现代机械设计手册：单行本——机架、导轨及机械振动设计（第二版）_王瑜，华宏星，翟文杰主编_9787122356499

《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27篇机械振动与噪声

第1章概述

1.1机械振动的分类及机械工程中的振动问题27-3

1.1.1机械振动的分类27-3

1.1.2机械工程中的振动问题27-4

1.2有关振动的部分标准27-6

1.2.1有关振动的部分国家标准27-6

1.2.1.1基础标准和一般标准27-6

1.2.1.2平衡和试验台的振动标准27-6

1.2.1.3各种机器、设备的振动标准27-7

1.2.1.4振动测量仪器的使用和要求27-8

1.2.1.5人体振动与环境27-8

1.2.2有关振动的部分国际标准27-9

1.2.3机械振动等级的评定27-10

1.2.3.1振动烈度的评定27-10

1.2.3.2振动烈度的等级划分27-10

1.2.3.3泵的振动烈度的评定举例27-10

1.3允许振动量27-12

1.3.1机械设备的允许振动量27-12

1.3.2其他要求的允许振动量27-12

第2章机械振动基础

2.1单自由度系统的自由振动27-13

2.2单自由度系统的受迫振动27-15

2.2.1简谐激励下的振动响应27-15

2.2.2一般周期激励下的稳态响应27-17

2.2.3扭转振动与直线振动的参数类比27-17

2.2.4机电类比27-18

2.3多自由度系统27-18

2.3.1多自由度系统的自由振动及其特性27-18

2.3.2多自由度系统的简谐激励稳态响应27-20

2.3.3常见二自由度系统简谐激励下的稳态响应27-20

2.3.4弹性连接黏性阻尼隔振系统的稳态响应27-21

2.3.5动力反共振隔振系统的稳态响应27-22

2.4振动系统对任意激励的响应计算27-22

2.4.1单自由度系统27-22

2.4.2多自由度系统的模态分析法27-23

2.4.3阻抗、导纳和四端参数27-24

第3章机械振动的一般资料

3.1机械振动表示方法27-26

3.1.1简谐振动表示方法27-26

3.1.2周期振动幅值表示方法27-27

3.1.3振动频谱表示方法27-27

3.2弹性构件的刚度27-28

3.3阻尼系数27-31

3.3.1黏性阻尼系数27-31

3.3.2等效黏性阻尼系数27-32

3.4振动系统的固有角频率27-33

3.4.1单自由度系统的固有角频率27-33

3.4.2二自由度系统的固有角频率27-37

3.4.3各种构件的固有角频率27-39

3.5同向简谐振动合成27-44

3.6各种机械产生振动的扰动频率27-45

第4章非线性振动与随机振动

4.1非线性振动27-46

4.1.1非线性振动问题27-46

4.1.2非线性恢复力的特性曲线27-47

4.1.3非线性阻尼力的特性曲线27-49

4.1.4非线性振动的特性27-51

4.1.5分析非线性振动的常用方法及示例27-56

4.1.5.1分析非线性振动的常用方法27-56

4.1.5.2非线性振动的求解示例27-57

4.2自激振动27-58

4.2.1自激振动系统的特性27-58

4.2.2机械工程中的自激振动现象27-59

4.2.3非线性振动的稳定性27-61

4.2.4相平面法及稳定性判据27-61

4.3随机振动27-64

4.3.1随机振动问题27-64

4.3.2平稳随机振动27-66

4.3.3单自由度线性系统的传递函数27-66

4.3.4单自由度线性系统的随机响应27-66

第5章机械振动控制

5.1振动控制的基本方法27-68

5.1.1常见的机械振动源27-68

5.1.2振动控制的基本方法27-68

5.1.3刚性回转体的平衡27-69

5.1.4挠性回转体的动平衡27-69

5.1.5往复机械惯性力的平衡27-69

5.2定性减少振动的一些方法和手段27-69

5.3隔振原理及隔振设计27-70

5.3.1隔振原理及一级隔振动力参数设计27-70

5.3.2一级隔振动力参数设计示例27-71

5.3.3二级隔振动力参数设计27-72

5.3.4二级隔振动力参数设计示例27-73

5.3.5非刚性基座隔振设计27-74

5.3.6隔振设计的几个问题27-74

5.3.6.1隔振设计步骤27-74

5.3.6.2隔振设计要点27-76

5.3.6.3隔振系统的阻尼27-76

5.3.7隔振元件材料、类型与选择27-76

5.3.7.1隔振元件材料、类型27-76

5.3.7.2隔振元件选择27-77

5.3.8橡胶隔振器27-78

5.3.9橡胶隔振器设计27-78

5.3.9.1橡胶材料的主要性能参数27-78

5.3.9.2橡胶隔振器刚度计算27-79

5.3.9.3橡胶隔振器设计要点27-81

5.3.10钢丝绳隔振器27-81

5.3.10.1主要特点27-81

5.3.10.2选型原则与方法27-82

5.4阻尼减振27-82

5.4.1阻尼减振原理27-82

5.4.2阻尼类型27-82

5.4.3材料的损耗因子与阻尼结构27-83

5.4.3.1材料的损耗因子27-83

5.4.3.2阻尼结构27-83

5.4.4干摩擦阻尼27-85

5.4.4.1刚性连接的干摩擦阻尼27-85

5.4.4.2弹性连接的干摩擦阻尼27-86

5.4.5干摩擦阻尼减振器27-87

5.5动力吸振器27-87

5.5.1动力吸振器设计27-87

5.5.1.1动力吸振器工作原理27-87

5.5.1.2动力吸振器设计27-88

5.5.1.3动力吸振器设计示例27-89

5.5.2有阻尼动力吸振器27-89

5.5.2.1有阻尼动力吸振器的动态特性27-89

5.5.2.2有阻尼动力吸振器的最佳参数27-90

5.5.2.3有阻尼动力吸振器设计示例27-98

5.6缓冲器设计27-98

5.6.1设计思想27-98

5.6.1.1冲击现象及冲击传递系数27-98

5.6.1.2速度阶跃激励27-100

5.6.1.3缓冲弹簧的储能特性27-100

5.6.1.4阻尼参数选择27-102

5.6.2一级缓冲器设计27-102

5.6.2.1缓冲器设计原则27-102

5.6.2.2设计要求27-102

5.6.2.3一次缓冲器动力参数设计27-102

5.6.2.4加速度脉冲激励波形影响提示27-102

5.6.3二级缓冲器设计27-103

5.7机械振动的主动控制27-103

5.7.1主动控制系统的原理27-103

5.7.2主动控制的类型27-103

5.7.3控制系统的组成27-104

5.7.4作动器类型27-105

5.7.5主动控制系统的设计过程27-105

5.7.6常用的控制律设计方法27-106

5.7.7主动抑振27-107

5.7.7.1随机振动控制27-107

5.7.7.2谐波振动控制27-107

5.7.8主动吸振27-107

5.7.8.1惯性可调动力吸振27-107

5.7.8.2刚度可调式动力吸振27-108

5.7.9主动隔振27-108

5.7.9.1主动隔振原理27-108

5.7.9.2半主动隔振原理27-108

第6章典型设备振动设计实例

6.1旋转机械的振动设计实例27-109

6.1.1汽轮发电机组轴系线性动力学设计27-109

6.1.1.1建模27-109

6.1.1.2运动方程和求解方法27-109

6.1.1.3临界转速的计算27-109

6.1.1.4不平衡响应计算27-109

6.1.1.5稳定性设计27-109

6.1.2200MW汽轮发电机组轴系动力学线性分析27-110

6.1.2.1200MW汽轮发电机组轴系模型27-110

6.1.2.2单跨轴段在刚性支承下的临界转速和模态27-110

6.1.2.3刚性支承轴系的临界转速及主模态27-110

6.1.2.4弹性支承轴系的临界转速27-111

6.2往复机械的振动设计实例CA498柴油机隔振系统设计与试验研究27-112

6.2.1柴油机振动扰动力分析27-112

6.2.2柴油机隔振系统设计模型27-113

6.2.3隔振方案的选择27-113

6.2.4结论27-114

6.3锻压机械的振动设计实例27-114

6.3.1锻锤隔振计算27-114

6.3.1.1锻锤隔振的基本计算27-114

6.3.1.2砧座下基础块的最小厚度要求27-115

6.3.1.3三心合一问题27-115

6.3.1.4阻尼问题27-115

6.3.1.5隔振基础的结构设计27-115

6.3.2锻锤隔振基础的设计步骤27-115

6.3.2.1搜集设计资料27-115

6.3.2.2初步确定基础块的质量和几何尺寸27-115

6.3.2.3确定隔振器应具备的参数并选用或设计隔振器27-116

6.3.2.4基础块振动验算27-116

6.3.2.5砧座振幅验算27-116

6.3.2.6基础箱的设计及振幅27-117

6.3.3设计举例5t模锻锤隔振基础设计27-117

6.3.3.1设计资料及设计值27-117

6.3.3.2确定基础块的质量和几何尺寸27-117

6.3.3.3隔振器的选用与设计27-117

6.3.3.4基础块振动验算27-117

6.3.3.5砧座振幅验算27-118

6.3.3.6基础箱设计27-118

6.3.4有关锻锤隔振新理论、新观念、新方法介绍27-118

6.3.4.1锻锤基础弹性隔振新技术27-118

6.3.4.2锻锤隔振系统的CAD二次开发与智能制造27-119

6.3.4.3锻锤基础隔振的参数优化设计方法27-120

第7章轴系的临界转速

7.1概述27-121

7.2简单转子的临界转速27-121

7.2.1力学模型27-121

7.2.2两支承轴的临界转速27-122

7.2.3两支承单盘转子的临界转速27-123

7.3两支承多盘转子临界转速的近似计算27-123

7.3.1带多个圆盘轴的一阶临界转速27-123

7.3.2力学模型27-123

7.3.3临界转速计算公式27-123

7.3.4计算示例27-124

7.4阶梯轴的临界转速计算27-126

7.5轴系的模型与参数27-126

7.5.1力学模型27-126

7.5.2滚动轴承支承刚度27-127

7.5.3滑动轴承支承刚度27-128

7.5.4支承阻尼27-131

7.6轴系的临界转速计算27-132

7.6.1轴系的特征值问题27-132

7.6.2特征值数值计算实例27-133

7.6.3传递矩阵法计算临界转速27-134

7.6.4传递矩阵法计算实例27-136

7.7轴系临界转速设计27-137

7.7.1轴系临界转速修改设计27-137

7.7.2轴系临界转速组合设计27-138

7.8影响轴系临界转速的因素27-139

7.8.1支撑刚度对临界转速的影响27-139

7.8.2回转力矩对临界转速的影响27-139

7.8.3联轴器对临界转速的影响27-139

7.8.4其他因素的影响27-139

7.8.5改变临界转速的措施27-139

第8章机械振动的利用

8.1概述27-140

8.1.1振动机械的组成27-140

8.1.2振动机械的用途及工艺特性27-143

8.1.3振动机械的频率特性及结构特征27-144

8.1.4工程中常用的振动系统27-145

8.1.5有关振动机械的部门标准27-145

8.2振动机工作面上物料的运动学与动力学27-146

8.2.1物料的运动学27-146

8.2.1.1物料的运动状态27-146

8.2.1.2物料的滑行运动27-146

8.2.1.3物料的抛掷运动27-148

8.2.2物料的动力学27-149

8.2.2.1物料滑行运动时的结合质量与当量阻尼27-149

8.2.2.2物料抛掷运动时的结合质量与当量阻尼27-150

8.2.2.3弹性元件的结合质量与阻尼27-150

8.2.2.4振动系统的计算质量、总阻尼系数及功率消耗27-151

8.3常用的振动机械27-152

8.3.1振动机械的分类27-152

8.3.2常用振动机的振动参数27-152

8.4惯性式振动机械的计算27-153

8.4.1单轴惯性式振动机27-153

8.4.2双轴惯性式振动机27-155

8.4.3多轴惯性振动机27-157

8.4.4自同步式振动机27-158

8.4.5惯性共振式振动机27-159

8.4.5.1主振系统的动力参数27-159

8.4.5.2激振器动力参数设计27-160

8.5弹性连杆式振动机的计算27-160

8.5.1单质体弹性连杆式振动机27-160

8.5.2双质体弹性连杆式振动机27-161

8.5.3隔振平衡式三质体弹性连杆振动机27-162

8.5.4非线性弹性连杆振动机27-162

8.5.5弹性连杆振动机动力参数的选择计算27-163

8.5.6导向杆和橡胶铰链27-165

8.5.7振动输送类振动机整体刚度和局部刚度的计算27-166

8.5.8近共振类振动机工作点的调试27-167

8.6电磁式振动机械的计算27-167

8.7振动机械设计示例27-167

8.7.1远超共振惯性振动机设计示例27-167

8.7.1.1远超共振惯性振动机的运动参数设计示例27-167

8.7.1.2远超共振惯性振动机的动力参数设计示例27-169

8.7.2惯性共振式振动机的动力参数设计示例27-169

8.7.3弹性连杆式振动机的动力参数设计示例27-170

8.7.4电磁式振动机的动力参数设计示例27-171

8.8主要零部件27-172

8.8.1振动电机27-172

8.8.2仓壁式振动器27-177

8.8.3复合弹簧27-178

8.9利用振动来监测缆索拉力27-180

8.9.1测量弦振动计算索拉力27-180

8.9.1.1弦振动测量原理27-180

8.9.1.2MGH型锚索测力仪27-180

8.9.2按两端受拉梁的振动测量索拉力27-181

8.9.2.1两端受拉梁的振动测量原理27-181

8.9.2.2高屏溪桥斜张钢缆检测部分简介27-181

8.9.3索拉力振动检测的最新方法27-182

第9章机械振动测量

9.1概述27-184

9.1.1机械振动测量意义27-184

9.1.2振动的测量方法27-184

9.1.2.1振动测量的内容27-184

9.1.2.2测振原理27-184

9.1.2.3振动量级的表述方法27-184

9.1.3振动测量系统27-185

9.2振动测量传感器27-185

9.2.1加速度传感器27-185

9.2.1.1加速度计的原理和结构27-185

9.2.1.2加速度计的类型27-186

9.2.1.3加速度计的主要性能指标27-186

9.2.1.4加速度计的安装27-187

9.2.1.5加速度计的选择27-188

9.2.1.6适用于不同场合的加速度计27-188

9.2.1.7加速度计的标定27-189

9.2.2速度传感器27-190

9.2.2.1磁电式速度传感器27-190

9.2.2.2多普勒激光测速仪27-190

9.2.3位移传感器27-190

9.2.3.1电涡流传感器27-190

9.2.3.2激光位移传感器27-191

9.2.4其他传感器27-191

9.2.4.1力传感器27-191

9.2.4.2阻抗头27-191

9.2.4.3扭振/扭矩传感器27-191

9.2.4.4光纤振动传感器27-192

9.2.5传感器标定27-192

9.2.5.1标定内容27-192

9.2.5.2标定方法27-192

9.2.5.3加速度传感器标定27-192

9.3其他测试仪器27-192

9.3.1信号放大器27-192

9.3.1.1电荷放大器27-192

9.3.1.2电压放大器27-193

9.3.2电源供给器27-193

9.3.3数据采集仪27-193

9.3.3.1有线数据采集仪27-193

9.3.3.2无线数据采集仪27-193

9.3.4便携式测振仪27-194

9.4激振设备27-194

9.4.1力锤27-194

9.4.2电磁式激振设备27-195

9.4.2.1电磁式激振器27-195

9.4.2.2电磁式振动台27-195

9.4.3电液伺服振动台27-196

9.4.4冲击试验机27-196

9.4.5压电陶瓷27-196

9.5数据处理与分析27-196

9.6振动测量方法举例27-197

9.6.1系统固有频率的测定27-197

9.6.2阻尼参数的测定27-197

9.6.3刚度和柔度测量27-197

第10章机械振动信号处理与故障诊断

10.1概述27-199

10.1.1机械故障诊断概述27-199

10.1.2机械故障27-199

10.1.3基本维护策略27-200

10.1.4故障特征参量27-201

10.1.5机械振动信号的分类27-201

10.2振动信号处理基础27-202

10.2.1频谱27-203

10.2.2模数（A/D）转换27-205

10.2.3模拟信号采样27-205

10.2.4量化误差27-206

10.2.5混叠与采样定理27-206

10.2.6滤波器27-207

10.2.7振动传感器的选择27-207

10.2.8测试位置的选择27-207

10.3机械振动信号时域分析与故障诊断27-208

10.3.1时域特征与故障检测27-208

10.3.2相关分析27-211

10.4机械振动信号频域分析与故障诊断27-211

10.4.1傅里叶变换基础27-212

10.4.2利用频谱分析进行故障诊断27-212

10.4.3倒谱（cepstrum）分析基础27-216

10.4.4利用倒谱分析进行故障诊断27-217

10.5旋转机械振动与故障诊断27-218

10.5.1旋转机械振动的基本特征27-218

10.5.1.1强迫振动27-219

10.5.1.2自激振动27-219

10.5.2旋转机械常见故障机理与诊断27-220

10.5.2.1振动测量与技术27-220

10.5.2.2振动标准27-221

10.5.2.3旋转机械振动信号特征与故障诊断27-224

10.6往复机械振动与故障诊断27-228

10.6.1往复机械振动的基本特征27-228

10.6.2往复机械故障诊断27-229

10.7滚动轴承和齿轮故障诊断27-231

10.7.1滚动轴承故障诊断27-231

10.7.1.1滚动轴承故障诊断方法及应用27-231

10.7.1.2锥形滚子轴承故障诊断示例27-233

10.7.2齿轮故障诊断27-234

10.8机械故障诊断中的现代信号处理方法27-236

10.8.1小波变换及其机械故障诊断应用27-236

10.8.2EMD及其机械故障诊断应用27-238

第11章机械噪声基础

11.1声学基本知识27-240

11.1.1声波的特性27-240

11.1.2描述声场与声源的物理量27-240

11.1.3声学物理量的关系及波动方程27-241

11.1.4平面、球面和柱面声波27-241

11.1.5声波的传播27-242

11.1.5.1反射、折射和透射27-242

11.1.5.2声波的干涉27-243

11.1.5.3散射、绕射和衍射27-243

11.1.5.4声波导27-243

11.1.6自由声场和混响声场27-248

11.1.7声源模型介绍27-248

11.1.7.1简单声源模型27-248

11.1.7.2组合声源27-250

11.1.7.3平面声源27-250

11.1.7.4声模态与声辐射模态27-250

11.1.8声辐射27-253

11.2噪声的评价27-254

11.2.1声压级、声强级和声功率级27-254

11.2.2声级的综合27-254

11.2.3等效声级27-255

11.2.4人耳的听觉特性27-255

11.2.5噪声的频谱分析27-256

11.2.6计权声级27-256

11.2.7噪声评价数NR27-257

11.3噪声标准与规范27-257

11.3.1噪声的危害27-257

11.3.2噪声标准目录27-257

11.3.3机械设备噪声限值27-259

11.3.4工作场所噪声暴露限值27-261

11.4机械工程中的噪声源27-261

11.4.1机械噪声27-262

11.4.2齿轮噪声27-262

11.4.3滚动轴承噪声27-263

11.4.4液压系统噪声27-263

11.4.4.1液压泵噪声27-263

11.4.4.2液压阀噪声27-264

11.4.4.3机械噪声27-264

11.4.5电磁噪声27-264

11.4.6空气动力噪声27-264

第12章机械噪声测量

12.1噪声测量概述27-266

12.1.1测量目的27-266

12.1.2测量注意事项27-266

12.1.2.1测点的选择27-266

12.1.2.2背景噪声的修正27-266

12.1.2.3环境的影响27-266

12.1.2.4测量仪器的校准27-266

12.2噪声测量仪器27-267

12.2.1噪声测量基本系统27-267

12.2.2传声器27-267

12.2.2.1传声器的性能指标27-267

12.2.2.2传声器种类及特点27-268

12.2.2.3电容传声器27-269

12.2.2.4传声器的使用27-269

12.2.2.5特殊传声器27-270

12.2.2.6前置放大器27-270

12.2.3声级计27-270

12.2.3.1声级计的原理及分类27-270

12.2.3.2声级计的主要性能27-270

12.2.3.3积分声级计27-272

12.2.3.4噪声暴露计27-272

12.2.3.5统计声级计27-272

12.2.3.6频谱声级计27-272

12.2.4附件的使用27-272

12.2.5记录及分析仪27-274

12.2.5.1数据记录与采集27-274

12.2.5.2数字式分析仪27-274

12.2.6声校准器27-275

12.3噪声测量方法27-276

12.3.1声级测量27-276

12.3.1.1试验目的27-276

12.3.1.2试验原理27-276

12.3.1.3测点选择27-276

12.3.1.4测试内容27-276

12.3.2声功率测量27-277

12.3.2.1试验目的27-277

12.3.2.2试验原理27-277

12.3.2.3测点布置27-278

12.3.3声强测量27-279

12.3.3.1试验目的27-279

12.3.3.2试验原理27-279

12.3.3.3双传声器探头27-281

12.3.3.4声强信号处理方法27-281

12.3.4声品质评价27-282

12.3.4.1评价目的27-282

12.3.4.2客观评价27-282

12.3.4.3主观评价27-285

12.3.5声成像测试27-286

12.3.5.1波束成型阵列测试技术27-286

12.3.5.2近场声全息测试技术27-286

第13章机械噪声控制

13.1噪声源控制27-288

13.1.1噪声控制原则与方法27-288

13.1.1.1噪声源的控制27-288

13.1.1.2传播途径的控制27-288

13.1.1.3噪声接受者（点）的防护27-288

13.1.2机械噪声源控制27-288

13.1.3空气动力噪声源控制27-289

13.2隔声降噪27-289

13.2.1隔声性能的评价与测定27-289

13.2.1.1隔声量27-289

13.2.1.2计权隔声量RW27-289

13.2.1.3空气声隔声量的实验室测定27-290

13.2.2单层均质薄板的隔声性能27-290

13.2.2.1隔声频率特性曲线27-290

13.2.2.2隔声量计算27-290

13.2.2.3常用单层板结构隔声量27-291

13.2.3双层板结构的隔声性能27-292

13.2.3.1隔声频率特性曲线27-292

13.2.3.2隔声量计算的经验公式27-292

13.2.4轻型组合结构的隔声性能27-293

13.2.4.1各类轻型组合结构的隔声特性27-293

13.2.4.2轻型构造中的声桥和提高轻型构造隔声量的方法27-294

13.2.5隔声罩27-294

13.2.5.1隔声罩和半隔声罩的常用形式27-294

13.2.5.2隔声罩隔声效果计算公式27-294

13.2.5.3隔声罩设计步骤27-294

13.2.5.4隔声罩设计注意事项27-295

13.2.6隔声屏27-295

13.2.6.1隔声屏类型27-295

13.2.6.2隔声屏降噪效果27-295

13.3吸声降噪27-296

13.3.1吸声材料和吸声结构27-296

13.3.2吸声性能的评价与测定27-297

13.3.2.1吸声性能的评价27-297

13.3.2.2吸声系数的测量27-298

13.3.3多孔吸声材料27-298

13.3.3.1多孔吸声材料的基本类型27-298

13.3.3.2多孔吸声材料的吸声性能27-299

13.3.4共振吸声结构27-299

13.3.4.1穿孔板共振吸声结构27-299

13.3.4.2微穿孔板共振吸声结构27-300

13.3.5吸声降噪量计算27-300

13.3.5.1吸声降噪适用条件分析27-300

13.3.5.2单声源时的室内吸声降噪量计算27-301

13.3.5.3多声源时的室内吸声降噪量计算27-301

13.3.5.4吸声降噪设计程序27-302

13.4消声器27-302

13.4.1消声器的类型与性能评价27-302

13.4.1.1消声器的类型27-302

13.4.1.2消声器的性能评价27-303

13.4.2阻性消声器27-303

13.4.2.1常见形式27-303

13.4.2.2直管式消声器的消声量27-303

13.4.2.3其他消声器的消声量27-304

13.4.3抗性消声器27-304

13.4.3.1扩张式（膨胀式）消声器27-304

13.4.3.2共振式消声器27-305

13.4.3.3微穿孔板消声器27-306

13.4.4复合式消声器27-306

13.4.5喷注消声器27-306

13.4.5.1节流减压型排气消声器27-306

13.4.5.2小孔喷注型排气消声器27-307

13.4.5.3节流减压加小孔喷注复合型排气消声器27-308

13.4.5.4多孔材料耗散型排气消声器27-308

13.5有源降噪27-308

13.5.1有源降噪名词术语27-308

13.5.2自适应有源降噪应用实例27-309

参考文献27-310

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