現代機械設計手冊：單行本機械零部件結構設計與禁忌（第二版）

第2篇  零件結構設計
第1章零件結構設計的基本要求和內容
1.1機械零件結構設計的基本要求2-3
1.1.1功能使用要求2-3
1.1.2零件結構設計工藝性要求2-3
1.1.3其他要求2-3
1.2結構設計的內容2-3
1.2.1滿足功能要求的結構設計2-3
1.2.1.1利用功能面的結構設計2-3
1.2.1.2利用自由度分析法的零件結構設計2-3
1.2.1.3功能面法結構設計示例2-6
1.2.1.4自由度法結構分析及示例2-8
1.2.1.5現代機械結構及功能分析示例2-9
1.2.2滿足工作能力要求的結構設計2-12
1.2.2.1提高強度和剛度的結構設計2-12
1.2.2.2提高耐磨性的結構設計2-19
1.2.2.3提高精度的結構設計2-22
1.2.2.4考慮發熱、雜訊、腐蝕等問題的結構設計2-25

第2章鑄件結構設計工藝性
2.1常用鑄造金屬材料和鑄造方法2-29
2.1.1常用鑄造金屬材料的鑄造性和鑄件的結構特點2-29
2.1.2常用鑄造方法的特點和應用範圍2-30
2.2鑄件結構設計工藝性的要求2-32
2.2.1簡化鑄造工藝2-32
2.2.2提高鑄造性能2-39
2.2.3受力合理2-43
2.2.4便於切削加工2-44
2.2.5組合鑄件2-46
2.3對鑄造結構要素的具體尺寸要求2-47
2.3.1鑄件壁厚2-47
2.3.2加強肋2-47
2.3.3壁的連接與過渡2-49
2.3.4孔邊凸台、內腔、鑄孔2-53
2.3.5鑄件尺寸公差2-55
2.4特種鑄造對鑄件結構設計工藝性的要求2-56
2.4.1壓力鑄件的結構工藝性2-56
2.4.2熔模鑄件的結構特點2-57
2.4.3金屬型鑄件的結構特點2-59
2.5組合鑄件結構2-59
2.6鑄件缺陷與改進措施2-62
2.7鑄造技術發展趨勢及現代精確鑄造技術2-71

第3章鍛壓件結構設計工藝性
3.1鍛造方法與金屬的可鍛性2-82
3.1.1各種鍛造方法及其特點2-82
3.1.2金屬材料的可鍛性2-84
3.2鍛造方法對鍛件結構設計工藝性的要求2-85
3.2.1自由鍛件的結構設計工藝性2-85
3.2.2模鍛件的結構設計工藝性2-87
3.2.2.1模鍛件的結構要素（JB/T 9177—2015）2-88
3.2.2.2鍛件尺寸標注及其測量法2-91
3.3模鍛件結構設計的注意事項2-91

第4章衝壓件結構設計工藝性
4.1衝壓方法和衝壓材料的選用2-96
4.1.1衝壓的基本工序2-96
4.1.2衝壓材料的選用2-98
4.2衝壓件結構設計的基本參數2-99
4.2.1沖裁件2-99
4.2.2彎曲件2-102
4.2.3拉伸件2-104
4.2.4成形件2-105
4.3衝壓件的尺寸和角度、形狀和位置的相關公差與極限偏差2-108
4.4衝壓件結構設計的注意事項2-113

第5章切削件結構設計工藝性
5.1金屬材料的切削加工性2-118
5.2切削件結構設計工藝性2-120
5.2.1保證加工品質2-120
5.2.2減少切削加工量2-126
5.2.3提高加工效率2-126
5.2.4減少生產準備和輔助工時2-133
5.2.5結構的精度設計及尺寸標注符合加工能力和工藝性要求2-141
5.3金屬切削件結構設計中的常用標準2-148
5.3.1標準尺寸2-148
5.3.2圓錐的錐度與錐角系列2-149
5.3.3棱體的角度與斜度2-150
5.3.4中心孔2-151
5.3.5零件倒圓與倒角2-152
5.3.6球面半徑2-153
5.3.7滾花2-153
5.3.8砂輪越程槽2-154
5.3.9刨切、插、珩磨越程槽2-155
5.3.10退刀槽2-155
5.3.11插齒、滾齒退刀槽2-157
5.3.12T形槽2-158
5.3.13燕尾槽2-160
5.3.14潤滑槽2-160
5.3.15鋸縫尺寸2-161
5.3.16弧形槽端部半徑2-161
5.3.17普通螺紋收尾、肩距、退刀槽和倒角（GB/T 3—1997）2-162
5.3.18緊固件用孔2-164
5.4切削件結構工藝性設計注意事項2-166

第6章熱處理零件設計的工藝性要求
6.1零件熱處理方法的選擇2-170
6.1.1退火與正火2-170
6.1.2淬火與回火2-171
6.1.3表面淬火2-171
6.1.4鋼的化學熱處理2-171
6.2影響熱處理零件結構設計工藝性的因素2-175
6.2.1零件材料的熱處理性能2-175
6.2.2零件的幾何形狀、尺寸大小和表面品質2-176
6.3對零件的熱處理要求的表達2-176
6.3.1在工作圖上應標明的熱處理要求2-176
6.3.2金屬熱處理工藝分類及代號2-177
6.4熱處理零件結構設計的注意事項2-178
6.4.1防止熱處理零件開裂的注意事項2-178
6.4.2防止熱處理零件變形的注意事項2-181
6.4.3防止熱處理零件硬度不均的注意事項2-183
6.5幾類典型零件的熱處理實例2-185

第7章快速成形零件的加工工藝性
7.1快速成形製造技術的原理、特點及應用2-192
7.2快速成形製造用材料2-192
7.2.1快速成形對材料的要求2-192
7.2.2快速成形材料的分類和使用方法2-193
7.2.3國外主要快速成形材料的產品及用途2-193
7.2.4國內主要快速成形材料的產品及用途2-193
7.3金屬粉末的鐳射快速成形工藝參數對成形精度的影響2-195
7.3.1鐳射燒結工藝參數對成形精度的影響2-195
7.3.2鐳射燒結快速成形精度的評價方法和標準2-197
7.4快速成形設備技術參數、加工精度2-198

第8章其他材料零件及焊接件的結構設計工藝性
8.1粉末冶金件結構設計工藝性2-201
8.1.1粉末冶金材料的分類和選用2-201
8.1.2傳統粉末冶金零件製造工藝2-201
8.1.3可以壓制成形的粉末冶金零件結構2-205
8.1.4需要機械加工輔助成形的粉末冶金零件結構2-206
8.1.5粉末冶金零件結構設計的基本參數2-206
8.1.6粉末冶金零件的形位元公差及標注2-208
8.1.7粉末冶金零件結構設計的注意事項2-210
8.2工程塑料件結構設計工藝性2-212
8.2.1工程塑料的選用2-212
8.2.2工程塑料件的製造方法2-212
8.2.3工程塑料零件設計的基本參數2-214
8.2.4工程塑料零件結構設計的注意事項2-216
8.3橡膠件結構設計的工藝性2-218
8.3.1橡膠件材料的選用2-218
8.3.2橡膠件結構與參數2-218
8.3.3橡膠件的精度2-220
8.3.4膠輥尺寸公差2-223
8.3.5橡膠製品的尺寸測量2-226
8.4焊接件結構設計工藝性2-226
8.4.1常用金屬的焊接性2-226
8.4.2焊接方法及適用範圍2-228
8.4.3焊接接頭的形式2-232
8.4.4焊接坡口的基本形式與尺寸2-233
8.4.5焊接件結構的設計原則和注意事項2-239
8.4.6焊接件的幾何尺寸與形狀公差2-241

第9章零部件設計的裝配與維修工藝性要求
9.1一般裝配對零部件結構設計工藝性的要求2-243
9.1.1組成單獨的部件或裝配單元2-243
9.1.2結合工藝特點考慮結構的合理性2-244
9.1.3便於裝配操作2-245
9.1.4便於拆卸和維修2-247
9.2零部件的維修工藝性要求2-250
9.2.1保證拆卸的方便性2-250
9.2.2考慮零件磨損後修復的可能性和方便性2-250
9.2.3減少機器的停工維修時間2-251
9.3過盈配合結構的裝配工藝性2-252
9.4自動裝配對零部件結構設計的要求2-254
參考文獻2-259

第2篇  機械零部件設計禁忌
第2章連接零部件設計禁忌
1.1螺紋連接12-3
1.1.1螺紋類型選擇禁忌12-3
1.1.2螺紋連接類型選用禁忌12-4
1.1.3螺栓組連接的受力分析禁忌12-6
1.1.4螺紋連接的結構設計禁忌12-7
1.1.5提高螺栓連接強度、剛度設計禁忌12-12
1.1.6螺紋連接的防松方法設計禁忌12-14
1.2鍵連接12-15
1.2.1平鍵連接設計禁忌12-15
1.2.2斜鍵與半圓鍵設計禁忌12-17
1.3花鍵連接12-18
1.4銷連接12-19
1.5過盈連接12-21
1.6焊接12-25
1.7膠接12-32
1.8鉚接12-35

第2章傳動零部件設計禁忌
2.1帶傳動12-37
2.1.1帶傳動形式選擇禁忌12-37
2.1.2帶輪結構設計技巧與禁忌12-38
2.1.2.1平帶傳動的小帶輪結構設計技巧與禁忌12-38
2.1.2.2V帶輪結構設計技巧與禁忌12-38
2.1.2.3同步帶輪結構設計技巧與禁忌12-39
2.1.3帶傳動設計技巧與禁忌12-39
2.1.4帶傳動張緊設計技巧與禁忌12-41
2.1.4.1使用張緊輪的張緊裝置12-42
2.1.4.2定期張緊裝置長外伸軸的支承12-43
2.1.4.3自動張緊裝置12-43
2.1.4.4帶傳動支承裝置要便於更換帶12-44
2.1.5帶傳動設計案例12-44
2.2鏈傳動12-45
2.2.1滾子鏈和鏈輪結構設計禁忌12-45
2.2.2鏈傳動設計禁忌12-46
2.2.3鏈傳動的佈置、張緊和潤滑禁忌12-47
2.2.4鏈傳動設計案例12-49
2.3齒輪傳動12-51
2.3.1齒輪機構中應注意的問題與禁忌12-51
2.3.2齒輪傳動的失效形式及設計準則中應注意的問題與禁忌12-52
2.3.3降低載荷係數的措施與禁忌12-53
2.3.3.1減小動載係數Kv的措施12-53
2.3.3.2減小齒間載荷分配係數Kα的措施12-54
2.3.3.3減小齒向載荷分佈係數Kβ的措施12-54
2.3.4齒輪傳動的強度計算應注意的問題與禁忌12-55
2.3.5齒輪結構設計禁忌12-57
2.3.5.1從齒輪受力合理性考慮齒輪結構的設計禁忌12-57
2.3.5.2從齒輪製造工藝性考慮齒輪結構的設計禁忌12-62
2.3.6齒輪傳動的潤滑技巧與禁忌12-64
2.3.7齒輪傳動設計案例12-66
2.4蝸杆傳動12-70
2.4.1蝸杆傳動設計技巧與禁忌12-70
2.4.2蝸杆傳動的潤滑及散熱技巧與禁忌12-72
2.4.3蝸杆傳動設計案例12-74
2.5滑動螺旋傳動12-76
2.5.1螺旋傳動材料選擇禁忌12-76
2.5.2滑動螺旋傳動設計計算技巧與禁忌12-78
2.5.3螺旋千斤頂結構設計技巧與禁忌12-78
2.6減速器12-79
2.6.1常用減速器形式選擇禁忌12-79
2.6.1.1二級展開式圓柱齒輪減速器形式選擇禁忌12-79
2.6.1.2分流式二級圓柱齒輪減速器形式選擇禁忌12-80
2.6.1.3同軸式二級圓柱齒輪減速器選型分析12-82
2.6.1.4圓錐-圓柱齒輪減速器形式選擇及禁忌12-82
2.6.1.5蝸杆減速器選型分析對比12-83
2.6.1.6蝸杆-齒輪減速器選型分析對比12-83
2.6.2減速器傳動比分配禁忌12-84
2.6.2.1儘量使傳動裝置外廓尺寸緊湊或重量較小12-84
2.6.2.2儘量使各級大齒輪浸油深度合理12-84
2.6.2.3使各級傳動承載能力近於相等的傳動比分配原則12-85
2.6.2.4禁忌各傳動件彼此之間發生干涉碰撞12-85
2.6.2.5提高傳動精度的傳動比分配原則12-86
2.6.3減速器的箱體結構設計禁忌12-87
2.6.3.1保證箱體剛度的結構禁忌12-87
2.6.3.2箱體結構要具有良好的工藝性12-88
2.6.4減速器的潤滑設計禁忌12-90
2.6.4.1油池深度的設計禁忌12-90
2.6.4.2輸油溝與軸承蓋導油孔的設計禁忌12-91
2.6.4.3油面指示裝置設計12-92
2.6.5減速器分箱面結構設計禁忌12-93
2.6.6窺視孔與通氣器的結構設計禁忌12-94
2.6.7起吊裝置的設計禁忌12-95
2.6.8放油裝置的設計禁忌12-95

第3章軸系零部件設計禁忌
3.1軸12-97
3.1.1軸的強度計算禁忌12-97
3.1.1.1軸上傳動零件作用力方向判斷禁忌12-97
3.1.1.2傳動零件作用力所處平面判斷禁忌12-98
3.1.1.3彎矩圖繪製禁忌12-99
3.1.1.4轉矩圖繪製禁忌12-102
3.1.2軸的結構設計禁忌12-102
3.1.2.1符合力學要求的軸上零件佈置禁忌12-103
3.1.2.2合理的軸上零件裝配方案禁忌12-104
3.1.2.3軸上零件的定位與固定禁忌12-105
3.1.2.4軸的結構工藝性設計禁忌12-109
3.1.2.5提高軸的疲勞強度措施及禁忌12-111
3.1.2.6空心軸的結構設計及禁忌12-112
3.1.3軸的剛度計算及相關結構禁忌12-113
3.1.3.1軸的剛度計算12-113
3.1.3.2軸的剛度與軸上零件佈置設計禁忌12-114
3.1.3.3軸的剛度與軸上零件結構設計禁忌12-116
3.2滑動軸承12-116
3.2.1滑動軸承支撐結構設計禁忌12-116
3.2.2滑動軸承的固定禁忌12-118
3.2.3滑動軸承的安裝與拆卸禁忌12-119
3.2.4滑動軸承的調整禁忌12-121
3.2.5滑動軸承的供油禁忌12-122
3.2.5.1滑動軸承油孔的設計禁忌12-122
3.2.5.2滑動軸承油溝的設計禁忌12-123
3.2.5.3滑動軸承油路的設計禁忌12-124
3.2.6防止滑動軸承階梯磨損禁忌12-125
3.3滾動軸承12-126
3.3.1滾動軸承類型選擇禁忌12-126
3.3.1.1滾動軸承類型選擇應考慮受力合理12-126
3.3.1.2軸系剛性與軸承類型選擇禁忌12-128
3.3.1.3高轉速條件下滾動軸承類型選擇禁忌12-129
3.3.2滾動軸承承載能力計算禁忌12-129
3.3.2.1滾動軸承軸向載荷計算禁忌12-129
3.3.2.2滾動軸承徑向載荷計算禁忌12-132
3.3.2.3滾動軸承當量動載荷計算禁忌12-133
3.3.2.4滾動軸承承載能力計算禁忌12-133
3.3.3滾動軸承軸系支承固定形式設計禁忌12-134
3.3.4滾動軸承的配置設計禁忌12-136
3.3.4.1角接觸軸承正裝與反裝的性能對比12-136
3.3.4.2軸承配置對提高軸系旋轉精度的設計禁忌12-137
3.3.5滾動軸承對軸上零件位置的調整設計禁忌12-139
3.3.6滾動軸承的配合禁忌12-139
3.3.7滾動軸承的裝配禁忌12-140
3.3.8滾動軸承的拆卸禁忌12-143
3.3.9滾動軸承的潤滑禁忌12-144
3.3.10滾動軸承的密封禁忌12-145
3.4聯軸器與離合器12-148
3.4.1聯軸器類型選擇禁忌12-148
3.4.2聯軸器位置設計禁忌12-150
3.4.3聯軸器結構設計禁忌12-151
3.4.4離合器設計禁忌12-153
參考文獻12-156