机械设计手册 第六版（1-5卷套装） 成大先

《机械设计手册》(第6版)

●《机械设计手册》第六版是在总结前五版的成功经验，考虑广大读者的使用习惯及对《机械设计手册》提出新要求的基础上进行编写的。

主编成大先，中国有色工程设计研究总院教授级高级工程师。

《机械设计手册》自1969年版出版发行以来，已经修订至第六版，累计销售量130万套，成为新中国成立以来，在国内影响力强、销售量的机械设计工具书。作为的重点科技图书，《机械设计手册》多次获得国家和省部级奖励。其中，1978年获全国科学大会科技成果奖，1983年获化工部优秀科技图书奖，1995年获全国优秀科技图书二等奖，1999年获全国化工科技进步二等奖，2002年获石油和化学工业优秀科技图书一等奖，2003年获中国石油和化学工业科技进步二等奖。1986～2015年，多次被评为全国优秀畅销书。与时俱进、开拓创新，实现实用性、可靠性和创新性的结合，协助广大机械设计人员开发出更好更新的产品，适应市场和生产需要，提高市场竞争力和国际竞争力，这是《机械设计手册》一贯坚持、不懈努力的宗旨。《机械设计手册》第五版出版发行至今已有8年的时间，在这期间，我们进行了广泛的调查研究，多次邀请了机械方面的专家、学者座谈，倾听他们对第六版修订的建议，并深入设计院所、工厂和矿山的线，向广大设计工作者了解《手册》的应用情况和意见，及时发现、收集生产实践中出现的新经验和新问题，多方位、多渠道跟踪、收集国内外涌现出来的新技术、新产品，改进和丰富《手册》的内容，使《手册》更具鲜活力，以限度地快速提高广大机械设计人员自主创新的能力，适应建设创新型国家的需要。《手册》第六版的具体修订情况如下。一、在提高产品开发、创新设计方面1.新增“第5篇  机械产品结构设计”，提出了常用机械产品结构设计的12条常用准则，供产品设计人员参考。2. “润滑与密封篇”增加了稀有润滑装置设计计算，以适应润滑新产品开发、设计的需要。3.“一般设计资料篇”增加了机械产品设计的巧（新）例与错例。4. “齿轮传动篇”进一步完善了符合ISO国际标准的渐开线圆柱齿轮的设计，非零变位锥齿轮设计，点线啮合传动设计，多点啮合柔性传动设计等内容，例如增加了符合ISO标准的渐开线齿轮几何计算及算例，更新了齿轮精度等。5.“气压传动篇”增加了模块化电/气混合驱动技术、气动系统节能等。6.删除了“塑料制品与塑料注射成型模具设计”。二、 为新产品开发、老产品改造创新，提供新型元器件和新材料方面1. 介绍了相关节能技术及产品，例如增加了气动系统的节能等技术和产品，节能电机等。2.各篇介绍了许多新型的机械零部件，包括一些新型的联轴器、离合器、制动器、带减速器的电机、起重运输零部件、液压元件和辅件、气动元件等，这些产品均具有技术先进、节能等特点。3.新材料方面，增加或完善了铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金、镁及镁合金等内容，这些合金材料由于具有优良的力学性能、物理性能以及材料回收率高等优点，目前广泛应用于航天、航空、高铁、计算机、通信元件、电子产品、纺织和印刷等行业。三、在贯彻推广标准化工作方面1.所有产品、材料和工艺方面的标准均全部采用截止2015年12月公布的标准资料，诸如材料、各种机械零部件、液压和气动元件等全部更新了技术标准和产品。2.为满足机械产品通用化、国际化的需要，遵照立足国家标准、面向国际标准的原则来收录内容，诸如“齿轮传动篇”更新并完善了符合ISO标准的渐开线齿轮设计等。
《机械设计手册》第六版是在前几版的基础上重新编程而成的。借《机械设计手册》第六版出版之际，再次向参加每版编写的单位和个人表示衷心的感谢！同时也感谢给我们提供大力支持和热忱帮助的单位和各界朋友们！由于水平有限，调研工作不够全面，修订中难免存在疏漏和缺点，恳请广大读者继续给予批评指正。
主编

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机械设计手册（第6版）卷23.3螺栓组连接的设计进行螺栓组连接的设计时， 应根据载荷情况及结构尺寸要求来确定。首先进行螺栓组的结构设计， 即确定螺栓的布置方式、数量及连接接合面几何形状； 然后进行受力分析， 目的是找出一组螺栓中受力的螺栓及其受力大小， 再进行强度计算。3.3.1螺栓组连接的结构设计(1)从加工角度看， 螺栓组连接接合面的几何形状应尽量简单、易于加工。尽量设计成轴对称的几何形状，好的圆形、矩形、方形等。(2) 螺栓组的形心应与螺栓组连接接合面的形心相重合， 好有两个相互垂直的对称轴， 这样可使加工方便，计算也比较容易。通常采用环状或条状接合面， 以便减少加工量、减小接合面不平的影响， 同时可以增加连接刚度。(3)螺栓的位置应使螺栓组受力合理， 受力矩作用的螺栓组， 布置螺栓应尽量远离对称轴， 以减小螺栓的受力， 增加连接的可靠性； 同一圆周上螺栓的数目应采用4、6、8、12 等偶数， 便于划线和分度。(4) 如螺栓同时承受较大轴向及横向载荷时， 可采用销、套筒或键等零件来承受横向载荷。(5) 同一组螺栓的直径和长度应尽量相同， 并应避免螺栓受附加弯曲载荷的作用。(6)各螺栓中心间的小距离应不小于扳手空间的小尺寸， 距离应按连接用途及结构尺寸大小来确定。
机械设计手册（第6版）卷34.2.4润滑油箱（1）通用润滑油箱润滑油箱的用途是： 储存润滑系统所需足够的润滑油液； 分离及沉积油液中的固体和液体沉淀污物以及消除泡沫； 散热和冷却作用。油箱常安装在设备下部， 管道有1:10～1:30 的倾斜度， 以便于让润滑油顺利流回油箱。在油箱处装设泄油或排污油塞（或阀）， 加油口设有粗滤网过滤油中的污染物。为增加润滑油的循环距离、扩大散热效果， 并使油液中的气泡和杂质有充分的时间沉淀和分离， 在油箱中加设挡板， 以控制箱内的油流方向（使之改变3～5次）， 挡板高度为正常油位的2/3， 其下端有小的开口， 另外要求吸油管和回油管的安装距离要尽可能远。回油管应装在略高于油面的上方， 截面比吸油管大3～4 倍， 并通过一个有筛网的挡板减缓回油流速， 减少喷溅和消除泡沫。而吸油管离箱底距离为管径D的2倍以上， 距箱边距离不小于3D。吸油管口有时设有滤油器， 防止较大的磨屑进入油中。设时滤网精度应很低， 以防吸油管堵塞而不能吸油； 实际上一般都不设滤油器了！油箱一般还设有通风装置或空气过滤器， 以排除湿气和挥发的酸性物质。也可以用风扇强制通风或设置油冷却器和加热器调节油温。在环境污染或有沙尘环境工作的油箱， 应使用密封类型的油箱。此外， 在油箱上均设有油面指示器、温度计和加热器等， 在油箱内部应涂有耐油防锈涂料。
机械设计手册（第6版）卷44.1优越性（1）传动性能好多柔传动采用悬挂安装， 无论什么原因引起的末级从动件偏移都不会影响末级传动副的良好啮合， 采用的柔性支承可缓和冲击和吸收振动， 使传动比较平稳。（2）承载能力高多点啮合不但使单点啮合力锐减， 且对主轴的集中力减少， 接近纯扭； 同中心距及主轴直径承载能力可成倍提高； 悬挂安装可避免低速级偏载， 使齿宽基本不受限制； 若同中心距， 采用两点啮合， 齿宽加大一倍时， 与单点啮合、普通传动相比， 能提高承载能力56～147倍。（3）体积小、重量轻采用多点啮合， 末级承载能力以接近啮合点数的倍数增加。若为8点啮合， 末级中心距可减少近一半， 重量减轻3/4。鞍钢180t 转炉所用多柔传动与150t转炉所用普通传动相比， 占地面积由84㎡ 减小到30㎡， 重量减轻了56t。对于固定于筒体的大齿轮， 因结构已定不必减小者， 可增大末级传动比以减小前置传动装置尺寸， 重量进一步减轻。（4） 制造和使用方便一般可减小中心距使体积变小， 对末级大齿轮固定于筒体而不必减小中心距和大齿轮尺寸者， 因单齿啮合力减小， 也可减小齿轮模数以便于制造。若采用末级中心距可调形式（推杆式、拉杆式、偏心滚轮式）， 就不会产生因齿厚超差而产生的废品， 而且如果在使用中因磨损而侧隙增大时， 可调小侧隙继续使用， 十分方便。（5）运转安全可靠若为两点以上啮合， 当其中一套传动系统出现故障时， 仍可维持运转。此外， 采用的柔性支承除可降低动载荷外， 在该支承上还便于设置过载保护装置， 可减少断轴和螺栓剪断等事故， 确保传动系统主要零部件的安全。（6）安装维护方便， 基础简单多柔传动的大部分部件成组安装及更换， 减少了定位找正操作， 故安装维护方便。若为半悬挂安装， 低速级大转矩传动部分还是悬挂安装的并不安装在基础上， 仅有高速级传动装置和柔性支承安装在基础上， 基础上受力及动载荷均小； 若为全悬挂结构基础上只安装柔性支承， 基础简单， 作用的动载荷更小； 多点啮合对称布置时，主轴为纯扭， 无集中力作用于基础。（7）易于实现通用化、系列化对于不同的输出转矩， 只需在原有装置的大齿轮上配置不同的啮合点数即可。
拉杆式（BFT 型） 的整体结构形式见表16-1-1 序号10和11， 序号10 为无重力平衡器的装置。从下面理论分析可知， 它左右两传动架存在较大的不均衡性， 均载系数偏离1较大， 是BFT 型的初始结构形式， 左右传动架两边对称（左右传动架重量相等） 的结构， 一般采用自平衡式的扭力杆（或拉压杆） 作柔性支承， 结构和分析相对较简单。序号11 为有重力平衡器的装置， 从下面理论分析可知， 若左右传动架的重力平衡器对称设置且不考虑两边的具体升降情况， 不均衡虽比序号10有所改进， 但仍存在。序号11 在右传动架悬挂有初级减速器，它用弹性杆作（副） 柔性支承， 而末级（主） 减速器是采用扭力杆作为（主） 柔性支承， 故组成了串接式（扭力杆串接弹性杆） 的柔性支承。下面的分析计算为寻求左右传动架均衡传递转矩的结构参数和调整方法， 也即重力平衡器的坐标位置和其中弹簧预压缩量的调整； 和其他型式相同， 也要求计算出传动参数的相互关系和各部件的作用力， 包括作用于柔性支承的力。序号11为拉杆式（BFT 型） 的非对称结构， 代表一般情况， 即左右传动架结构不同（右传动架悬挂有初级减速器， 左传动架没有） 现就对这种一般情况作受力分析并进行理论计算， 这种拉杆式（BFT 型） 的一般情况的受力分析见图16-3-8。
机械设计手册（第6版）卷51压力控制回路压力控制回路是控制回路压力， 使之完成特定功能的回路。压力控制回路种类很多， 如液压泵的输出压力控制有恒压、多级、无级连续压力控制及控制压力上下限等回路。在设计液压系统、选择液压基本回路时， 一定要根据设计要求、方案特点、适用场合等认真考虑。当载荷变化较大时， 应考虑多级压力控制回路； 在一个工作循环的某一段时间内执行元件停止工作不需要液压能时， 则考虑卸荷回路； 当某支路需要稳定的低于动力油源压力时， 应考虑减压回路； 在有升降运动部件的液压系统中， 应考虑平衡回路； 当惯性较大的运动部件停止、容易产生冲击时， 应考虑缓冲或制动回路等。即使在同一种压力控制基本回路中， 也要结合具体要求仔细研究， 才能选择出方案。例如， 选择卸荷回路时， 不但要考虑重复加载的频繁程度， 还要考虑功率损失、温升、流量和压力的瞬时变化等因素。在压力不高、功率较小、工作间歇较长的系统中， 可采用液压泵停止运转的卸荷回路， 即构成高效率的液压回路。对于大功率液压系统， 可采用改变泵排量的卸荷回路； 对频繁地重复加载的工况， 可采用换向阀卸荷回路或卸荷阀与蓄能器组成的卸荷回路等。2速度控制回路在液压传动系统中， 各机构的运动速度要求各不相同， 而液压能源往往是共用的， 要解决各执行元件不同的速度要求， 就要采取速度控制回路。其主要控制方式是阀控和液压泵（或液压马达） 控制。2.1调速回路根据液压系统的工作压力、流量、功率的大小及系统对温升、工作平稳性等要求， 选择调速回路。调速回路主要通过节流调速、容积调速及两者兼有的联合调速方法实现。2.1.1节流调速回路节流调速系统装置简单， 并能获得较大的调速范围， 但系统中节流损失大， 效率低， 容易引起油液发热， 因此节流调速回路只适用于小功率（一般为2~5kw ） 及中低压（一般在65MPa 以下） 场合， 或系统功率较大但节流工作时间短的情况。根据节流元件安放在油路上的位置不同， 分为进口节流调速、出口节流调速、旁路节流调速及双向节流调速。节流调速回路， 无论采用进口、出口或旁路节流调速， 都是通过改变节流口的大小来控制进入执行元件的流量， 这样就要产生能量损失。旁路节流回路， 外载荷的压力就是泵的工作压力， 外载荷变化， 泵输出功率也变化， 所以旁路节流调速回路的效率高于进口、出口节流调速回路， 但旁路节流调速回路因为低速不稳定， 其调速比也就比较小。出口节流调速由于在回油路上有节流背压， 工作平稳， 在负的载荷下仍可工作， 而进口和旁路节流调速背压为零， 工作稳定性差。