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第6篇 轴和联轴器3

第1章 轴3

1.1轴的分类、材料和设计方法3

1.1.1轴的分类3

1.1.2轴的常用材料3

1.1.3轴的设计方法概述5

1.2轴的结构设计5

1.2.1零件在轴上的定位与固定6

1.2.2轴的结构与工艺性8

1.2.3轴伸的结构尺寸8

1.2.4提高轴疲劳强度的结构措施13

1.2.5轴的结构示例14

1.3轴的强度校核计算15

1.3.1仅受扭转的强度校核计算15

1.3.2受弯扭联合作用的强度校核计算16

1.3.3考虑应力集中的强度校核计算17

1.4轴的刚度校核计算21

1.4.1轴的扭转刚度校核计算21

1.4.2轴的弯曲刚度校核计算21

1.5轴的临界转速校核计算22

1.5.1不带圆盘均质轴的临界转速23

1.5.2带圆盘的轴的临界转速23

1.6设计计算举例及轴的工作图24

1.7轴的可靠度计算27

1.7.1轴可靠度计算的基本方法27

1.7.2轴可靠度计算举例28

1.8轴的计算机辅助设计与分析28

1.8.1轴的计算机辅助设计28

1.8.2轴的强度校核的有限元计算30

1.8.3轴的刚度校核的有限元计算33

1.8.4轴临界转速的有限元计算34

第2章 软轴35

2.1软轴的结构组成和规格35

2.1.1软轴35

2.1.2软管37

2.1.3软轴接头37

2.1.4软管接头38

2.2常用软轴的典型结构38

2.3防逆转装置39

2.4软轴的选择与使用40

2.4.1软轴的选择40

2.4.2软轴使用时注意事项41

第3章 联轴器42

3.1联轴器的分类、特点及应用42

3.2联轴器的选用（JB/T 7511—1994）42

3.2.1联轴器的转矩42

3.2.2挠性或弹性联轴器计算44

3.2.3选用联轴器有关的系数45

3.2.4联轴器选用示例47

3.3联轴器的性能、参数及尺寸48

3.3.1联轴器轴孔和连接型式及尺寸（GB/T 3852—2008）49

3.3.2凸缘联轴器（GB/T 5843—2003）54

3.3.3弹性柱销联轴器（GB/T 5014—2003）57

3.3.4弹性套柱销联轴器（GB/T 4323—2002）64

3.3.5弹性柱销齿式联轴器（GB/T 5015—2003）68

3.3.6弹性块联轴器（JB/T 9148—1999）85

3.3.7弹性环联轴器（GB/T 2496—2008）89

3.3.8梅花形弹性联轴器（GB/T 5272—2002）92

3.3.9膜片联轴器（JB/T 9147—1999）100

3.3.10蛇形弹簧联轴器（JB/T 8869—2000）110

3.3.11弹性阻尼簧片联轴器（GB/T 12922—2008）127

3.3.12鼓形齿式联轴器（JB/T 8854.1～3—2001）141

3.3.13滚子链联轴器（GB/T 6069—2002）157

3.3.14十字轴式万向联轴器159

3.3.15 钢球式节能安全联轴器（JB/T 5987—1992）181

3.3.16蛇形弹簧安全联轴器（JB/T 7682—1995）190

3.3.17联轴器标准一览表193

参考文献196

第7篇 滚动轴承197

第1章 滚动轴承的分类、结构型式及代号199

1.1滚动轴承的分类199

1.2滚动轴承其他分类201

1.3带座外球面球轴承分类201

1.4滚动轴承的代号202

1.4.1基本代号203

1.4.2常用滚动轴承的基本结构型式和代号构成204

1.4.3滚针轴承的基本结构型式和代号构成211

1.4.4前置代号214

1.4.5后置代号214

1.4.6代号编制规则219

1.4.7带附件轴承代号220

1.4.8非标准轴承代号220

1.4.9代号示例220

1.5带座外球面球轴承代号221

1.5.1带座轴承代号的构成及排列221

1.5.2带座轴承基本结构及代号构成221

1.5.3带附件的带座轴承代号224

1.6专用轴承的分类和代号224

第2章 滚动轴承的特点与选用224

2.1滚动轴承结构类型的特点及适用范围226

2.2滚动轴承的选用228

2.2.1轴承的类型选用228

2.2.2滚动轴承的尺寸选择230

2.2.3滚动轴承的游隙选择234

2.2.4滚动轴承公差等级的选用240

2.2.5滚动轴承公差241

2.2.5.1向心轴承公差（圆锥滚子轴承除外）241

2.2.5.2圆锥滚子轴承公差247

2.2.5.3向心轴承外圈凸缘公差252

2.2.5.4圆锥孔公差253

2.2.5.5推力轴承公差254

第3章 滚动轴承的计算258

3.1滚动轴承寿命计算258

3.1.1基本概念和术语258

3.1.2符号258

3.1.3基本额定寿命的计算259

3.1.4修正额定寿命的计算259

3.1.5系统方法的寿命修正系数aIso259

3.1.6疲劳载荷极限Cu260

3.1.7寿命修正系数aIsO的简化方法261

3.1.8污染系数ec262

3.1.9黏度比κ的计算268

3.2基本额定动载荷的计算269

3.2.1轴承的基本额定动载荷C269

3.2.2双列或多列推力轴承轴向基本额定动载荷Ca271

3.3基本额定静载荷的计算271

3.4当量载荷的计算272

3.5轴承组的基本额定载荷和当量载荷275

3.6变化工作条件下的平均载荷275

3.7变化工作条件下的寿命计算276

3.8轴承极限转速的确定方法276

3.9额定热转速277

3.9.1定义及符号278

3.9.2额定热转速的计算278

3.10滚动轴承的摩擦计算281

3.10.1轴承的摩擦力矩281

3.10.2轴承的摩擦因数282

3.11圆柱滚子轴承的轴向承载能力282

3.12轴承需要的最小轴向载荷的计算282

第4章 滚动轴承的应用设计284

4.1滚动轴承的配合284

4.1.1滚动轴承配合的特点284

4.1.2轴承（0、 6级）与轴和外壳配合的常用公差带284

4.1.3轴承配合的选择284

4.1.4轴承与轴和外壳孔的配合公差带选择285

4.1.5配合表面的形位公差与表面粗糙度287

4.1.6轴承与空心轴、铸铁和轻金属轴承座配合的选择288

4.1.7轴承与实心轴配合过盈量的估算288

4.2滚动轴承的轴向紧固289

4.2.1轴向定位289

4.2.2轴向固定290

4.2.3轴向紧固装置290

4.3滚动轴承的预紧291

4.3.1预紧方式291

4.3.2定位预紧291

4.3.3定压预紧291

4.3.4卸紧载荷291

4.3.5最小轴向预紧载荷291

4.3.6径向预紧291

4.4滚动轴承的密封293

4.4.1选择轴承密封形式应考虑的因素293

4.4.2轴承的主要密封形式293

4.4.3轴承的自身密封293

4.4.4轴承的支承密封293

4.5滚动轴承的安装与拆卸296

4.5.1圆柱孔轴承的安装296

4.5.2圆锥孔轴承的安装296

4.5.3角接触轴承的安装296

4.5.4推力轴承的安装296

4.5.5滚动轴承的拆卸296

4.6游隙的调整方法297

4.7轴承的组合设计298

4.7.1轴承的配置298

4.7.2常见的支承结构示意图300

4.7.3滚动轴承组合设计的典型结构302

第5章 常用滚动轴承的基本尺寸及性能参数304

5.1深沟球轴承304

5.2调心球轴承323

5.3角接触球轴承335

5.4圆柱滚子轴承349

5.5调心滚子轴承374

5.6滚针轴承397

5.7圆锥滚子轴承412

5.8推力球轴承432

5.9推力角接触球轴承445

5.10推力调心滚子轴承447

5.11推力圆柱滚子轴承450

5.12推力圆锥滚子轴承450

5.13推力滚针轴承451

5.14带座外球面球轴承452

5.15组合轴承481

5.16锥形衬套490

5.17轴承座506

5.17.1二螺柱立式轴承座506

5.17.2四螺柱立式轴承座510

5.18止推环511

附录513

附录一 滚动轴承现行标准目录513

附录二 轴承工业现行国际标准目录518

附录三 滚动轴承新旧标准代号对照521

附录四 国外著名轴承公司通用轴承代号528

附录五 国内外轴承公差等级对照533

附录六 国内外轴承游隙对照533

参考文献535

第8篇 滑动轴承537

第1章 滑动轴承分类、特点与应用及选择539

1.1各类滑动轴承的特点与应用539

1.2滑动轴承类型的选择540

1.2.1滑动轴承性能比较540

1.2.2选择轴承类型的特性曲线542

1.3滑动轴承设计资料543

第2章 滑动轴承材料545

2.1对轴承材料的性能要求545

2.2滑动轴承材料及其性能545

第3章 不完全流体润滑轴承554

3.1径向滑动轴承的选用与验算554

3.2推力滑动轴承的选用与验算554

3.3滑动轴承的常见型式555

3.3.1整体滑动轴承555

3.3.2对开式滑动轴承556

3.3.3法兰滑动轴承559

3.4轴套与轴瓦561

3.4.1轴套561

3.4.2轴套的固定（JB/ZQ 4616—2006）566

3.4.3轴瓦567

3.5滑动轴承的结构要素572

3.5.1润滑槽572

3.5.2轴承合金浇铸槽572

3.6滑动轴承间隙与配合的选择573

3.7滑动轴承润滑576

3.8滑动轴承座技术条件（JB/T 2564—2007）578

3.9关节轴承579

3.9.1关节轴承的分类、结构型式与代号579

3.9.1.1关节轴承分类579

3.9.1.2关节轴承代号方法579

3.9.1.3关节轴承主要类型的结构特点581

3.9.2关节轴承寿命及载荷的计算586

3.9.2.1定义586

3.9.2.2符号586

3.9.2.3额定载荷587

3.9.2.4关节轴承寿命588

3.9.2.5关节轴承的摩擦因数589

3.9.3关节轴承的应用设计590

3.9.3.1关节轴承的配合590

3.9.3.2关节轴承的游隙592

3.9.3.3关节轴承的公差594

3.9.4关节轴承的基本尺寸和性能参数597

3.9.4.1向心关节轴承（GB/T 9163—2001）597

3.9.4.2角接触关节轴承（GB/T 9164—2001）603

3.9.4.3推力关节轴承（GB/T 9162—2001）606

3.9.4.4杆端关节轴承（GB/T 9161—2001）608

3.9.4.5自润滑球头螺栓杆端关节轴承（JB/T 5306—2007）611

3.9.4.6关节轴承安装尺寸613

3.10自润滑轴承618

3.10.1自润滑镶嵌轴承618

3.10.2粉末冶金轴承（含油轴承）（GB/T 2688—1981、GB/T 18323—2001）622

3.10.3自润滑复合材料卷制轴套627

3.11双金属减摩卷制轴套633

3.12塑料轴承635

3.13水润滑热固性塑料轴承（JB/T 5985—1992）636

3.14橡胶轴承639

第4章 液体动压润滑轴承642

4.1液体动力润滑轴承分类642

4.2基本原理643

4.2.1基本方程643

4.2.2静特性计算644

4.2.3动特性计算645

4.2.4稳定性计算646

4.3典型轴承的性能曲线及计算示例646

4.4轴承材料667

4.5轴承主要参数的选择669

4.6液体动压推力轴承671

4.6.1参数选择671

4.6.2斜-平面推力轴承671

4.6.3可倾瓦推力轴承672

4.7计算程序简介676

第5章 液体静压轴承678

5.1概述678

5.2液体静压轴承的分类679

5.3液体静压轴承的原理679

5.4液体静压轴承的结构设计681

5.4.1径向液体静压轴承结构、特点与应用681

5.4.2径向液体静压轴承的结构尺寸及主要技术数据683

5.4.3径向液体静压轴承的系列结构尺寸684

5.4.4推力液体静压轴承结构、特点与应用688

5.4.5推力液体静压轴承的结构尺寸及主要技术数据690

5.4.6推力液体静压轴承的系列结构尺寸690

5.4.7液体静压轴承材料691

5.4.8节流器的结构、特点与应用692

5.4.9节流器的结构尺寸及主要技术数据694

5.5液体静压轴承计算的基本公式694

5.5.1油垫流量系数Cd、有效承载面积系数？e、周向流量系数γ和腔内孔流量系数ω696

5.5.2刚度系数？0697

5.5.3承载系数？n或偏心率ε699

5.5.4功率消耗计算700

5.6供油系统设计及元件与润滑油的选择700

5.6.1供油方式、特点与应用700

5.6.2供油系统、特点与应用701

5.6.3元件的选择701

5.6.4润滑油的选择701

5.7液体静压轴承设计计算的一般步骤及举例702

5.7.1液体静压轴承系统设计计算的一般步骤702

5.7.2毛细管节流径向液体静压轴承设计举例702

5.7.3毛细管节流推力液体静压轴承设计举例705

5.7.4小孔节流径向液体静压轴承设计举例707

5.7.5薄膜反馈节流径向液体静压轴承设计举例710

5.8静压轴承的故障及消除的方法713

第6章 气体润滑轴承714

6.1特点、分类与应用714

6.2气体动压轴承718

6.2.1气体动压径向轴承718

6.2.2气体动压推力轴承719

6.2.3气体动压组合型轴承720

6.3气体静压轴承722

6.3.1气体静压径向轴承723

6.3.2气体静压推力轴承725

6.3.3气体静压球面轴承726

6.3.4气源727

第7章 箔片气体轴承731

7.1结构几何关系及其工作原理731

7.2薄片变形分析732

7.3边界条件及数值解法733

第8章 流体动静压润滑轴承736

8.1工作原理及特性736

8.2动静压轴承的结构型式736

8.3动静压轴承设计的基本理论与数值方法738

8.3.1基本公式738

8.3.2雷诺方程738

8.3.3紊流模型739

8.3.4能量方程740

8.3.5边界条件处理740

8.3.6环面节流器边界条件740

8.3.7能量方程油腔边缘边界条件741

8.3.8其他边界条件741

8.4动静压轴承性能计算741

8.4.1静特性计算741

8.4.2动特性计算743

8.4.3动静压轴承性能计算程序743

8.4.4程序框图743

8.5动静压轴承设计实例743

8.6动静压轴承主要参数选择与确定746

8.6.1结构参数中的主要参数选择746

8.6.2运行参数中的主要参数选择746

第9章 电磁轴承750

9.1静电轴承750

9.1.1静电轴承的基本原理750

9.1.2静电轴承的分类750

9.1.3静电轴承的常用材料与结构参数750

9.1.4静电轴承的设计与计算751

9.1.5应用举例——静电轴承陀螺仪751

9.2磁力轴承752

9.2.1磁力轴承的分类与应用753

9.2.2磁力轴承的性能计算756

9.2.3磁力轴承的材料758

参考文献759

第9篇 机架、箱体及导轨761

第1章 机架结构设计基础763

1.1机架设计的一般要求763

1.1.1定义及分类763

1.1.2机架设计的一般要求和步骤763

1.1.2.1机架设计的准则和要求763

1.1.2.2机架设计的步骤764

1.2机架的常用材料及热处理764

1.2.1机架常用材料764

1.2.2机架的热处理766

1.3机架的截面形状、肋的布置及壁板上的孔768

1.3.1机架的截面形状768

1.3.2肋的布置770

1.3.3机架壁板上的孔776

1.4铸造金属机架的结构设计780

1.4.1铸造机架的壁厚及肋780

1.4.1.1最小壁厚780

1.4.1.2凸台及加强肋的尺寸781

1.4.1.3铸件壁的连接形式及尺寸781

1.4.2机架的连接结构设计781

1.4.3铸造机架结构设计的工艺性783

1.4.3.1铸件一般工艺性注意事项783

1.4.3.2铸造机架结构设计应注意的问题784

1.4.4铸造机架结构设计示例786

1.4.4.1机床大件结构设计786

1.4.4.2精密仪器机架结构设计791

1.5焊接机架791

1.5.1焊接机架的结构及其工艺性791

1.5.1.1典型机床的焊接床身结构及特点792

1.5.1.2焊接横梁结构793

1.5.1.3焊接机架的结构工艺性793

1.5.2机床焊接机架的壁厚及布肋796

1.5.2.1焊接机架壁厚的确定796

1.5.2.2焊接机架的布肋796

1.5.3改善机床结构阻尼比的措施798

1.5.4焊接机架结构示例799

1.5.4.1大型加工中心机床799

1.5.4.2刨、镗、铣床立柱结构800

1.5.4.3压力机焊接机架结构801

1.6非金属机架设计804

1.6.1钢筋混凝土机架804

1.6.2预应力钢筋混凝土机架805

1.6.3塑料壳体设计807

1.6.3.1塑料特性及选择807

1.6.3.2塑料壳体的结构设计808

1.6.3.3塑料制品的尺寸公差811

第2章 机架的设计与计算814

2.1框架式及梁柱式机架的设计与常规计算814

2.1.1轧钢机机架的结构设计与常规计算814

2.1.1.1轧钢机机架的结构设计814

2.1.1.2轧钢机机架强度和刚度计算817

2.1.2液压机机架的结构与设计计算830

2.1.2.1液压机机架的结构设计830

2.1.2.2液压机机架的计算830

2.1.3曲柄压力机机架的设计与常规计算835

2.1.3.1曲柄压力机闭式机架的常规计算835

2.1.3.2开式曲柄压力机机身的设计与计算838

2.1.4机床大件的设计与计算841

2.1.4.1机床大件刚度设计指标841

2.1.4.2普通车床床身的受力分析844

2.1.4.3卧式镗床立柱及床身受力分析844

2.1.4.4龙门式机床受力和变形分析848

2.1.4.5立式钻床、卧式铣床床身（立柱）受力及变形分析850

2.1.4.6机床热变形的形成及热变形计算851

2.1.4.7带有肋板框架的刚度计算854

2.1.5十字肋的刚度计算856

2.2稳定性计算856

2.2.1不作稳定性计算的条件856

2.2.2轴心受压构件的稳定性验算公式856

2.2.3结构件长细比的计算857

2.2.4结构件的计算长度858

2.2.4.1等截面柱858

2.2.4.2变截面受压构件858

2.2.4.3桁架构件的计算长度860

2.2.4.4特殊情况861

2.2.5偏心受压构件862

2.2.6板的局部稳定性计算862

2.2.7圆柱壳的局部稳定性计算865

2.2.8梁的局部稳定性865

第3章 齿轮传动箱体的设计与计算868

3.1箱体结构设计概述868

3.1.1齿轮箱体结构的确定868

3.1.2齿轮箱体焊接结构869

3.1.3压力铸造传动箱体的结构设计872

3.1.3.1肋的设计872

3.1.3.2箱体上的通孔及紧固孔的设计875

3.2按刚度设计圆柱齿轮减速器箱座876

3.2.1剖分式齿轮减速器箱座的设计计算方法及步骤877

3.2.2齿轮箱体计算实例879

3.3机床主轴箱的刚度计算883

3.3.1箱体的刚度计算883

3.3.2车床主轴箱刚度计算示例883

3.4变速箱体上轴孔坐标计算886

3.5变速箱体的技术要求888

3.5.1各加工面的形状精度及表面结构中的粗糙度888

3.5.2各加工面的相互位置精度888

3.5.3有关铸造、焊接、热处理的要求888

3.5.4变速箱体零件工作图实例889

第4章 机架与箱体的现代设计方法891

4.1机架的有限元分析891

4.1.1轧钢机机架的有限元分析891

4.1.2液压机横梁的有限元分析示例892

4.1.3开式机架的有限元分析893

4.1.4整体闭式机架有限元分析894

4.2机架与箱体的优化设计897

4.2.1优化设计数学模型的建立897

4.2.2热压机机架结构的优化设计899

4.2.3基于ANSYS的优化设计901

4.2.3.1 ANSYS优化设计的基本过程901

4.2.3.2基于ANSYS的减速器箱体的优化设计示例902

4.2.4机架的模糊优化方法904

4.2.4.1模糊有限元分析方法904

4.2.4.2三轴仿真转台框架结构的模糊有限元优化905

第5章 导轨908

5.1概述908

5.1.1导轨的类型及其特点908

5.1.2导轨的设计要求908

5.1.3导轨的设计程序及内容908

5.1.4精密导轨的设计原则909

5.2普通滑动导轨的结构设计909

5.2.1整体式滑动导轨909

5.2.1.1滑动导轨的截面形状909

5.2.1.2滑动导轨尺寸911

5.2.1.3导轨间隙调整装置913

5.2.1.4滑动导轨的卸荷装置917

5.2.1.5滑动导轨压强的计算919

5.2.1.6导轨材料与热处理921

5.2.1.7导轨的技术要求922

5.2.2塑料（贴塑式）导轨924

5.2.2.1塑料导轨的特点924

5.2.2.2塑料导轨的材料924

5.2.2.3填充氟塑软带导轨典型制造工艺926

5.2.2.4软带导轨技术条件（JB/T 7899—1999）926

5.2.2.5环氧涂层材料技术通则（JB/T 3578—2007）927

5.2.2.6环氧涂层导轨通用技术条件（JB/T 3579—2007）928

5.2.2.7通用塑料导轨材料的粘接929

5.2.2.8耐磨涂层的配方929

5.3流体静压导轨929

5.3.1液体静压导轨929

5.3.1.1液体静压导轨的类型和特点929

5.3.1.2液体静压导轨的基本结构形式930

5.3.1.3静压导轨的油腔结构931

5.3.1.4导轨的技术要求和材料932

5.3.1.5液体静压导轨的节流器、润滑油及供油装置933

5.3.1.6静压导轨的加工和调整933

5.3.1.7液体静压导轨的计算934

5.3.1.8毛细管节流开式静压导轨的计算938

5.3.2气体静压导轨940

5.3.2.1气体静压导轨的类型与特点940

5.3.2.2气体静压导轨的结构设计941

5.3.2.3气体静压导轨的设计计算942

5.4滚动导轨943

5.4.1滚动导轨的类型、特点及应用943

5.4.2滚动导轨的计算、结构与尺寸系列943

5.4.2.1滚动直线导轨的计算943

5.4.2.2滚动直线导轨副948

5.4.2.3滚柱交叉导轨副961

5.4.2.4滚柱（滚针）导轨块963

5.4.2.5滚动直线导轨套副967

5.4.2.6滚动花键导轨副974

5.4.2.7滚动轴承导轨979

5.5导轨设计实例981

5.5.1压力机导轨的形式和特点981

5.5.2导轨的尺寸和验算982

5.5.2.1导轨长度982

5.5.2.2导轨工作面宽度及其验算982

5.5.3导轨材料的选择982

5.5.4导轨间隙的调整983

5.6导轨的防护983

5.6.1导轨防护装置的类型及特点983

5.6.2导轨刮屑板983

5.6.3刚性伸缩式导轨防护置983

5.6.4柔性伸缩式导轨防护罩984

参考文献985

第10篇 弹簧987

第1章 弹簧的基本性能、类型及应用989

1.1弹簧的基本性能989

1.2弹簧的类型989

1.3弹簧的应用和标准化996

1.3.1弹簧的应用996

1.3.2弹簧的标准化996

第2章 圆柱螺旋弹簧1001

2.1圆柱螺旋弹簧的型式、代号及应用1001

2.2弹簧的材料及许用应力1003

2.3圆柱螺旋压缩弹簧1007

2.3.1圆柱螺旋压缩弹簧基本计算公式1007

2.3.2圆柱螺旋弹簧参数选择1008

2.3.3圆柱螺旋压缩弹簧计算表1009

2.3.4压缩弹簧端部型式与高度、总圈数等的公式1017

2.3.5螺旋弹簧的疲劳强度、稳定性及共振1018

2.3.6圆柱螺旋压缩弹簧设计计算示例1019

2.3.7圆柱螺旋压缩弹簧的压力调整结构1022

2.3.8组合弹簧的设计计算1022

2.3.9圆柱螺旋压缩弹簧的应用示例1024

2.4圆柱螺旋拉伸弹簧1025

2.4.1圆柱螺旋拉伸弹簧的设计计算1025

2.4.2圆柱螺旋拉伸弹簧的设计示例1027

2.4.3圆柱螺旋拉伸弹簧的端部结构1029

2.4.4圆柱螺旋拉伸弹簧的尺寸和参数1031

2.4.5圆柱螺旋拉伸弹簧的拉力调整结构1033

2.5圆柱螺旋扭转弹簧1034

2.5.1圆柱螺旋扭转弹簧的基本几何参数和特性1034

2.5.2圆柱螺旋扭转弹簧的结构型式1034

2.5.3圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算1034

2.5.4圆柱螺旋扭转弹簧的计算示例1035

2.5.5圆柱螺旋扭转弹簧的结构及安装示例1036

2.6圆柱螺旋弹簧的技术要求1037

2.6.1弹簧特性和尺寸的极限偏差1037

2.6.2其他技术要求1040

2.7矩形截面螺旋压缩弹簧1040

第3章 非线性特性线螺旋弹簧1044

3.1截锥螺旋压缩弹簧1044

3.1.1截锥螺旋压缩弹簧的结构特性及分类1044

3.1.2截锥螺旋压缩弹簧的计算1044

3.1.3截锥螺旋弹簧的计算示例1046

3.1.4截锥螺旋压缩弹簧的应用示例1047

3.2蜗卷螺旋弹簧1047

3.2.1蜗卷螺旋弹簧的特性曲线1047

3.2.2蜗卷螺旋弹簧的材料及许用应力1048

3.2.3蜗卷螺旋弹簧的计算1048

3.2.4蜗卷螺旋弹簧的计算示例1049

第4章 多股螺旋弹簧1053

4.1多股螺旋弹簧的结构、特性及用途1053

4.2多股螺旋弹簧的材料及许用应力1054

4.3多股螺旋弹簧的参数选择1054

4.4多股螺旋弹簧的设计计算1055

4.5多股螺旋弹簧的几何尺寸计算1056

第5章 碟形弹簧1058

5.1碟形弹簧的类型、结构及特点1058

5.2碟形弹簧的计算1061

5.2.1单片碟形弹簧的特性曲线1061

5.2.2单片碟形弹簧的计算公式1061

5.2.3组合碟形弹簧的计算公式1062

5.3碟形弹簧的应力计算1063

5.4其他类型碟形弹簧1066

5.5碟形弹簧应用示例1068

5.6膜片碟簧1068

第6章 环形弹簧1071

6.1环形弹簧的结构和特性1071

6.2环形弹簧的材料及许用应力1072

6.3环形弹簧的设计计算1072

6.4环形弹簧应用示例1075

第7章 片弹簧及线弹簧1076

7.1片弹簧1076

7.1.1片弹簧的结构及用途1076

7.1.2片弹簧的材料及其许用应力1076

7.1.3片弹簧的设计计算1077

7.1.4片弹簧的技术要求1079

7.1.5片弹簧的应用示例1079

7.2线弹簧1080

7.3设计计算示例1081

第8章 板弹簧1083

8.1板弹簧的类型和用途1083

8.2板弹簧的结构1084

8.2.1弹簧钢板的截面形状1084

8.2.2主板的端部结构1084

8.2.3副板的端部结构1085

8.2.4板弹簧的固定结构1085

8.3板弹簧的材料及许用应力1087

8.4板弹簧设计与计算1088

8.4.1单板弹簧的计算1088

8.4.2多板弹簧的计算1088

8.4.3变刚度和变截面板弹簧的计算1091

8.5板弹簧的技术要求1092

8.6疲劳试验1092

8.7板弹簧的计算及应用示例1093

第9章 发条弹簧1100

9.1发条弹簧的类型、结构及应用1100

9.2螺旋形发条弹簧1101

9.2.1发条弹簧的工作特性1101

9.2.2发条弹簧的计算公式1102

9.2.3发条弹簧的材料1103

9.2.4发条弹簧设计参数的选取1103

9.2.5螺旋形发条弹簧的计算示例1104

9.2.6带盒螺旋形发条弹簧典型结构及应用1105

9.3 S形发条弹簧1105

第10章 扭杆弹簧1108

10.1扭杆弹簧的结构、类型及应用1108

10.2扭杆弹簧的材料和许用应力1108

10.3扭杆弹簧的计算公式1109

10.4扭杆弹簧的端部结构和有效工作长度1111

10.5扭杆弹簧的技术要求1112

10.6扭杆弹簧的计算示例1112

10.7扭杆弹簧的应用示例1112

第11章 弹簧的热处理、强化处理和表面处理1114

11.1弹簧的热处理1114

11.1.1弹簧热处理的目的、方法和要求1114

11.1.2预备热处理1114

11.1.3消应力回火1114

11.1.4淬火和回火1116

11.1.5等温淬火1116

11.1.6碳素弹簧钢的热处理1117

11.1.7合金弹簧钢的热处理1119

11.1.8铜合金弹簧材料的热处理1120

11.1.9高温弹性合金及钛合金的热处理1121

11.2弹簧的强化处理1122

11.2.1弹簧的稳定化处理1122

11.2.2弹簧的强压处理1123

11.2.3弹簧的喷丸处理1123

11.3弹簧的表面处理1124

11.3.1表面预处理1124

11.3.2弹簧表面的氧化处理1128

11.3.3弹簧表面的磷化处理1131

11.3.4弹簧表面的金属防护层1133

11.3.5弹簧表面的非金属防护层1135

第12章 橡胶弹簧1138

12.1橡胶弹簧的特点与应用1138

12.2橡胶材料特性及许用应力1138

12.3橡胶弹簧的静刚度计算1139

12.3.1橡胶压缩弹簧计算公式1139

12.3.2橡胶剪切弹簧计算公式1140

12.3.3橡胶扭转弹簧计算公式1141

12.3.4橡胶弯曲弹簧计算公式1143

12.3.5橡胶组合弹簧计算公式1143

12.3.6橡胶弹簧不同组合方式的刚度计算1144

12.3.7橡胶弹簧的相似法则1145

12.4橡胶弹簧的设计1145

12.4.1橡胶弹簧的材料选择1145

12.4.2橡胶弹簧的形状和结构设计1146

12.4.3橡胶弹簧的计算示例1147

12.4.4橡胶弹簧的应用示例1148

12.5橡胶弹簧的压缩稳定性1149

12.6橡胶-金属螺旋复合弹簧1150

12.6.1橡胶-金属螺旋弹簧的结构型式及代号1150

12.6.2橡胶-金属螺旋弹簧的主要计算公式1151

12.6.3橡胶-金属螺旋弹簧的选用1151

12.6.4橡胶-金属螺旋弹簧的应用示例1152

第13章 空气弹簧1153

13.1空气弹簧的特点1153

13.2空气弹簧的类型和结构1153

13.3空气弹簧的刚度计算1154

13.3.1空气弹簧的垂直刚度1154

13.3.2空气弹簧的横向刚度1155

13.4空气弹簧的计算示例1157

13.5空气弹簧的应用示例1157

第14章 膜片及膜盒1160

14.1膜片及膜盒的类型及特性1160

14.2平膜片的设计计算1161

14.3波纹膜片的计算公式1164

14.4膜片的材料1167

14.5膜片及膜盒的尺寸系列1167

14.6膜片的应用示例1169

第15章 压力弹簧管1170

15.1压力弹簧管的类型及用途1170

15.2压力弹簧管的设计计算1171

15.2.1承受低压的单圈薄壁弹簧管的计算1171

15.2.2承受高压的单圈厚壁弹簧管的计算1172

15.3压力弹簧管的材料1172

15.4压力弹簧管的尺寸系列1173

第16章 弹簧的疲劳强度1174

16.1变应力的类型和特性1174

16.2弹簧的疲劳失效与疲劳曲线1175

16.3影响弹簧疲劳强度的因素1177

16.4弹簧的疲劳试验1178

16.5弹簧安全系数的计算1180

第17章 弹簧的失效及预防1185

17.1弹簧失效的定义及危害性1185

17.2弹簧的失效分析1186

17.3弹簧的基本失效模式1186

17.4弹簧疲劳断裂失效及预防1187

17.5弹簧应力松弛失效及预防1189

17.6弹簧失效分析及预防案例1190

参考文献1191

第11篇 机构1193

第1章 机构的基本知识和结构分析1195

1.1机构的定义和组成1195

1.1.1机构相关名词术语和定义1195

1.1.2运动副及分类1195

1.2机构运动简图1197

1.2.1定义1197

1.2.2构件运动的规范符号1197

1.2.3构件及机构简图1198

1.2.4机构运动简图的绘制1209

1.3机构自由度的计算1210

1.3.1机构自由度的定义1210

1.3.2平面机构自由度的计算1210

1.3.3公共约束的意义和判定方法1214

1.3.4单闭环空间机构自由度的计算1214

1.3.5多闭环空间机构自由度的计算1217

1.3.5.1虚拟环路和虚拟环路的自由度公式1217

1.3.5.2虚拟环路阶的表示方法和运算规则1217

1.3.5.3虚拟环路阶与实际环路阶的关系1218

1.3.5.4多闭环空间机构的计算实例1218

1.4平面机构高副低代1220

1.4.1高副低代满足条件1220

1.4.2高副低代方法1220

1.4.2.1曲线接触的高副机构1220

1.4.2.2曲线和直线接触的高副机构1221

1.5平面机构的组成原理和结构分析1222

1.5.1平面机构的组成原理1222

1.5.2平面机构基本杆组分类1222

1.5.2.1无油缸和气缸的基本杆组的分类1222

1.5.2.2含油缸、气缸基本杆组分类1223

1.5.3平面机构级别的判定1223

1.5.3.1不含油缸、气缸机构的判别1223

1.5.3.2含油缸、气缸机构的判别1227

第2章 基于杆组解析法平面机构的运动分析和受力分析1229

2.1机构运动分析1229

2.1.1平面机构运动分析解析法基本方法简介1229

2.1.2杆组法运动分析数学模型和子程序1229

2.1.2.1杆组法运动分析数学模型1229

2.1.2.2杆组法运动分析子程序1234

2.1.2.3应用实例1238

2.1.3高级机构的运动分析1240

2.1.4基于瞬心法对平面机构的速度分析1242

2.1.4.1速度瞬心和机构中瞬心的数目1242

2.1.4.2机构中瞬心位置的确定1242

2.1.4.3速度瞬心在平面机构速度分析中的应用举例1243

2.2平面机构的力分析1244

2.2.1基于杆组解析法机构受力分析1245

2.2.1.1杆组法受力分析数学模型1245

2.2.1.2杆组法受力分析子程序1246

2.2.1.3杆组法受力分析例题1248

2.2.2计及运动副摩擦时机构的受力分析1249

2.2.2.1移动副的摩擦受力分析法1249

2.2.2.2转动副的摩擦受力分析法1250

2.2.2.3实例应用1251

第3章 连杆机构的设计及运动1253

3.1平面四杆机构的类型及其应用1253

3.1.1平面四杆机构的结构形式1253

3.1.2平面四杆机构的基本特性1254

3.1.3平面四杆机构的应用示例1255

3.2平面连杆机构的运动分析1256

3.2.1速度瞬心法运动分析1256

3.2.2解析法运动分析1257

3.3平面连杆机构设计1259

3.3.1刚体导引机构设计1259

3.3.2函数机构设计（解析法）1262

3.3.3轨迹机构的设计1266

3.4气液动连杆机构1268

3.4.1气液动连杆机构位置参数的计算和选择1268

3.4.2气液动连杆机构运动参数和动力参数的计算1269

3.4.3气液动连杆机构的设计1270

3.5空间连杆机构设计1270

第4章 平面高副机构设计1275

4.1基本概念1275

4.2瞬心线机构设计1276

4.2.1瞬心线机构数学模型1276

4.2.2瞬心线机构连续运动的封闭条件1276

4.2.3解析法设计瞬心线机构1277

4.2.3.1已知中心距和一个构件瞬心线函数1277

4.2.3.2已知中心距和一个构件运动规律1279

4.3共轭曲线机构设计及应用实例1281

4.3.1共轭曲线机构的基本知识1281

4.3.1.1共轭曲面的定义及成形原理1281

4.3.1.2平面啮合共轭曲线机构1282

4.3.2共轭曲线机构设计相关数学基础1283

4.3.2.1常用矢量代数1283

4.3.2.2坐标变换1284

4.3.3平面共轭曲线机构设计1288

4.3.3.1基于运动学法设计共轭曲线机构1288

4.3.3.2基于包络法设计共轭曲线机构1292

4.3.3.3基于齿廓法线法设计共轭曲线机构1294

4.3.4共轭曲线机构诱导法曲率的计算1299

4.3.5平面啮合的根切界限曲线条件方程1302

第5章 凸轮机构设计1305

5.1凸轮机构的基础知识1305

5.1.1凸轮机构的组成及常用名词术语1305

5.1.2凸轮机构的类型特点及封闭方式1306

5.1.3凸轮机构设计的相关问题1309

5.1.3.1凸轮机构的压力角1309

5.1.3.2基圆半径Rb、圆柱凸轮最小半径Rmin和滚子半径Rr1311

5.1.3.3凸轮理论轮廓的最小曲率半径ρcmin与Rb的关系1314

5.1.3.4滚子半径Rr的确定1314

5.2从动件运动规律及数学模型1315

5.2.1常用从动件运动规律分类1315

5.2.2基本运动规律的参数曲线1317

5.2.3常用组合运动规律应用1322

5.3盘形凸轮工作轮廓的设计1322

5.3.1作图法1322

5.3.2解析法1326

5.4空间凸轮的设计1329

5.5圆弧凸轮工作轮廓的设计1330

5.5.1单圆弧凸轮（偏心轮）1330

5.5.2多圆弧凸轮1330

5.6凸轮及滚子结构、材料、强度、精度、表面粗糙度及工作图1332

5.6.1凸轮及滚子结构1332

5.6.2常用材料、热处理及极限应力1334

5.6.3凸轮机构强度计算1335

5.6.4强度校核及许用应力1335

5.6.5凸轮精度及表面粗糙度1335

5.6.6凸轮工作图1335

第6章 其他常用机构1337

6.1棘轮机构1337

6.1.1棘轮机构的常见形式1337

6.1.2外啮合齿啮式棘轮机构运动设计1338

6.2槽轮机构的设计1340

6.2.1槽轮机构的常见形式1340

6.2.2平面槽轮机构运动设计1342

6.2.3球面槽轮机构运动设计1344

6.2.4椭圆齿轮槽轮组合机构运动设计1345

6.2.5行星齿轮槽轮组合机构运动设计1346

6.3不完全齿轮机构设计1351

第7章 组合机构的1356

7.1组合机构的组合方式及其特性1356

7.2凸轮连杆组合机构1362

7.2.1固定凸轮-连杆机构1362

7.2.2转动凸轮-连杆机构1363

7.2.3联动凸轮-连杆机构1366

7.3齿轮-连杆组合机构1367

7.3.1行星轮系与Ⅱ级杆组的组合机构1367

7.3.2四杆机构与周转轮系的组合机构1370

7.3.3五杆机构与齿轮机构的组合机构1373

7.4凸轮-齿轮组合机构1375

7.4.1周期变速运动的凸轮-齿轮机构1375

7.4.2按预定轨迹运动的凸轮-齿轮机构1376

7.4.3周期停歇运动的凸轮-齿轮机构1377

7.5链-连杆组合机构1378

第8章 机构选型范例1380

8.1匀速转动机构1380

8.1.1定传动比匀速转动机构1380

8.1.2有级变速机构1384

8.1.3无级变速机构1386

8.2非匀速转动机构1388

8.3往复运动机构1391

8.4急回运动机构1398

8.5行程放大机构1400

8.6可调行程机构1403

8.7间歇运动机构1406

8.8超越止动及单向机构1414

8.9换向机构1416

8.10差动补偿机构1420

8.11气、液驱动机构1424

8.12增力及夹持机构1428

8.13实现预期轨迹的机构1435

参考文献1443

第12篇 机械零部件设计禁忌1445

第1章 连接零部件设计禁忌1447

1.1螺纹连接1447

1.1.1螺纹类型选择禁忌1447

1.1.2螺纹连接类型选用禁忌1448

1.1.3螺栓组连接的受力分析禁忌1450

1.1.4螺纹连接的结构设计禁忌1451

1.1.5提高螺栓连接强度、刚度设计禁忌1456

1.1.6螺纹连接的防松方法设计禁忌1458

1.2键连接1459

1.2.1平键连接设计禁忌1459

1.2.2斜键与半圆键设计禁忌1461

1.3花键连接1462

1.4销连接1463

1.5过盈连接1465

1.6焊接1469

1.7胶接1476

1.8铆接1479

第2章 传动零部件设计禁忌1481

2.1带传动1481

2.1.1带传动形式选择禁忌1481

2.1.2带轮结构设计技巧与禁忌1482

2.1.2.1平带传动的小带轮结构设计技巧与禁忌1482

2.1.2.2 V带轮结构设计技巧与禁忌1482

2.1.2.3同步带轮结构设计技巧与禁忌1483

2.1.3带传动设计技巧与禁忌1483

2.1.4带传动张紧设计技巧与禁忌1485

2.1.4.1使用张紧轮的张紧装置1486

2.1.4.2定期张紧装置长外伸轴的支承1487

2.1.4.3自动张紧装置1487

2.1.4.4带传动支承装置要便于更换带1487

2.2链传动1488

2.2.1滚子链和链轮结构设计禁忌1488

2.2.2链传动设计禁忌1488

2.2.3链传动的布置、张紧和润滑禁忌1490

2.3齿轮传动1492

2.3.1齿轮机构中应注意的问题与禁忌1492

2.3.2齿轮传动的失效形式及设计准则中应注意的问题与禁忌1493

2.3.3降低载荷系数的措施与禁忌1494

2.3.3.1减小动载系数Kv的措施1494

2.3.3.2减小齿间载荷分配系数Kα的措施1495

2.3.3.3减小齿向载荷分布系数Kβ的措施与禁忌1495

2.3.4齿轮传动的强度计算应注意的问题与禁忌1496

2.3.5齿轮结构设计禁忌1498

2.3.5.1从齿轮受力合理性考虑齿轮结构的设计禁忌1498

2.3.5.2从齿轮制造工艺性考虑齿轮结构的设计禁忌1503

2.3.6齿轮传动的润滑技巧与禁忌1505

2.4蜗杆传动1507

2.4.1蜗杆传动设计技巧与禁忌1507

2.4.2蜗杆传动的润滑及散热技巧与禁忌1510

2.5滑动螺旋传动1512

2.5.1螺旋传动材料选择禁忌1512

2.5.2滑动螺旋传动设计计算技巧与禁忌1513

2.5.3螺旋千斤顶结构设计技巧与禁忌1513

2.6减速器1514

2.6.1常用减速器形式选择禁忌1514

2.6.1.1两级展开式圆柱齿轮减速器形式选择禁忌1514

2.6.1.2分流式两级圆柱齿轮减速器形式选择禁忌1515

2.6.1.3同轴式二级圆柱齿轮减速器选型分析1517

2.6.1.4圆锥-圆柱齿轮减速器形式选择及禁忌1517

2.6.1.5蜗杆减速器选型分析对比1518

2.6.1.6蜗杆-齿轮减速器选型分析对比1518

2.6.2减速器传动比分配禁忌1519

2.6.2.1尽量使传动装置外廓尺寸紧凑或重量较小1519

2.6.2.2尽量使各级大齿轮浸油深度合理1519

2.6.2.3使各级传动承载能力近于相等的传动比分配原则1520

2.6.2.4禁忌各传动件彼此之间发生干涉碰撞1520

2.6.2.5提高传动精度的传动比分配原则1521

2.6.3减速器的箱体结构设计禁忌1522

2.6.3.1保证箱体刚度的结构禁忌1522

2.6.3.2箱体结构要具有良好的工艺性1523

2.6.4减速器的润滑设计禁忌1525

2.6.4.1油池深度的设计禁忌1525

2.6.4.2输油沟与轴承盖导油孔的设计禁忌1526

2.6.4.3油面指示装置设计1527

2.6.5减速器分箱面结构设计禁忌1528

2.6.6窥视孔与通气器的结构设计禁忌1529

2.6.7起吊装置的设计禁忌1530

2.6.8放油装置的设计禁忌1530

第3章 轴系零部件设计禁忌1532

3.1轴1532

3.1.1轴的强度计算禁忌1532

3.1.1.1轴上传动零件作用力方向判断禁忌1532

3.1.1.2传动零件作用力所处平面判断禁忌1533

3.1.1.3弯矩图绘制禁忌1534

3.1.1.4转矩图绘制禁忌1537

3.1.2轴的结构设计禁忌1537

3.1.2.1符合力学要求的轴上零件布置禁忌1538

3.1.2.2合理的轴上零件装配方案禁忌1539

3.1.2.3轴上零件的定位与固定禁忌1540

3.1.2.4轴的结构工艺性设计禁忌1544

3.1.2.5提高轴的疲劳强度措施及禁忌1546

3.1.2.6空心轴的结构设计及禁忌1547

3.1.3轴的刚度计算及相关结构禁忌1548

3.1.3.1轴的刚度计算1548

3.1.3.2轴的刚度与轴上零件布置设计禁忌1549

3.1.3.3轴的刚度与轴上零件结构设计禁忌1551

3.2滑动轴承1551

3.2.1滑动轴承支撑结构设计禁忌1551

3.2.2滑动轴承的固定禁忌1553

3.2.3滑动轴承的安装与拆卸禁忌1554

3.2.4滑动轴承的调整禁忌1556

3.2.5滑动轴承的供油禁忌1557

3.2.5.1滑动轴承油孔的设计禁忌1557

3.2.5.2滑动轴承油沟的设计禁忌1558

3.2.5.3滑动轴承油路的设计禁忌1559

3.2.6防止滑动轴承阶梯磨损禁忌1560

3.3滚动轴承1561

3.3.1滚动轴承类型选择禁忌1561

3.3.1.1滚动轴承类型选择应考虑受力合理1561

3.3.1.2轴系刚性与轴承类型选择禁忌1563

3.3.1.3高转速条件下滚动轴承类型选择禁忌1564

3.3.2滚动轴承承载能力计算禁忌1564

3.3.2.1滚动轴承轴向载荷计算禁忌1564

3.3.2.2滚动轴承径向载荷计算禁忌1567

3.3.2.3滚动轴承当量动载荷计算禁忌1568

3.3.2.4滚动轴承承载能力计算禁忌1568

3.3.3滚动轴承轴系支承固定形式设计禁忌1569

3.3.4滚动轴承的配置设计禁忌1571

3.3.4.1角接触轴承正装与反装的性能对比1571

3.3.4.2轴承配置对提高轴系旋转精度的设计禁忌1572

3.3.5滚动轴承对轴上零件位置的调整设计禁忌1574

3.3.6滚动轴承的配合禁忌1574

3.3.7滚动轴承的装配禁忌1575

3.3.8滚动轴承的拆卸禁忌1578

3.3.9滚动轴承的润滑禁忌1579

3.3.10滚动轴承的密封禁忌1580

3.4联轴器与离合器1583

3.4.1联轴器类型选择禁忌1583

3.4.2联轴器位置设计禁忌1585

3.4.3联轴器结构设计禁忌1586

3.4.4离合器设计禁忌1588

参考文献1591