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机 械 工 业 出 版 社《机械设计手册》第6版单行本共26分册，内容涵盖机械常规设计、机电一体化设计与机电控制、现代设计方法及其应用等内容，具有系统全面、信息量大、内容现代、突显创新、实用可靠、简明便查、便于携带和翻阅等特色。各分册分别为：《常用设计资料和数据》《机械制图与机械零部件精度设计》《机械零部件结构设计》《连接与紧固》《带传动和链传动摩擦轮传动与螺旋传动》《齿轮传动》《减速器和变速器》《机构设计》《轴弹簧》《滚动轴承》《联轴器、离合器与制动器》《起重运输机械零部件和操作件》《机架、箱体与导轨》《润滑密封》《气压传动与控制》《机电一体化技术及设计》《机电系统控制》《机器人与机器人装备》《数控技术》《微机电系统及设计》《机械系统概念设计》《机械系统的振动设计及噪声控制》《疲劳强度设计机械可靠性设计》《数字化设计》《工业设计与人机工程》《智能设计仿生机械设计》。

本单行本为《机械零部件结构设计》，主要介绍了机械零部件结构设计概论、满足功能要求的结构设计、满足工作能力要求的结构设计、满足加工工艺的结构设计、满足材料要求的结构设计、零部件的装配和维修工艺性等内容。

本书供从事机械设计、制造、维修及有关工程技术人员作为工具书使用，也可供大专院校的有关专业师生使用和参考。

出版说明

前言

第4篇机械零部件结构设计

第1章概论

1机械零部件结构设计内容和实例4-3

11结构设计内容4-3

12结构设计实例4-3

2机械零部件结构设计基本要求4-5

3机械零部件结构方案的评价4-5

31评价的标准4-6

32技术性评价方法4-6

33经济性评价方法4-6

34评价举例4-7

第2章满足功能要求的结构设计

1利用自由度分析法的结构设计4-8

11机械零件的自由度4-8

12应用举例4-9

121联轴器结构设计4-9

122轴承组合结构设计4-9

2利用功能面的结构设计4-10

21功能面及其参数变化4-10

22应用举例4-12

第3章满足工作能力要求的结构设计

1提高强度的结构设计4-16

11提高零部件的受力合理性4-16

111载荷均匀分布4-16

112载荷分担4-19

113力流 短4-19

114自平衡设计4-20

115自加强4-21

12提高静强度的设计4-21

121降低零件载荷或应力的 值4-21

122增大截面系数4-22

123采用空心轴提高强度4-23

124用拉压代替弯 4-23

125等强度设计4-23

126弹性强化和塑性强化4-24

13提高疲劳强度的设计4-25

131减小应力幅4-25

132减小应力集中4-26

133改善表面状况4-28

134表面强化处理4-28

135将转轴变为心轴4-29

14提高接触强度的设计4-29

141增大综合 率半径4-29

142以面接触代替点、线接触4-29

143采用合理的材料和热处理4-29

15提高冲击强度的设计4-30

151适当减小零件刚度4-31

152使用缓冲器4-31

153增加承受冲击的零件数4-31

154提高零件材料的冲击韧性4-31

2提高刚度的结构设计4-32

21选择弹性模量高的材料4-32

22用拉压代替弯 4-32

23改善零件结构减小弯矩值4-33

24合理设计支承方式和位置4-34

25合理设计截面形状4-34

26用加强肋和隔板增强刚度4-36

27用预变形抵抗有害变形4-37

28提高零件表面接触刚度4-37

3提高耐磨性的结构设计4-38

31改变摩擦方式4-38

32使磨损均匀的设计4-38

33采用材料分体结构4-40

34采用磨损补偿结构4-41

35局部更换易损零件4-42

4提高耐腐蚀性的结构设计4-42

41防止沉积区和沉积缝4-42

42防止接触腐蚀4-43

43便于更换腐蚀零件4-43

44用覆盖保护层减轻腐蚀4-44

5提高精度的结构设计4-44

51精度与阿贝原则4-44

52利用误差补偿提高精度4-45

53误差传递4-46

54利用误差均化提高精度4-47

55合理配置误差4-48

56消除空回4-48

57选择适当的材料4-49

6考虑噪声和发热的结构设计4-49

61考虑发热的结构设计4-49

611降低发热影响的措施4-49

612降低发热影响的结构设计4-50

目录目录62考虑噪声的结构设计4-51

621噪声的限制值4-51

622减小噪声的措施4-52

623减小噪声的结构设计4-53

7零部件结构设计实例4-53

71减速器结构设计4-53

711概述4-53

712减速器结构设计4-54

72滚动轴承部件结构设计4-57

721使轴承支承受力合理的设计4-57

722提高轴承支承刚度的设计4-59

723提高轴承精度的设计4-61

724满足高速要求的设计4-63

725适应结构需要的设计4-64

726轴承润滑结构设计4-65

第4章满足加工工艺的结构设计

1概述4-67

11零件结构设计工艺性的概念4-67

12影响零件结构设计工艺性的因素4-67

13零件结构设计工艺性的基本要求4-67

2铸件结构设计工艺性4-68

21常用铸造金属材料和铸造方法4-68

211常用铸造金属材料的铸造性和

结构特点4-68

212常用铸造方法的特点和

应用范围4-68

22铸造工艺对铸件结构设计工艺性的

要求4-70

23合金铸造性能对铸件结构设计工艺性

的要求4-75

231合理设计铸件壁厚4-75

232铸件的结构圆角与圆滑过渡4-76

233合理的铸件结构形状4-80

24铸造方法对铸件结构设计工艺性的

要求4-82

241压铸件的结构特点4-82

242熔模铸件的结构特点4-83

243金属型铸件的结构特点4-85

25铸造公差4-85

26铸件缺陷与改进措施4-86

3锻件结构设计工艺性4-93

31锻造方法与金属材料的可锻性4-93

311各种锻造方法及其特点4-93

312金属材料的可锻性4-96

32锻造方法对锻件结构设计工艺性的

要求4-96

321自由锻件的结构设计工艺性4-96

322模锻件的结构设计工艺性4-99

33模锻件结构设计的注意事项4-103

4冲压件结构设计工艺性4-105

41冲压方法和冲压材料的选用4-105

411冲压的基本工序4-105

412冲压材料的选用4-107

42冲压件结构设计的基本参数4-108

421冲裁件4-108

422弯 件4-110

423拉深件4-113

424成形件4-115

43冲压件结构设计的注意事项4-117

44冲压件的尺寸和角度公差、形状和

位置未注公差、未注公差尺寸的

极限偏差4-119

5焊接件结构设计工艺性4-125

51焊接方法及其应用4-125

511焊接方法的分类、特点及应用4-125

512常用金属材料的适用焊接方法4-125

52焊接结构的设计原则4-127

521焊接性4-127

522结构刚度和减振能力4-129

523应力集中4-129

524焊接残余应力和变形4-129

525焊接接头性能的不均匀性4-129

526应尽量减少和排除焊接缺陷4-129

53焊接接头的形式4-129

531焊接接头的特点4-129

532接头形式及选用 4-130

54焊缝坡口的基本形式与尺寸4-130

541坡口参数的确定4-130

542碳钢、低合金钢的焊条电弧焊、

气焊及气体保护焊焊缝坡口的

基本形式与尺寸4-130

543碳钢、低合金钢埋弧焊焊缝坡口

的形式与尺寸4-136

544铝合金气体保护焊焊缝坡口

形式与尺寸4-142

545铜及铜合金焊接坡口形状及

尺寸4-146

546接头坡口的制作4-146

55焊接件结构设计应注意的问题4-146

56焊接件的几何尺寸公差和形状公差4-149

561线性尺寸公差4-149

562角度尺寸公差4-149

563直线度、平面度和平行度公差4-150

564焊前弯 成形的筒体允差4-150

565焊前管子的弯 半径、圆度公差

及允许波纹度4-150

57焊接质量检验4-151

6金属切削加工件结构设计工艺性4-151

61金属材料的可加工性4-151

62金属切削加工件的一般标准4-152

621标准尺寸4-152

622圆锥的锥度与锥角系列4-154

623棱体的角度与斜度4-155

624中心孔4-156

625零件的倒圆、倒角4-157

626圆形零件自由表面过渡圆角半径

和静配合连接轴用倒角4-158

627球面半径4-159

628燕尾槽4-159

629T形槽4-159

6210弧形槽端部半径4-161

6211砂轮越程槽4-161

6212刨切、插切、珩磨越程槽4-162

621 刀槽4-162

6214插齿、滚齿退刀槽4-163

6215滚花4-164

6216分度盘和标尺刻度4-164

6217锯缝尺寸4-164

63切削加工件的结构设计工艺性4-165

631零件工作图的尺寸标注应适应

加工工艺要求4-165

632零件应有安装和夹紧的基面4-166

633减少装夹和进给次数4-167

634减少加工面积，简化零件形状4-167

635尽可能避免内凹表面及内表面的

加工4-169

636保证零件加工时的必要的

刚性4-169

637零件结构要适应刀具尺寸要求，

并尽可能采用标准刀具4-170

64自动化生产对零件结构设计工艺性

的要求4-171

7热处理零件结构设计工艺性4-172

71零件热处理方法的选择4-172

711退火及正火4-172

712淬火及回火4-173

713表面淬火4-175

714钢的化学热处理4-175

72影响热处理零件结构设计工艺性的

因素4-176

721零件材料的热处理性能4-176

722零件的几何形状和刚度4-178

723零件的尺寸大小4-178

724零件的表面质量4-178

73对零件的热处理要求4-178

731在工作图上应标明的热处理

要求4-178

732金属热处理工艺分类及代号的

表示方法4-178

74热处理零件结构设计的注意事项4-180

741防止热处理零件开裂的

注意事项4-180

742防止热处理零件变形的注意

事项4-183

743防止热处理零件硬度不均的注意

事项4-186

第5章满足材料要求的结构设计

1工程塑料件结构设计工艺性4-188

11工程塑料的选用4-188

12工程塑料零件的制造方法4-188

121工程塑料的成型方法4-188

122工程塑料的机械加工4-189

13工程塑料零件设计的基本参数4-189

14工程塑料零件结构设计的注意事项4-192

2橡胶件结构设计工艺性4-194

21橡胶制品质量指标的含义4-194

22橡胶的选用4-194

23橡胶件结构设计的工艺性4-195

231脱模斜度4-195

232断面厚度与圆角4-195

233囊类零件的口径腹径比4-195

234波纹管制品的峰谷直径比4-196

235孔4-196

236镶嵌件4-196

24橡胶件的精度4-196

241模压制品的尺寸公差4-196

242压出制品的尺寸公差4-197

243胶辊尺寸公差4-199

244橡胶制品的尺寸测量4-202

3陶瓷件结构设计工艺性4-202

4粉末冶金件结构设计工艺性4-204

41粉末冶金材料的分类和选用4-204

411粉末冶金减摩材料4-205

412粉末冶金摩擦材料4-205

413粉末冶金过滤材料4-205

414粉末冶金铁基结构材料4-205

42粉末冶金零件结构设计的基本参数4-205

43粉末冶金零件结构设计的注意事项4-208

第6章零部件的装配和维修工艺性

1一般装配对零部件结构设计

工艺性的要求4-212

11组成单独的部件或装配单元4-212

12应具有合适的装配基面4-212

13结合工艺特点考虑结构的合理性4-212

14考虑装配的方便性4-212

15考虑拆卸的方便性4-212

16考虑修配的方便性4-212

17选择合理的调整补偿环4-212

18减少修整外观的工作量4-212

2自动装配对零件结构设计工艺性的

要求4-217

3吊运对零件结构设计工艺性的要求4-219

4零部件的维修工艺性4-219

参考文献4-221

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前言

本版手册为新出版的第6版7卷本《机械设计手册》。由于科学技术的快速发展，需要我们对手册内容进行更新，增加新的科技内容，以满足广大读者的迫切需要。

《机械设计手册》自1991年面世发行以来，历经5次修订，截至2016年已累计发行38万套。作为 重点科技图书的《机械设计手册》，深受社会各界的重视和好评，在全国具有很大的影响力，该手册曾获得全国优秀科技图书奖二等奖（1995年）、中国机械工业部科技进步奖二等奖（1997年）、中国机械工业科学技术奖一等奖（2011年）、中国出版政府奖提名奖（2013年），并多次获得全国优秀畅销书奖等奖项。1994年，《机械设计手册》曾在我国台湾建宏出版社出版发行，并在海内外产生了广泛的影响。《机械设计手册》荣获的一系列国家和部级奖项表明，其具有很高的科学价值、实用价值和文化价值。《机械设计手册》已成为机械设计领域的一部大型品牌工具书，已成为机械工程领域权威的和影响力较大的大型工具书，长期以来，它为我国装备制造业的发展做出了巨大贡献。

第5版《机械设计手册》出版发行至今已有7年时间，这期间我国国民经济有了很大发展，国家制定了《国家创新驱动发展战略纲要》，其中把创新驱动发展作为了国家的优先战略。因此，《机械设计手册》第6版修订工作的指导思想除努力贯彻“科学性、先进性、创新性、实用性、可靠性”外，更加突出了“创新性”，以全力配合我国“创新驱动发展战略”的重大需求，为实现我国建设创新型国家和科技强国梦做出贡献。

在本版手册的修订过程中，广泛调研了厂矿企业、设计院、科研院所和高等院校等多方面的使用情况和意见。对机械设计的基础内容、经典内容和传统内容，从取材、产品及其零部件的设计方法与计算流程、设计实例等多方面进行了深入系统的整合，同时，还全面总结了当前国内外机械设计的新理论、新方法、新材料、新工艺、新结构、新产品和新技术，特别是在现代设计与创新设计理论与方法、机电一体化及机械系统控制技术等方面做了系统和全面的论述和凝练。相信本版手册会以崭新的面貌展现在广大读者面前，它将对提高我国机械产品的设计水平、推进新产品的研究与开发、老产品的改造，以及产品的引进、消化、吸收和再创新，进而促进我国由制造大国向制造强国跃升，发挥出巨大的作用。

本版手册分为7卷55篇：第1卷机械设计基础资料；第2卷机械零部件设计（连接、紧固与传动）；第3卷机械零部件设计（轴系、支承与其他）；第4卷流体传动与控制；第5卷机电一体化与控制技术；第6卷现代设计与创新设计（一）；第7卷现代设计与创新设计（二）。

本版手册有以下七大特点：

一、构建新体系

构建了科学、先进、实用、适应现代机械设计创新潮流的《机械设计手册》新结构体系。该体系层次为：机械基础、常规设计、机电一体化设计与控制技术、现代设计与创新设计方法。该体系的特点是：常规设计方法与现代设计方法互相融合，光、机、电设计融为一体，局部的零部件设计与系统化设计互相衔接，并努力将创新设计的理念贯穿于常规设计与现代设计之中。

二、凸显创新性

习近平总书记在2014年6月和2016年5月召开的中国科学院、中国工程院两院院士大会上分别提出了我国科技发展的方向就是“创新、创新、再创新”，以及实现创新型国家和科技强国的三个阶段的目标和五项具体工作。为了配合我国创新驱动发展战略的重大需求，本版手册突出了机械创新设计内容的编写，主要有以下几个方面：

（1）新增第7卷，重点介绍了创新设计及与创新设计有关的内容。

该卷主要内容有：机械创新设计概论，创新设计方法论，顶层设计原理、方法与应用，创新原理、思维、方法与应用，绿色设计与和谐设计，智能设计，仿生机械设计，互联网上的合作设计，工业通信网络，面向机械工程领域的大数据、云计算与物联网技术，3D打印设计与制造技术，系统化设计理论与方法。

前言前言（2）在一些篇章编入了创新设计和多种典型机械创新设计的内容。

“第11篇机构设计”篇新增加了“机构创新设计”一章，该章编入了机构创新设计的原理、方法及飞剪机剪切机构创新设计，大型空间折展机构创新设计等多个创新设计的案例。典型机械的创新设计有大型全断面掘进机（盾构机）仿真分析与数字化设计、机器人挖掘机的机电一体化创新设计、节能抽油机的创新设计、产品包装生产线的机构方案创新设计等。

（3）编入了一大批典型的创新机械产品。

“机械无级变速器”一章中编入了新型金属带式无级变速器，“并联机构的设计与应用”一章中编入了数十个新型的并联机床产品，“振动的利用”一章中新编入了激振器偏移式自同步振动筛、惯性共振式振动筛、振动压路机等十多个典型的创新机械产品。这些产品有的获得了国家或省部级奖励，有的是专利产品。

（4）编入了机械设计理论和设计方法论等方面的创新研究成果。

1）闻邦椿院士团队经过长期研究，在国际上首先创建了振动利用工程学科，提出了该类机械设计理论和方法。本版手册中编入了相关内容和实例。

2）根据多年的研究，提出了以非线性动力学理论为基础的深层次的动态设计理论与方法。本版手册首次编入了该方法