机械设计手册（第六版）单行本.机构·结构设计pdf/txt下载_在线阅读全文

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.《机械设计手册》累计畅销130万套！内容丰富，实用便查。.这是一部机械设计史上的功勋图书，历时五十载，对我国机械工业发展的贡献已超越手册本身。.这是一部引起轰动的工具书，1969年的初版是新中国首部大型机械设计工具书。目前修订至第六版，受到无数机械设计和工程技术人员的称颂。.这是一部五十年与读者共同成长的图书，很多读者从学生时代就开始使用它，如今看到新版面世，仍然爱不释手，视它为一生事业中亲密，忠诚的伙伴。.本书荣获：★全国科学大会科技成果奖★全国优*秀畅销书奖★全国优*秀科技图书奖。

内容简介

《机械设计手册》第六版单行本共16分册，涵盖了机械常规设计的所有内容。各分册分别为《常用设计资料》《机械制图·精度设计》《常用机械工程材料》《机构·结构设计》《连接与紧固》《轴及其连接》《轴承》《起重运输件·五金件》《润滑与密封》《弹簧》《机械传动》《减（变）速器·电机与电器》《机械振动·机架设计》《液压传动》《液压控制》《气压传动》。本书为《机构·结构设计》，包括机构设计以及机械产品结构设计。机构主要介绍了机构分析的常用方法，基本机构和组合机构的分析与设计，并列举了机构参考图例,机械产品结构设计则介绍了设计概念，各类设计准则以及绿色设计方法。本书可作为机械设计人员和有关工程技术人员的工具书，也可供高等院校有关专业师生参考使用。

目　　录

第4篇机构

第1章机构分析的常用方法4-3

1机构的自由度分析4-3

1.1常用术语的概念4-3

1.2机构的运动简图和机动示意图4-4

1.3机构的自由度分析4-9

1.3.1平面机构自由度分析4-9

第4篇机构
 
第1章机构分析的常用方法4-3
 
1机构的自由度分析4-3
 
1.1常用术语的概念4-3
 
1.2机构的运动简图和机动示意图4-4
 
1.3机构的自由度分析4-9
 
1.3.1平面机构自由度分析4-9
 
1.3.2单封闭环空间机构自由度的计算4-10
 
1.3.3多闭环空间机构及开环机构的自由度的计算4-14
 
1.3.4空间机构自由度计算例题4-14
 
1.4平面机构的结构分析4-15
 
2平面机构的运动分析4-17
 
2.1机构的位置和构件上某点的轨迹分析4-18
 
2.2机构的速度与加速度分析4-18
 
2.2.1矢量图解法4-18
 
2.2.2解析法4-24
 
2.2.3瞬心法4-24
 
2.3高副机构的运动分析4-29
 
2.3.1用高副低代法求解4-29
 
2.3.2用高副机构直接求解4-30
 
3平面机构的受力分析4-32
 
3.1杆组静定条件和构件惯性力的计算4-33
 
3.2运动副中摩擦力的计算4-34
 
3.3机构的受力分析4-35
 
3.3.1图解计算法4-35
 
3.3.2用速度杠杆法求平衡力Fp4-36
 
3.3.3机构动态静力分析的解析法4-36
 
3.4惯性力的平衡4-38
 
3.4.1具有不规则形状的旋转构件平衡重力的确定4-39
 
3.4.2平面机构的平衡4-39
 
4单自由度机器的动力分析4-43
 
4.1机器的运动过程和运动方程式4-43
 
4.2机器运动方程的求解4-43
 
4.3机器周期性速度波动的调节和飞轮设计4-43
 
4.3.1机器主轴的平均角速度ωm与速度不均匀系数δ4-48
 
4.3.2飞轮设计4-48
 
4.4机械效率的计算4-50
 
第2章基本机构的设计4-52
 
1平面连杆机构4-52
 
1.1四杆机构的结构型式4-52
 
1.2按传动角设计四杆机构4-52
 
1.2.1按最小传动角具有最大值的条件设计曲柄摇杆机构4-53
 
1.2.2按最小传动角设计行程速比系数k=1（φ12=180°）的曲柄摇杆机构4-54
 
1.2.3按最小传动角具有最大值的条件设计偏置曲柄-滑块机构4-55
 
1.2.4根据最小传动角设计双曲柄机构4-55
 
1.3按照输入杆与输出杆位置关系设计四杆机构4-56
 
1.3.1几何法4-56
 
1.3.2分析法4-60
 
1.3.3实验法4-63
 
1.4按照连杆位置及连杆点位置综合铰链四杆机构4-63
 
1.4.1已知连杆三个位置综合铰链四杆机构4-63
 
1.4.2已知连杆四个位置综合铰链四杆机构4-64
 
1.4.3圆点曲线及圆心曲线4-65
 
1.4.4已知连杆上点的位置综合铰链四杆机构4-65
 
1.4.5轨迹综合4-67
 
1.4.6相当机构及其应用4-70
 
1.4.7直线运动机构4-70
 
2瞬心线机构及互包络线机构4-71
 
2.1瞬心线机构的工作特点及设计计算的一般原理4-71
 
2.2非圆齿轮节线设计4-73
 
2.2.1再现一个给定自变量的函数的非圆齿轮节线设计4-73
 
2.2.2偏心圆齿轮与非圆齿轮共轭4-75
 
2.2.3椭圆-卵形齿轮及卵形齿轮传动4-77
 
2.3互包络线机构的工作特点4-79
 
2.4互包络线机构的设计4-80
 
3凸轮机构4-83
 
3.1凸轮机构的术语及一般设计步骤4-83
 
3.2凸轮机构的基本型式及封闭方式4-85
 
3.3凸轮机构的压力角4-88
 
3.4基圆半径Rb，圆柱凸轮最小半径Rmin和滚子半径Rr4-89
 
3.4.1基圆半径Rb对凸轮机构的影响4-89
 
3.4.2确定基圆半径Rb，Rmin的方法4-89
 
3.4.3滚子半径Rr的确定4-92
 
3.5从动件运动规律及其方程式4-93
 
3.5.1从动件运动规律4-93
 
3.5.2基本运动规律的参数曲线4-95
 
3.5.3常用组合运动规律方程式应用4-97
 
3.6滚子从动件凸轮工作轮廓的设计4-103
 
3.6.1作图法4-103
 
3.6.2解析法4-105
 
3.7平底从动件盘形凸轮工作轮廓的设计4-111
 
3.8圆弧凸轮工作轮廓的设计4-114
 
3.8.1单圆弧凸轮（偏心轮）4-114
 
3.8.2多圆弧凸轮4-114
 
3.9凸轮及滚子结构，材料，强度，精度，表面粗糙度及工作图4-116
 
3.9.1凸轮及滚子结构4-116
 
3.9.2常用材料4-119
 
3.9.3强度校核及许用应力4-119
 
3.9.4凸轮精度及表面粗糙度4-120
 
3.9.5凸轮工作图4-120
 
4分度凸轮机构4-122
 
4.1分度凸轮机构的性能及其运动参数4-122
 
4.2弧面（滚子齿式）分度凸轮机构4-122
 
4.2.1基本结构和工作原理4-122
 
4.2.2弧面分度凸轮机构的主要运动参数和几何尺寸4-124
 
4.2.3弧面分度凸轮的工作曲面设计及其实例计算4-126
 
4.2.4弧面分度凸轮机构的动力学计算4-129
 
4.2.5弧面分度凸轮机构主要零件的材料，热处理与技术要求4-131
 
4.2.6弧面分度凸轮机构的结构设计要点4-131
 
4.2.7弧面分度凸轮机构的主要零部件图实例4-131
 
4.2.8弧面凸轮分度箱4-133
 
4.3圆柱分度凸轮机构4-135
 
4.3.1工作原理和主要类型4-135
 
4.3.2圆柱分度凸轮机构的主要运动参数和几何尺寸4-135
 
4.3.3圆柱分度凸轮的工作轮廓设计4-138
 
4.3.4圆柱分度凸轮机构主要零件的材料，技术要求及结构设计要点4-138
 
4.3.5圆柱分度凸轮轮廓曲面展开为平面矩形时的设计计算4-139
 
4.4共轭（平行）分度凸轮机构4-140
 
4.4.1基本结构和工作原理4-140
 
4.4.2共轭分度凸轮机构的主要运动参数和几何尺寸4-140
 
4.4.3用作图法绘制凸轮的理论廓线和工作廓线4-144
 
4.4.4共轭盘形分度凸轮机构凸轮廓线的解析法计算4-145
 
4.4.5共轭（平行）凸轮分度箱4-147
 
5棘轮机构，槽轮机构，不完全齿轮机构和针轮机构4-148
 
5.1棘轮机构4-148
 
5.1.1常用形式4-148
 
5.1.2设计要点4-149
 
5.2槽轮机构4-150
 
5.2.1工作原理及形式4-150
 
5.2.2槽轮机构的几何尺寸和主要运动参数的计算（均布径向槽）4-152
 
5.2.3槽轮机构的动力性能4-155
 
5.3不完全齿轮机构4-156
 
5.3.1基本形式与啮合特性4-156
 
5.3.2设计参数的计算4-158
 
5.3.3不完全齿轮机构的设计计算公式及工作图4-161
 
5.4针轮机构4-163
 
5.4.1针轮机构的主要类型和特点4-163
 
5.4.2针轮机构的设计计算4-164
 
6斜面机构与螺旋机构4-165
 
6.1斜面机构的特性指标与计算公式4-165
 
6.2螺旋机构4-167
 
6.2.1螺旋机构的特性指标4-168
 
6.2.2螺旋机构传动型式4-168
 
6.3参数选择4-169
 
7往复油（汽）缸机构的运动设计4-169
 
7.1参数计算4-169
 
7.2参数选择4-170
 
7.3运动设计4-171
 
第3章组合机构的分析与设计4-173
 
1基本机构的主要组合型式4-173
 
2凸轮连杆组合机构4-174
 
2.1固定凸轮连杆组合机构4-174
 
2.2转动凸轮连杆组合机构4-176
 
2.3联动凸轮连杆组合机构4-179
 
3齿轮连杆组合机构4-179
 
3.1行星轮系与Ⅱ级杆组的组合机构4-179
 
3.2四杆机构与周转轮系的组合机构4-182
 
3.3五杆机构与齿轮机构的组合机构4-187
 
4凸轮齿轮组合机构4-190
 
4.1输出件实现周期性变速运动的凸轮齿轮组合机构4-190
 
4.2实现轨迹要求的凸轮齿轮组合机构4-192
 
4.3输出件实现周期性停歇的凸轮齿轮组合机构4-193
 
5具有挠性件的组合机构4-194
 
5.1同步带连杆组合机构4-194
 
5.2差动式带，链连杆组合机构4-194
 
第4章机构参考图例4-196
 
1匀速转动机构4-196
 
1.1定传动比匀速转动机构4-196
 
1.2有级变速机构4-201
 
1.3无级变速机构4-203
 
2非匀速转动机构4-204
 
3往复运动机构4-206
 
4急回机构4-214
 
5行程放大机构4-216
 
6可调行程机构4-218
 
7间歇运动机构4-221
 
8超越止动及单向机构4-227
 
9换向机构4-229
 
10差动补偿机构4-232
 
11气，液驱动机构4-235
 
12增力及夹持机构4-239
 
13实现预期轨迹的机构4-244
 
14安全保险，制动装置4-250
 
15定位联锁机构4-255
 
16伸缩机构4-257
 
17振动机构4-260
 
参考文献4-264
 
第5篇机械产品结构设计
 
第1章机械结构设计概念5-3
 
1机械结构设计的内容，应满足的要求和基本条件5-3
 
2机械零件的自由度分析——满足运动要求的结构设计准则5-4
 
2.1机械零件的自由度5-4
 
2.2自由度分析在支承件设计中的应用5-5
 
2.3自由度分析在连接件设计中的应用5-6
 
2.4运用自由度方法设计有综合运动方式的组合结构5-7
 
3机械结构方案设计的技巧5-9
 
3.1利用形态变换的方法制定结构方案5-9
 
3.2由机械结构中的相互关系变换制定结构方案5-10
 
3.3结构方案设计实例5-11
 
4结构方案的选择和评价5-13
 
4.1评价的标准5-13
 
4.2机械产品的技术经济评价5-14
 
4.3改变功能原理设计新结构5-16
 
4.4采用优化设计方法寻求最优方案5-16
 
第2章提高强度，刚度和延长疲劳寿命的设计准则5-19
 
1机械结构合理受力准则5-19
 
2提高静强度的结构设计准则5-22
 
2.1增大截面系数W或Wk5-22
 
2.2采用空心轴提高强度或刚度5-22
 
2.3用拉压代替弯曲5-23
 
2.4避免悬臂梁伸出过长5-24
 
2.5等强度设计准则5-24
 
2.6弹性强化和塑性强化准则5-25
 
3提高疲劳强度的结构设计准则5-25
 
3.1降低应力集中准则5-26
 
3.2改善表面状况准则5-29
 
3.3采用表面处理提高疲劳强度准则5-30
 
3.4降低应力幅准则5-30
 
4提高接触强度的设计准则5-31
 
4.1加大接触部分的综合曲率半径5-31
 
4.2以面接触代替点线接触5-31
 
4.3合理采用材料和热处理5-32
 
4.4提高抗冲击强度的结构设计准则5-33
 
5提高刚度的结构设计准则5-35
 
5.1选择弹性模量较高的材料5-35
 
5.2用拉，压代替弯曲的准则5-35
 
5.3合理布置支持准则5-37
 
5.4合理确定肋的形状和尺寸5-37
 
5.5用预变形提高刚度减小工作变形准则5-38
 
5.6提高机械零件接触面的接触刚度准则5-39
 
第3章提高耐磨性的结构设计准则5-40
 
1降低摩擦面压强准则5-40
 
1.1降低摩擦面压强的途径5-40
 
1.2避免局部剧烈磨损准则5-40
 
1.3自动调节与补偿准则5-41
 
2局部更换易损零件准则5-41
 
3润滑设计降低磨损准则5-42
 
第4章提高抗腐蚀性的结构设计5-43
 
1常见的腐蚀分类5-43
 
2在腐蚀工作条件下材料的选用5-43
 
2.1大气腐蚀5-43
 
2.2淡水中的腐蚀率5-44
 
2.3海水中的腐蚀率5-44
 
3提高抗腐蚀能力的机械结构5-44
 
4用覆盖保护层减轻或避免腐蚀5-47
 
第5章提高精度的结构设计准则5-48
 
1阿贝（Abbe）原则——被测尺寸与读数尺共线准则5-48
 
2误差补偿准则5-49
 
3传动机构误差传递准则5-51
 
4误差均化原理——采用多点接触提高精度准则5-52
 
5误差合理配制准则5-53
 
6消除空回准则5-54
 
7选择适当的材料准则5-55
 
第6章符合人机工程学的设准则5-56
 
1基于人体形态学的设计准则5-56
 
1.1工作系统设计的人类工效学原则5-56
 
1.2我国人体尺寸（GB/T 10000—1988）5-56
 
1.2.1我国各区人体尺寸数据特点5-56
 
1.2.2人体主要尺寸5-56
 
1.3在产品设计中应用人体尺寸百分位数的选择（GB/T
12985—1991）5-58
 
1.4用于机械安全的人类工效学设计5-59
 
1.4.1全身进入机械的开口尺寸确定原则5-59
 
1.4.2人体局部进入机械的开口尺寸确定5-60
 
1.5人体尺寸（摘自GB/T 18717.3—2002）5-62
 
1.5.1工作空间人体尺寸（GB/T 13567—1992）5-63
 
1.5.2坐姿人体尺寸5-64
 
1.5.3跪姿，俯卧姿，爬姿人体尺寸5-65
 
1.5.4使用人体尺寸数据注意事项5-66
 
1.6人体模板设计5-66
 
1.6.1二维坐姿人体模板功能设计要求（GB/T
14779—1993）5-66
 
1.6.2四个身高等级的模板尺寸5-68
 
2工作岗位尺寸设计（摘自GB/T 14776—1991）5-71
 
2.1在生产区域内工作岗位尺寸的人类工效学设计原则及其数值5-71
 
2.2术语和符号5-71
 
2.3工作岗位尺寸5-72
 
2.3.1与作业无关的工作岗位尺寸5-72
 
2.3.2与作业有关的工作岗位尺寸5-72
 
2.4坐姿工作岗位和坐立姿交替工作岗位尺寸设计举例5-74
 
3工作座椅工效学设计（摘自GB/T
14774—1993）5-76
 
3.1工作座椅的基本要求5-76
 
3.2工作座椅的主要参数5-77
 
4操纵器的工效学设计准则（摘自GB/T
14775—1993）5-78
 
4.1操纵器的操纵依托支点要求5-82
 
4.2体力搬运质量限值（GB/T 12330—1990）5-83
 
5基于人体感觉器官要求的设计准则5-83
 
5.1满足视觉要求的设计准则5-83
 
5.2满足听觉要求的设计准则5-85
 
5.3满足触觉要求的设计准则5-86
 
6按美学造型要求的人机学设计准则5-86
 
第7章避免或减少对人损害的结构设计准则5-88
 
1机械结构设计的安全准则5-88
 
1.1人机隔离准则5-88
 
1.2避免人体各部位挤压的最小间距（摘自GB/T
12665.3—1997）5-90
 
1.3避免误操作造成伤害准则5-91
 
1.4安全标志与警告类标志5-91
 
2减小机械噪声的结构设计准则5-92
 
2.1噪声的限制值5-92
 
2.2减小噪声的设计准则5-93
 
2.3减小机械零件噪声的结构设计5-94
 
第8章绿色设计5-95
 
1绿色设计及产品绿色设计常用关键技术5-95
 
2绿色设计的材料选择5-95
 
3拆卸回收，快速方便，零件完好率高的产品绿色设计5-96
 
4节能的绿色产品设计5-97
 
5绿色设计举例5-97
 
6具有创新的两例5-98
 
6.1新型非零变位锥齿轮传动5-98
 
6.2摆动活齿减速带轮5-100

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前　　言

《机械设计手册》自1969年第一版出版发行以来，已经修订了五次，累计销售量130万套，成为新中国成立以来，在国内影响力强，销售量大的机械设计工具书。作为国家级的重点科技图书，《机械设计手册》多次获得国家和省部级奖励。其中，1978年获全国科学大会科技成果奖，1983年获化工部优秀科技图书奖，1995年获全国优秀科技图书二等奖，1999年获全国化工科技进步二等奖，2002年获石油和化学工业优秀科技图书一等奖，2003年获中国石油和化学工业科技进步二等奖。1986～2015年，多次被评为全国优秀畅销书。与时俱进，开拓创新，实现实用性，可靠性和创新性的最佳结合，协助广大机械设计人员开发出更好更新的产品，适应市场和生产需要，提高市场竞争力和国际竞争力，这是《机械设计手册》一贯坚持，不懈努力的最高宗旨。《机械设计手册》（以下简称《手册》）第五版出版发行至今已有8年的时间，在这期间，我们进行了广泛的调查研究，多次邀请机械方面的专家，学者座谈，倾听他们对第六版修订的建议，并深入设计院所，工厂和矿山的第一线，向广大设计工作者了解《手册》的应用情况和意见，及时发现，收集生产实践中出现的新经验和新问题，多方位，多渠道跟踪，收集国内外涌现出来的新技术，新产品，改进和丰富《手册》的内容，使《手册》更具鲜活力，以最大限度地提高广大机械设计人员自主创新的能力，适应建设创新型国家的需要。《手册》第六版的具体修订情况如下。一，在提高产品开发，创新设计方面1.新增第5篇“机械产品结构设计”，提出了常用机械产品结构设计的12条常用准则，供产品设计人员参考。2.第1篇“一般设计资料”增加了机械产品设计的巧（新）例与错例等内容。3. 第11篇“润滑与密封”增加了稀有润滑装置的设计计算内容，以适应润滑新产品开发，设计的需要。4.第15篇“齿轮传动”进一步完善了符合ISO国际标准的渐开线圆柱齿轮设计，非零变位锥齿轮设计，点线啮合传动设计，多点啮合柔性传动设计等内容，例如增加了符合ISO标准的渐开线齿轮几何计算及算例，更新了齿轮精度等。5.第23篇“气压传动”增加了模块化电/气混合驱动技术，气动系统节能等内容。二， 在为新产品开发，老产品改造创新，提供新型元器件和新材料方面1. 介绍了相关节能技术及产品，例如增加了气动系统的节能技术和产品，节能电机等。2.各篇介绍了许多新型的机械零部件，包括一些新型的联轴器，离合器，制动器，带减速器的电机，起重运输零部件，液压元件和辅件，气动元件等，这些产品均具有技术先进，节能等特点。3.新材料方面，增加或完善了铜及铜合金，铝及铝合金，钛及钛合金，镁及镁合金等内容，这些合金材料由于具有优良的力学性能，物理性能以及材料回收率高等优点，目前广泛应用于航天，航空，高铁，计算机，通信元件，电子产品，纺织和印刷等行业。三，在贯彻推广标准化工作方面1.所有产品，材料和工艺均采用新标准资料，如材料，各种机械零部件，液压和气动元件等全部更新了技术标准和产品。2.为满足机械产品通用化，国际化的需要，遵照立足国家标准，面向国际标准的原则来收录内容，如第15篇“齿轮传动”更新并完善了符合ISO标准的渐开线齿轮设计等。《机械设计手册》第六版是在前几版的基础上编写而成的。借《机械设计手册》第六版出版之际，再次向参加每版编写的单位和个人表示衷心的感谢！同时也感谢给我们提供大力支持和热忱帮助的单位和各界朋友们！由于编者水平有限，调研工作不够全面，修订中难免存在疏漏和缺点，恳请广大读者继续给予批评指正。主编

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