機械設計禁忌與圖例

第1章 機械零件結構設計基本要求禁忌與圖例1
1.1提高機械強度和剛度的結構設計禁忌與圖例1
1.1.1減小機械零件受力的結構設計禁忌與圖例1
1.1.2減小機械零件應力的結構設計禁忌與圖例4
1.1.3提高變應力下的強度結構設計禁忌與圖例6
1.1.4提高受振動、沖擊載荷零件的強度結構設計禁忌與圖例7
1.1.5減小變形的結構設計禁忌與圖例8
1.1.6正確選擇機械零部件材料的禁忌9
1.2提高機械耐磨性的結構設計禁忌與圖例9
1.2.1保證潤滑劑布滿摩擦面的結構設計禁忌與圖例9
1.2.2選用耐磨性高的材料組合結構設計禁忌與圖例10
1.2.3避免研磨顆粒或有害物質進入摩擦表面之間的結構設計禁忌與圖例11
1.2.4加大摩擦面尺寸的結構設計禁忌與圖例12
1.2.5設置容易更換的易損件的結構設計禁忌與圖例12
1.2.6減少零件間的相對運動或減小各接觸點之間的速度差、壓力差的結構設計禁忌與圖例12
1.2.7減小磨損的不利影響的結構設計禁忌與圖例13
1.2.8正確選擇潤滑劑14
1.3提高機械精度的結構設計禁忌與圖例15
1.3.1注意各零部件誤差的合理配置的禁忌圖例15
1.3.2消除產生誤差的原因、減小或消除原理誤差的禁忌圖例17
1.3.3利用誤差均化原理的禁忌圖例18
1.3.4避免變形、受力不均勻引起的誤差的禁忌圖例19
1.4提高機械人機學的結構設計禁忌與圖例19
1.4.1操作者工作場所的合理設計的禁忌圖例20
1.4.2儀表面板和布置的合理設計的禁忌圖例23
1.4.3操作手柄和旋鈕的合理設計的禁忌圖例25
1.4.4避免對人身的傷害的禁忌圖例28
1.5綠色結構設計28
1.5.1減少廢物的排出28
1.5.2減少能源和材料的消耗，避免污染環境29
1.5.3加強材料回收利用，使產品容易拆卸與分離29
1.5.4減小加工余量，縮短加工時間30
1.6考慮機器發熱、腐蝕等的結構設計禁忌與圖例30
1.6.1減少發熱，控制機器的溫度30
1.6.2減小熱變形的影響31
1.6.3避免產生腐蝕的結構32
1.6.4設置容易更換的易腐蝕件33
1.7降低噪聲的結構設計禁忌與圖例34
1.7.1減少振動、沖擊或碰撞34
1.7.2減少受沖擊零件的振幅34
1.7.3隔離振動和噪聲35
1.7.4設置容易更換的易腐蝕件36
1.8鑄造件結構設計禁忌與圖例37
1.8.1便於制造木模的鑄件結構設計37
1.8.2便於造型的鑄件結構設計37
1.8.3考慮砂芯問題的鑄件結構設計38
1.8.4便於合模的鑄件結構設計40
1.8.5便於澆注的鑄件結構設計40
1.8.6鑄件材料選擇42
1.8.7有利於鑄件強度和剛度的結構設計43
1.8.8熔模鑄件結構設計禁忌44
1.8.9壓鑄件結構設計禁忌45
1.9鍛造件結構設計禁忌與圖例46
1.9.1自由鍛造件結構設計禁忌46
1.9.2模鍛件結構設計注意事項47
1.10沖壓件結構設計禁忌與圖例47
1.10.1沖裁件結構設計禁忌與圖例47
1.10.2彎曲件結構設計禁忌與圖例48
1.10.3拉深件結構設計禁忌與圖例49
1.10.4成形件結構設計禁忌與圖例50
1.11焊接件結構設計禁忌與圖例51
1.11.1焊接件不可簡單模仿鑄件或鍛件51
1.11.2盡量簡化焊接件結構52
1.11.3減小焊接件應力集中53
1.11.4減小焊縫受力53
1.11.5避免焊縫匯集55
1.11.6減小焊接件的變形56
1.11.7減少焊縫57
1.11.8節約材料57
1.12粉末冶金件結構設計禁忌與圖例58
1.12.1避免脆弱的結構58
1.12.2避免截面尺寸沿軸向變化太快58
1.12.3避免深孔59
1.12.4避免斜齒59
1.12.5避免簡單模仿機械加工60
1.13粘接件結構設計禁忌與圖例60
1.13.1減少粘接接頭受力60
1.13.2對粘接接頭采用增強或應力均勻化等措施61
1.13.3設法擴大粘接接頭61
1.14工程塑料件結構設計禁忌與圖例62
1.14.1工程塑料件的材料選擇62
1.14.2避免翹曲變形63
1.14.3避免制造困難的復雜結構65
1.14.4避免局部變形、裂紋和接縫66
1.14.5保證強度和避免失穩67
1.14.6采用組合件和嵌件68
1.14.7利用塑料特性設計特殊的結構，避免簡單地模仿金屬件的結構70
1.15陶瓷件和橡膠件結構設計禁忌與圖例70
1.15.1考慮模具形狀設計陶瓷件結構71
1.15.2考慮制造工藝設計陶瓷件結構71
1.15.3避免陶瓷件有薄弱部分72
1.15.4避免溫度應力73
1.15.5橡膠零件和陶瓷零件應盡量選擇標准件73
1.15.6避免橡膠件的損傷73
1.15.7考慮橡膠件制造方便74
1.15.8保證橡膠件與有關零件的可靠嵌合74
1.16熱處理和表面處理件結構設計禁忌與圖例74
1.16.1合理選擇熱處理方法75
1.16.2考慮材料的淬透性75
1.16.3避免和減少熱處理引起的變形和裂紋76
1.16.4表面處理零件結構設計77
1.17機械加工件結構設計禁忌與圖例77
1.17.1節約材料的零件結構設計78
1.17.2減少機械加工工作量的結構設計78
1.17.3減少手工加工或補充加工的結構設計80
1.17.4簡化被加工面的形狀和要求80
1.17.5便於夾持、測量的零件結構設計82
1.17.6避免刀具切削工作處於不利條件82
1.17.7正確處理軸與孔（內、外表面）的結構84
1.18考慮裝配的結構設計禁忌與圖例85
1.18.1零件便於裝入預定位置85
1.18.2避免錯誤安裝87
1.18.3安裝應不影響正常工作87
1.18.4減少安裝時的手工操作87
1.18.5自動安裝時零件應容易夾持和輸送88
1.18.6避免試車時出現事故88
1.19考慮維修的結構設計禁忌與圖例89
1.19.1盡量用標准件89
1.19.2合理划分部件90
1.19.3易損件應容易拆卸91
1.19.4避免零件在使用中碰壞93
1.19.5注意用戶的維修水平93
1.19.6設計零件時應考慮到維修時修復該零件的可能93

第2章 機械連接結構設計禁忌與圖例94
2.1螺紋連接結構設計禁忌與圖例94
2.1.1合理選擇螺紋連接的型式94
2.1.2合理設計螺紋連接件95
2.1.3合理設計被連接件98
2.1.4合理布置螺栓或螺栓組99
2.1.5考慮裝拆的設計100
2.1.6螺紋連接防松結構設計101
2.1.7螺紋連接的應用圖例102
2.2鍵連接和花鍵連接結構設計禁忌與圖例105
2.2.1正確選擇鍵的型式和尺寸105
2.2.2合理設計被連接軸和輪轂的結構106
2.2.3合理布置鍵的位置和數目108
2.2.4考慮裝拆的設計109
2.2.5鍵連接和花鍵連接的應用圖例110
2.3定位銷和銷連接結構設計禁忌與圖例113
2.3.1避免銷釘布置在不利的位置114
2.3.2避免不易加工的銷孔114
2.3.3避免不易裝拆的銷釘115
2.3.4注意使銷釘受力合理116
2.4過盈連接結構設計禁忌與圖例116
2.4.1避免裝拆困難的過盈配合結構116
2.4.2注意影響過盈配合性能的因素118
2.4.3錐面過盈配合設計應注意的問題119
2.4.4過盈配合連接的應用圖例119

第3章 機械傳動零部件的結構設計禁忌與圖例121
3.1傳動系統結構設計禁忌與圖例121
3.1.1機構必須有確定運動121
3.1.2注意機構死點問題及其利用122
3.1.3改善機構的運動性能124
3.1.4傳動件的選擇和布置126
3.2帶傳動結構設計禁忌與圖例128
3.2.1合理選擇帶傳動的型式129
3.2.2正確確定帶傳動主要參數129
3.2.3帶傳動布置設計130
3.2.4帶傳動張緊裝置設計132
3.2.5帶輪結構設計132
3.2.6帶傳動的應用圖例134
3.3鏈、繩傳動結構設計禁忌與圖例141
3.3.1合理布置鏈傳動142
3.3.2保持鏈傳動正常運轉的措施143
3.3.3繩傳動的布置143
3.3.4保證繩傳動正常運轉的措施143
3.3.5繩傳動裝置結構設計144
3.3.6鏈、繩傳動機構的應用圖例145
3.4齒輪傳動結構設計禁忌與圖例150
3.4.1齒輪傳動的合理布置和參數選擇150
3.4.2齒輪的合理結構設計151
3.4.3齒輪在軸上的安裝154
3.4.4保持齒輪傳動正常運轉的措施154
3.4.5齒輪傳動機構的應用圖例155
3.5蝸桿傳動結構設計禁忌與圖例164
3.5.1正確選擇蝸桿傳動的主要參數164
3.5.2注意發揮蝸桿傳動的優點，避免缺點165
3.5.3合理設計蝸桿、蝸輪的結構和選擇材料166
3.5.4蝸桿傳動結構設計應用圖例167
3.6螺旋傳動結構設計禁忌與圖例174
3.6.1正確選擇螺紋類型174
3.6.2合理選擇螺旋機構的型式174
3.6.3提高螺旋強度、剛度和耐磨性的設計175
3.6.4提高螺旋精度的設計175
3.6.5滾珠螺旋設計應注意的問題177

第4章 機械軸系零部件的結構設計與禁忌圖例179
4.1軸結構設計禁忌與圖例179
4.1.1提高軸的疲勞強度179
4.1.2加工方便的軸系設計184
4.1.3安裝方便的軸系設計184
4.1.4保證軸的運動穩定可靠186
4.1.5保證軸的運動穩定性187
4.2聯軸器、離合器、制動器結構設計禁忌與圖例188
4.2.1聯軸器類型選擇188
4.2.2聯軸器結構設計190
4.2.3離合器類型選擇192
4.2.4離合器結構設計194
4.2.5制動器類型選擇195
4.3滑動軸承結構設計禁忌與圖例196
4.3.1必須保證良好的潤滑196
4.3.2避免嚴重磨損和局部磨損200
4.3.3保證較大的接觸面積202
4.3.4應使拆裝、調整方便203
4.3.5軸瓦、軸承襯結構合理設計203
4.3.6合理選用軸承材料206
4.3.7特殊要求的軸承設計206
4.4滾動軸承結構設計禁忌與圖例207
4.4.1滾動軸承的類型選擇208
4.4.2軸承組合的布置和軸系結構213
4.4.3軸承座結構設計215
4.4.4保證軸承裝拆方便218
4.4.5滾動軸承潤滑設計220
4.4.6鋼絲滾道軸承設計222

第5章 其他零部件的結構設計禁忌與圖例224
5.1密封結構設計禁忌與圖例224
5.1.1密封墊片選擇和接觸面設計224
5.1.2密封圈的選擇和設計226
5.1.3填料密封的設計227
5.1.4活塞環的設計229
5.2油壓和管道結構設計禁忌與圖例230
5.2.1管道系統設計230
5.2.2管道結構設計232
5.2.3管道運轉中的問題及避免的措施234
5.3機架結構設計禁忌與圖例235
5.3.1機架必須有足夠的強度和剛度235
5.3.2機架應該有良好的工藝性237
5.3.3節約材料239
5.4導軌結構設計禁忌與圖例239
5.4.1導軌合理選型240
5.4.2保證導軌的強度、剛度和耐磨性240
5.4.3保證導軌的精度241
5.4.4保證導軌的運動靈活性241
5.4.5提高導軌的工藝性243
5.5彈簧結構設計禁忌與圖例245
5.5.1彈簧類型選擇245
5.5.2正確確定彈簧系數245
5.5.3螺旋彈簧結構設計應注意的問題246
5.5.4其他彈簧結構設計247
5.6減速器結構設計禁忌與圖例247
5.6.1減速器總體設計與選型248
5.6.2非標准減速器合理設計248
5.6.3減速器箱體設計250
5.6.4減速器潤滑和散熱251
5.7變速器結構設計禁忌與圖例252
5.7.1參數選擇和總體布置252
5.7.2變速器傳動件結構設計254
5.7.3摩擦輪和摩擦無級變速器結構設計256
5.8避免機械制圖方面的錯誤259
5.8.1機械裝置的全部圖樣要有總體規划259
5.8.2機械制圖要符合國家標准259
5.8.3保證圖樣的正確性260
5.8.4注意圖樣的審查和修改261
5.8.5標注尺寸、公差、表面粗糙度應注意的問題261
參考文獻263

本書是筆者多年從事機械設計的教學、科研和實際設計經驗的總結。從機械結構設計遇到的主要問題入手，以機械結構設計為主框架，以設計方法、結構設計實踐和典型應用圖例為主要內容，結合多年來從事機械機構設計方面的教學、科研和實際設計的豐富經驗，尤其結合在實踐中收集積累的各類應用實例圖例，從工程性和實用性的角度編寫成此書，側重於結構零件在工程中的各類設計禁忌和應用實例。