机械结构选用及创新技巧

1、以图、表、文结合的方式，讲解了常用机械结构的一般选用原则和选用中应该注意的问题。2、讲解了盘类零部件结构、轴系零部件结构、连接结构、减速器结构、杆类构件结构、机架结构、弹簧结构、密封结构的选用技巧，列举了常见的技巧型机构与结构。3、列举了大量的结构选用实例，通过较好、较差对比图例，、次选对比关系，不宜、推荐等选用建议，给予读者更直接实用的参考。4、介绍了机械结构创新设计方法与技巧。5、归纳了基于TRIZ的机械结构创新设计技巧。6、讲解了计算机辅助设计在机械结构设计中应用的实例。

 

机械结构设计是一种创造性劳动，巧妙的构型与组合是结构创造性设计的核心。本书以图、表、文结合的方式，讲解了常用机械结构的一般选用原则、选用中应注意的问题，以及机械结构创新设计方法与技巧。主要内容包括：传动零部件结构选用技巧、轴系零部件结构选用技巧、连接结构选用技巧、杆类构件结构选用技巧、机架结构选用技巧、其他常用机构选用技巧、组合机构选用技巧、机械结构创新设计方法与技巧、基于TRIZ主要工具的机械结构创新技巧。书中归纳了大量结构选用实例，总结了较好、较差对比图例，、次选对比关系，以及不宜、推荐等建议，力求给读者以更多明显、清晰的启示。本书图表丰富、实例翔实，对广大机械工程技术人员的设计工作和新产品的开发工作具有现实的指导意义和较高的参考价值。

潘承怡，哈尔滨理工大学，教授，教学情况：担任《机械设计》《机械设计基础》《精密机械设计》课程教学多年；黑龙江省首批精品课程《机械设计》主讲教师；黑龙江省级教学团队主要成员。发表科技论文20余篇，其中EI检索3篇，国际会议论文3篇。

第1章传动零部件结构选用技巧1

1.1传动装置分类及选用原则1

1.1.1机械传动的分类及特性1

1.1.2选择机械传动的一般原则2

1.2摩擦轮传动结构选用技巧3

1.2.1摩擦轮传动的类型、特点及材料3

1.2.2摩擦轮和摩擦无级变速器结构选用技巧6

1.2.3摩擦轮传动结构选用技巧实例10

1.3带传动结构选用技巧14

1.3.1带轮的类型、特点及选用14

1.3.2V带轮结构形式的选用16

1.3.3带轮结构应有利于受力与传力18

1.3.4带传动的张紧21

1.3.5V带轮和带的装拆24

1.3.6带传动形式的选择25

1.4链传动结构选用技巧27

1.4.1链轮结构形式及材料的选择27

1.4.2链轮齿数的选择28

1.4.3链传动的布置29

1.4.4链传动的张紧31

1.5齿轮传动结构选用技巧34

1.5.1齿轮尺寸大小与结构形式的选择34

1.5.2齿轮结构应有利于受力36

1.5.3齿轮结构应有良好的工艺性39

1.5.4齿轮传动形式的选择44

1.6蜗轮蜗杆传动结构选用技巧47

1.6.1蜗轮尺寸大小与结构形式的选择47

1.6.2蜗轮结构应有利于受力48

1.6.3蜗轮结构应有良好的工艺性49

1.6.4自锁蜗杆传动结构的选择49

1.6.5蜗杆传动与齿轮传动形式的配置52

1.7减速器结构选用技巧53

1.7.1常用减速器的形式、特点及应用53

1.7.2常用减速器形式的选择55

1.7.3减速器传动比分配62

1.7.4减速器结构选用技巧73

第2章轴系零部件结构选用技巧84

2.1轴结构选用技巧84

2.1.1轴结构设计准则84

2.1.2轴结构选用应符合力学要求84

2.1.3合理确定轴上零件的装配方案94

2.1.4轴上零件的定位与固定95

2.1.5轴的结构应满足工艺性要求101

2.2滑动轴承结构选用技巧106

2.2.1滑动轴承结构特点及应用106

2.2.2滑动轴承结构应有利于受力108

2.2.3滑动轴承的固定113

2.2.4滑动轴承的装拆与调整114

2.2.5滑动轴承的供油117

2.3滚动轴承结构选用技巧120

2.3.1滚动轴承的主要结构类型及其选用121

2.3.2滚动轴承轴系支承固定形式与配置方式128

2.3.3滚动轴承游隙及轴上零件位置的调整135

2.3.4滚动轴承的配合136

2.3.5滚动轴承的装拆138

2.3.6滚动轴承的润滑与密封141

2.3.7滚动轴承与滑动轴承的性能比较146

2.4联轴器与离合器结构选用技巧147

2.4.1联轴器结构选用技巧147

2.4.2离合器结构选用技巧158

第3章连接结构选用技巧165

3.1螺纹连接结构选用技巧165

3.1.1螺纹主要类型、 特点及应用165

3.1.2螺纹连接主要类型、 特点及应用166

3.1.3螺纹连接结构选用技巧168

3.1.4螺栓组连接结构选用技巧173

3.1.5螺纹连接防松结构选用技巧181

3.2键连接结构选用技巧184

3.2.1键连接的类型、 特点及应用184

3.2.2键连接的结构选用技巧186

3.3花键连接结构选用技巧190

3.3.1花键连接的类型、 特点及应用190

3.3.2花键连接结构选用技巧191

3.4销连接结构选用技巧192

3.4.1销连接的类型、 特点及应用192

3.4.2销连接结构选用技巧193

3.5过盈连接结构选用技巧196

3.5.1过盈连接结构应符合力学要求196

3.5.2过盈连接结构应满足工艺性要求198

3.6焊接结构选用技巧200

3.6.1焊缝的基本形式、特点及应用200

3.6.2焊接结构选用技巧200

3.7胶接结构选用技巧208

3.7.1胶接接头的结构形式、特点与应用208

3.7.2胶接结构选用技巧210

3.8铆接结构选用技巧212

3.8.1铆接的结构形式与应用212

3.8.2铆接结构选用技巧213

第4章杆类构件结构选用技巧215

4.1连杆结构选用技巧215

4.1.1提高连杆强度、刚度和抗振性的结构215

4.1.2连杆结构应有良好的工艺性217

4.1.3连杆长度的调节结构218

4.2推拉杆结构选用技巧219

4.2.1符合力学要求的推拉杆结构选用技巧219

4.2.2推拉杆连接结构选用技巧222

4.2.3推拉杆装配结构选用技巧225

4.3摆杆结构选用技巧227

4.3.1摆杆结构形式的选取227

4.3.2符合力学要求的摆杆结构选用技巧228

4.3.3摆杆结构调整与相关构件位置选用技巧231

第5章机架结构选用技巧236

5.1机架结构选用原则及要点236

5.1.1机架结构选用原则236

5.1.2机架结构选用要点237

5.2机架结构选用技巧241

5.2.1铸造机架结构选用基本原则241

5.2.2铸造机架结构选用技巧243

5.2.3焊接机架结构选用基本原则250

5.2.4焊接机架结构选用技巧251

第6章其他常用机构选用技巧257

6.1棘轮机构选用技巧257

6.1.1棘轮机构形式、特点与应用257

6.1.2棘轮齿形的选择257

6.1.3棘轮参数的选取259

6.1.4棘轮转角的调节方法259

6.2槽轮机构选用技巧260

6.2.1槽轮机构形式、特点与应用260

6.2.2槽轮槽数及圆柱销数的选取262

6.2.3槽轮机构应有利于受力263

6.3不完全齿轮机构选用技巧263

6.3.1不完全齿轮机构的形式、特点及应用263

6.3.2不完全齿轮机构选用技巧264

6.4螺旋传动结构选用技巧267

6.4.1传力螺旋传动结构选用技巧267

6.4.2传导螺旋传动结构选用技巧270

6.4.3调整螺旋传动结构选用技巧273

第7章组合机构选用技巧275

7.1组合机构的分类、功能及应用275

7.1.1组合机构的分类275

7.1.2组合机构的主要功能及应用278

7.2常用组合机构选用技巧283

7.2.1凸轮-连杆组合机构选用技巧283

7.2.2齿轮-连杆组合机构选用技巧287

7.2.3凸轮-齿轮组合机构选用技巧294

7.2.4综合型组合机构选用技巧298

第8章机械结构创新设计方法与技巧303

8.1机构创新设计方法与技巧303

8.1.1常见机构的运动特性与选用技巧303

8.1.2机构的变异、演化方法与技巧307

8.1.3几种常用技巧型机构316

8.2机械结构创新设计方法与技巧324

8.2.1结构元素的变异、演化方法与技巧325

8.2.2实现功能要求的结构创新设计方法与技巧330

8.2.3满足使用要求的结构创新设计方法与技巧333

8.2.4满足工艺性要求的结构创新设计方法与技巧337

8.2.5满足人机学要求的结构创新设计方法与技巧342

8.2.6满足智能化要求的结构创新设计简介343

8.3反求创新设计方法与技巧345

8.3.1反求创新设计的类型345

8.3.2反求创新设计方法346

8.3.3反求创新设计实例348

第9章基于TRIZ主要工具的机械结构创新技巧352

9.1TRIZ主要创新工具概述352

9.1.1TRIZ的核心思想和思维方式352

9.1.2TRIZ的主要创新工具353

9.2发明原理与机械结构创新技巧354

9.2.140个发明原理及其选用技巧354

9.2.240个发明原理及其在机械产品创新设计中的应用356

9.2.3应用发明原理的机械结构创新实例373

9.3技术矛盾与机械结构创新技巧376

9.3.1技术矛盾、矛盾矩阵及其选用技巧376

9.3.2应用技术矛盾的机械结构创新实例386

9.4物理矛盾与机械结构创新技巧388

9.4.1物理矛盾及其选用技巧388

9.4.2分离原理及其选用技巧389

9.4.3应用物理矛盾的机械结构创新实例392

参考文献396

 

机械结构选用及创新是机械设计的重要组成部分，任何一台机器的产生终都要落实在结构上，机械产品的结构特点将直接影响机械产品工作性能的好坏、制造成本的高低、经济效益的优劣。特别是随着科学技术的飞速发展，各种品质优良的机械产品不断问世，市场竞争十分激烈，对性能优异的机械结构需求日益增长，因此对机械结构的设计与选用也提出越来越高的要求。为了帮助广大读者特别是广大机械行业从业人员，在短期内尽快掌握一些基本的结构选用及创新技巧，更好地进行机械产品设计与开发，我们编写了本书。

机械结构设计不是简单重复性的工作，而是一种创造性劳动，巧妙的构型与组合是结构创造性设计的核心，在掌握机械工程结构设计知识的前提下，灵活运用各种创新原理和创新技法，创造出性能更完善的产品，获得更高的经济效益，一直是广大工程设计人员所致力追求的。

本书介绍了常用机械的一般选用原则和选用中应该注意的问题，在各章节的阐述中，较多地采用了对比的形式，以给读者在选用结构时提供技巧上的启发。笔者综合多年来教学、科研和工程实践经验，归纳了大量结构选用实例，总结了较好、较差对比图例，、次选对比关系，以及不宜、推荐等建议，力求给读者以更多明显、清晰的启示。

本书除了介绍常用机械结构的选用技巧，还介绍了机械结构创新设计方法与技巧，以及基于TRIZ的机械结构创新设计技巧，采用大量实例进行分析，给爱好创新的读者以启发。另外，本书在一些章节中引入了计算机辅助设计在机械结构设计中应用的实例，希望能对读者有所裨益。

本书注重基本知识和基本技法，突出实用性和工程性，内容简明扼要，讲解深入浅出，图、文、表并茂，可帮助读者在短时间内高效、优质地掌握常用机械结构选用及创新技巧，对广大机械工程技术人员的设计工作和新产品的开发工作具有现实的指导意义和较高的参考价值。

本书由潘承怡（第1、2、3、8、9章）和解宝成（第4、5、6、7章）共同编著完成。

由于作者水平所限，书中难免有不妥之处，敬请读者批评指正。

编著者