现代机械设计手册：单行本——轴及其连接件设计（第二版）_吴立言，秦大同主编_9787122356420

《现代机械设计手册》第一版自2011年3月出版以来，赢得了机械设计人员、工程技术人员和高等院校专业师生广泛的青睐和好评，荣获了2011年全国优秀畅销书（科技类）。同时，因其在机械设计领域重要的科学价值、实用价值和现实意义，《现代机械设计手册》还荣获2009年国家出版基金资助和2012年中国机械工业科学技术奖。

《现代机械设计手册》第一版出版距今已经8年，在这期间，我国的装备制造业发生了许多重大的变化，尤其是2015年国家部署并颁布了实现中国制造业发展的十年行动纲领中国制造2025，发布了针对中国制造2025的五大工程实施指南，为机械制造业的未来发展指明了方向。在国家政策号召和驱使下，我国的机械工业获得了快速的发展，自主创新的能力不断加强，一批高技术、高性能、高精尖的现代化装备不断涌现，各种新材料、新工艺、新结构、新产品、新方法、新技术不断产生、发展并投入实际应用，大大提升了我国机械设计与制造的技术水平和国际竞争力。《现代机械设计手册》第二版最重要的原则就是紧密结合中国制造2025国家规划和创新驱动发展战略，在内容上与时俱进，全面体现创新、智能、节能、环保的主题，进一步呈现机械设计的现代感。鉴于此，《现代机械设计手册》第二版被列入了十三五国家重点出版物规划项目。

在本版手册的修订过程中，我们广泛深入机械制造企业、设计院、科研院所和高等院校进行调研，听取各方面读者的意见和建议，最终确定了《现代机械设计手册》第二版的根本宗旨：一方面，新版手册进一步加强机、电、液、控制技术的有机融合，以全面适应机器人等智能化装备系统设计开发的新要求；另一方面，随着现代机械设计方法和工程设计软件的广泛应用和普及，新版手册继续促进传动设计与现代设计的有机结合，将各种新的设计技术、计算技术、设计工具全面融入传统的机械设计实际工作中。

《现代机械设计手册》第二版共6卷35篇，它是一部面向中国制造2025 ，适应智能装备设计开发新要求、技术先进、数据可靠、符合现代机械设计潮流的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、现代机械设计方法及应用三部分内容，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、审人员大都来自设计、生产、教学和科研第一线，具有深厚的理论功底、丰富的设计实践经验。他们中很多人都是所属领域的知名专家，在业内有广泛的影响力和知名度，获得过多项国家和省部级科技进步奖、发明奖和技术专利，承担了许多机械领域国家重要的科研和攻关项目。这支专业、权威的编审队伍确保了手册准确、实用的内容质量。

2.现代感。追求现代感，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）、智能装备（机器人及智能化装备）控制及系统设计、数字化设计等内容。

（1）零件结构设计等篇进一步完善零部件结构设计的内容，结合目前的3D打印（增材制造）技术，增加3D打印工艺下零件结构设计的相关技术内容。

机械工程材料篇增加3D打印材料以及新型材料的内容。

（2）机械零部件及传动设计各篇增加了新型智能零部件、节能元器件及其应用技术，例如滑动轴承篇增加了新型的智能轴承，润滑篇增加了微量润滑技术等内容。

（3）全面增加了工业机器人设计及应用的内容：新增了工业机器人系统设计篇；智能装备系统设计篇增加了工业机器人应用开发的内容；机构篇增加了自动化机构及机构创新的内容；减速器、变速器篇增加了工业机器人减速器选用设计的内容；带传动、链传动篇增加并完善了工业机器人适用的同步带传动设计的内容；齿轮传动篇增加了RV减速器传动设计、谐波齿轮传动设计的内容等。

（4）气压传动与控制液压传动与控制篇重点加强并完善了控制技术的内容，新增了气动系统自动控制、气动人工肌肉、液压和气动新型智能元器件及新产品等内容。

（5）继续加强第5卷机电控制系统设计的相关内容：除增加工业机器人系统设计篇外，原机电一体化系统设计篇充实扩充形成智能装备系统设计篇，增加并完善了智能装备系统设计的相关内容，增加智能装备系统开发实例等。

传感器篇增加了机器人传感器、航空航天装备用传感器、微机械传感器、智能传感器、无线传感器的技术原理和产品，加强传感器应用和选用的内容。

控制元器件和控制单元篇和电动机篇全面更新产品，重点推荐了一些新型的智能和节能产品，并加强产品选用的内容。

（6）第6卷进一步加强现代机械设计方法应用的内容：在3D打印、数字化设计等智能制造理念的倡导下，逆向设计数字化设计等篇全面更新，体现了智能工厂的全数字化设计的时代特征，增加了相关设计应用实例。

增加绿色设计篇；创新设计篇进一步完善了机械创新设计原理，全面更新创新实例。

（7）在贯彻新标准方面，收录并合理编排了目前最新颁布的国家和行业标准。

3.实用性。新版手册继续加强实用性，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：例如机械零部件数据资料主要依据最新国家和行业标准，并给出了相应的设计实例供设计人员参考；第5卷机电控制设计部分，完全站在机械设计人员的角度来编写注重产品如何选用，摒弃或简化了控制的基本原理，突出机电系统设计，控制元器件、传感器、电动机部分注重介绍主流产品的技术参数、性能、应用场合、选用原则，并给出了相应的设计选用实例；第6卷现代机械设计方法中简化了烦琐的数学推导，突出了最终的计算结果，结合具体的算例将设计方法通俗地呈现出来，便于读者理解和掌握。

为方便广大读者的使用，手册在具体内容的表述上，采用以图表为主的编写风格。这样既增加了手册的信息容量，更重要的是方便了读者的查阅使用，有利于提高设计人员的工作效率和设计速度。

为了进一步增加手册的承载容量和时效性，本版修订将部分篇章的内容放入二维码中，读者可以用手机扫描查看、下载打印或存储在PC端进行查看和使用。二维码内容主要涵盖以下几方面的内容：即将被废止的旧标准（新标准一旦正式颁布，会及时将二维码内容更新为新标准的内容）；部分推荐产品及参数；其他相关内容。

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，主要包括机械设计基础资料、机械制图和几何精度设计、机械工程材料、机械通用零部件设计、机械传动系统设计、液压和气压传动系统设计、机构设计、机架设计、机械振动设计、智能装备系统设计、控制元器件和控制单元等，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最新公布的标准资料，对于标准规范的编写，手册没有简单地照抄照搬，而是采取选用、摘录、合理编排的方式，强调其科学性和准确性，尽量避免差错和谬误。所有设计方法、计算公式、参数选用均经过长期检验，设计实例、各种算例均来自工程实际。手册中收录通用性强、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，即制造企业侧重基础性的设计内容，而大型的设计院、工程公司侧重于产品的选用。因此，本手册力求实现零部件设计与整机系统开发的和谐统一，促进机械设计与控制设计的有机融合，强调产品设计与工艺技术的紧密结合，重视工艺技术与选用材料的合理搭配，倡导结构设计与造型设计的完美统一，以全面适应新时代机械新产品设计开发的需要。

经过广大编审人员和出版社的不懈努力，新版《现代机械设计手册》将以崭新的风貌和鲜明的时代气息展现在广大机械设计工作者面前。值此出版之际，谨向所有给过我们大力支持的单位和各界朋友表示衷心的感谢！

主编

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 75111994)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 38522017)6-48

3.3.2凸缘联轴器(GB/T 58432003)6-53

3.3.3弹性柱销联轴器(GB/T 50142017)6-56

3.3.4弹性套柱销联轴器(GB/T 43232017)6-63

3.3.5弹性柱销齿式联轴器(GB/T 50152017)6-66

3.3.6弹性块联轴器(JB/T 91481999)6-78

3.3.7弹性环联轴器(GB/T 24962008)6-82

3.3.8梅花形弹性联轴器(GB/T 52722017)6-85

3.3.9膜片联轴器(JB/T 91471999)6-93

3.3.10蛇形弹簧联轴器(JB/T 88692000)6-103

3.3.11弹性阻尼簧片联轴器(GB/T 129222008)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 60692017)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 76821995）6-178

3.3.17联轴器标准一览表6-181

参考文献6-184

第16篇离合器、制动器

第1章离合器

1.1常用离合器的型式、特点及应用16-6

1.2离合器的选用与计算16-10

1.2.1离合器的型式与结构选择16-10

1.2.2离合器的计算16-10

1.3嵌合式离合器16-11

1.3.1牙嵌式离合器16-12

1.3.1.1牙嵌式离合器的牙型、特点与使用条件16-12

1.3.1.2牙嵌式离合器的材料与许用应力16-13

1.3.1.3牙嵌式离合器的计算16-13

1.3.1.4牙嵌式离合器尺寸的标注示例16-15

1.3.1.5牙嵌式离合器的结构尺寸16-15

1.3.2齿式离合器16-19

1.3.2.1齿式离合器的计算16-19

1.3.2.2齿式离合器的防脱与接合的结构设计16-19

1.3.3转键式离合器16-20

1.3.3.1工作原理16-20

1.3.3.2转键式离合器的计算16-20

1.3.4滑销式离合器16-21

1.4摩擦式离合器16-21

1.4.1摩擦式离合器的型式、特点及应用16-21

1.4.2摩擦元件的材料、性能及适用范围16-22

1.4.3摩擦盘的型式及特点16-24

1.4.4摩擦式离合器的计算16-25

1.4.5摩擦式离合器的摩擦功和发热量计算16-28

1.4.6摩擦式离合器的磨损和寿命16-29

1.4.7摩擦式离合器的润滑与冷却16-29

1.4.8摩擦式离合器结构尺寸16-30

1.5离合器的接合机构16-36

1.5.1对接合机构的要求16-36

1.5.2接合机构的工作过程16-36

1.6电磁离合器16-37

1.6.1电磁离合器的型式、特点与应用16-37

1.6.2电磁离合器的动作过程16-38

1.6.3电磁离合器的选用计算16-39

1.6.4电磁离合器产品16-40

1.6.4.1摩擦式电磁离合器产品16-40

1.6.4.2牙嵌式电磁离合器产品16-49

1.7磁粉离合器16-52

1.7.1磁粉离合器的原理及特性16-52

1.7.2磁粉离合器的选用计算16-53

1.7.3磁粉离合器的基本性能参数16-54

1.7.4磁粉离合器外形尺寸16-55

1.8液压离合器16-57

1.8.1液压离合器的特点、型式与应用16-57

1.8.2液压离合器的计算16-58

1.8.3液压离合器产品16-59

1.9气压离合器16-59

1.9.1气压离合器的型式、特点与应用16-59

1.9.2气压离合器的计算16-62

1.9.3气压离合器结构尺寸16-63

1.9.4气压离合器产品16-66

1.10离心离合器16-69

1.10.1离心离合器的特点、型式与应用16-69

1.10.2离心离合器的计算16-71

1.10.3离心离合器产品16-72

1.11超越离合器16-72

1.11.1超越离合器的特点、型式及应用16-72

1.11.2超越离合器主要零件的材料和热处理16-75

1.11.3超越离合器材料的许用接触应力16-75

1.11.4超越离合器的计算16-76

1.11.5超越离合器的结构尺寸和性能参数16-77

1.11.6超越离合器产品16-79

1.12安全离合器16-89

1.12.1安全离合器的型式与特点16-89

1.12.2安全离合器的计算16-90

1.12.3安全离合器结构尺寸16-92

1.12.4安全离合器产品16-95

第2章制动器

2.1制动器的功能、分类、特点及应用16-100

2.2制动器的选择与设计16-101

2.2.1制动器的选择与设计步骤16-101

2.2.2制动转矩的确定16-101

2.2.3制动器的发热验算16-104

2.2.3.1热平衡通式16-104

2.2.3.2提升设备和平移机构制动器的发热量16-105

2.2.4摩擦材料16-105

2.3瓦块式（鼓式）制动器16-107

2.3.1瓦块式制动器的分类、特点和应用16-107

2.3.2瓦块式制动器的设计计算16-107

2.3.2.1弹簧紧闸长行程瓦块式制动器16-107

2.3.2.2弹簧紧闸短行程瓦块式制动器16-109

2.3.3常用瓦块式制动器16-110

2.3.3.1电力液压瓦块式制动器16-111

2.3.3.2电磁瓦块式制动器16-114

2.3.3.3制动轮16-116

2.4带式制动器16-117

2.4.1普通型带式制动器16-117

2.4.1.1普通型带式制动器结构16-117

2.4.1.2普通型带式制动器的计算16-118

2.4.2短行程带式制动器16-120

2.4.2.1短行程带式制动器结构16-120

2.4.2.2短行程带式制动器计算16-121

2.5盘式制动器16-122

2.5.1盘式制动器的结构及应用16-122

2.5.1.1点盘式制动器结构及产品16-122

2.5.1.2全盘式制动器结构及产品16-126

2.5.1.3锥盘式制动器16-129

2.5.1.4载荷自制盘式制动器16-130

2.5.2盘式制动器的设计计算16-133

2.6其他制动器16-134

2.6.1磁粉制动器16-134

2.6.1.1磁粉制动器的结构及工作原理16-134

2.6.1.2磁粉制动器的性能参数及产品尺寸16-134

2.6.2电磁制动器和电磁离合制动器16-136

2.6.3人力操纵制动器16-136

2.7制动器驱动装置16-137

参考文献16-142

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