《機械設計手冊（第六版）單行本。機構·結構設計》是2017年化學工業出版社出版的圖書，作者：成大先。
基本介紹
- 中文名：機械設計手冊（第六版）單行本。機構·結構設計
- 出版時間：2017年
- 出版社：化學工業出版社
- 作者：成大先
基本信息,內容簡介,目錄,
基本信息
作者：成大先 主編
出版日期：2017年2月
書號：978-7-122-28705-2
開本：16K 787×1092 1/16
裝幀：平
版次：1版1次
頁數：365頁
內容簡介
《機械設計手冊》第六版單行本共16分冊，涵蓋了機械常規設計的所有內容。各分冊分別為《常用設計資料》 《機械製圖·精度設計》 《常用機械工程材料》 《機構·結構設計》 《連線與緊固》 《軸及其連線》 《軸承》 《起重運輸件·五金件》 《潤滑與密封》 《彈簧》 《機械傳動》 《減（變）速器·電機與電器》 《機械振動·機架設計》 《液壓傳動》 《液壓控制》 《氣壓傳動》。
本書為《機構·結構設計》，包括機構設計以及機械產品結構設計。機構主要介紹了機構分析的常用方法，基本機構和組合機構的分析與設計，並列舉了機構參考圖例；機械產品結構設計則介紹了設計概念、各類設計準則以及綠色設計方法。
目錄
第4篇機構
第1章機構分析的常用方法4-3
1機構的自由度分析4-3
1.1常用術語的概念4-3
1.2機構的運動簡圖和機動示意圖4-4
1.3機構的自由度分析4-9
1.3.1平面機構自由度分析4-9
1.3.2單封閉環空間機構自由度的計算4-10
1.3.3多閉環空間機構及開環機構的自由度的計算4-14
1.3.4空間機構自由度計算例題4-14
1.4平面機構的結構分析4-15
2平面機構的運動分析4-17
2.1機構的位置和構件上某點的軌跡分析4-18
2.2機構的速度與加速度分析4-18
2.2.1矢量圖解法4-18
2.2.2解析法4-24
2.2.3瞬心法4-24
2.3高副機構的運動分析4-29
2.3.1用高副低代法求解4-29
2.3.2用高副機構直接求解4-30
3平面機構的受力分析4-32
3.1桿組靜定條件和構件慣性力的計算4-33
3.2運動副中摩擦力的計算4-34
3.3機構的受力分析4-35
3.3.1圖解計算法4-35
3.3.2用速度槓桿法求平衡力Fp4-36
3.3.3機構動態靜力分析的解析法4-36
3.4慣性力的平衡4-38
3.4.1具有不規則形狀的旋轉構件平衡重力的確定4-39
3.4.2平面機構的平衡4-39
4單自由度機器的動力分析4-43
4.1機器的運動過程和運動方程式4-43
4.2機器運動方程的求解4-43
4.3機器周期性速度波動的調節和飛輪設計4-43
4.3.1機器主軸的平均角速度ωm與速度不均勻係數δ4-48
4.3.2飛輪設計4-48
4.4機械效率的計算4-50
第2章基本機構的設計4-52
1平面連桿機構4-52
1.1四桿機構的結構型式4-52
1.2按傳動角設計四桿機構4-52
1.2.1按最小傳動角具有最大值的條件設計曲柄搖桿機構4-53
1.2.2按最小傳動角設計行程速比係數k=1（φ12=180°）的曲柄搖桿機構4-54
1.2.3按最小傳動角具有最大值的條件設計偏置曲柄-滑塊機構4-55
1.2.4根據最小傳動角設計雙曲柄機構4-55
1.3按照輸入桿與輸出桿位置關係設計四桿機構4-56
1.3.1幾何法4-56
1.3.2分析法4-60
1.3.3實驗法4-63
1.4按照連桿位置及連桿點位置綜合鉸鏈四桿機構4-63
1.4.1已知連桿三個位置綜合鉸鏈四桿機構4-63
1.4.2已知連桿四個位置綜合鉸鏈四桿機構4-64
1.4.3圓點曲線及圓心曲線4-65
1.4.4已知連桿上點的位置綜合鉸鏈四桿機構4-65
1.4.5軌跡綜合4-67
1.4.6相當機構及其套用4-70
1.4.7直線運動機構4-70
2瞬心線機構及互包絡線機構4-71
2.1瞬心線機構的工作特點及設計計算的一般原理4-71
2.2非圓齒輪節線設計4-73
2.2.1再現一個給定自變數的函式的非圓齒輪節線設計4-73
2.2.2偏心圓齒輪與非圓齒輪共軛4-75
2.2.3橢圓-卵形齒輪及卵形齒輪傳動4-77
2.3互包絡線機構的工作特點4-79
2.4互包絡線機構的設計4-80
3凸輪機構4-83
3.1凸輪機構的術語及一般設計步驟4-83
3.2凸輪機構的基本型式及封閉方式4-85
3.3凸輪機構的壓力角4-88
3.4基圓半徑Rb、圓柱凸輪最小半徑Rmin和滾子半徑Rr4-89
3.4.1基圓半徑Rb對凸輪機構的影響4-89
3.4.2確定基圓半徑Rb、Rmin的方法4-89
3.4.3滾子半徑Rr的確定4-92
3.5從動件運動規律及其方程式4-93
3.5.1從動件運動規律4-93
3.5.2基本運動規律的參數曲線4-95
3.5.3常用組合運動規律方程式套用4-97
3.6滾子從動件凸輪工作輪廓的設計4-103
3.6.1作圖法4-103
3.6.2解析法4-105
3.7平底從動件盤形凸輪工作輪廓的設計4-111
3.8圓弧凸輪工作輪廓的設計4-114
3.8.1單圓弧凸輪（偏心輪）4-114
3.8.2多圓弧凸輪4-114
3.9凸輪及滾子結構、材料、強度、精度、表面粗糙度及工作圖4-116
3.9.1凸輪及滾子結構4-116
3.9.2常用材料4-119
3.9.3強度校核及許用應力4-119
3.9.4凸輪精度及表面粗糙度4-120
3.9.5凸輪工作圖4-120
4分度凸輪機構4-122
4.1分度凸輪機構的性能及其運動參數4-122
4.2弧面（滾子齒式）分度凸輪機構4-122
4.2.1基本結構和工作原理4-122
4.2.2弧面分度凸輪機構的主要運動參數和幾何尺寸4-124
4.2.3弧面分度凸輪的工作曲面設計及其實例計算4-126
4.2.4弧面分度凸輪機構的動力學計算4-129
4.2.5弧面分度凸輪機構主要零件的材料、熱處理與技術要求4-131
4.2.6弧面分度凸輪機構的結構設計要點4-131
4.2.7弧面分度凸輪機構的主要零部件圖實例4-131
4.2.8弧面凸輪分度箱4-133
4.3圓柱分度凸輪機構4-135
4.3.1工作原理和主要類型4-135
4.3.2圓柱分度凸輪機構的主要運動參數和幾何尺寸4-135
4.3.3圓柱分度凸輪的工作輪廓設計4-138
4.3.4圓柱分度凸輪機構主要零件的材料、技術要求及結構設計要點4-138
4.3.5圓柱分度凸輪輪廓曲面展開為平面矩形時的設計計算4-139
4.4共軛（平行）分度凸輪機構4-140
4.4.1基本結構和工作原理4-140
4.4.2共軛分度凸輪機構的主要運動參數和幾何尺寸4-140
4.4.3用作圖法繪製凸輪的理論廓線和工作廓線4-144
4.4.4共軛盤形分度凸輪機構凸輪廓線的解析法計算4-145
4.4.5共軛（平行）凸輪分度箱4-147
5棘輪機構、槽輪機構、不完全齒輪機構和針輪機構4-148
5.1棘輪機構4-148
5.1.1常用形式4-148
5.1.2設計要點4-149
5.2槽輪機構4-150
5.2.1工作原理及形式4-150
5.2.2槽輪機構的幾何尺寸和主要運動參數的計算（均布徑向槽）4-152
5.2.3槽輪機構的動力性能4-155
5.3不完全齒輪機構4-156
5.3.1基本形式與嚙合特性4-156
5.3.2設計參數的計算4-158
5.3.3不完全齒輪機構的設計計算公式及工作圖4-161
5.4針輪機構4-163
5.4.1針輪機構的主要類型和特點4-163
5.4.2針輪機構的設計計算4-164
6斜面機構與螺旋機構4-165
6.1斜面機構的特性指標與計算公式4-165
6.2螺旋機構4-167
6.2.1螺旋機構的特性指標4-168
6.2.2螺旋機構傳動型式4-168
6.3參數選擇4-169
7往復油（汽）缸機構的運動設計4-169
7.1參數計算4-169
7.2參數選擇4-170
7.3運動設計4-171
第3章組合機構的分析與設計4-173
1基本機構的主要組合型式4-173
2凸輪連桿組合機構4-174
2.1固定凸輪連桿組合機構4-174
2.2轉動凸輪連桿組合機構4-176
2.3聯動凸輪連桿組合機構4-179
3齒輪連桿組合機構4-179
3.1行星輪系與Ⅱ級桿組的組合機構4-179
3.2四桿機構與周轉輪系的組合機構4-182
3.3五桿機構與齒輪機構的組合機構4-187
4凸輪齒輪組合機構4-190
4.1輸出件實現周期性變速運動的凸輪齒輪組合機構4-190
4.2實現軌跡要求的凸輪齒輪組合機構4-192
4.3輸出件實現周期性停歇的凸輪齒輪組合機構4-193
5具有撓性件的組合機構4-194
5.1同步帶連桿組合機構4-194
5.2差動式帶、鏈連桿組合機構4-194
第4章機構參考圖例4-196
1勻速轉動機構4-196
1.1定傳動比勻速轉動機構4-196
1.2有級變速機構4-201
1.3無級變速機構4-203
2非勻速轉動機構4-204
3往復運動機構4-206
4急回機構4-214
5行程放大機構4-216
6可調行程機構4-218
7間歇運動機構4-221
8超越止動及單向機構4-227
9換向機構4-229
10差動補償機構4-232
11氣、液驅動機構4-235
12增力及夾持機構4-239
13實現預期軌跡的機構4-244
14安全保險、制動裝置4-250
15定位聯鎖機構4-255
16伸縮機構4-257
17振動機構4-260
參考文獻4-264
第5篇機械產品結構設計
第1章機械結構設計概念5-3
1機械結構設計的內容、應滿足的要求和基本條件5-3
2機械零件的自由度分析——滿足運動要求的結構設計準則5-4
2.1機械零件的自由度5-4
2.2自由度分析在支承件設計中的套用5-5
2.3自由度分析在連線件設計中的套用5-6
2.4運用自由度方法設計有綜合運動方式的組合結構5-7
3機械結構方案設計的技巧5-9
3.1利用形態變換的方法制定結構方案5-9
3.2由機械結構中的相互關係變換制定結構方案5-10
3.3結構方案設計實例5-11
4結構方案的選擇和評價5-13
4.1評價的標準5-13
4.2機械產品的技術經濟評價5-14
4.3改變功能原理設計新結構5-16
4.4採用最佳化設計方法尋求最優方案5-16
第2章提高強度、剛度和延長疲勞壽命的設計準則5-19
1機械結構合理受力準則5-19
2提高靜強度的結構設計準則5-22
2.1增大截面係數W或Wk5-22
2.2採用空心軸提高強度或剛度5-22
2.3用拉壓代替彎曲5-23
2.4避免懸臂樑伸出過長5-24
2.5等強度設計準則5-24
2.6彈性強化和塑性強化準則5-25
3提高疲勞強度的結構設計準則5-25
3.1降低應力集中準則5-26
3.2改善表面狀況準則5-29
3.3採用表面處理提高疲勞強度準則5-30
3.4降低應力幅準則5-30
4提高接觸強度的設計準則5-31
4.1加大接觸部分的綜合曲率半徑5-31
4.2以面接觸代替點線接觸5-31
4.3合理採用材料和熱處理5-32
4.4提高抗衝擊強度的結構設計準則5-33
5提高剛度的結構設計準則5-35
5.1選擇彈性模量較高的材料5-35
5.2用拉、壓代替彎曲的準則5-35
5.3合理布置支持準則5-37
5.4合理確定肋的形狀和尺寸5-37
5.5用預變形提高剛度減小工作變形準則5-38
5.6提高機械零件接觸面的接觸剛度準則5-39
第3章提高耐磨性的結構設計準則5-40
1降低摩擦面壓強準則5-40
1.1降低摩擦面壓強的途徑5-40
1.2避免局部劇烈磨損準則5-40
1.3自動調節與補償準則5-41
2局部更換易損零件準則5-41
3潤滑設計降低磨損準則5-42
第4章提高抗腐蝕性的結構設計5-43
1常見的腐蝕分類5-43
2在腐蝕工作條件下材料的選用5-43
2.1大氣腐蝕5-43
2.2淡水中的腐蝕率5-44
2.3海水中的腐蝕率5-44
3提高抗腐蝕能力的機械結構5-44
4用覆蓋保護層減輕或避免腐蝕5-47
第5章提高精度的結構設計準則5-48
1阿貝（Abbe）原則——被測尺寸與讀數尺共線準則5-48
2誤差補償準則5-49
3傳動機構誤差傳遞準則5-51
4誤差均化原理——採用多點接觸提高精度準則5-52
5誤差合理配製準則5-53
6消除空回準則5-54
7選擇適當的材料準則5-55
第6章符合人機工程學的設準則5-56
1基於人體形態學的設計準則5-56
1.1工作系統設計的人類工效學原則5-56
1.2我國人體尺寸（GB/T 10000—1988）5-56
1.2.1我國各區人體尺寸數據特點5-56
1.2.2人體主要尺寸5-56
1.3在產品設計中套用人體尺寸百分位數的選擇（GB/T 12985—1991）5-58
1.4用於機械安全的人類工效學設計5-59
1.4.1全身進入機械的開口尺寸確定原則5-59
1.4.2人體局部進入機械的開口尺寸確定5-60
1.5人體尺寸（摘自GB/T 18717.3—2002）5-62
1.5.1工作空間人體尺寸（GB/T 13567—1992）5-63
1.5.2坐姿人體尺寸5-64
1.5.3跪姿、俯臥姿、爬姿人體尺寸5-65
1.5.4使用人體尺寸數據注意事項5-66
1.6人體模板設計5-66
1.6.1二維坐姿人體模板功能設計要求（GB/T 14779—1993）5-66
1.6.2四個身高等級的模板尺寸5-68
2工作崗位尺寸設計（摘自GB/T 14776—1991）5-71
2.1在生產區域內工作崗位尺寸的人類工效學設計原則及其數值5-71
2.2術語和符號5-71
2.3工作崗位尺寸5-72
2.3.1與作業無關的工作崗位尺寸5-72
2.3.2與作業有關的工作崗位尺寸5-72
2.4坐姿工作崗位和坐立姿交替工作崗位尺寸設計舉例5-74
3工作座椅工效學設計（摘自GB/T 14774—1993）5-76
3.1工作座椅的基本要求5-76
3.2工作座椅的主要參數5-77
4操縱器的工效學設計準則（摘自GB/T 14775—1993）5-78
4.1操縱器的操縱依託支點要求5-82
4.2體力搬運質量限值（GB/T 12330—1990）5-83
5基於人體感覺器官要求的設計準則5-83
5.1滿足視覺要求的設計準則5-83
5.2滿足聽覺要求的設計準則5-85
5.3滿足觸覺要求的設計準則5-86
6按美學造型要求的人機學設計準則5-86
第7章避免或減少對人損害的結構設計準則5-88
1機械結構設計的安全準則5-88
1.1人機隔離準則5-88
1.2避免人體各部位擠壓的最小間距（摘自GB/T 12665.3—1997）5-90
1.3避免誤操作造成傷害準則5-91
1.4安全標誌與警告類標誌5-91
2減小機械噪聲的結構設計準則5-92
2.1噪聲的限制值5-92
2.2減小噪聲的設計準則5-93
2.3減小機械零件噪聲的結構設計5-94
第8章綠色設計5-95
1綠色設計及產品綠色設計常用關鍵技術5-95
2綠色設計的材料選擇5-95
3拆卸回收、快速方便、零件完好率高的產品綠色設計5-96
4節能的綠色產品設計5-97
5綠色設計舉例5-97
6具有創新的兩例5-98
6.1新型非零變位錐齒輪傳動5-98
6.2擺動活齒減速帶輪5-100
5.2.3槽輪機構的動力性能4-155
5.3不完全齒輪機構4-156
5.3.1基本形式與嚙合特性4-156
5.3.2設計參數的計算4-158
5.3.3不完全齒輪機構的設計計算公式及工作圖4-161
5.4針輪機構4-163
5.4.1針輪機構的主要類型和特點4-163
5.4.2針輪機構的設計計算4-164
6斜面機構與螺旋機構4-165
6.1斜面機構的特性指標與計算公式4-165
6.2螺旋機構4-167
6.2.1螺旋機構的特性指標4-168
6.2.2螺旋機構傳動型式4-168
6.3參數選擇4-169
7往復油（汽）缸機構的運動設計4-169
7.1參數計算4-169
7.2參數選擇4-170
7.3運動設計4-171
第3章組合機構的分析與設計4-173
1基本機構的主要組合型式4-173
2凸輪連桿組合機構4-174
2.1固定凸輪連桿組合機構4-174
2.2轉動凸輪連桿組合機構4-176
2.3聯動凸輪連桿組合機構4-179
3齒輪連桿組合機構4-179
3.1行星輪系與Ⅱ級桿組的組合機構4-179
3.2四桿機構與周轉輪系的組合機構4-182
3.3五桿機構與齒輪機構的組合機構4-187
4凸輪齒輪組合機構4-190
4.1輸出件實現周期性變速運動的凸輪齒輪組合機構4-190
4.2實現軌跡要求的凸輪齒輪組合機構4-192
4.3輸出件實現周期性停歇的凸輪齒輪組合機構4-193
5具有撓性件的組合機構4-194
5.1同步帶連桿組合機構4-194
5.2差動式帶、鏈連桿組合機構4-194
第4章機構參考圖例4-196
1勻速轉動機構4-196
1.1定傳動比勻速轉動機構4-196
1.2有級變速機構4-201
1.3無級變速機構4-203
2非勻速轉動機構4-204
3往復運動機構4-206
4急回機構4-214
5行程放大機構4-216
6可調行程機構4-218
7間歇運動機構4-221
8超越止動及單向機構4-227
9換向機構4-229
10差動補償機構4-232
11氣、液驅動機構4-235
12增力及夾持機構4-239
13實現預期軌跡的機構4-244
14安全保險、制動裝置4-250
15定位聯鎖機構4-255
16伸縮機構4-257
17振動機構4-260
參考文獻4-264
第5篇機械產品結構設計
第1章機械結構設計概念5-3
1機械結構設計的內容、應滿足的要求和基本條件5-3
2機械零件的自由度分析——滿足運動要求的結構設計準則5-4
2.1機械零件的自由度5-4
2.2自由度分析在支承件設計中的套用5-5
2.3自由度分析在連線件設計中的套用5-6
2.4運用自由度方法設計有綜合運動方式的組合結構5-7
3機械結構方案設計的技巧5-9
3.1利用形態變換的方法制定結構方案5-9
3.2由機械結構中的相互關係變換制定結構方案5-10
3.3結構方案設計實例5-11
4結構方案的選擇和評價5-13
4.1評價的標準5-13
4.2機械產品的技術經濟評價5-14
4.3改變功能原理設計新結構5-16
4.4採用最佳化設計方法尋求最優方案5-16
第2章提高強度、剛度和延長疲勞壽命的設計準則5-19
1機械結構合理受力準則5-19
2提高靜強度的結構設計準則5-22
2.1增大截面係數W或Wk5-22
2.2採用空心軸提高強度或剛度5-22
2.3用拉壓代替彎曲5-23
2.4避免懸臂樑伸出過長5-24
2.5等強度設計準則5-24
2.6彈性強化和塑性強化準則5-25
3提高疲勞強度的結構設計準則5-25
3.1降低應力集中準則5-26
3.2改善表面狀況準則5-29
3.3採用表面處理提高疲勞強度準則5-30
3.4降低應力幅準則5-30
4提高接觸強度的設計準則5-31
4.1加大接觸部分的綜合曲率半徑5-31
4.2以面接觸代替點線接觸5-31
4.3合理採用材料和熱處理5-32
4.4提高抗衝擊強度的結構設計準則5-33
5提高剛度的結構設計準則5-35
5.1選擇彈性模量較高的材料5-35
5.2用拉、壓代替彎曲的準則5-35
5.3合理布置支持準則5-37
5.4合理確定肋的形狀和尺寸5-37
5.5用預變形提高剛度減小工作變形準則5-38
5.6提高機械零件接觸面的接觸剛度準則5-39
第3章提高耐磨性的結構設計準則5-40
1降低摩擦面壓強準則5-40
1.1降低摩擦面壓強的途徑5-40
1.2避免局部劇烈磨損準則5-40
1.3自動調節與補償準則5-41
2局部更換易損零件準則5-41
3潤滑設計降低磨損準則5-42
第4章提高抗腐蝕性的結構設計5-43
1常見的腐蝕分類5-43
2在腐蝕工作條件下材料的選用5-43
2.1大氣腐蝕5-43
2.2淡水中的腐蝕率5-44
2.3海水中的腐蝕率5-44
3提高抗腐蝕能力的機械結構5-44
4用覆蓋保護層減輕或避免腐蝕5-47
第5章提高精度的結構設計準則5-48
1阿貝（Abbe）原則——被測尺寸與讀數尺共線準則5-48
2誤差補償準則5-49
3傳動機構誤差傳遞準則5-51
4誤差均化原理——採用多點接觸提高精度準則5-52
5誤差合理配製準則5-53
6消除空回準則5-54
7選擇適當的材料準則5-55
第6章符合人機工程學的設準則5-56
1基於人體形態學的設計準則5-56
1.1工作系統設計的人類工效學原則5-56
1.2我國人體尺寸（GB/T 10000—1988）5-56
1.2.1我國各區人體尺寸數據特點5-56
1.2.2人體主要尺寸5-56
1.3在產品設計中套用人體尺寸百分位數的選擇（GB/T 12985—1991）5-58
1.4用於機械安全的人類工效學設計5-59
1.4.1全身進入機械的開口尺寸確定原則5-59
1.4.2人體局部進入機械的開口尺寸確定5-60
1.5人體尺寸（摘自GB/T 18717.3—2002）5-62
1.5.1工作空間人體尺寸（GB/T 13567—1992）5-63
1.5.2坐姿人體尺寸5-64
1.5.3跪姿、俯臥姿、爬姿人體尺寸5-65
1.5.4使用人體尺寸數據注意事項5-66
1.6人體模板設計5-66
1.6.1二維坐姿人體模板功能設計要求（GB/T 14779—1993）5-66
1.6.2四個身高等級的模板尺寸5-68
2工作崗位尺寸設計（摘自GB/T 14776—1991）5-71
2.1在生產區域內工作崗位尺寸的人類工效學設計原則及其數值5-71
2.2術語和符號5-71
2.3工作崗位尺寸5-72
2.3.1與作業無關的工作崗位尺寸5-72
2.3.2與作業有關的工作崗位尺寸5-72
2.4坐姿工作崗位和坐立姿交替工作崗位尺寸設計舉例5-74
3工作座椅工效學設計（摘自GB/T 14774—1993）5-76
3.1工作座椅的基本要求5-76
3.2工作座椅的主要參數5-77
4操縱器的工效學設計準則（摘自GB/T 14775—1993）5-78
4.1操縱器的操縱依託支點要求5-82
4.2體力搬運質量限值（GB/T 12330—1990）5-83
5基於人體感覺器官要求的設計準則5-83
5.1滿足視覺要求的設計準則5-83
5.2滿足聽覺要求的設計準則5-85
5.3滿足觸覺要求的設計準則5-86
6按美學造型要求的人機學設計準則5-86
第7章避免或減少對人損害的結構設計準則5-88
1機械結構設計的安全準則5-88
1.1人機隔離準則5-88
1.2避免人體各部位擠壓的最小間距（摘自GB/T 12665.3—1997）5-90
1.3避免誤操作造成傷害準則5-91
1.4安全標誌與警告類標誌5-91
2減小機械噪聲的結構設計準則5-92
2.1噪聲的限制值5-92
2.2減小噪聲的設計準則5-93
2.3減小機械零件噪聲的結構設計5-94
第8章綠色設計5-95
1綠色設計及產品綠色設計常用關鍵技術5-95
2綠色設計的材料選擇5-95
3拆卸回收、快速方便、零件完好率高的產品綠色設計5-96
4節能的綠色產品設計5-97
5綠色設計舉例5-97
6具有創新的兩例5-98
6.1新型非零變位錐齒輪傳動5-98
6.2擺動活齒減速帶輪5-100
