机械设计禁忌与图例

1.本书是作者多年从事机械设计的教学、科研和实际设计经验的总结。从机械结构设计和工程应用的角度编写，以图解的方式阐明机构的工作原理与选用要点；

 

本书是笔者多年从事机械设计的教学、科研和实际设计经验的总结。从机械结构设计遇到的主要问题入手，以机械结构设计为主框架，以设计方法、结构设计实践和典型应用图例为主要内容，从工程应用的角度编写，侧重于结构零件在工程中的各类设计禁忌和应用实例，主要包括机械零件结构基本要求、连接结构设计、轴系零部件设计以及其他零部件设计等内容。全书依托大量翔实的工程实例，以图解的方式阐明机构的工作原理与选用要点。本书可供机械设计人员、机械工程技术人员以及高等院校机械专业师生查阅和参考。

第1章机械零件结构设计基本要求禁忌与图例1

1.1提高机械强度和刚度的结构设计禁忌与图例1

1.1.1减小机械零件受力的结构设计禁忌与图例1

1.1.2减小机械零件应力的结构设计禁忌与图例4

1.1.3提高变应力下的强度结构设计禁忌与图例6

1.1.4提高受振动、冲击载荷零件的强度结构设计禁忌与图例7

1.1.5减小变形的结构设计禁忌与图例8

1.1.6正确选择机械零部件材料的禁忌9

1.2提高机械耐磨性的结构设计禁忌与图例9

1.2.1保证润滑剂布满摩擦面的结构设计禁忌与图例9

1.2.2选用耐磨性高的材料组合结构设计禁忌与图例10

1.2.3避免研磨颗粒或有害物质进入摩擦表面之间的结构设计禁忌与图例11

1.2.4加大摩擦面尺寸的结构设计禁忌与图例12

1.2.5设置容易更换的易损件的结构设计禁忌与图例12

1.2.6减少零件间的相对运动或减小各接触点之间的速度差、压力差的结构设计禁忌与图例12

1.2.7减小磨损的不利影响的结构设计禁忌与图例13

1.2.8正确选择润滑剂14

1.3提高机械精度的结构设计禁忌与图例15

1.3.1注意各零部件误差的合理配置的禁忌图例15

1.3.2消除产生误差的原因、减小或消除原理误差的禁忌图例17

1.3.3利用误差均化原理的禁忌图例18

1.3.4避免变形、受力不均匀引起的误差的禁忌图例19

1.4提高机械人机学的结构设计禁忌与图例19

1.4.1操作者工作场所的合理设计的禁忌图例20

1.4.2仪表面板和布置的合理设计的禁忌图例23

1.4.3操作手柄和旋钮的合理设计的禁忌图例25

1.4.4避免对人身的伤害的禁忌图例28

1.5绿色结构设计28

1.5.1减少废物的排出28

1.5.2减少能源和材料的消耗，避免污染环境29

1.5.3加强材料回收利用，使产品容易拆卸与分离29

1.5.4减小加工余量，缩短加工时间30

1.6考虑机器发热、腐蚀等的结构设计禁忌与图例30

1.6.1减少发热，控制机器的温度30

1.6.2减小热变形的影响31

1.6.3避免产生腐蚀的结构32

1.6.4设置容易更换的易腐蚀件33

1.7降低噪声的结构设计禁忌与图例34

1.7.1减少振动、冲击或碰撞34

1.7.2减少受冲击零件的振幅34

1.7.3隔离振动和噪声35

1.7.4设置容易更换的易腐蚀件36

1.8铸造件结构设计禁忌与图例37

1.8.1便于制造木模的铸件结构设计37

1.8.2便于造型的铸件结构设计37

1.8.3考虑砂芯问题的铸件结构设计38

1.8.4便于合模的铸件结构设计40

1.8.5便于浇注的铸件结构设计40

1.8.6铸件材料选择42

1.8.7有利于铸件强度和刚度的结构设计43

1.8.8熔模铸件结构设计禁忌44

1.8.9压铸件结构设计禁忌45

1.9锻造件结构设计禁忌与图例46

1.9.1自由锻造件结构设计禁忌46

1.9.2模锻件结构设计注意事项47

1.10冲压件结构设计禁忌与图例47

1.10.1冲裁件结构设计禁忌与图例47

1.10.2弯曲件结构设计禁忌与图例48

1.10.3拉深件结构设计禁忌与图例49

1.10.4成形件结构设计禁忌与图例50

1.11焊接件结构设计禁忌与图例51

1.11.1焊接件不可简单模仿铸件或锻件51

1.11.2尽量简化焊接件结构52

1.11.3减小焊接件应力集中53

1.11.4减小焊缝受力53

1.11.5避免焊缝汇集55

1.11.6减小焊接件的变形56

1.11.7减少焊缝57

1.11.8节约材料57

1.12粉末冶金件结构设计禁忌与图例58

1.12.1避免脆弱的结构58

1.12.2避免截面尺寸沿轴向变化太快58

1.12.3避免深孔59

1.12.4避免斜齿59

1.12.5避免简单模仿机械加工60

1.13粘接件结构设计禁忌与图例60

1.13.1减少粘接接头受力60

1.13.2对粘接接头采用增强或应力均匀化等措施61

1.13.3设法扩大粘接接头61

1.14工程塑料件结构设计禁忌与图例62

1.14.1工程塑料件的材料选择62

1.14.2避免翘曲变形63

1.14.3避免制造困难的复杂结构65

1.14.4避免局部变形、裂纹和接缝66

1.14.5保证强度和避免失稳67

1.14.6采用组合件和嵌件68

1.14.7利用塑料特性设计特殊的结构，避免简单地模仿金属件的结构70

1.15陶瓷件和橡胶件结构设计禁忌与图例70

1.15.1考虑模具形状设计陶瓷件结构71

1.15.2考虑制造工艺设计陶瓷件结构71

1.15.3避免陶瓷件有薄弱部分72

1.15.4避免温度应力73

1.15.5橡胶零件和陶瓷零件应尽量选择标准件73

1.15.6避免橡胶件的损伤73

1.15.7考虑橡胶件制造方便74

1.15.8保证橡胶件与有关零件的可靠嵌合74

1.16热处理和表面处理件结构设计禁忌与图例74

1.16.1合理选择热处理方法75

1.16.2考虑材料的淬透性75

1.16.3避免和减少热处理引起的变形和裂纹76

1.16.4表面处理零件结构设计77

1.17机械加工件结构设计禁忌与图例77

1.17.1节约材料的零件结构设计78

1.17.2减少机械加工工作量的结构设计78

1.17.3减少手工加工或补充加工的结构设计80

1.17.4简化被加工面的形状和要求80

1.17.5便于夹持、测量的零件结构设计82

1.17.6避免刀具切削工作处于不利条件82

1.17.7正确处理轴与孔（内、外表面）的结构84

1.18考虑装配的结构设计禁忌与图例85

1.18.1零件便于装入预定位置85

1.18.2避免错误安装87

1.18.3安装应不影响正常工作87

1.18.4减少安装时的手工操作87

1.18.5自动安装时零件应容易夹持和输送88

1.18.6避免试车时出现事故88

1.19考虑维修的结构设计禁忌与图例89

1.19.1尽量用标准件89

1.19.2合理划分部件90

1.19.3易损件应容易拆卸91

1.19.4避免零件在使用中碰坏93

1.19.5注意用户的维修水平93

1.19.6设计零件时应考虑到维修时修复该零件的可能93

第2章机械连接结构设计禁忌与图例94

2.1螺纹连接结构设计禁忌与图例94

2.1.1合理选择螺纹连接的型式94

2.1.2合理设计螺纹连接件95

2.1.3合理设计被连接件98

2.1.4合理布置螺栓或螺栓组99

2.1.5考虑装拆的设计100

2.1.6螺纹连接防松结构设计101

2.1.7螺纹连接的应用图例102

2.2键连接和花键连接结构设计禁忌与图例105

2.2.1正确选择键的型式和尺寸105

2.2.2合理设计被连接轴和轮毂的结构106

2.2.3合理布置键的位置和数目108

2.2.4考虑装拆的设计109

2.2.5键连接和花键连接的应用图例110

2.3定位销和销连接结构设计禁忌与图例113

2.3.1避免销钉布置在不利的位置114

2.3.2避免不易加工的销孔114

2.3.3避免不易装拆的销钉115

2.3.4注意使销钉受力合理116

2.4过盈连接结构设计禁忌与图例116

2.4.1避免装拆困难的过盈配合结构116

2.4.2注意影响过盈配合性能的因素118

2.4.3锥面过盈配合设计应注意的问题119

2.4.4过盈配合连接的应用图例119

第3章机械传动零部件的结构设计禁忌与图例121

3.1传动系统结构设计禁忌与图例121

3.1.1机构必须有确定运动121

3.1.2注意机构死点问题及其利用122

3.1.3改善机构的运动性能124

3.1.4传动件的选择和布置126

3.2带传动结构设计禁忌与图例128

3.2.1合理选择带传动的型式129

3.2.2正确确定带传动主要参数129

3.2.3带传动布置设计130

3.2.4带传动张紧装置设计132

3.2.5带轮结构设计132

3.2.6带传动的应用图例134

3.3链、绳传动结构设计禁忌与图例141

3.3.1合理布置链传动142

3.3.2保持链传动正常运转的措施143

3.3.3绳传动的布置143

3.3.4保证绳传动正常运转的措施143

3.3.5绳传动装置结构设计144

3.3.6链、绳传动机构的应用图例145

3.4齿轮传动结构设计禁忌与图例150

3.4.1齿轮传动的合理布置和参数选择150

3.4.2齿轮的合理结构设计151

3.4.3齿轮在轴上的安装154

3.4.4保持齿轮传动正常运转的措施154

3.4.5齿轮传动机构的应用图例155

3.5蜗杆传动结构设计禁忌与图例164

3.5.1正确选择蜗杆传动的主要参数164

3.5.2注意发挥蜗杆传动的优点，避免缺点165

3.5.3合理设计蜗杆、蜗轮的结构和选择材料166

3.5.4蜗杆传动结构设计应用图例167

3.6螺旋传动结构设计禁忌与图例174

3.6.1正确选择螺纹类型174

3.6.2合理选择螺旋机构的型式174

3.6.3提高螺旋强度、刚度和耐磨性的设计175

3.6.4提高螺旋精度的设计175

3.6.5滚珠螺旋设计应注意的问题177

第4章机械轴系零部件的结构设计与禁忌图例179

4.1轴结构设计禁忌与图例179

4.1.1提高轴的疲劳强度179

4.1.2加工方便的轴系设计184

4.1.3安装方便的轴系设计184

4.1.4保证轴的运动稳定可靠186

4.1.5保证轴的运动稳定性187

4.2联轴器、离合器、制动器结构设计禁忌与图例188

4.2.1联轴器类型选择188

4.2.2联轴器结构设计190

4.2.3离合器类型选择192

4.2.4离合器结构设计194

4.2.5制动器类型选择195

4.3滑动轴承结构设计禁忌与图例196

4.3.1必须保证良好的润滑196

4.3.2避免严重磨损和局部磨损200

4.3.3保证较大的接触面积202

4.3.4应使拆装、调整方便203

4.3.5轴瓦、轴承衬结构合理设计203

4.3.6合理选用轴承材料206

4.3.7特殊要求的轴承设计206

4.4滚动轴承结构设计禁忌与图例207

4.4.1滚动轴承的类型选择208

4.4.2轴承组合的布置和轴系结构213

4.4.3轴承座结构设计215

4.4.4保证轴承装拆方便218

4.4.5滚动轴承润滑设计220

4.4.6钢丝滚道轴承设计222

第5章其他零部件的结构设计禁忌与图例224

5.1密封结构设计禁忌与图例224

5.1.1密封垫片选择和接触面设计224

5.1.2密封圈的选择和设计226

5.1.3填料密封的设计227

5.1.4活塞环的设计229

5.2油压和管道结构设计禁忌与图例230

5.2.1管道系统设计230

5.2.2管道结构设计232

5.2.3管道运转中的问题及避免的措施234

5.3机架结构设计禁忌与图例235

5.3.1机架必须有足够的强度和刚度235

5.3.2机架应该有良好的工艺性237

5.3.3节约材料239

5.4导轨结构设计禁忌与图例239

5.4.1导轨合理选型240

5.4.2保证导轨的强度、刚度和耐磨性240

5.4.3保证导轨的精度241

5.4.4保证导轨的运动灵活性241

5.4.5提高导轨的工艺性243

5.5弹簧结构设计禁忌与图例245

5.5.1弹簧类型选择245

5.5.2正确确定弹簧系数245

5.5.3螺旋弹簧结构设计应注意的问题246

5.5.4其他弹簧结构设计247

5.6减速器结构设计禁忌与图例247

5.6.1减速器总体设计与选型248

5.6.2非标准减速器合理设计248

5.6.3减速器箱体设计250

5.6.4减速器润滑和散热251

5.7变速器结构设计禁忌与图例252

5.7.1参数选择和总体布置252

5.7.2变速器传动件结构设计254

5.7.3摩擦轮和摩擦无级变速器结构设计256

5.8避免机械制图方面的错误259

5.8.1机械装置的全部图样要有总体规划259

5.8.2机械制图要符合国家标准259

5.8.3保证图样的正确性260

5.8.4注意图样的审查和修改261

5.8.5标注尺寸、公差、表面粗糙度应注意的问题261

参考文献263

本书是笔者多年从事机械设计的教学、科研和实际设计经验的总结。从机械结构设计遇到的主要问题入手，以机械结构设计为主框架，以设计方法、结构设计实践和典型应用图例为主要内容，结合多年来从事机械机构设计方面的教学、科研和实际设计的丰富经验，尤其结合在实践中收集积累的各类应用实例图例，从工程性和实用性的角度编写成此书，侧重于结构零件在工程中的各类设计禁忌和应用实例。本书依托大量翔实的工程实例，以图作架，以文为结，尽力阐明机构实例的工作原理与选用要点，能为读者在机构开发和设计中提供一定的帮助。其主要特点如下：（1）主线明确，辅线清晰本书以结构→零件为主线，涵盖机械各类结构的禁忌设计及应用图例，图文并茂地阐明分析实例的正确结构原理。 （2）突出工程性和实用性所选结构典型全面，内容简明扼要，深入浅出，可帮助读者在短时间内高效优质地掌握机械结构的工程应用。（3）正误对比、图文并茂，形象易读深入分析机械结构设计的多样性和复杂性，给出正确的设计例子，直观形象。配以简明扼要的文字，对结构特点和设计选用的要点说明脉络清晰，方便查阅，对广大机械设计人员有很高很好的参考价值。本书所编内容涉及领域广泛、收集内容全面、图文翔实、分析透彻，既是广大相关专业的本科院校师生拓展应用知识的宝贵资料，也是广大机械工程技术人员学习参考的重要依据和工具书。本书由冯仁余、王海兰主编，张丽杰、孙爱丽任副主编，参加编写工作的还有：李改灵、郝振洁、田广才、王文照、马雅丽、白丽娜、杨甫勤、刘雅倩和李若蕾等。本书由徐来春、骆素君主审。限于编者的水平，书中难免存在一些不足，真诚地希望读者批评指正，以便修改。编者