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第1章　机器总体结构设计1

概述1

1.1　没有经过充分调查研究制定的设计任务书，会导致设计失败2

1.2　设计要有明确的目的和强烈的创新意识2

1.3　确定机械设备的主要参数应经过慎重的研究3

1.4　室外工作的机械设备要避免用大量的水3

1.5　避免原理性错误1—防止互相干涉4

1.6　避免原理性错误2—防止平行四杆机构反转4

1.7　避免原理性错误3—电动车不宜二轮驱动5

1.8　避免有虚约束的机构5

1.9　仔细研究工作要求，简化机器的动作5

1.10　有易燃物品的场合应注意防火6

1.11　注意国家或地区对机械产品的规定和要求6

1.12　不应把危险性高的机器设备集中安放在一起7

1.13　必须考虑客观条件对机械设计的要求7

1.14　变螺距给料机的螺距变化应该是由小到大7

1.15　螺旋输送机的螺杆不宜受压力8

1.16　普通电动机不宜用于重载荷启动8

1.17　易燃易爆场所不可采用直流电动机8

1.18　室外工作的大型机械设计要注意环境的影响8

1.19　新设计大型的机械设备，应有必要的储备能力和应急预案9

第2章　提高强度和刚度的结构设计10

概述10

2.1　不要忽略工作载荷可以产生的有利作用11

2.2　不应忽略在工作时零件变形对于受力分布的影响11

2.3　避免机构中的不平衡力11

2.4　避免细杆受弯曲应力12

2.5　受冲击载荷零件避免刚度过大12

2.6　受振动载荷的零件避免用摩擦传力12

2.7　受变应力零件避免表面过于粗糙或有划痕12

2.8　受变应力零件表面应避免有残余拉应力13

2.9　受变应力零件应避免或减小应力集中13

2.10　避免影响强度的局部结构相距太近13

2.11　避免预变形与工作负载产生的变形方向相同13

2.12　钢丝绳的滑轮与卷筒直径不能太小14

2.13　避免钢丝绳弯曲次数太多，特别注意避免反复弯曲14

2.14　起重时钢丝绳与卷筒连接处要留有余量14

2.15　避免受力点与支持点距离太远15

2.16　避免悬臂结构或减小悬臂长度15

2.17　可以不传力的中间零件应尽量避免受力15

2.18　尽量避免安装时轴线不对中产生的附加力15

2.19　尽量减小作用在地基上的力16

2.20　避免铸铁件受大的拉伸应力16

2.21　注意强度较低的材料不应采用强度较弱的形状17

2.22　给料机设计应避免物料冲击或挤压而损坏机器17

2.23　使用拱形构件以提高其承载能力时，应注意拱的支点18

2.24　避免只考虑单一的传力途径18

2.25　避免零件受弯曲应力118

2.26　避免零件受弯曲应力219

2.27　避免零件受弯曲应力319

第3章　提高耐磨性的结构设计20

概述20

3.1　避免相同材料配成滑动摩擦副21

3.2　必须考虑被输送介质对零件的磨损作用21

3.3　为了提高螺纹的耐磨性，不宜采用螺距很小的螺纹22

3.4　避免气蚀磨损22

3.5　避免机械零件被磁化22

3.6　避免为提高零件表面耐磨性能而提高对整个零件的要求23

3.7　避免大零件局部磨损而导致整个零件报废23

3.8　避免白合金耐磨层厚度太大24

3.9　避免电线的磨损24

3.10　对于零件的易磨损表面，应增加一定的磨损裕量24

3.11　注意零件磨损后的调整25

3.12　滑动轴承不能用接触式密封25

3.13　润滑剂供应充分，布满工作面26

3.14　滑动轴承的油沟尺寸、位置、形状应合理26

3.15　同一接触面上各点之间的速度、压力差应该小27

3.16　采用防尘装置防止磨粒磨损27

3.17　避免形成阶梯磨损28

3.18　对易磨损部分应予以保护28

3.19　对易磨损件可以采用自动补偿磨损的结构29

3.20　勿使过滤器滤掉润滑剂中的添加剂29

3.21　润滑油箱不能太小29

3.22　滚动轴承中加入润滑脂量不宜过多29

第4章　提高精度的结构设计30

概述30

4.1　避免磨损量产生误差的互相叠加31

4.2　避免加工误差与磨损量的互相叠加31

4.3　避免基础变形影响其上安装零件的位置精度32

4.4　要求运动精度的减速传动链中，最后一级传动比应该取最32

大值32

4.5　测量用螺旋的螺母扣数不宜太少33

4.6　必须严格限制螺旋轴承的轴向窜动33

4.7　当推杆与导路之间间隙太大时，宜采用正弦机构，不宜采用正切机构33

4.8　正弦机构精度比正切机构高34

4.9　避免紧定螺钉影响滚动导轨的精度34

4.10　导轨的驱动力作用点，应作用在两导轨摩擦力的压力中心上，使两条导轨摩擦力产生的力矩互相平衡34

4.11　对于要求精度较高的导轨，不宜用少量滚珠支持35

4.12　尽量不采用不符合阿贝（Abbe）原则的结构方案35

4.13　设计精密机构可以使用误差均化原理36

4.14　避免轴承精度的不合理搭配36

4.15　避免轴承径向振摆的不合理配置37

第5章　提高人机学的结构设计38

概述38

5.1　合理选定操作姿势39

5.2　合理设计坐椅的尺寸和形状39

5.3　合理设计坐椅的材料和弹性39

5.4　设备的工作台高度与人体尺寸比例应采用合理数值40

5.5　合理安置调整环节以加强设备的适用性40

5.6　机械的操纵、控制与显示装置应安排在操作者面前最合理的位置40

5.7　显示装置采用合理的形式41

5.8　仪表盘上的刻字应清楚易读41

5.9　刻度的最小值取0.6～1mm42

5.10　刻度线宽度不宜太宽42

5.11　微调旋钮每次最小调节量约为0.25～0.4mm42

5.12　旋钮大小、形状要合理43

5.13　按键应便于操作43

5.14　操作手柄所需的力和手的活动范围不宜过大44

5.15　手柄形状便于操作与发力44

第6章　绿色产品结构设计45

概述45

6.1　避免采用效率低的传动型式46

6.2　防止有害物质泄漏46

6.3　不采用有害的工艺方法46

6.4　优先采用热塑性塑料46

6.5　不在热塑性塑料表面涂油漆或粘贴标签46

6.6　钢零件与铜零件应容易分离46

6.7　减小机械的主要尺寸46

6.8　对包装要求适当47

6.9　使包装能够重复使用47

6.10　气动机构对环境污染小47

6.11　避免事故，防止污染47

第7章　考虑发热、腐蚀等的结构设计48

概述48

7.1　避免采用低效率的机械结构49

7.2　润滑油箱尺寸应足够大49

7.3　分流系统的返回流体要经过冷却50

7.4　避免高压容器、管道等在烈日下曝晒50

7.5　用螺栓连接的凸缘作为管道的连接，当一面受日光照射时，由于两面温度及伸长不同，产生弯曲50

7.6　避免高压阀放气导致的湿气凝结51

7.7　热膨胀大的箱体可以在中心支持51

7.8　对较长的机械零部件，要考虑因温度变化产生尺寸变化时，能自由变形51

7.9　淬硬材料工作温度不能过高51

7.10　零件暴露在高温下的部分，忌用橡胶、聚乙烯塑料等制造52

7.11 精密机械的箱体零件内部不宜安排油箱，以免产生热变形52

7.12　避免电动机发热影响精度52

7.13　避免热膨胀系数不同对测量或相配合零件的影响53

7.14　注意容器内部受热膨胀气体排出54

7.15　低速下连续工作不宜采用蜗杆减速器54

7.16　容器内的液体应能排除干净55

7.17　注意避免轴与轮毂的接触面产生机械化学磨损（微动磨损）55

7.18　与腐蚀性介质接触的结构应避免有狭缝56

7.19　避免采用易被腐蚀的螺钉结构56

7.20　钢管与铜管连接时，易产生电化学腐蚀，可安排一段管定期更换56

7.21　避免采用易被腐蚀的结构57

7.22　注意避免换热器管道的冲击微动磨损57

第8章　降低振动和噪声的结构设计58

概述58

8.1　减少或避免运动部件的冲击和碰撞，以减小噪声58

8.2　高速转子必须进行平衡59

8.3　受冲击零件质量不应太小59

8.4　为吸收振动，零件应该有较强的阻尼性59

8.5　室内噪声源应该隔离60

8.6　电动机产生的振动会影响精密机械的正常工作60

8.7　冲击很大的机器，应该有单独的地基61

8.8　精密仪器和机械应该有适当的隔振措施61

8.9　精密光学仪器等产品，运输过程中产生的振动会使它被破坏62

8.10　大型精密零件在运输时产生变形62

8.11　为了减小间歇机构噪声，可以用凸轮机构代替槽轮机构62

8.12　不适当的约束导致机构产生冲击和振动63

8.13　液压缸必须能够充分排气64

8.14　壳体应该有足够的刚度以避免振动64

8.15　并联的传动装置不同步时将产生噪声65

第9章　铸造件结构设计66

概述66

9.1　分型面力求简单67

9.2　防止合型偏差对外观造成不利影响67

9.3　分型面要尽量少67

9.4　铸件表面避免内凹68

9.5　表面凸台尽量集中68

9.6　改进妨碍起模的结构68

9.7　铸件内腔不得过深68

9.8　采用易于脱芯的结构69

9.9　铸件结构应有利于清除芯砂69

9.10　型芯设计应有助于提高铸件质量70

9.11　封腔的铸件要注意气体的排出70

9.12　尽量不用型芯71

9.13　铸件内腔应使造芯方便71

9.14　不用或少用型芯撑71

9.15　铸件壁厚力求均匀72

9.16　用加强肋使壁厚均匀72

9.17　大型铸件外表面不应有小的凸出部分72

9.18　考虑凝固顺序设计铸件壁厚73

9.19　内壁厚应小于外壁厚73

9.20　铸件壁厚应逐渐过渡74

9.21　注意肋的受力74

9.22　肋的设置要考虑结构稳定性74

9.23　去掉不必要的圆角75

9.24　铸件的孔边应有凸台75

9.25　合理布置加强肋75

9.26　保证铸件自由收缩，避免产生缺陷76

9.27　两壁相交时夹角不宜太小76

9.28　避免采用产生较大内应力的形状76

9.29　注意铸件合理传力和支持76

9.30　化大为小，化繁为简77

9.31　避免较大又较薄的水平面77

9.32　铸件的孔尽可能穿通77

9.33　铸件的复杂曲线形状和尺寸必须明确78

第10章　锻造件结构设计79

概述79

10.1　自由锻零件应避免锥形和楔形79

10.2　相贯形体力求简化80

10.3　避免用肋板80

10.4　自由锻件不应设计复杂的凸台80

10.5 自由锻造的叉形零件内部不应有凸台81

0.6　模锻件形状应尽量简单81

10.7　模锻件的分模面尺寸应当是零件的最大尺寸，且分模面应为平面81

10.8　模锻件形状应对称81

10.9　模锻件应有适当的圆角半径82

10.10　模锻件应适于脱模82

10.11　尽量直接模锻成形82

10.12　复杂结构设计成可以分为几部分锻造82

第11章　冲压件结构设计83

概述83

11.1　冲压件的外形应尽可能对称83

11.2　零件的局部宽度不宜太窄83

11.3　凸台和孔的深度和形状应有一定要求84

11.4　冲压件设计应考虑节料84

11.5　冲压件外形应避免大的平面84

11.6　弯曲件在弯曲处要避免起皱85

11.7　注意设计斜度85

11.8　防止孔变形85

11.9　薄板弯曲件在弯曲处要有切口86

11.10　拉延件的凸边应均匀86

11.11　利用切口工艺可以简化结构87

11.12　冲压件标注尺寸应考虑冲模磨损87

11.13　标注冲压件尺寸要考虑冲压过程87

11.14　简化展开图88

11.15　注意支撑不宜太薄88

11.16　压肋能提高刚度但有方向性89

11.17　拉延件外形力求简单89

第12章　焊接件结构设计90

概述90

12.1　合理设计外形91

12.2　减小焊前切削加工91

12.3　焊接件不要简单模仿铸件（一）91

12.4　焊接件不要简单模仿铸件（二）92

12.5　尽量减少组成焊接件的零件数和焊缝数92

12.6　注意提高焊接悬臂梁根部的强度93

12.7　焊接接头应力求过渡平缓93

12.8　焊缝不宜安排在机械加工表面或转折处94

12.9　断面转折处不应布置焊缝94

12.10　避免焊缝底部受拉应力95

12.11　截面形状应有利于减少变形和应力集中95

12.12　正确选择焊缝位置96

12.13　不要让焊接影响区相距太近96

12.14　避免多条焊缝汇聚97

12.15　考虑气体扩散97

12.16　减小焊缝的受力97

12.17　减小热变形98

12.18　合理利用型材，简化焊接工艺98

12.19　采用套料剪裁98

12.20　注意焊缝受力99

12.21　焊缝的加强肋布置要合理99

12.22　采用板料弯曲件以减少焊缝100

12.23　焊缝应避开加工表面100

12.24　可以用冲压件代替加工件100

12.25　点焊接头不宜受拉力，宜承受剪切101

12.26　箱形截面的构件用点焊连接时，应把连接处设在中性轴处101

第13章　粉末冶金件结构设计102

概述102

13.1　孔与零件边缘距离不可太近103

13.2　零件不可有尖角103

13.3　零件沿压制方向形状和尺寸不宜变化，避免细长孔103

13.4　避免圆锥台大小端尺寸相差过大104

13.5　球形零件制造困难104

13.6　齿轮的螺旋角不宜过大104

13.7　凸台和凹槽尺寸不能过大105

13.8　滚花不能采用交叉形状105

13.9　复杂形状的零件不可要求直接压出105

13.10　粉末冶金零件不可简单模仿机械加工件106

第14章　粘接件结构设计107

概述107

14.1　改进粘接接头结构，减小粘接面受力108

14.2　对剥离力较大部分采用增强措施108

14.3　粘接结构与铸、焊件有不同特点109

14.4　避免粘接接头应力分布不均匀109

14.5　粘接接头强度不够时，应采取提高强度措施109

14.6　粘接用于修复时不能简单地粘合，要加大粘接面积110

14.7　两圆柱对接时，应加套管或内部附加连接柱110

14.8　修复重型零件除粘接外，应加波形键111

14.9　修复产生裂纹的零件除胶粘外，还应采取其他措施111

第15章　工程塑料件结构设计112

概述112

15.1　不同厚度的壁之间应该有过渡部分113

15.2　壁厚适当、均匀113

15.3　避免倒塌114

15.4　表面凹痕的消除或掩盖115

15.5　要有足够的脱模斜度115

15.6　塑料零件结构应对称116

15.7　采用组合结构116

15.8　减小有拐角零件的变形116

15.9　避免细长杆受压117

15.10　避免内切结构117

15.11　避免侧孔结构118

15.12　避免侧向凹陷或凸台结构119

15.13　利用加强肋提高塑料件的强度和刚度120

15.14　合理布置加强肋121

15.15　避免加强肋会聚121

15.16　避免大型壳体顶部和底部的变形122

15.17　避免薄壁容器侧壁的变形122

15.18　避免尖锐的棱角123

15.19　避免表面出现接缝124

15.20　避免平面上留有熔接痕124

15.21　合理设计支承面的结构125

15.22　合理设计角撑126

15.23　合理设计凸台126

15.24　合理设计通孔127

15.25　合理设计盲孔128

15.26　避免采用三角形螺纹129

15.27　合理设计螺纹件129

15.28　螺纹的开始和终结部分要平缓130

15.29　避免螺钉连接引起表面倒塌130

15.30　用螺栓连接的塑料零件要加金属套筒131

15.31　合理设计嵌件131

15.32　嵌件在塑料件中的固定应可靠132

15.33　标记的设计133

15.34　合理设计瓶口螺纹133

15.35　避免粘合面承受过大的拉应力134

15.36　减少塑料零件装配时所需的动作134

15.37　利用塑料零件的弹性设计特殊的机构135

15.38　切忌简单模仿钢、木制零件的结构135

15.39　避免直接在塑料零件上面作螺纹孔136

第16章　陶瓷件和橡胶件结构设计137

概述137

16.1　应避免要求陶瓷件具有高尺寸精度138

16.2　要求模具制造方便138

16.3　孔与零件边缘的距离不宜太近138

16.4　陶瓷件应该具有足够的刚度139

16.5　避免陶瓷件有薄壁139

16.6　孔如果能够与边缘开通，则模型制造简化139

16.7　陶瓷件应避免各种薄弱的部分140

16.8　涂釉的零件应考虑涂釉的方便140

16.9　涂釉零件内部拐角处应避免釉料堆积141

16.10　磨削加工的加工面应该有砂轮越程槽141

16.11　陶瓷零件用螺纹连接时应采用大垫圈141

16.12　陶瓷零件应使用特殊的轴毂连接142

16.13　陶瓷零件不能承受拉力142

16.14　避免陶瓷零件的温度应力142

16.15　橡胶零件应避免与油接触143

16.16　接触橡胶零件的金属零件必须光滑143

16.17　接触橡胶零件的金属零件避免有尖锐棱边143

16.18　橡胶零件尽量采用标准件143

16.19　橡胶零件应有脱模斜度144

16.20　橡胶件壁厚应该均匀，有圆角144

16.21　囊状零件口径与腹径不应相差太大144

16.22　橡胶波纹管的峰谷直径不应相差太大145

16.23　在橡胶件中镶嵌其他材料的嵌件时，嵌件的长度不宜过长145

16.24　镶嵌件上面有内外螺纹时，不应位于模具的分模面上145

16.25　镶嵌件在模具中位置应该有一定精度145

16.26　镶嵌件嵌入深度不可太小146

第17章　热处理和表面处理件结构设计147

概述147

17.1　要求高硬度的零件（整体淬火处理）尺寸不能太大148

17.2　避免零件各部分壁厚悬殊148

17.3　应避免尖角和突然的尺寸改变148

17.4　避免采用不对称的结构148

17.5　避免淬火零件结构太复杂149

17.6　避免零件刚度过低，产生淬火变形149

17.7　避免开口形零件淬火150

17.8　避免孔距零件边缘太近150

17.9　采用局部淬火以减少变形151

17.10　高频淬火齿轮块两齿轮间应有一定距离151

17.11　铸铁件不宜采用发黑处理151

17.12　表面渗碳层应该有足够的厚度，处理后不可大量切削（磨削）加工152

17.13　电镀钢零件表面不可太粗糙152

17.14　电镀的相互配合零件在机械加工时应考虑镀层厚度152

17.15　注意电镀零件反光，不适于某些工作条件152

第18章　机械加工件结构设计153

概述153

18.1　注意减小毛坯尺寸154

18.2　减小加工面的长度154

18.3　加工面与不加工面不应平齐154

18.4　要考虑到铸造误差的影响155

18.5　不同加工精度表面要分开155

18.6　将形状复杂的零件改为组合件以便于加工156

18.7　避免不必要的精度要求156

18.8　刀具容易进入或退出加工面157

18.9　避免加工封闭式空间157

18.10　避免刀具不能接近工件157

18.11　不能采用与刀具形状不适合的零件结构形状158

18.12　避免多个零件组合加工158

18.13　复杂加工表面要设计在外表面而不要设计在内表159

面上159

18.14　避免复杂形状零件倒角159

18.15　必须避免非圆形零件的止口配合160

18.16　避免不必要的补充加工160

18.17　避免无法夹持的零件结构160

18.18　避免无测量基面的零件结构161

18.19　避免加工中的冲击和振动161

18.20　避免在斜面上钻孔162

18.21　通孔的底部不要产生局部未钻透162

18.22　减少加工同一零件所用刀具数162

18.23　避免加工中的多次固定163

18.24　注意使零件有一次加工多个零件的可能性163

18.25　避免采用多个加工工序164

18.26　避免采用方形凸缘164

18.27　减少走刀次数164

18.28　相对的两个沟槽能在一次走刀中切出165

18.29　外圆上面不宜有凸起165

18.30　对中表面直径应小166

18.31　以外圆和通孔作为对中面好166

18.32　能够在一次加工中得到的孔作为对中面效果好167

第19章　考虑装配的结构设计168

概述168

19.1　避免同时装入两个配合面169

19.2　柔性套安装时要有引导部分169

19.3　难以看到的相配零件要有引导部分170

19.4　零件安装部位应该有必要的倒角170

19.5　要为拆装零件留有必要的操作空间171

19.6　避免凸轮机构试车时电动机反转，造成失效171

19.7　齿轮安装正确位置应该标示172

19.8　为了活塞安装方便，气缸应有斜角172

19.9　采用特殊结构避免错误安装173

19.10　避免因错误安装而不能正常工作173

19.11　采用对称结构简化装配工艺174

19.12　为了便于用机械手安装，采用卡扣或内部锁定结构174

19.13　紧固件头部应具有平滑直边，以便拾取175

19.14　自动上料机构供料的零件，应避免缠绕搭接175

19.15　简化装配运动方式176

19.16　尽量减少现场装配工作量176

第20章　考虑维修的结构设计177

概述177

20.1　拆卸一个零件时应避免必须拆下其他零件177

20.2　对一个机械应合理划分部件178

20.3　尽量采用标准件178

20.4　零件在损坏后应易于拆下，回收材料178

20.5　同一轴的两个轴承，不宜用独立的轴承座179

20.6　齿轮传动装置中，各轴的轴承座不应分离179

20.7　孔用弹簧挡圈应该有拆卸用的结构180

20.8　键要考虑拆卸问题180

20.9　锥形轴端上的轮毂，可以用油压拆卸181

20.10　与孔配合紧密的套筒，应有考虑拆卸的结构181

20.11　薄弱的零件不应暴露在容易损坏的部位181

20.12　设计者应考虑使用者的维修水平，认真负责地编写使用说明书182

20.13　维修一个部件时，不要拆卸其他部件182

20.14　注意维修时螺钉拆卸方便183

20.15　检修时只进行局部拆卸，设置维修孔184

第21章　螺纹连接结构设计186

概述186

21.1　避免用螺纹件定位187

21.2　螺钉应布置在被连接件刚度最大的部位187

21.3　法兰螺栓不要布置在正下面188

21.4　侧盖的螺栓间距，应考虑密封性能188

21.5　法兰结构的螺栓直径、间距及连接处厚度要选择适当188

21.6　避免螺杆受弯曲应力189

21.7　受弯矩的螺杆结构，应尽量减小螺纹受力189

21.8　避免在拧紧螺母（或螺钉）时，被连接件产生过大的变形190

21.9　紧定螺钉只能加在不承受载荷的方向上190

21.10　受剪螺栓钉杆应有较大的接触长度191

21.11　减小螺母的摩擦面191

21.12　螺母与零件的接触面为锥形时，其锥顶角不可太小192

21.13　不要使螺孔穿通，以防止泄漏192

21.14　螺纹孔不应穿过两个焊接件192

21.15　对深的螺孔，应在零件上设计相应的凸台193

21.16　螺孔要避免相交193

21.17　高速旋转体的紧固螺栓的头部不要伸出194

21.18　避免螺栓穿过有温差变化的腔室194

21.19　靠近基础混凝土端部不宜布置地脚螺栓195

21.20　螺孔的孔边要倒角195

21.21　用多个沉头螺钉固定时，各埋头不可能都贴紧195

21.22　对顶螺母高度不同时，不要装反196

21.23　防松的方法要确实可靠196

21.24　防松方法结构应简单197

21.25　考虑螺母拧紧时有足够的扳手空间197

21.26　要保证螺栓的安装与拆卸的空间198

21.27　螺杆顶端螺纹有碰伤的危险时，应有圆柱端以保护螺纹198

21.28　铝制垫片不宜在电气设备中使用198

21.29　表面有镀层的螺钉，镀前加工尺寸应留镀层裕量199

第22章　键与花键结构设计200

概述200

22.1　钩头斜键不宜用于高速200

22.2　平键加紧定螺钉引起轴上零件偏心201

22.3　按照平键和半圆键的新国标，键断面尺寸与轴直径无关201

22.4　轴上两个平键，如果能够满足传力要求，截面应该取相同尺寸202

22.5　键槽长度不宜开到轴的阶梯部位202

22.6　键槽不要开在零件的薄弱部位202

22.7　键槽底部圆角半径应该够大203

22.8　使用键连接的轮毂应该有足够的厚度203

22.9　轴上用平键分别固定两个零件时，键槽应该在同一母线上204

22.10　平键两侧应该有较紧密的配合204

22.11　一面开键槽的长轴容易弯曲205

22.12　锥形轴用平键尽可能平行于轴线205

22.13　有几个零件串在轴上时，不宜分别用键连接205

22.14　当一个轴上零件用两个平键时，要求较高的加工精度206

22.15　采用两个斜键时要相距90°～120°206

22.16　用两个半圆键时，应在轴向同一母线上207

22.17　花键轴端部强度应予以特别注意207

22.18　注意轮毂的刚度分布，不要使转矩只由部分花键传递207

第23章　定位销和连接销结构设计208

概述208

23.1　两定位销之间距离应尽可能远209

23.2　对称结构的零件，定位销不宜布置在对称的位置209

23.3　两个定位销不宜布置在两个零件上209

23.4　定位销要垂直于接合面210

23.5　相配零件的销钉孔要同时加工210

23.6　淬火零件的销钉孔也应配作210

23.7　必须保证销钉容易拔出211

23.8　对不易观察的销钉装配要采用适当措施211

23.9　安装定位销不应使零件拆卸困难211

23.10　在过盈配合面上不宜装定位销212

23.11　用销钉传力时要避免产生不平衡力212

第24章　过盈配合连接结构设计213

概述213

24.1　相配零件必须容易装入213

24.2　避免同时压入两个配合面214

24.3　避免同一配合尺寸装入多个过盈配合件214

24.4　不要令二个同一直径的孔作过盈配合214

24.5　过盈配合的轴与轮毂，配合面要有一定长度215

24.6　过盈配合与键综合运用时，应先装键入槽215

24.7　过盈配合件应该有明确的定位结构216

24.8　对过盈配合件应考虑拆卸方便216

24.9　注意工作温度对过盈配合的影响217

24.10　注意离心力对过盈配合的影响217

24.11　要考虑两零件用过盈配合装配后，其他尺寸的变化217

24.12　在铸铁件中嵌装的小轴容易松动218

24.13　不锈钢套因温度影响会使过盈配合松脱218

24.14　避免过盈配合的套上有不对称的切口219

24.15　锥面配合的锥度不宜过小219

24.16　锥面配合不能用轴肩定位220

第25章　传动系统结构设计221

概述221

25.1　避免铰链四杆机构的运动不确定现象222

25.2　注意机构的死点222

25.3　避免导轨受侧推力223

25.4　限位开关应设置在连杆机构中行程较长的构件上223

25.5　注意传动角不得过小224

25.6　摆动从动件圆柱凸轮的摆杆不宜太短224

25.7　正确安排偏置从动件盘形凸轮移动从动件的导轨位置225

25.8　连杆机构各构件的运动忌发生干涉225

25.9　设计多杆机构必须检查其自由度F是否等于1226

25.10　平面连杆机构的平衡226

25.11　设计间歇运动机构应考虑运动系数227

25.12　利用瞬停节分析锁紧装置的可靠性228

25.13　考虑调节运动参数的可能性228

25.14　要求改善性能的机构宜用组合机构229

25.15　机械要求反转时，一般可考虑电动机反转230

25.16　必须考虑原动机的启动性能230

25.17　选择齿轮传动类型，首先考虑用圆柱齿轮230

25.18　起重机的起重机构中不得采用摩擦传动231

25.19　带传动不宜布置在低速级，链传动不宜布置在高速级231

25.20　对于要求慢速移动的机构，螺旋优于齿条232

25.21　采用大传动比的标准减速器代替散装的传动装置233

25.22　用减速电动机代替原动机和传动装置233

25.23　采用轴装式减速器234

25.24　传动系统各部件宜安装在同一底座上234

第26章　带传动结构设计235

概述235

26.1　小带轮直径不宜过小236

26.2　带轮中心距不能太小236

26.3　带传动速度不宜太低或太高237

26.4　带传动应注意加大小轮包角237

26.5　两轴处于上下位置的带轮，应使带的垂度有利于加大包角238

26.6　带传动中心距要可以调整238

26.7　带要容易更换239

26.8　带过宽时带轮不宜悬臂安装239

26.9　靠自重张紧的带传动，当自重不够时要加辅助装置240

26.10　注意两轴平行度和带轮中心位置240

26.11　半交叉平带传动不能反转241

2612　张紧轮直径不宜太小241

26.13　V带应该能够调整中心距242

26.14　平带传动小带轮应作成微凸242

26.15　带轮工作表面应光洁243

26.16　高速带轮表面应开槽243

26.17　同步带传动的安装要求比普通平带高243

26.18　同步带轮应该考虑安装挡圈243

26.19　增大带齿顶部和轮齿顶部的圆角半径244

26.20　同步带外径宜采用正偏差244

第27章　链、绳传动结构设计245

概述245

27.1　链传动应紧边在上246

27.2　两链轮上下布置时，小链轮应在上面246

27.3　不能用一个链条带动一条水平线上多个链轮247

27.4　链传动的中心距应该能调整247

27.5　注意挠性传动拉力变动对轴承负荷的影响247

27.6　带与链传动应加罩248

27.7　链条卡簧的方向要与链条运行方向适应248

27.8　链条用少量的油润滑为好248

27.9　绳轮直径不得任意减小249

27.10　应避免钢丝绳反复弯曲249

27.11　设计者必须严格规定钢丝绳的报废标准249

27.12　钢丝绳必须定期润滑250

27.13　卷筒表面应该有绳槽250

27.14　注意钢丝绳产生的侧向拉力250

27.15　封闭式钢丝绳头，锥孔直径不能太小251

27.16　为了避免钢丝绳乱绳，应装导绳器251

27.17　调整钢丝绳长度的布置应有最大的调整效果252

27.18　注意防止钢丝绳的弹射作用252

第28章　齿轮传动结构设计253

概述253

28.1　齿轮布置应考虑有利于轴和轴承受力254

28.2　人字齿轮的两方向齿结合点（A）应先进入啮合254

28.3　齿轮块要考虑加工齿轮时刀具切出的距离255

28.4　齿轮与轴的连接要减少装配时的加工255

28.5　注意保证沿齿宽齿轮刚度一致255

28.6　利用齿轮的不均匀变形补偿轴的变形256

28.7　剖分式大齿轮应在无轮辐处分开256

28.8　轮齿表面硬化层不应间断256

28.9　齿轮直径较小时应作成齿轮轴257

28.10　齿轮根圆直径可以小于轴直径257

28.11　小齿轮宽度要大于大齿轮宽度257

28.12　非金属材料齿轮要避免形成阶梯磨损258

28.13　批量生产的齿轮，其形状要适宜叠装加工258

28.14　斜齿轮轴向力应指向轴的定位轴肩258

28.15　相互啮合的一对齿轮齿数不宜互成整倍数259

28.16　配对的大、小齿轮齿面硬度宜保持一定的硬度差259

28.17　高速齿轮的喷油润滑宜从啮出侧给油260

28.18　双向回转精密传动的齿轮应控制空回误差260

28.19　锥齿轮的轮毂不应超过根锥261

28.20　组合锥齿轮结构中螺栓要不受拉力261

28.21　锥齿轮轴必须双向固定262

28.22　大小锥齿轮轴都应能作轴向调整262

第29章　蜗杆传动结构设计263

概述263

29.1　蜗轮的齿数不宜太少也不能过多264

29.2　为节约贵重材料，蜗轮宜制成组合式结构265

29.3　蜗杆传动不宜用于传动比小、功率大和长期连续运转的传动中266

29.4　自锁蜗杆传动不宜用于有较大惯性力的机械267

29.5　蜗杆自锁不可靠268

29.6　不宜对蜗杆进行变位268

29.7　蜗杆受发热影响比蜗轮严重269

29.8　蜗杆位置与转速有关269

29.9　蜗杆刚度不仅决定于工作时受力270

29.10　蜗杆传动受力复杂影响精密机械精度270

29.11　蜗杆传动的作用力影响传动灵活性271

第30章 减速器结构设计272

概述272

30.1　传动装置应力求组成一个组件273

30.2　注意减速器内外压力平衡274

30.3　分箱面不宜用垫片274

30.4　减速器中应有足够的油并及时更换275

30.5　尽量避免采用立式减速器275

30.6　立式箱体应防止剖分面漏油276

30.7　一级传动的传动比不可太大276

30.8　行星齿轮减速器应有均载装置277

30.9　不对称齿轮轴系中，宜将小齿轮安排在远离转矩输入端277

30.10　为改善齿轮和轴承工作受力条件，宜采用分流式减速器278

30.11　传动功率很大时，宜采用双驱动式或中心驱动式减速器279

30.12　二级锥齿轮减速器中，锥齿轮传动应布置在高速级279

30.13　以动力传动为主的传动，宜采用蜗杆—齿轮减速器280

30.14　各级传动齿轮浸油深度忌差别过大281

30.15　圆周速度较高的齿轮减速器，不宜采用油池润滑281

30.16　导油沟与回油沟忌错用282

30.17　蜗杆减速器冷却用风扇宜装在蜗杆轴上283

30.18　蜗杆减速器外面散热片的方向与冷却方法有关283

第31章　变速器结构设计284

概述284

31.1　变速器移动齿轮要有空档位置285

31.2　变速器齿轮要倒角和圆齿285

31.3　滑移齿轮要有安装拨叉的地方286

31.4　滑移齿轮布置在转速高的主动轴上滑动省力286

31.5　三联齿轮在滑移时，两侧齿轮不能与另一轴中间齿轮相碰287

31.6　有级变速转速数列分级排列，宜按等比级数排列287

31.7　分配传动比宜“前慢后快”，安排传动组级数宜“前多后少”288

31.8　变速组内齿轮排列宜尽量缩短轴向尺寸289

31.9　齿轮布置宜尽量缩小径向尺寸290

31.10　采用多速电动机简化变速机构291

31.11　避免传动件超速现象291

31.12　摩擦轮和摩擦无级变速器应避免几何滑动292

31.13　主动摩擦轮用软材料293

31.14　圆锥摩擦轮转动，压紧弹簧应装在小圆锥摩擦轮上294

31.15　设计应设法增加传力途径，并把压紧力化作内力294

31.16　无级变速器的机械特性应与工作机和原动机相匹配295

31.17　V带无级变速器的带轮工作锥面的母线不是直线296

31.18　合理设置摩擦无级变速器加压装置的位置296

31.19　无级变速器宜布置在传动系统中的高速端298

31.20　无级变速器与有级变速器串联时，有级变速器的变速范围宜略小于无级变速器的变速范围298

第32章　轴结构设计300

概述300

32.1　尽量减小轴的截面突变处的应力集中300

32.2　要注意轴上键槽引起的应力集中的影响301

32.3　要减小轴在过盈配合处的应力集中302

32.4　要减小过盈配合零件装拆的困难303

32.5　装配起点不要成尖角，两配合表面起点不要同时装配304

32.6　盲孔中装入过盈配合轴应考虑排出空气305

32.7　轴上零件的定位要采用轴肩或轴环305

32.8　轴的结构一般不宜设计成等径轴306

32.9　轴与滚筒零件连接，不要在两轮毂处都加工出键槽307

32.10　轴上键槽要加工方便307

32.11　在轴上钻细长孔很困难308

32.12　保证轴与安装零件的压紧或预留间隙的尺寸差308

32.13　要避免弹性挡圈承受轴向力309

32.14　在旋转轴上切制螺纹，要有利于紧固螺母的防松310

32.15　确保止动垫圈在轴上的正确安装310

32.16　转轴上的润滑油要从小轴段处进油，大轴段处出油311

32.17　不宜在大轴的轴端直接连接小轴，或将大轴的—端车311

成很小直径的轴311

32.18　合理确定轴的毛坯及其外形要求313

32.19　在同一设备中，材料及热处理不同的轴或销轴，其外形尺寸应有区别313

32.20　空心轴节省材料314

32.21　改善轴的表面品质，提高轴的疲劳强度314

32.22　轴上多键槽位置的设置要合理315

32.23　空心轴的键槽下部壁厚不要太薄316

32.24　传动轴的悬伸端受力应靠近支承点316

32.25　合理布置轴上零件和改进结构，以减小轴的受力317

32.26　使轴由承受对称循环应力改为静应力，以提高轴的强度317

32.27　采用载荷分流以提高轴的强度和刚度318

32.28　采用中央等距离驱动，以防止两端扭转变形差319

32.29　轴颈表面要求有足够硬度319

32.30　高速轴的挠性联轴器要尽量靠近轴承320

32.31　避免轴的支承反力为零321

32.32　不要使轴的工作频率与其固有频率相一致或接近321

第33章　联轴器、离合器、制动器结构设计323

概述323

33.1　不宜选择不合用的联轴器型式323

33.2　高速旋转的联轴器不能有突出在外的突起物324

33.3　有滑动摩擦的联轴器要注意保持良好的润滑条件325

33.4　工作转速较高的联轴器全部表面都应切削加工325

33.5　对于经常装拆及载荷较大、有冲击振动的场合，宜用圆锥形轴孔的联轴器326

33.6　滚子链联轴器不宜用于逆向传动和高速传动326

33.7　使用有凸肩和凹槽对中的联轴器，要考虑轴的拆装327

33.8　轴的两端传动件要求同步转动时，不宜使用有弹性元件327

的挠性联轴器327

33.9　中间轴无轴承支承时，两端不要采用十字滑块联轴器327

33.10　单万向联轴器不能实现两轴的同步转动328

33.11　不要利用齿轮联轴器的外套做制动轮328

33.12　齿轮联轴器中，不能没有润滑剂329

33.13　弹性套柱销联轴器和十字滑块联轴器应分别设置在减速器的高速轴和低速轴，而不宜相反设置329

33.14　联轴器连接两轴的支承应具有同一种型式330

33.15　尼龙绳联轴器的两半联轴器端面不能贴紧330

33.16　在转速差大的场合进行接合时，不宜采用牙嵌式离合器331

33.17　牙嵌式离合器需要设置对中装置332

33.18　离合器操纵环应安装在与从动轴相连的半离合器上332

33.19　注意剪切销式安全离合器的受力不平衡现象332

33.20　要保证圆锥摩擦离合器在磨损时接合面的正常接触333

33.21　要求分离迅速的场合不要采用油润滑的摩擦盘式离合器333

33.22　在高温工作的情况下，不宜采用多盘式摩擦离合器334

33.23　多盘式摩擦离合器的摩擦盘数不宜过多334

33.24　避免将离合器设置在传动系统的输出端334

33.25　离心离合器不宜用于变速传动和启动过程太长的场合335

33.26　带负荷直接启动困难的机械，宜用离合器取代联轴器335

33.27　启动频繁且需要经常正反转的传动系统中，宜设置离合器336

33.28　对于重要的机械装置，不要用自锁的蜗杆机构当作制动器使用337

33.29　尽量不采用单瓦块制动器337

33.30　要注意带式制动器中制动轮轴的回转方向337

33.31　对于高安全性的传动系统，应设置两级以上制动器338

第34章　滑动轴承结构设计339

概述339

34.1　轴承应开设油沟，使润滑油能顺利地进入摩擦表面339

34.2　润滑油不应从承载区引入轴承340

34.3　不要使全环油槽开在轴承中部341

34.4　不要形成润滑油的不流动区342

34.5　剖分轴瓦的接缝处宜开油沟343

34.6　要使油环给油充分可靠344

34.7　防止出现切断油膜的锐边或棱角345

34.8　加油孔不要被堵塞345

34.9　防止发生阶梯磨损346

34.10　不要使轴瓦的止推端面为线接触347

34.11　推力轴承与轴颈不宜全部接触348

34.12　球面推力轴承宜采用综合曲率半径大的接触副348

34.13　承受重载荷或温升较高的轴承，不要把轴承座和轴瓦接触表面中间挖空348

34.14　不要发生轴瓦或衬套等不能装拆的情况349

34.15　要减少中间轮和悬臂轴的支承轴承产生的边缘压力349

34.16　在轴承座孔不同心或在受载后轴线发生挠曲变形条件下，要选择自动调心滑动轴承350

34.17　轴瓦和轴承座不允许有相对移动351

34.18　要使双金属轴承中两种金属贴附牢靠351

34.19　白合金轴承衬不宜用铸铁轴瓦352

34.20　轴瓦和轴不宜用相同的材料352

34.21　含油轴承不宜用于高速或连续旋转的用途352

34.22　含油轴承并非完全不用供油353

34.23　设计塑料轴承不能按金属轴承同样处理353

34.24　确保合理的运转间隙354

34.25　保证轴工作时热膨胀所需要的间隙354

34.26　考虑磨损后的间隙调整355

34.27　滑动轴承不宜和密封圈组合356

34.28　在轴承盖或上半箱体提升过程中不要使轴瓦脱落356

34.29　在高速轻载条件下使用的圆柱形轴瓦要防止失稳357

34.30　高速轻载条件下使用的轴承要选用抗振性好的轴承358

34.31　重载大型机械的高速旋转轴的启动需要有高压顶轴系统的轴承359

第35章　滚动轴承结构设计360

概述360

35.1　定位轴肩圆角半径应小于轴承圆角半径360

35.2　必须考虑轴承装拆361

35.3　安装和拆卸比较频繁时，宜采用可分离型轴承362

35.4　不宜用于高速旋转的滚动轴承362

35.5　要求支承刚性高的轴，宜使用刚性高的轴承363

35.6　角接触轴承的不同排列方式对支承刚性影响的设计364

35.7　利用预紧方法提高角接触轴承的支承刚性365

35.8　角接触轴承同向串联安装，宜用于需要承受一个方向的极高轴向载荷的场合366

35.9　角接触轴承不宜与非调整间隙轴承成对组合366

35.10　轴承组合要有利于载荷均匀分担367

35.11　轴承的固定要考虑温度变化时轴的膨胀或收缩的需要368

35.12　当轴的轴向位置由其他零部件限定时，轴的两个支承不应限制轴的轴向位移369

35.13　考虑内外挡圈的温度变化和热膨胀时，圆锥滚子轴承的组合369

35.14　要求轴向定位精度高的轴，宜使用可调轴向间隙的轴承370

35.15　游轮、中间轮不宜用一个滚动轴承支承371

35.16　在两机座孔不同心或在受载后轴线发生挠曲变形条件下使用的轴，要选择具有调心性能的轴承371

35.17　设计等径轴多支点轴承时，要考虑中间轴承安装的困难372

35.18　调心轴承应合理配置372

35.19　径向调心轴承和推力调心轴承组合时，两调心运动中心忌不重合373

35.20　带球面座垫的推力轴承，不宜用于轴摆动大的场合374

35.21　滚动轴承不宜和滑动轴承联合使用374

35.22　用脂润滑的滚子轴承和防尘、密封轴承容易发热374

35.23　避免在轻合金或非金属箱体的轴承孔中直接安装轴承375

35.24　油润滑时应注意的问题375

35.25　保证油流通畅377

35.26　避免填入过量的润滑脂，不要形成润滑脂流动尽头377

35.27　用脂润滑的角接触轴承安装在立轴上时，要防止发生脂从下部脱离轴承378

35.28　用脂润滑时要避免油、脂混合378

35.29　轴承座受力方向宜指向支承底面379

35.30　轴承箱体形状和刚性对滚动体受力分布的影响379

35.31　不宜采用轴向紧固的方法来防止轴承配合表面的蠕动380

35.32　对于内外圈不可分离的轴承在机座孔上的装拆应方便381

35.33　机座上安装轴承的各孔应力求简化镗孔381

第36章　密封装置结构设计382

概述382

36.1　静密封垫片之间不能装导线383

36.2　静连接表面应该有一定的粗糙度383

36.3　高压容器密封的接触面宽度应该小384

36.4　用刃口密封时应加垫片384

36.5　O形密封圈用于高压密封时，要有保护圈385

36.6　避免O形密封圈边缘凸出被剪断385

36.7　正确使用皮圈密封385

36.8　填料较多时，填料孔深处压紧不够386

36.9　要防止填料发热386

36.10　密封件的不同部位应分别供油387

36.11　不宜靠螺纹旋转压盖来压紧密封的填料387

36.12　用油润滑密封装置时，要保持油面有一定高度388

36.13　当密封圈有缺口时，多层密封圈的缺口应错开388

36.14　压盖与阀杆之间的间隙不可过大388

36.15　阀杆表面不可太粗糙388

36.16　注意防止活塞环泄漏389

36.17　当与密封接触的轴中心位置经常变化时，不宜采用接触式密封389

36.18　密封圈的压紧力应适当390

36.19　活塞杆上避免有损伤密封的结构390

第37章　油压系统和管道结构设计391

概述391

37.1　管道排列要便于拆装和检查391

37.2　大直径管的Y形接头强度很差392

37.3　要避免油压管道中混入空气392

37.4　管道低处应注意排水393

37.5　排出管道应避免因合流而互相干扰393

37.6　排污水管道应该有弯曲，以免污染394

37.7　管道要通畅，合流时要避免扰动394

37.8　避免因管道伸缩引起的应力395

37.9　管道系统中要求经常操作、观察的部位应容易操作395

37.10　避免突然关闭管道时的液击（水锤）现象395

37.11　避免管道共振395

37.12　管道的接头不宜用左右螺纹396

37.13　注意管道支承设计396

37.14　拆装管道时不宜移动设备397

37.15　避免软管受附加应力397

37.16　软管内介质压力为脉冲变化时，软管应固定398

37.17　注意油压、气动设备的滞后现象398

37.18　冷却水污染会使冷却能力降低399

37.19　防止冷却水管表面结露399

37.20　要考虑启动和停车时的供油399

37.21　液压泵的内装溢流阀不应常用400

37.22　防止在振动时阀的手轮转动400

37.23　大口径截止阀开启困难400

37.24　防止安全阀开启时喷出的介质伤人400

第38章　机架结构设计401

概述401

38.1　简化铸件造型402

38.2　注意小尺寸的部位402

38.3　减小壁厚，节约金属402

38.4　防止铸造机架变形403

38.5　喉口处结构应加固403

38.6　注意加强底座的抗扭转强度403

38.7　减少型芯数目404

38.8　避免用型芯撑以防渗漏404

38.9　改变内腔结构保证芯铁强度和便于清砂405

38.10　机座的支承点应该与肋相连405

38.11　确定支点位置时，应考虑机架自重产生的变形406

38.12　改进结构，省去型芯406

38.13　改善铸件冷却状况407

38.14　改铸件为冲焊结构407

38.15　将锻件改为铸锻焊结构408

第39章　导轨结构设计409

概述409

39.1　工作台与导轨应“短的在上”410

39.2　一般情况下不宜采用双V导轨410

39.3　导轨支持的工作台，驱动力作用点应使两导轨的阻力矩平衡411

39.4　避免在导轨上面运动的零件卡滞411

39.5　导轨上面运动的零件与丝杠不要作刚性连接412

39.6　双矩形导轨要考虑调整间隙412

39.7　导轨的温度变化较大时，导向面之间的距离不应太大413

39.8　导向面应不变413

39.9　导轨的压板固定要求接触良好，稳定可靠414

39.10　压板要有尺寸分界414

39.11　镶钢导轨不宜用开槽沉头螺钉固定415

39.12　固定导轨的螺钉不应斜置415

39.13　避免扭紧固定螺钉时，引起导轨变形而影响精度416

39.14　镶条应装在不受力面上416

39.15　镶条调整应无间隙417

39.16　避免导轨铸造缺陷417

39.17　导轨支承部分应该有较高的刚度418

39.18　要防止滚动件脱出导轨，安装限位装置418

39.19　减少导轨安装的调整工作419

39.20　注意相配合的导轨面能互研419

39.21　滚动导轨应有足够的硬度420

39.22　滚柱导轨的滚柱不宜过长420

39.23　尽量避免采用刮研导轨420

第40章　弹簧结构设计421

概述421

40.1　弹簧应有必要的调整装置422

40.2　螺旋压缩弹簧受最大工作载荷时应有一定余量422

40.3　拉伸弹簧应有安全装置422

40.4　组合螺旋弹簧旋向应相反423

40.5　注意螺旋扭转弹簧的加力方向423

40.6　应注意板弹簧销的磨损和润滑423

40.7　环形弹簧应考虑其复位问题424

40.8　弹簧应避免应力集中424

40.9 自动上料的弹簧要避免互相缠绕，弹簧应采用封闭端结构425

40.10　用弹簧保持零件定位时，要求有一定的预压力425

参考文献426