机械零部件结构设计及计算实例 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘瑛，李玉兰 编

图书标签:

• 机械设计
• 机械零部件
• 结构设计
• 计算实例
• 工程机械
• 机械工程
• 制造技术
• 机械原理
• 设计手册
• 工业工程

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122205148

版次：1

商品编码：11595809

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-01-01

用纸：胶版纸

页数：248

字数：397000

正文语种：中文

内容简介

　　《机械零部件结构设计及计算实例》是编者在总结多年教学实践经验的基础上，充分吸纳机械设计领域中的新标准、新工艺、新结构和新方法编写而成。在编写中力求体系合理，信息量大，突出实用性和使用方便性。
　　《机械零部件结构设计及计算实例》分上下两篇。上篇在介绍机械零部件结构工艺性设计的基本要求和内容的基础上，以大量的图例介绍了铸件、锻压件、冲压件、切削件、热处理零件和粉末冶金件、工程塑料件、橡胶件、焊接件等零部件的结构工艺性，以及零部件设计的装配与维修工艺性；下篇以通用零部件为主干，全面系统地阐述了常用连接件、带传动、链传动、齿轮传动、螺旋传动、轴、轴承、联轴器、离合器和制动器等典型零部件的选用和结构设计，并给出了应用实例。
　　本书可供从事机械设计、制造、维修及相关工作的工程技术人员使用与参考。

作者简介

　　骆素君，天津军事交通学院机械设计教研室，教授，1982年毕业于沈阳理工大学，获学士学位； 曾在兵器工业部5553工厂、郑州煤矿机械厂从事产品设计、工艺设计15年；历任工程师、高级工程师等职。97年至今任军事交通学院机械设计教研室副教授。
　　主讲大学本科《机械设计基础》、《机械零件》、《机械原理》、《计算机辅助设计》等4门课程。出版专著《军用装卸搬运机械发展论证概论》 解放军出版社 副主编。作为主要完成人承担国家“八五”科技攻关DQ—20电动牵引车的研制和军队重点科研课题混合动力牵引车研制等科研课题9项。

内页插图

目录

上篇　机械零部件结构工艺性设计
第1章　机械结构设计的基本要求和主要内容
1.1机械结构设计的基本要求
1.1.1机械结构设计基本准则
1.1.2机械零件结构设计基本要求
1.2机械零件结构设计的主要内容
1.2.1满足功能要求的结构设计
1.2.2满足工作能力要求的结构设计
第2章　铸件结构设计工艺性
2.1常用铸造金属材料和铸造方法
2.1.1常用的铸造金属材料
2.1.2常用的铸造方法
2.2铸件结构设计工艺性的要求
2.2.1简化铸造工艺
2.2.2提高铸造性能
2.2.3受力合理
2.2.4便于切削加工
2.2.5采用组合铸件
2.3特种铸造对铸件结构设计工艺性的要求
2.3.1压力铸件的结构工艺性
2.3.2熔模铸件的结构工艺性
2.3.3金属型铸件的结构工艺性
2.4组合铸件对结构工艺性的要求
第3章　锻压件结构设计工艺性
3.1锻造办法与金属的可锻性
3.1.1各种锻造方法及其特点
3.1.2金属材料的可锻性
3.2锻造方法对锻件结构设计工艺性的要求
3.2.1自由锻件的结构设计工艺性
3.2.2模锻件的结构设计工艺性
第4章　冲压件结构设计工艺性
4.1冲压工序和冲压件对材料的要求
4.1.1冲压工序
4.1.2冲压件对材料的要求
4.2冲压件的基本参数
4.2.1冲裁件的基本参数
4.2.2弯曲件的基本参数
4.2.3拉深件的基本参数
4.2.4加强筋的基本参数
4.3冲压件的结构设计
4.3.1冲裁件的结构设计
4.3.2弯曲件的结构设计
4.3.3拉深件的结构设计
4.3.4其他应注意的结构设计问题
第5章　切削件的结构设计工艺性
5.1零件结构应利于保证加工质量
5.2零件结构应利于减少切削加工量和提高加工效率
5.3零件结构应利于减少生产准备和辅助工时
5.4零件结构的精度设计及尺寸标注应符合加工能力和工艺性要求
第6章　热处理零件的结构设计工艺性
6.1零件热处理方法的选择
6.1.1退火
6.1.2正火
6.1.3淬火
6.1.4回火
6.1.5表面淬火
6.1.6钢的化学热处理
6.2影响热处理零件结构设计工艺性的因素
6.2.1零件材料的热处理性能
6.2.2零件的几何形状、尺寸大小和表面质量
6.3热处理零件结构设计的注意事项
6.3.1防止热处理零件开裂的注意事项
6.3.2防止热处理零件变形的注意事项
6.3.3防止热处理零件硬度不均的注意事项
6.4典型零件的热处理实例
6.4.1齿轮的热处理
6.4.2轴类零件的热处理
6.4.3弹簧的热处理
6.4.4丝杠的热处理
6.5在工作图上应标明的热处理要求
第7章　其他材料零件及焊接件的结构设计工艺性
7.1粉末冶金件的结构设计工艺性
7.1.1粉末冶金材料的分类和选用
7.1.2可以压制成形的粉末冶金零件结构
7.1.3需要机械加工辅助成形的粉末冶金零件结构
7.1.4粉末冶金零件结构设计的基本参数
7.1.5粉末冶金零件的结构设计
7.2工程塑料件的结构设计工艺性
7.2.1工程塑料的选用
7.2.2工程塑料件的制造方法
7.2.3工程塑料零件设计的基本参数
7.2.4工程塑料零件的结构设计
7.3橡胶件结构设计的结构工艺性
7.3.1橡胶材料的选用
7.3.2橡胶件的结构与参数
7.4焊接件结构设计工艺性
7.4.1焊接方法及适用范围
7.4.2焊接件的几何尺寸
7.4.3焊接件的结构设计
第8章　零部件设计的装配与维修工艺性
8.1一般装配对零部件结构设计的工艺性要求
8.1.1零部件结构应能组成单独的部件或装配单元
8.1.2零部件结构应结合工艺特点进行设计
8.1.3零部件结构应便于装配操作
8.1.4便于拆卸和维修
8.2自动装配对零部件结构设计的工艺性要求
8.3过盈配合结构的装配工艺性
8.4零部件的维修工艺性要求
下篇　典型零部件的结构设计及计算实例
第9章　常用连接件
9.1螺纹连接的类型及设计计算
9.1.1螺纹连接的类型及标准连接件
9.1.2螺纹连接的预紧和防松
9.1.3螺纹连接的设计计算
9.1.4螺栓组连接的结构设计
9.1.5螺纹连接的设计计算实例
9.2键连接的类型及设计计算
9.2.1键和键连接的类型、特点及应用
9.2.2键连接的强度校核计算
9.2.3平键连接的设计计算实例
9.3销连接的类型及设计计算
9.3.1销连接的类型、特点和应用
9.3.2销连接的强度计算
9.3.3销连接的设计计算实例
第10章　带传动
10.1带传动概述
10.1.1带传动的工作原理
10.1.2带传动的类型
10.2带和带轮的结构设计
10.2.1V带的分类
10.2.2V带剖面结构
10.2.3普通V带基本参数
10.2.4带轮结构及技术要求
10.3带传动的设计及计算实例
10.3.1普通V带设计参数
10.3.2普通V带传动的设计计算
10.3.3带传动的设计计算实例
10.4V带传动的安装、防护及张紧
10.4.1V带传动的安装
10.4.2V带传动的防护
10.4.3V带传动的张紧
第11章　链传动
11.1链传动的类型及运动特性
11.1.1链传动的类型及特点
11.1.2链传动的运动特性
11.1.3链传动的受力分析
11.2链传动的结构设计
11.2.1滚子链的结构及尺寸
11.2.2链轮的结构及尺寸
11.3链传动的设计及计算实例
11.3.1滚子链传动的设计计算
11.3.2滚子链传动的设计计算实例
11.4链传动的安装、使用和维护
11.4.1链传动的合理布置
11.4.2链传动的张紧装置
11.4.3链传动的润滑
第12章　齿轮传动
12.1齿轮传动概述
12.1.1齿轮传动的类型
12.1.2轮齿的失效形式
12.1.3齿轮的材料选择
12.1.4齿轮的热处理方法
12.1.5齿轮传动的精度
12.2圆柱齿轮传动的设计计算
12.2.1渐开线直齿圆柱齿轮的设计计算
12.2.2渐开线直齿圆柱齿轮的设计计算实例
12.2.3渐开线斜齿圆柱齿轮传动的设计计算
12.2.4渐开线斜齿圆柱齿轮传动的设计计算实例
12.2.5圆柱齿轮的结构
12.3直齿圆锥齿轮传动的设计计算
12.3.1直齿圆锥齿轮尺寸计算
12.3.2圆锥齿轮传动的强度计算
12.3.3直齿圆锥齿轮传动的计算实例
12.3.4圆锥齿轮的结构
第13章　螺旋传动
13.1螺旋传动的工作原理及类型
13.1.1螺旋机构的工作原理
13.1.2螺旋传动的类型和应用
13.1.3螺旋机构的特点
13.2滑动螺旋传动的设计及计算
13.2.1滑动螺旋的结构和材料
13.2.2滑动螺旋传动的设计计算
第14章　轴
14.1轴的类型及材料
14.1.1轴的类型
14.1.2轴的材料
14.2轴的设计
14.2.1轴的结构设计
14.2.2轴的强度计算
14.3轴的设计计算实例
第15章　轴承
15.1滚动轴承的类型及设计计算
15.1.1滚动轴承的基本类型
15.1.2滚动轴承类型的选择
15.1.3滚动轴承的选择计算
15.1.4滚动轴承的设计计算实例
15.2滚动轴承轴系结构设计
15.2.1轴承的组合结构设计
15.2.2轴承的轴向固定
15.2.3轴承组合的调整
15.2.4轴承的配合
15.2.5轴承的装拆
15.3滑动轴承的类型及设计计算
15.3.1滑动轴承的类型及结构形式
15.3.2滑动轴承的失效形式及常用材料
15.3.3不完全液体润滑滑动轴承的设计计算
15.3.4不完全液体润滑滑动轴承的设计计算实例
第16章　联轴器、离合器和制动器
16.1联轴器的类型及设计计算
16.1.1联轴器的分类及类型选择
16.1.2几种常用的联轴器
16.1.3联轴器的选择和设计计算
16.1.4联轴器的选择和设计计算实例
16.2离合器的结构和类型
16.2.1离合器的分类
16.2.2常用离合器
16.3制动器的类型和设计计算
16.3.1制动器的组成及分类
16.3.2制动力矩的计算
16.3.3常用制动器
第17章　减速器
17.1减速器的结构和类型
17.1.1减速器的类型
17.1.2常用减速器的特点及应用
17.2减速器的结构设计
17.2.1减速器结构设计的一般步骤
17.2.2减速器箱体的结构方案选择
17.2.3减速器箱体的结构设计尺寸
17.2.4箱体结构设计的基本要求
17.3减速器的设计计算实例
17.3.1传动装置的总体设计
17.3.2减速器传动零件的设计计算
17.3.3减速器轴系零件的设计计算
17.3.4减速器机体结构尺寸的确定
17.3.5减速器装配图的绘制
参考文献

前言/序言

机械零部件结构设计及应用精要 本书精选：先进制造技术、材料科学前沿、人机工程学与系统集成 本书深入探讨现代机械系统设计中至关重要的三大核心领域：先进制造工艺对结构设计的影响、高性能材料的选择与应用，以及面向使用者的优化设计理念。旨在为机械工程师、结构设计师以及相关专业研究人员提供一套系统、前瞻性的知识框架和实践指导。 第一部分：先进制造技术对结构设计的影响 本部分侧重于理解和利用现代制造技术，以实现零部件的轻量化、高精度化和功能集成。我们摒弃了传统基于经验的估算，转向依赖先进制造方法的约束和潜力来指导结构布局。 第一章：增材制造（3D打印）驱动的结构创新 本章详细分析了选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等金属增材制造工艺对传统设计范式的颠覆性影响。 1.1 拓扑优化与仿生结构实现：重点讨论如何利用增材制造的无约束成型能力，将拓扑优化结果转化为可制造的复杂晶格结构和点阵结构。分析了这些结构在比强度和刚度方面的性能提升，并辅以应力分布的有限元分析案例。 1.2 冷却通道与热管理集成：研究如何在零部件内部直接构筑复杂流道，以实现高效的内部冷却或加热。案例分析包括涡轮叶片和高功率电子设备散热器的设计优化，强调流体动力学与结构强度的耦合分析。 1.3 制造残余应力与后处理对性能的影响：深入剖析SLM过程中产生的残余应力场，以及热等静压（HIP）等后处理技术对消除孔隙率、改善微观组织和疲劳寿命的作用。提供针对特定合金（如Inconel 718, Ti6Al4V）的设计参数建议。 第二章：精密铸造与高精度冷加工的协同 本章回归到对高可靠性、大批量零部件至关重要的传统加工方法，但侧重于如何利用数字化技术提升其设计精度。 2.1 基于过程的模拟（Process Simulation）：探讨如何利用计算机模拟预测精密铸造过程中的凝固收缩、孔隙形成和晶粒结构，从而优化模具设计和浇注方案。重点分析了定向凝固技术在制造高可靠性涡轮盘中的应用。 2.2 五轴及多任务加工的结构约束：分析超精密五轴铣削和车铣复合加工对零部件几何复杂度的限制。讲解如何设计避免刀具干涉、优化刀路效率的结构特征（如深腔、窄槽），并讨论如何通过超精密加工实现亚微米级表面粗糙度对摩擦学性能的影响。 2.3 超高强度钢的加工窗口确定：针对航空航天级马氏体钢（如4340钢、Maraging Steel）的加工，研究切削参数（进给率、切深、切削液）如何影响刀具磨损、表面完整性和基体材料的相变。 第二部分：高性能工程材料的选择与应用 本部分超越了对标准结构钢的选择，聚焦于在极端工况下（高温、高应力、腐蚀环境）所需的先进材料体系，以及如何根据材料特性制定结构安全裕度。 第三章：高温合金与陶瓷基复合材料的选型 3.1 镍基高温合金的蠕变与疲劳行为：详细阐述了单晶、定向凝固及等轴晶镍基合金在1000°C以上工况下的微观结构演化（如γ/γ'相的析出与断裂模式）。提供基于 Larson-Miller 参数的寿命预测模型应用。 3.2 陶瓷基复合材料（CMC）的断裂韧性提升：分析SiC/SiC等陶瓷基复合材料的增强机制，特别是纤维/基体界面设计如何实现“分层裂纹”机制以吸收能量。讨论CMC在抗热震和极端氧化环境中的结构设计考量，如层合板设计与铺层角度的优化。 3.3 增材制造用金属粉末的冶金特性：对比分析用于增材制造的雾化粉末与传统铸锭材料在化学成分、球形度、流动性等方面的差异，及其对最终零部件微观结构和机械性能的耦合影响。 第四章：智能材料与结构健康监测（SHM）集成 本章探讨材料科学的前沿进展如何融入结构设计中，以实现自适应或可诊断的功能。 4.1 形状记忆合金（SMA）在驱动与约束中的应用：研究镍钛（NiTi）合金的马氏体相变和回复应力特性，用于设计无需外部动力源的锁定机构或预紧装置。分析应变控制对SMA恢复力的影响。 4.2 压电材料在传感与主动减振中的集成：讨论如何将压电陶瓷（PZT）薄膜或块体嵌入到结构的关键节点，用于实时监测应变、裂纹扩展或实施主动阻尼。侧重于电-力耦合效应在结构分析中的建模方法。 4.3 结构健康监测系统的结构耦合设计：讲解如何优化结构几何形状，以最大化内置传感器（如光纤布拉格光栅 FBG）的应变响应灵敏度，同时保证传感器与基体材料间的良好界面粘结，防止应力集中。 第三部分：人机工程学、可靠性与系统集成优化 本部分将设计视野从单个零部件的力学分析，扩展到整个系统环境下的可靠性、可维护性和人机交互优化。 第五章：面向人机工程学的结构布局与操作性设计 5.1 接触表面的人体生物力学分析：结合人体关节的运动学模型，分析操作工具、控制面板或维护通道的尺寸、形状和材料选择，以最小化操作者的疲劳和误操作风险。讨论握持力、压力分布与表面纹理设计。 5.2 可达性与维护空间优化：利用空间扫描和包络线分析技术，确定复杂机械设备中关键部件的最小可维修空间。设计标准如“一把扳手长度”原则在三维环境中的具体量化应用。 5.3 噪音、振动与声振粗糙度（NVH）控制：从结构阻尼和质量分布角度，分析零部件几何形状如何影响系统固有频率和模态振型。介绍通过增加局部质量块、使用阻尼衬垫等方式对特定频率进行抑制的设计策略。 第六章：系统可靠性与寿命管理设计 6.1 概率极限状态设计（LSD）与不确定性量化：超越传统的安全系数法，采用基于可靠度指标（Beta值）的概率设计方法。讲解如何量化材料强度、载荷波动和几何尺寸公差带来的不确定性，并进行蒙特卡洛模拟以评估系统寿命分布。 6.2 疲劳裂纹扩展的损伤容限设计：聚焦于断裂力学原理在结构设计中的应用。分析裂纹起始（Critical Crack Size）和安全停机间隔（Safe Inspection Interval）。案例研究包括对承力关键部位的损伤容限分析（Damage Tolerance Analysis）。 6.3 失效模式与影响分析（FMEA）的深度应用：系统地分析零部件在不同工况下可能发生的机械、热和环境相关失效模式，并建立从设计输入到最终失效路径的追溯矩阵。强调在设计迭代初期将高风险模式的缓解措施固化到结构布局中。 本书特色： 强调多物理场耦合分析在现代结构设计中的不可或缺性。 案例分析侧重于航空航天、能源装备和高端医疗器械领域的实际工程挑战。 为读者提供了从微观材料行为到宏观系统可靠性的完整设计思维链条。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得相当朴实，那种老派的机械蓝和白灰的组合，让人一眼就能感受到它内容上的严谨与专业。我本来对手册类的书籍抱有很高的期望，希望它能像一本工具书一样，随时都能翻开查阅到我需要的公式和设计规范。然而，真正深入阅读后，我发现它更像是一部教科书，或者说是一套完整的课程体系的文字记录。它似乎更侧重于基础理论的推导和概念的阐释，而不是直接给出“拿来即用”的设计模板。比如，在讲解轴承选型那一章时，作者花费了大量的篇幅去解释摩擦系数随载荷和转速变化的微观机理，这对于一个急需解决手头项目中的疲劳寿命问题的工程师来说，显得有些过于“学院派”了。我期待的更多是基于常见工况的快速迭代和优化思路，而不是对材料科学本质的刨根问底。总的来说，它在理论深度上毋庸置疑，但实战指导性上略显不足，更适合初入行业、需要打牢地基的学生群体，对于经验丰富的项目经理来说，可能需要自己做大量的“翻译”工作，将书中的原理转化为实际的参数修正。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版，说实话，非常挑战读者的耐心。我得承认，我对清晰的图表和现代化的排版有着近乎苛刻的要求，而这本书显然没有在这方面下足功夫。图纸的线条感粗糙，标注也显得拥挤不堪，很多示意图和工程图之间几乎没有留白，使得信息密度过高，视觉疲劳感极强。特别是涉及三维结构解析的部分，如果不是靠着我多年积累的立体空间想象能力去“脑补”那些交叉的截面和受力路径，光靠书上的二维投影图，我恐怕很难准确把握零部件的内部结构布置。更让人抓狂的是，公式的推导过程往往是跳跃式的，作者似乎默认读者已经熟悉了许多高级微积分和张量分析的基础知识，很多中间步骤被直接省略了，这对于我这种更依赖于工程近似计算和经验公式的实践者来说，无疑增加了大量的二次验证负担。每一次想套用一个公式，我都得小心翼翼地回溯到前几章，确认那些被忽略的假设条件是否依然成立，大大降低了阅读的流畅性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常古典、严谨，充满了上世纪工程文献的韵味。这本身不是缺点，但对于习惯了现代技术文档简洁明了风格的读者来说，阅读起来需要极大的心神投入。作者似乎对每一个技术术语都力求给出最精确的、不容置疑的定义，导致很多段落读起来像是在啃硬骨头。例如，一个关于“刚度裕度”的描述，可能需要三四行迂回的文字才能阐明其核心含义，反观一些新的设计手册，可能只需要一个带有箭头标注的简短图示就能清晰表达。此外，书中引用的参考文献和标准似乎有年代感，虽然基础理论不会过时，但在涉及材料性能参数和最新制造工艺限制（比如增材制造的局限性）时，信息更新的滞后性非常明显。我希望看到更多关于新材料如高强度铝合金或复合材料在应力集中处理上的经验，但这方面的内容几乎没有涉及，让人感觉这本书的内容似乎定格在了某个特定的技术时代。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书的初衷是想寻找一套系统化的、关于复杂联接件和传动机构的优化案例库。市面上很多书籍都倾向于介绍单一的构件，比如齿轮或弹簧，但很少有书籍能将不同零部件整合进一个完整的、有代表性的机械系统中进行综合分析。这本书的标题和宣传语似乎暗示了这一点，但实际内容却让我感到有些失望。它在探讨单个零件的强度校核时，确实做得非常细致，但一旦进入到“系统”层面的讨论，内容就变得非常分散和碎片化了。例如，当讨论到疲劳载荷的累积效应时，它只是简单地列举了几个不同类型的载荷组合公式，却没有提供一个完整的、具有启发性的实际案例，来展示如何在一个多工况运行的机械设备中，动态地分配和计算各个关键受力点的寿命裕度。这种“只见树木，不见森林”的编写方式，使得读者很难建立起全局的、系统的设计思维，更像是一本零散知识点的汇编，而非一本结构化的设计指南。

评分☆☆☆☆☆

从装帧质量来看，这本书显然走的是低成本路线。纸张的厚度偏薄，印刷的油墨很容易蹭到手指上，如果是在车间或者实验室这样的环境下使用，这本书恐怕难以承受频繁的翻阅和可能的油污沾染。更重要的是，这种装帧方式使得书本的平整度很差，一旦打开超过一半的页码，书脊就会出现明显的拱起，很难平稳地摊开放在工作台上进行对照参考。对于一本需要经常摊开来对照公式和图纸进行计算的书籍来说，这无疑是一个严重的功能性缺陷。我需要双手去按住书页，才能看清某一侧的复杂表格数据，这在进行手算验算时极其不便。虽然内容是核心，但作为工具书的物理载体，其耐用性和易用性也是衡量其价值的重要标准，而这本书在这方面显然失分太多，给我的阅读体验蒙上了一层“临时性”的色彩。

评分☆☆☆☆☆

书籍不错。

评分☆☆☆☆☆

基础，内容比较简单，偏向引导

评分☆☆☆☆☆

不错，书还是挺适合学习者参考的。

评分☆☆☆☆☆

计算的例子都是比较基本的，还行吧！

评分☆☆☆☆☆

不错，很有用。

评分☆☆☆☆☆

这书还不错，好理解，十本好书

评分☆☆☆☆☆

好好看看

评分☆☆☆☆☆

好

评分☆☆☆☆☆

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