8 滚动轴承的拆卸禁忌 392
3.3.9 滚动轴承的润滑禁忌 393
3.3.10 滚动轴承的密封禁忌 394
3.4 联轴器与离合器 397
3.4.1 联轴器类型选择禁忌 397
3.4.2 联轴器位置设计禁忌 399
3.4.3 联轴器结构设计禁忌 400
3.4.4 离合器设计禁忌 402
参考文献 405