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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