现代机械设计手册·第2卷（第二版）内容简介

《现代机械设计手册》第二版是顺应“中国制造2025”智能装备设计新要求、技术先进、数据可靠的一部现代化的机械设计大型工具书，涵盖现代机械零部件及传动设计、智能装备及控制设计、现代机械设计方法三部分内容。第二版重点加强机械智能化产品设计（3D打印、智能零部件、节能元器件）、智能装备（机器人及智能化装备）控制及系统设计、现代设计方法及应用等内容。

《现代机械设计手册》共6卷，其中第1卷包括机械设计基础资料，零件结构设计，机械制图和几何精度设计，机械工程材料，连接件与紧固件；第2卷包括轴和联轴器，滚动轴承，滑动轴承，机架、箱体及导轨，弹簧，机构，机械零部件设计禁忌，带传动、链传动；第3卷包括齿轮传动，减速器、变速器，离合器、制动器，润滑，密封；第4卷包括液力传动，液压传动与控制，气压传动与控制；第5卷包括智能装备系统设计，工业机器人系统设计，传感器，控制元器件和控制单元，电动机；第6卷包括机械振动与噪声，疲劳强度设计，可靠性设计，优化设计，逆向设计，数字化设计，人机工程与产品造型设计，创新设计，绿色设计。

新版手册从新时代机械设计人员的实际需求出发，追求现代感，兼顾实用性、通用性、准确性，涵盖了各种常规和通用的机械设计技术资料，贯彻了*的国家和行业标准，推荐了国内外先进、智能、节能、通用的产品，体现了便查易用的编写风格。

《现代机械设计手册》可作为机械装备研发、设计技术人员和有关工程技术人员的工具书，也可供高等院校相关专业师生参考使用。

《现代机械设计手册》第二版是顺应“中国制造2025”智能装备设计新要求的、技术先进、数据可靠的一套现代化的机械设计大型工具书，涵盖现代机械零部件设计、智能装备及控制设计、现代机械设计方法三部分内容。具有以下六大特色。

1.权*威性。《现代机械设计手册》阵容强大，编、审人员大都来自于设计、生产、教学和科研一线，具有深厚的理论功底、丰富的设计实践经验。这支专业的编审队伍确保了手册准确、实用的内容质量。

2.现代感。体现现代机械设计气氛，满足时代要求，是《现代机械设计手册》的基本宗旨。“现代”二字主要体现在：新标准、新技术、新材料、新结构、新工艺、新产品、智能化、现代的设计理念、现代的设计方法和现代的设计手段等几个方面。第二版重点加强机械智能化产品设计（3D打印、智能零部件、节能元器件等）、智能装备（机器人及智能化装备等）控制元器件及系统设计、数字化设计等先进设计方法的应用技术等内容。

3.实用性。新版手册继续加强实用性，对传统机械零部件设计选用等基础性内容的选定、深度的把握、资料的取舍和章节的编排，都坚持从设计和生产的实际需要出发。为方便广大读者的使用和查阅，手册在具体内容的表述上，采用以图表为主的编写风格，有利于提高设计人员的工作效率和设计速度。

4.通用性。本手册以通用的机械零部件和控制元器件设计、选用内容为主，既适用于传统的通用机械零部件设计选用，又适用于智能化装备的整机系统设计开发，能够满足各类机械设计人员的工作需求。

5.准确性。本手册尽量采用原始资料，公式、图表、数据力求准确可靠，方法、工艺、技术力求成熟。所有材料、零部件和元器件、产品和工艺方面的标准均采用现行标准资料。手册中收录通用性强的、标准化程度高的产品，供设计人员在了解企业实际生产品种、规格尺寸、技术参数，以及产品质量和用户的实际反映后选用。

6.全面性。本手册一方面根据机械设计人员的需要，按照“基本、常用、重要、发展”的原则选取内容，另一方面兼顾了制造企业和大型设计院两大群体的设计特点，以全面适应新时代机械新产品设计开发的需要。

第6篇 轴和联轴器

第1章轴

1.1轴的分类、材料和设计方法6-3

1.1.1轴的分类6-3

1.1.2轴的常用材料6-3

1.1.3轴的设计方法概述6-5

1.2轴的结构设计6-5

1.2.1零件在轴上的定位与固定6-6

1.2.2轴的结构与工艺性6-8

1.2.3轴伸的结构尺寸6-8

1.2.4提高轴疲劳强度的结构措施6-13

1.2.5轴的结构示例6-14

1.3轴的强度校核计算6-15

1.3.1仅受扭转的强度校核计算6-15

1.3.2受弯扭联合作用的强度校核计算6-16

1.3.3考虑应力集中的强度校核计算6-17

1.4轴的刚度校核计算6-21

1.4.1轴的扭转刚度校核计算6-21

1.4.2轴的弯曲刚度校核计算6-21

1.5轴的临界转速校核计算6-22

1.5.1不带圆盘均质轴的临界转速6-23

1.5.2带圆盘的轴的临界转速6-23

1.6设计计算举例及轴的工作图6-24

1.7轴的可靠度计算6-27

1.7.1轴可靠度计算的基本方法6-27

1.7.2轴可靠度计算举例6-28

1.8轴的计算机辅助设计与分析6-28

1.8.1轴的计算机辅助设计6-28

1.8.2轴的强度校核的有限元计算6-29

1.8.3轴的刚度校核的有限元计算6-32

1.8.4轴临界转速的有限元计算6-32

第2章软轴

2.1软轴的结构组成和规格6-34

2.1.1软轴6-34

2.1.2软管6-36

2.1.3软轴接头6-36

2.1.4软管接头6-37

2.2常用软轴的典型结构6-37

2.3防逆转装置6-38

2.4软轴的选择与使用6-39

2.4.1软轴的选择6-39

2.4.2软轴使用时的注意事项6-40

第3章联轴器

3.1联轴器的分类、特点及应用6-41

3.2联轴器的选用(JB/T 7511—1994)6-41

3.2.1联轴器的转矩6-41

3.2.2挠性或弹性联轴器计算6-43

3.2.3选用联轴器有关的系数6-44

3.2.4联轴器选用示例6-46

3.3联轴器的性能、参数及尺寸6-47

3.3.1联轴器轴孔和连接型式与尺寸(GB/T 3852—2017)6-48

3.3.2凸缘联轴器(GB/T 5843—2003)6-53

3.3.3弹性柱销联轴器(GB/T 5014—2017)6-56

3.3.4弹性套柱销联轴器(GB/T 4323—2017)6-63

3.3.5弹性柱销齿式联轴器(GB/T 5015—2017)6-66

3.3.6弹性块联轴器(JB/T 9148—1999)6-78

3.3.7弹性环联轴器(GB/T 2496—2008)6-82

3.3.8梅花形弹性联轴器(GB/T 5272—2017)6-85

3.3.9膜片联轴器(JB/T 9147—1999)6-93

3.3.10蛇形弹簧联轴器(JB/T 8869—2000)6-103

3.3.11弹性阻尼簧片联轴器(GB/T 12922—2008)6-120

3.3.12鼓形齿式联轴器6-134

3.3.13滚子链联轴器(GB/T 6069—2017)6-148

3.3.14十字轴式万向联轴器6-149

3.3.15钢球式节能安全联轴器6-168

3.3.16蛇形弹簧安全联轴器（JB/T 7682—1995）6-178

3.3.17联轴器标准一览表6-181

参考文献6-184

第7篇 滚动轴承

第1章滚动轴承的分类、结构型式及代号

1.1滚动轴承的常用分类7-3

1.2滚动轴承其他分类7-5

1.3带座外球面球轴承分类7-5

1.4滚动轴承的代号7-6

1.4.1基本代号7-7

1.4.2常用滚动轴承的基本结构型式和代号构成7-8

1.4.3滚针轴承的基本结构型式和代号构成7-15

1.4.4前置代号7-18

1.4.5后置代号7-18

1.4.6代号编制规则7-24

1.4.7带附件轴承代号7-24

1.4.8非标准轴承代号7-24

1.4.9非标准轴承代号示例7-25

1.4.10符合GB/T 273.1—2011规定的圆锥滚子轴承代号7-25

1.4.10.1圆锥滚子轴承代号构成7-25

1.4.10.2基本代号7-25

1.4.10.3后置代号7-25

1.5带座外球面球轴承代号7-26

1.5.1带座轴承代号的构成及排列7-26

1.5.2带座轴承基本结构及代号构成7-26

1.5.3带附件的带座轴承代号7-29

1.6专用轴承的分类和代号7-29

第2章滚动轴承的特点与选用

2.1滚动轴承结构类型的特点及适用范围7-31

2.2滚动轴承的选用7-33

2.2.1轴承的类型选用7-33

2.2.2滚动轴承的尺寸选择7-35

2.2.3滚动轴承的游隙选择7-39

2.2.4滚动轴承公差等级的选用7-47

2.2.5滚动轴承公差7-47

2.2.5.1向心轴承公差（圆锥滚子轴承除外）7-51

2.2.5.2圆锥滚子轴承公差7-57

2.2.5.3向心轴承外圈凸缘公差7-62

2.2.5.4圆锥孔公差7-63

2.2.5.5推力轴承公差7-64

第3章滚动轴承的计算

3.1滚动轴承寿命计算7-68

3.1.1基本概念和术语7-68

3.1.2符号7-69

3.1.3基本额定寿命的计算7-70

3.1.4修正额定寿命的计算7-70

3.1.5系统方法的寿命修正系数aISO7-70

3.1.6疲劳载荷极限Cu7-70

3.1.7寿命修正系数aISO的简化方法7-71

3.1.8污染系数eC7-73

3.1.9黏度比κ的计算7-79

3.2基本额定动载荷的计算7-80

3.2.1轴承的基本额定动载荷C7-80

3.2.2双列或多列推力轴承轴向基本额定动载荷Ca7-82

3.3基本额定静载荷的计算7-82

3.4当量载荷的计算7-83

3.5轴承组的基本额定载荷和当量载荷7-86

3.6变化工作条件下的平均载荷7-86

3.7变化工作条件下的寿命计算7-87

3.8轴承极限转速的确定方法7-87

3.9额定热转速7-88

3.9.1定义及符号7-89

3.9.2额定热转速的计算7-89

3.10滚动轴承的摩擦计算7-92

3.10.1轴承的摩擦力矩7-92

3.10.2轴承的摩擦因数7-93

3.11圆柱滚子轴承的轴向承载能力7-93

3.12轴承需要的最小轴向载荷的计算7-93

第4章滚动轴承的应用设计

4.1滚动轴承的配合7-95

4.1.1滚动轴承配合的特点7-95

4.1.2轴承（普通、6级）与轴和外壳配合的常用公差带7-95

4.1.3轴承配合的选择7-95

4.1.4轴承与轴和外壳孔的配合公差带选择7-96

4.1.5配合表面的形位公差与表面粗糙度7-98

4.1.6轴承与空心轴、铸铁和轻金属轴承座配合的选择7-99

4.1.7轴承与实心轴配合过盈量的估算7-99

4.2滚动轴承的轴向紧固7-100

4.2.1轴向定位7-100

4.2.2轴向固定7-101

4.2.3轴向紧固装置7-101

4.3滚动轴承的预紧7-102

4.3.1预紧方式7-102

4.3.2定位预紧7-102

4.3.3定压预紧7-102

4.3.4卸紧载荷7-102

4.3.5最小轴向预紧载荷7-102

4.3.6径向预紧7-102

4.4滚动轴承的密封7-105

4.4.1选择轴承密封形式应考虑的因素7-105

4.4.2轴承的主要密封形式7-105

4.4.3轴承的自身密封7-105

4.4.4轴承的支承密封7-105

4.5滚动轴承的安装与拆卸7-108

4.5.1圆柱孔轴承的安装7-108

4.5.2圆锥孔轴承的安装7-108

4.5.3角接触轴承的安装7-108

4.5.4推力轴承的安装7-108

4.5.5滚动轴承的拆卸7-108

4.6游隙的调整方法7-109

4.7轴承的组合设计7-110

4.7.1轴承的配置7-110

4.7.2常见的支承结构简图7-112

4.7.3滚动轴承组合设计的典型结构7-114

4.8滚动轴承通用技术规则7-115

4.8.1外形尺寸7-115

4.8.2公差等级与公差7-115

4.8.3倒角尺寸最大值7-115

4.8.4游隙7-115

4.8.5表面粗糙度7-115

4.8.6轴承套圈和滚动体材料及热处理7-116

4.8.7残磁限值7-116

4.8.8振动限值7-116

4.8.9密封性7-116

4.8.10清洁度7-116

4.8.11外观质量7-116

4.8.12互换性7-116

4.8.13额定载荷、额定寿命和额定热转速7-116

4.8.14测量方法7-116

4.8.15标志7-117

4.8.16检验规则7-117

4.8.17包装7-117

4.8.18轴承用零件和附件7-117

4.9轴承的应用7-117

第5章常用滚动轴承的基本尺寸及性能参数

5.1深沟球轴承7-118

5.2调心球轴承7-137

5.3角接触球轴承7-149

5.4圆柱滚子轴承7-163

5.5调心滚子轴承7-188

5.6滚针轴承7-211

5.7圆锥滚子轴承7-226

5.8推力球轴承7-246

5.9推力角接触球轴承7-259

5.10推力调心滚子轴承7-261

5.11推力圆柱滚子轴承7-264

5.12推力圆锥滚子轴承7-264

5.13推力滚针轴承7-265

5.14带座外球面球轴承7-266

5.15组合轴承7-295

5.16智能轴承7-304

5.16.1分类7-304

5.16.2国内外情况7-304

5.16.3市场应用7-304

5.17锥形衬套7-304

5.18轴承座7-321

5.18.1二螺柱立式轴承座7-321

5.18.2四螺柱立式轴承座7-325

5.19止推环7-326

附录7-328

附录一滚动轴承现行标准目录7-328

附录二轴承工业现行国际标准目录7-333

附录三滚动轴承新旧标准代号对照7-337

附录四国外著名轴承公司通用轴承代号7-344

附录五国内外轴承公差等级对照7-349

附录六国内外轴承游隙对照7-349

参考文献7-351

第8篇 滑动轴承

第1章滑动轴承分类、特点与应用及选择

1.1各类滑动轴承的特点与应用8-3

1.2滑动轴承类型的选择8-4

1.2.1滑动轴承性能比较8-4

1.2.2选择轴承类型的特性曲线8-6

1.3滑动轴承设计资料8-7

第2章滑动轴承材料

2.1对轴承材料的性能要求8-9

2.2滑动轴承材料及其性能8-9

第3章不完全流体润滑轴承

3.1径向滑动轴承的选用与验算8-18

3.2推力滑动轴承的选用与验算8-18

3.3滑动轴承的常见型式8-19

3.3.1整体滑动轴承8-19

3.3.2对开式滑动轴承8-20

3.3.3法兰滑动轴承8-23

3.4轴套与轴瓦8-25

3.4.1轴套8-25

3.4.2轴套的固定（JB/ZQ 4616—2006）8-30

3.4.3轴瓦8-31

3.5滑动轴承的结构要素8-36

3.5.1润滑槽8-36

3.5.2轴承合金浇铸槽8-36

3.6滑动轴承间隙与配合的选择8-37

3.7滑动轴承润滑8-40

3.8滑动轴承座技术条件（JB/T 2564—2007）8-42

3.9关节轴承8-43

3.9.1关节轴承的分类、结构型式与代号8-43

3.9.1.1关节轴承分类8-43

3.9.1.2关节轴承代号方法8-43

3.9.1.3关节轴承主要类型的结构特点8-45

3.9.2关节轴承寿命及载荷的计算8-50

3.9.2.1定义8-50

3.9.2.2符号8-50

3.9.2.3额定载荷8-51

3.9.2.4关节轴承寿命8-52

3.9.2.5关节轴承的摩擦因数8-53

3.9.3关节轴承的应用设计8-54

3.9.3.1关节轴承的配合8-54

3.9.3.2关节轴承的游隙8-56

3.9.3.3关节轴承的公差8-58

3.9.4关节轴承的基本尺寸和性能参数8-61

3.9.4.1向心关节轴承（GB/T 9163—2001）8-61

3.9.4.2角接触关节轴承（GB/T 9164—2001）8-67

3.9.4.3推力关节轴承（GB/T 9162—2001）8-70

3.9.4.4杆端关节轴承（GB/T 9161—2001）8-72

3.9.4.5自润滑球头螺栓杆端关节轴承（JB/T 5306—2007）8-75

3.9.4.6关节轴承安装尺寸8-77

3.10自润滑轴承8-82

3.10.1自润滑镶嵌轴承8-82

3.10.2粉末冶金轴承（含油轴承）（GB/T 2688—2012、GB/T 18323—2001）8-86

3.10.3自润滑复合材料卷制轴套8-93

3.11双金属减摩卷制轴套8-99

3.12塑料轴承8-101

3.13水润滑热固性塑料轴承（JB/T 5985—1992）8-102

3.14橡胶轴承8-105

第4章液体动压润滑轴承

4.1液体动压润滑轴承分类8-108

4.2基本原理8-109

4.2.1基本方程8-109

4.2.2静特性计算8-110

4.2.3动特性计算8-111

4.2.4稳定性计算8-112

4.3典型轴承的性能曲线及计算示例8-112

4.4轴承材料8-133

4.5轴承主要参数的选择8-135

4.6液体动压推力轴承8-137

4.6.1参数选择8-137

4.6.2斜-平面推力轴承8-137

4.6.3可倾瓦推力轴承8-138

4.7计算程序简介8-142

第5章液体静压轴承

5.1概述8-144

5.2液体静压轴承的分类8-145

5.3液体静压轴承的原理8-145

5.4液体静压轴承的结构设计8-147

5.4.1径向液体静压轴承结构、特点与应用8-147

5.4.2径向液体静压轴承的结构尺寸及主要技术数据8-149

5.4.3径向液体静压轴承的系列结构尺寸8-150

5.4.4推力液体静压轴承结构、特点与应用8-154

5.4.5推力液体静压轴承的结构尺寸及主要技术数据8-156

5.4.6推力液体静压轴承的系列结构尺寸8-156

5.4.7液体静压轴承材料8-157

5.4.8节流器的结构、特点与应用8-158

5.4.9节流器的结构尺寸及主要技术数据8-160

5.5液体静压轴承计算的基本公式8-160

5.5.1油垫流量系数Cd、有效承载面积系数Ae、周向流量系数γ和腔内孔流量系数ω8-162

5.5.2刚度系数G08-163

5.5.3承载系数Fn或偏心率ε8-165

5.5.4功率消耗计算8-166

5.6供油系统设计及元件与润滑油的选择8-166

5.6.1供油方式、特点与应用8-166

5.6.2供油系统、特点与应用8-167

5.6.3元件的选择8-167

5.6.4润滑油的选择8-167

5.7液体静压轴承设计计算的一般步骤及举例8-168

5.7.1液体静压轴承系统设计计算的一般步骤8-168

5.7.2毛细管节流径向液体静压轴承设计举例8-168

5.7.3毛细管节流推力液体静压轴承设计举例8-171

5.7.4小孔节流径向液体静压轴承设计举例8-173

5.7.5薄膜反馈节流径向液体静压轴承设计举例8-176

5.8静压轴承的故障及消除的方法8-179

第6章气体润滑轴承

6.1气体润滑理论8-180

6.1.1气体力学基本方程式8-180

6.1.2雷诺方程8-181

6.1.3气体润滑计算的数值解法8-182

6.1.4气体轴承计算模型8-182

6.2静压气体轴承8-182

6.2.1概述8-182

6.2.2气体静压轴承工作原理及其特点8-183

6.2.3气体静压轴承的设计8-183

6.3气体动压轴承8-185

6.3.1动压气体轴承计算模型8-185

6.3.2气体动压径向轴承8-185

6.3.3气体动压刻槽推力轴承8-190

6.3.4气体动压刻槽球形轴承8-193

6.4挤压膜气体轴承8-199

6.4.1挤压膜气体轴承的工作原理及特点8-199

6.4.2挤压膜气体轴承的分类及其计算方法8-199

第7章气体箔片轴承

7.1气体箔片轴承的工作原理和轴承类型8-201

7.2波箔型气体箔片轴承的理论模型8-204

7.2.1弹性支承结构模型8-204

7.2.2气体箔片轴承的气弹耦合润滑模型8-205

7.3气体箔片轴承的静态性能求解8-206

7.4气体箔片轴承的动态性能求解8-207

7.5气体箔片轴承的静动态性能预测结果8-209

7.6推力气体箔片轴承的静动态性能预测8-210

第8章流体动静压润滑轴承

8.1工作原理及特性8-213

8.2动静压轴承的结构型式8-213

8.3动静压轴承设计的基本理论与数值方法8-215

8.3.1基本公式8-215

8.3.2雷诺方程8-215

8.3.3紊流模型8-216

8.3.4能量方程8-217

8.3.5边界条件处理8-217

8.3.6环面节流器边界条件8-217

8.3.7能量方程油腔边缘边界条件8-218

8.3.8其他边界条件8-218

8.4动静压轴承性能计算8-218

8.4.1静特性计算8-218

8.4.2动特性计算8-220

8.4.3动静压轴承性能计算程序8-220

8.4.4程序框图8-220

8.5动静压轴承设计实例8-220

8.6动静压轴承主要参数选择与确定8-223

8.6.1结构参数中的主要参数选择8-223

8.6.2运行参数中的主要参数选择8-223

第9章电磁轴承

9.1静电轴承8-227

9.1.1静电轴承的基本原理8-227

9.1.2静电轴承的分类8-227

9.1.3静电轴承的常用材料与结构参数8-227

9.1.4静电轴承的设计与计算8-228

9.1.5应用举例——静电轴承陀螺仪8-228

9.2磁力轴承8-227

9.2.1磁力轴承的分类与应用8-230

9.2.2磁力轴承的性能计算8-233

9.2.3磁力轴承的材料8-235

第10章智能轴承

10.1智能轴承的分类8-236

10.2滚动智能轴承8-236

10.3滑动智能轴承8-237

10.3.1几何形状可变轴承8-237

10.3.1.1状态可调椭圆轴承8-237

10.3.1.2压电陶瓷驱动的智能椭圆轴承8-237

10.3.1.3状态可调错位轴承8-238

10.3.1.4支点可变可倾瓦轴承8-238

10.3.1.5液压控制柔性轴瓦轴承8-239

10.3.1.6可控径向油膜轴承8-239

10.3.1.7几何形状可变轴承8-240

10.3.1.8轴向止推智能轴承8-241

10.3.2支撑结构可变轴承8-241

10.3.3机电系统控制的智能轴承8-241

10.3.4液压系统控制的智能轴承8-242

10.3.4.1主动润滑可倾瓦轴承（以液压系统作为轴承润滑系统）8-242

10.3.4.2可控挤压油膜阻尼轴承（以液压系统作为控制执行器或执行机构）8-243

10.3.5应用新材料（特殊材料）控制的智能轴承8-243

10.3.6主动磁轴承8-245

参考文献8-246

第9篇 机架、箱体及导轨

第1章机架结构设计基础

1.1机架设计的一般要求9-3

1.1.1定义及分类9-3

1.1.2机架设计的一般要求和步骤9-3

1.1.2.1机架设计的准则和要求9-3

1.1.2.2机架设计的步骤9-4

1.2机架的常用材料及热处理9-4

1.2.1机架常用材料9-4

1.2.2机架的热处理9-6

1.3机架的截面形状、肋的布置及壁板上的孔9-8

1.3.1机架的截面形状9-8

1.3.2肋的布置9-10

1.3.3机架壁板上的孔9-16

1.4铸造金属机架的结构设计9-20

1.4.1铸造机架的壁厚及肋9-20

1.4.1.1最小壁厚9-20

1.4.1.2凸台及加强肋的尺寸9-21

1.4.1.3铸件壁的连接形式及尺寸9-21

1.4.2机架的连接结构设计9-21

1.4.3铸造机架结构设计的工艺性9-23

1.4.3.1铸件一般工艺性注意事项9-23

1.4.3.2铸造机架结构设计应注意的问题9-24

1.4.4铸造机架结构设计示例9-26

1.4.4.1机床大件结构设计9-26

1.4.4.2精密仪器机架结构设计9-30

1.5焊接机架9-31

1.5.1焊接机架的结构及其工艺性9-31

1.5.1.1典型机床的焊接床身结构及特点9-32

1.5.1.2焊接横梁结构9-33

1.5.1.3焊接机架的结构工艺性9-33

1.5.2机床焊接机架的壁厚及布肋9-36

1.5.2.1焊接机架壁厚的确定9-36

1.5.2.2焊接机架的布肋9-36

1.5.3改善机床结构阻尼比的措施9-38

1.5.4焊接机架结构示例9-39

1.5.4.1大型加工中心机床9-39

1.5.4.2刨、镗、铣床立柱结构9-40

1.5.4.3压力机焊接机架结构9-41

1.6非金属机架设计9-44

1.6.1钢筋混凝土机架9-44

1.6.2预应力钢筋混凝土机架9-45

1.6.3塑料壳体设计9-47

1.6.3.1塑料特性及选择9-47

1.6.3.2塑料壳体的结构设计9-48

1.6.3.3塑料制品的尺寸公差9-51

第2章机架的设计与计算

2.1框架式及梁柱式机架的设计与常规计算9-54

2.1.1轧钢机机架的结构设计与常规计算9-54

2.1.1.1轧钢机机架的结构设计9-54

2.1.1.2轧钢机机架强度和刚度计算9-57

2.1.2液压机机架的结构与设计计算9-70

2.1.2.1液压机机架的结构9-70

2.1.2.2液压机机架的设计计算9-70

2.1.3曲柄压力机机架的设计与常规计算9-75

2.1.3.1曲柄压力机闭式机架的常规计算9-75

2.1.3.2开式曲柄压力机机身的设计与计算9-78

2.1.4机床大件的设计与计算9-81

2.1.4.1机床大件刚度设计指标9-81

2.1.4.2普通车床床身的受力分析9-84

2.1.4.3卧式镗床立柱及床身受力分析9-84

2.1.4.4龙门式机床受力和变形分析9-88

2.1.4.5立式钻床、卧式铣床床身 （立柱）受力及变形分析9-90

2.1.4.6机床热变形的形成及热变形计算9-91

2.1.4.7带有肋板框架的刚度计算9-94

2.1.5十字肋的刚度计算9-96

2.2稳定性计算9-96

2.2.1不作稳定性计算的条件9-96

2.2.2轴心受压构件的稳定性验算公式9-96

2.2.3结构件长细比的计算9-97

2.2.4结构件的计算长度9-98

2.2.4.1等截面柱9-98

2.2.4.2变截面受压构件9-98

2.2.4.3桁架构件的计算长度9-100

2.2.4.4特殊情况9-101

2.2.5偏心受压构件9-102

2.2.6板的局部稳定性计算9-102

2.2.7圆柱壳的局部稳定性计算9-105

2.2.8梁的局部稳定性9-105

2.3典型超精密机床总体布局及振动和热控制9-107

2.3.1超精密机床的总体布局9-107

2.3.2超精密机床的振动控制9-108

2.3.2.1超精密机床床身材料9-108

2.3.2.2超精密机床的减振措施9-109

2.3.3超精密机床的恒温控制9-110

第3章齿轮传动箱体的设计与计算

3.1箱体结构设计概述9-111

3.1.1齿轮箱体结构的确定9-111

3.1.2齿轮箱体焊接结构9-112

3.1.3压力铸造传动箱体的结构设计9-115

3.1.3.1肋的设计9-116

3.1.3.2箱体上的通孔及紧固孔的设计9-118

3.2按刚度设计圆柱齿轮减速器箱座9-119

3.2.1剖分式齿轮减速器箱座的设计计算方法及步骤9-120

3.2.2齿轮箱体计算实例9-122

3.3机床主轴箱的刚度计算9-126

3.3.1箱体的刚度计算9-126

3.3.2车床主轴箱刚度计算示例9-126

3.4变速箱体上轴孔坐标计算9-129

3.5变速箱体的技术要求9-131

3.5.1各加工面的形状精度及表面结构中的粗糙度9-131

3.5.2各加工面的相互位置精度9-131

3.5.3变速箱体零件工作图实例9-132

第4章机架与箱体的现代设计方法

4.1机架的有限元分析9-134

4.1.1轧钢机机架的有限元分析9-134

4.1.2液压机横梁的有限元分析9-135

4.1.3开式机架的有限元分析9-136

4.1.4整体闭式机架有限元分析9-137

4.2机架与箱体的优化设计9-140

4.2.1优化设计数学模型的建立9-140

4.2.2热压机机架结构的优化设计9-141

4.2.3基于ANSYS的优化设计9-144

4.2.3.1ANSYS优化设计的基本过程9-144

4.2.3.2基于ANSYS的减速器箱体的优化设计示例9-145

4.2.4机架的模糊优化方法9-146

4.2.4.1模糊有限元分析方法9-146

4.2.4.2三轴仿真转台框架结构的模糊有限元优化9-148

第5章导轨

5.1概述9-150

5.1.1导轨的类型及其特点9-150

5.1.2导轨的设计要求9-150

5.1.3导轨的设计程序及内容9-150

5.1.4精密导轨的设计原则9-151

5.2普通滑动导轨的结构设计9-151

5.2.1整体式滑动导轨9-151

5.2.1.1滑动导轨的截面形状9-151

5.2.1.2滑动导轨尺寸9-153

5.2.1.3导轨间隙调整装置9-155

5.2.1.4滑动导轨的卸荷装置9-159

5.2.1.5滑动导轨压强的计算9-161

5.2.1.6滑动导轨间隙的确定9-163

5.2.1.7导轨材料与热处理9-164

5.2.1.8导轨的技术要求9-165

5.2.2塑料(贴塑式)导轨9-166

5.2.2.1塑料导轨的特点9-166

5.2.2.2塑料导轨的材料9-166

5.2.2.3填充氟塑软带导轨典型制造工艺9-168

5.2.2.4软带导轨技术条件9-168

5.2.2.5环氧涂层材料技术通则9-169

5.2.2.6环氧涂层导轨通用技术条件9-170

5.2.2.7通用塑料导轨材料的粘接9-171

5.2.2.8耐磨涂层的配方9-171

5.3流体静压导轨9-171

5.3.1液体静压导轨9-171

5.3.1.1液体静压导轨的类型和特点9-171

5.3.1.2液体静压导轨的基本结构形式9-172

5.3.1.3静压导轨的油腔结构9-173

5.3.1.4导轨的技术要求和材料9-174

5.3.1.5液体静压导轨的节流器、润滑油及供油装置9-175

5.3.1.6静压导轨的加工和调整9-175

5.3.1.7液体静压导轨的计算9-176

5.3.1.8毛细管节流开式静压导轨的计算9-180

5.3.2气体静压导轨9-182

5.3.2.1气体静压导轨的类型与特点9-182

5.3.2.2气体静压导轨的结构设计9-183

5.3.2.3气体静压导轨的设计计算9-184

5.3.2.4气体静压导轨副的材料9-186

5.4滚动导轨9-186

5.4.1滚动导轨的类型、特点及应用9-186

5.4.2滚动导轨的计算、结构与尺寸系列9-186

5.4.2.1滚动直线导轨的计算9-186

5.4.2.2滚动直线导轨副9-191

5.4.2.3滚柱交叉导轨副9-204

5.4.2.4滚柱(滚针)导轨块9-206

5.4.2.5滚动直线导轨套副9-210

5.4.2.6滚动花键导轨副9-217

5.4.2.7滚动轴承导轨9-222

5.5导轨设计实例9-224

5.5.1压力机导轨的形式和特点9-224

5.5.2导轨的尺寸和验算9-225

5.5.2.1导轨长度9-225

5.5.2.2导轨工作面宽度及其验算9-225

5.5.3导轨材料的选择9-225

5.5.4导轨间隙的调整9-226

5.6导轨的防护9-226

5.6.1导轨防护装置的类型及特点9-226

5.6.2导轨刮屑板9-226

5.6.3刚性伸缩式导轨防护罩9-226

5.6.4柔性伸缩式导轨防护罩9-227

参考文献9-228

第10篇 弹簧

第1章弹簧的基本性能、类型及应用

1.1弹簧的基本性能10-3

1.2弹簧的类型10-3

1.3弹簧的应用和标准化10-10

1.3.1弹簧的应用10-10

1.3.2弹簧的标准化10-10

第2章圆柱螺旋弹簧

2.1圆柱螺旋弹簧的型式、代号及应用10-15

2.2弹簧的材料及许用应力10-16

2.3圆柱螺旋压缩弹簧10-22

2.3.1圆柱螺旋压缩弹簧基本计算公式10-22

2.3.2圆柱弹簧参数选择10-24

2.3.3圆柱螺旋压缩弹簧计算表10-25

2.3.4压缩弹簧端部型式与高度、总圈数等的公式10-38

2.3.5螺旋弹簧的疲劳强度、稳定性及共振10-39

2.3.6圆柱螺旋压缩弹簧设计计算示例10-40

2.3.7圆柱螺旋压缩弹簧的压力调整结构10-43

2.3.8组合弹簧的设计计算10-43

2.3.9圆柱螺旋压缩弹簧的应用示例10-45

2.4圆柱螺旋拉伸弹簧10-46

2.4.1圆柱螺旋拉伸弹簧的设计计算10-46

2.4.2圆柱螺旋拉伸弹簧的设计实例10-48

2.4.3圆柱螺旋拉伸弹簧的端部结构10-50

2.4.4圆柱螺旋拉伸弹簧的尺寸和参数10-52

2.4.5圆柱螺旋拉伸弹簧的拉力调整结构10-58

2.5圆柱螺旋扭转弹簧10-59

2.5.1圆柱螺旋扭转弹簧的基本几何参数和特性10-59

2.5.2圆柱螺旋扭转弹簧的结构形式10-59

2.5.3圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算10-59

2.5.4圆柱螺旋扭转弹簧的计算示例10-62

2.5.5圆柱螺旋扭转弹簧的结构及安装示例10-63

2.6圆柱螺旋弹簧技术要求10-64

2.6.1弹簧特性和尺寸的极限偏差10-64

2.6.2其他技术要求10-67

2.7非圆形截面圆柱螺旋弹簧10-67

2.7.1矩形截面螺旋压缩弹簧10-67

2.7.2其他截面形状螺旋压缩弹簧10-70

第3章非线性特性线螺旋弹簧

3.1截锥螺旋压缩弹簧10-73

3.1.1截锥螺旋压缩弹簧的结构特性及分类10-73

3.1.2截锥螺旋压缩弹簧的计算10-73

3.1.3截锥螺旋弹簧的计算示例10-75

3.1.4截锥螺旋压缩弹簧的应用实例10-76

3.2蜗卷螺旋弹簧10-76

3.2.1蜗卷螺旋弹簧的特性曲线10-76

3.2.2蜗卷螺旋弹簧的材料及许用应力10-76

3.2.3蜗卷螺旋弹簧的计算10-77

3.2.4蜗卷螺旋弹簧的计算示例10-78

第4章多股螺旋弹簧

4.1多股螺旋弹簧的结构、特性及用途10-82

4.2多股螺旋弹簧的材料及许用应力10-83

4.3多股螺旋弹簧的参数选择10-83

4.4多股螺旋弹簧的设计计算10-84

4.5多股螺旋弹簧的几何尺寸计算10-85

《现代机械设计手册》第二版是顺应“中国制造2025”智能装备设计新要求、技术先进、数据可靠的一部现代化的机械设计大型工具书，涵盖现代机械零部件及传动设计、智能装备及控制设计、现代机械设计方法三部分内容。第二版重点加强机械智能化产品设计（3D打印、智能零部件、节能元器件）、智能装备（机器人及智能化装备）控制及系统设计、现代设计方法及应用等内容。

《现代机械设计手册》共6卷，其中第1卷包括机械设计基础资料，零件结构设计，机械制图和几何精度设计，机械工程材料，连接件与紧固件；第2卷包括轴和联轴器，滚动轴承，滑动轴承，机架、箱体及导轨，弹簧，机构，机械零部件设计禁忌，带传动、链传动；第3卷包括齿轮传动，减速器、变速器，离合器、制动器，润滑，密封；第4卷包括液力传动，液压传动与控制，气压传动与控制；第5卷包括智能装备系统设计，工业机器人系统设计，传感器，控制元器件和控制单元，电动机；第6卷包括机械振动与噪声，疲劳强度设计，可靠性设计，优化设计，逆向设计，数字化设计，人机工程与产品造型设计，创新设计，绿色设计。

新版手册从新时代机械设计人员的实际需求出发，追求现代感，兼顾实用性、通用性、准确性，涵盖了各种常规和通用的机械设计技术资料，贯彻了*的国家和行业标准，推荐了国内外先进、智能、节能、通用的产品，体现了便查易用的编写风格。

《现代机械设计手册》可作为机械装备研发、设计技术人员和有关工程技术人员的工具书，也可供高等院校相关专业师生参考使用。

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第19篇 液力传动

第1章液力传动设计基础

1.1液力传动的定义、特点及应用19-3

1.2液力传动的术语、符号19-4

1.2.1液力传动术语19-4

1.2.2液力元件图形符号19-7

1.3液力传动理论基础19-8

1.3.1基本控制方程19-8

1.3.2基本概念和定义19-11

1.3.3液体在叶轮中的运动19-12

1.3.3.1速度三角形及速度的分解19-12

1.3.3.2速度环量19-13

1.3.3.3液体在无叶栅区的流动19-13

1.3.4欧拉方程19-13

1.3.4.1动量矩方程19-13

1.3.4.2理论能头19-14

1.4液力传动的工作液体19-14

1.4.1液力传动油的基本要求19-14

1.4.2常用液力传动油19-15

1.4.3水基难燃液19-15

第2章液力变矩器

2.1液力变矩器的工作原理、特性19-17

2.1.1液力变矩器的工作原理19-17

2.1.1.1液力变矩器的基本结构19-17

2.1.1.2液力变矩器的工作过程和变矩原理19-17

2.1.1.3液力变矩器常用参数及符号19-18

2.1.2液力变矩器的特性19-20

2.2液力变矩器的分类及主要特点19-23

2.3液力变矩器的压力补偿及冷却系统19-26

2.3.1补偿压力19-26

2.3.2冷却循环流量和散热面积19-27

2.4液力变矩器的设计方法19-27

2.4.1相似设计法19-27

2.4.2统计经验设计方法19-29

2.4.3理论设计法19-32

2.4.3.1基于一维束流理论的设计方法19-32

2.4.3.2CFD/CAD现代设计方法19-43

2.4.4逆向设计法19-47

2.5液力变矩器的试验19-50

2.5.1试验台架19-50

2.5.2试验方法19-50

2.5.2.1外特性试验19-50

2.5.2.2液力元件内特性试验19-53

2.6液力变矩器的选型19-54

2.6.1液力变矩器的形式和参数选择19-54

2.6.2液力变矩器系列型谱19-55

2.6.3液力变矩器与动力机的共同工作19-55

2.6.3.1输入功率19-56

2.6.3.2泵轮特性曲线族和涡轮特性曲线族19-56

2.6.3.3液力变矩器有效直径和公称转矩选择19-58

2.6.3.4液力变矩器和动力机共同工作的输入特性曲线和输出特性曲线19-58

2.6.4液力变矩器与动力机的匹配19-58

2.6.5液力变矩器与动力机匹配的优化19-60

2.7液力变矩器的产品型号与规格19-61

2.7.1单级单相向心涡轮液力变矩器19-61

2.7.2多相单级和闭锁液力变矩器19-104

2.7.3可调液力变矩器19-114

2.8液力变矩器传动装置19-116

2.9液力变矩器的应用及标准状况19-124

2.9.1液力变矩器的应用19-124

2.9.2国内外标准情况和对照19-124

第3章液力机械变矩器

3.1液力机械变矩器的分类及原理19-126

3.1.1功率内分流液力机械变矩器19-126

3.1.1.1导轮反转内分流液力机械变矩器19-126

3.1.1.2多涡轮内分流液力机械变矩器19-127

3.1.2功率外分流液力机械变矩器19-127

3.1.2.1基本方程19-127

3.1.2.2用于特定变矩器的方程19-131

3.1.2.3分流传动特性的计算方法及实例19-134

3.1.2.4外分流液力机械变矩器的方案汇总19-137

3.2液力机械变矩器的应用19-139

3.2.1功率内分流液力机械变矩器的应用19-139

3.2.1.1导轮反转内分流液力机械变矩器19-139

3.2.1.2双涡轮内分流液力机械变矩器19-141

3.2.2功率外分流液力机械变矩器的应用19-142

3.2.2.1分流差速液力机械变矩器的应用19-142

3.2.2.2汇流差速液力机械变矩器的应用19-145

3.3液力机械变矩器产品规格与型号19-146

3.3.1双涡轮液力机械变矩器产品19-146

3.3.2导轮反转液力机械变矩器产品19-158

3.3.3功率外分流液力机械变矩器产品19-159

3.3.4液力机械变矩器传动装置产品19-161

第4章液力偶合器

4.1液力偶合器的工作原理19-164

4.2液力偶合器特性19-165

4.2.1液力偶合器的特性参数19-165

4.2.2液力偶合器特性曲线19-166

4.2.3影响液力偶合器特性的主要因素19-168

4.3液力偶合器分类、结构及发展19-170

4.3.1液力偶合器形式和基本参数19-170

4.3.1.1形式和类别19-170

4.3.1.2基本参数19-173

4.3.2液力偶合器部分充液时的特性19-173

4.3.3普通型液力偶合器19-174

4.3.4限矩型液力偶合器19-174

4.3.4.1静压泄液式限矩型液力偶合器19-177

4.3.4.2动压泄液式限矩型液力偶合器19-177

4.3.4.3复合泄液式限矩型液力偶合器19-188

4.3.5普通型、限矩型液力偶合器的安全保护装置19-189

4.3.5.1普通型、限矩型液力偶合器易熔塞19-189

4.3.5.2刮板输送机用液力偶合器易爆塞技术要求19-189

4.3.6调速型液力偶合器19-194

4.3.6.1进口调节式调速型液力偶合器19-198

4.3.6.2出口调节式调速型液力偶合器19-204

4.3.6.3复合调节式调速型液力偶合器19-212

4.3.7液力偶合器传动装置19-213

4.3.8液力减速器19-227

4.3.8.1机车用液力减速（制动）器19-227

4.3.8.2汽车用液力减速（制动）器19-228

4.3.8.3固定设备用液力减速（制动）器19-230

4.4液力偶合器设计19-232

4.4.1液力偶合器的类比设计19-232

4.4.2限矩型液力偶合器设计19-234

4.4.2.1工作腔模型（腔型）及选择19-234

4.4.2.2限矩型液力偶合器的辅助腔19-237

4.4.2.3限矩型液力偶合器的叶轮结构19-237

4.4.2.4工作腔有效直径的确定19-239

4.4.2.5叶片数目和叶片厚度19-239

4.4.3调速型液力偶合器设计19-239

4.4.3.1叶轮强度计算19-239

4.4.3.2叶轮强度有限元分析简介19-243

4.4.3.3液力偶合器的轴向力19-244

4.4.3.4导管及其控制19-245

4.4.3.5设计中的其他问题19-248

4.4.3.6油路系统19-249

4.4.3.7调速型液力偶合器的辅助系统与设备成套19-250

4.4.3.8调速型液力偶合器的配套件19-252

4.4.4液力偶合器传动装置设计19-259

4.4.4.1前置齿轮式液力偶合器传动装置简介19-259

4.4.4.2液力偶合器传动装置设计要点19-260

4.4.5液力偶合器的发热与冷却19-260

4.5液力偶合器试验19-262

4.5.1限矩型液力偶合器试验19-262

4.5.2调速型液力偶合器试验19-263

4.6液力偶合器选型、应用与节能19-264

4.6.1液力偶合器运行特点19-266

4.6.2液力偶合器功率图谱19-268

4.6.3限矩型液力偶合器的选型与应用19-268

4.6.3.1限矩型液力偶合器的选型19-268

4.6.3.2限矩型液力偶合器的应用19-269

4.6.4调速型液力偶合器的选型与应用19-274

4.6.4.1我国风机、水泵运行中存在的问题19-274

4.6.4.2风机、水泵调速运行的必要性19-274

4.6.4.3各类调速方式的比较 19-274

4.6.4.4应用液力偶合器调速的节能效益19-275

4.6.4.5风机、泵类调速运行的节能效果19-276

4.6.4.6风机、泵类流量变化形式对节能效果的影响19-276

4.6.4.7调速型液力偶合器的效率与相对效率19-277

4.6.4.8调速型液力偶合器的匹配19-278

4.6.4.9调速型液力偶合器的典型应用与节能19-279

4.7液力偶合器可靠性与故障分析19-283

4.7.1基本概念19-283

4.7.2 限矩型液力偶合器的故障分析19-284

4.7.3调速型液力偶合器的故障分析19-287

4.8液力偶合器典型产品及其选择19-290

4.8.1静压泄液式限矩型液力偶合器19-290

4.8.2动压泄液式限矩型液力偶合器19-292

4.8.2.1YOX、YOXⅡ、TVA外轮驱动直连式限矩型液力偶合器19-293

4.8.2.2YOXⅡZ外轮驱动制动轮式限矩型液力偶合器19-294

4.8.2.3水介质限矩型液力偶合器19-295

4.8.2.4加长后辅腔与加长后辅腔带侧辅腔的限矩型液力偶合器19-300

4.8.2.5加长后辅腔与加长后辅腔带侧辅腔制动轮式限矩型液力偶合器19-306

4.8.2.6加长后辅腔内轮驱动制动轮式限矩型液力偶合器19-312

4.8.3复合泄液式限矩型液力偶合器19-312

4.8.4调速型液力偶合器19-318

4.8.4.1出口调节安装板式箱体调速型液力偶合器19-318

4.8.4.2回转壳体箱座式调速型液力偶合器19-324

4.8.4.3侧开箱体式调速型液力偶合器19-326

4.8.4.4阀控式调速型液力偶合器19-329

4.9液力偶合器传动装置19-330

4.9.1前置齿轮增速式液力偶合器传动装置19-330

4.9.2后置齿轮减速式液力偶合器传动装置19-336

4.9.3后置齿轮增速式液力偶合器传动装置19-340

4.9.4组合成套型液力偶合器传动装置19-341

4.9.5后置齿轮减速箱组合型液力偶合器传动装置[偶合器正（反）车箱]19-345

4.10国内外调速型液力偶合器标准情况与对照19-345

第5章液黏传动

5.1液黏传动及其分类19-347

5.2液黏传动的基本原理19-347

5.3液黏传动常用术语、形式和基本参数19-347

5.3.1液黏传动常用术语19-347

5.3.2液黏传动元件结构形式19-347

5.3.3液黏传动的基本参数19-347

5.4液黏传动的工作液体19-347

5.5液黏调速离合器19-347

5.5.1集成式液黏调速离合器19-347

5.5.2分离式液黏调速离合器19-347

5.5.3液黏调速离合器运行特性19-347

5.5.4液黏传动的摩擦副19-347

5.5.5液黏调速离合器的性能特点及应用节能19-347

5.5.6液黏调速离合器常见故障与排除方法19-347

5.5.7国外液黏调速离合器的转速调控系统19-347

5.6液黏调速装置19-347

5.6.1平行轴传动液黏调速装置19-347

5.6.2差动轮系CST液黏调速装置19-347

5.7硅油风扇离合器19-347

5.8硅油离合器19-347

5.9液黏测功器19-347

5.10其他液黏传动元件19-347

5.11液黏传动在液力变矩器上的应用19-347

5.12国内外液黏元件标准情况与对照19-347

参考文献19-348