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機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 第6版 第2卷
本版手冊是在前5版手冊的基礎(chǔ)上吸收并總結(jié)了國內(nèi)外機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的新標(biāo)準(zhǔn)、新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新產(chǎn)品、新設(shè)計(jì)理論與方法,并配合我國創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略的需求撰寫而成的。本版手冊全面系統(tǒng)地介紹了常規(guī)設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化設(shè)計(jì)、機(jī)電系統(tǒng)控制、現(xiàn)代設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用等內(nèi)容,具有體系新穎、內(nèi)容現(xiàn)代、凸顯創(chuàng)新、系統(tǒng)全面、信息量大、實(shí)用可靠及簡明便查等特點(diǎn)。
本版手冊分為7卷55篇,內(nèi)容有:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料、機(jī)械零部件設(shè)計(jì)(連接、緊固與傳動)、機(jī)械零部件設(shè)計(jì)(軸系、支承與其他)、流體傳動與控制、機(jī)電一體化與控制技術(shù)、現(xiàn)代設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)等。 本卷為第2卷,主要內(nèi)容有:連接與緊固、帶傳動和鏈傳動、摩擦輪傳動與螺旋傳動、齒輪傳動、輪系、減速器和變速器、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等。 本版手冊可供從事機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、維修及相關(guān)工程技術(shù)人員作為工具書使用,也可供大專院校的相關(guān)專業(yè)師生使用和參考。
本版手冊為新出版的第6版七卷本《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》。由于科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,需要我們對手冊內(nèi)容進(jìn)行更新,增加新的科技內(nèi)容,以滿足廣大讀者的迫切需要。
《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》自1991年面世發(fā)行以來,歷經(jīng)5次修訂,截至2016年已累計(jì)發(fā)行38萬套。作為國家級重點(diǎn)科技圖書的《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》,深受社會各界的重視和好評,在全國具有很大的影響力,該手冊曾獲得全國優(yōu)秀科技圖書獎二等獎(1995年)、機(jī)械工業(yè)部科技進(jìn)步獎二等獎(1997年)、機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎一等獎(2011年)、中國出版政府獎提名獎(2013年),并多次獲得全國科技暢銷書獎等獎項(xiàng)。1994年,《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》曾在我國臺灣建宏出版社出版發(fā)行,并在海內(nèi)外產(chǎn)生了廣泛的影響!稒C(jī)械設(shè)計(jì)手冊》榮獲的一系列國家和部級獎項(xiàng)表明,其具有很高的科學(xué)價(jià)值、實(shí)用價(jià)值和文化價(jià)值!稒C(jī)械設(shè)計(jì)手冊》已成為機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一部大型品牌工具書,已成為機(jī)械工程領(lǐng)域權(quán)威的和影響力較大的大型工具書,長期以來,它為我國裝備制造業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。 第5版《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》出版發(fā)行至今已有7年時(shí)間,這期間我國國民經(jīng)濟(jì)有了很大發(fā)展,國家制定了《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》,其中把創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展作為了國家的優(yōu)先戰(zhàn)略。因此,《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第6版修訂工作的指導(dǎo)思想除努力貫徹“科學(xué)性、先進(jìn)性、創(chuàng)新性、實(shí)用性、可靠性”外,更加突出了“創(chuàng)新性”,以全力配合我國“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略”的重大需求,為實(shí)現(xiàn)我國建設(shè)創(chuàng)新型國家和科技強(qiáng)國夢做出貢獻(xiàn)。 在本版手冊的修訂過程中,廣泛調(diào)研了廠礦企業(yè)、設(shè)計(jì)院、科研院所和高等院校等多方面的使用情況和意見。對機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)內(nèi)容、經(jīng)典內(nèi)容和傳統(tǒng)內(nèi)容,從取材、產(chǎn)品及其零部件的設(shè)計(jì)方法與計(jì)算流程、設(shè)計(jì)實(shí)例等多方面進(jìn)行了深入系統(tǒng)的整合,同時(shí),還全面總結(jié)了當(dāng)前國內(nèi)外機(jī)械設(shè)計(jì)的新理論、新方法、新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)、新產(chǎn)品和新技術(shù),特別是在現(xiàn)代設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論與方法、機(jī)電一體化及機(jī)械系統(tǒng)控制技術(shù)等方面做了系統(tǒng)和全面的論述和凝煉。相信本版手冊會以嶄新的面貌展現(xiàn)在廣大讀者面前,它將對提高我國機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平、推進(jìn)新產(chǎn)品的研究與開發(fā)、老產(chǎn)品的改造,以及產(chǎn)品的引進(jìn)、消化、吸收和再創(chuàng)新,進(jìn)而促進(jìn)我國由制造大國向制造強(qiáng)國躍升,發(fā)揮出巨大的作用。 本版手冊分為7卷55篇:第1卷機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料;第2卷機(jī)械零部件設(shè)計(jì)(連接、緊固與傳動);第3卷機(jī)械零部件設(shè)計(jì)(軸系、支承與其他);第4卷流體傳動與控制;第5卷機(jī)電一體化與控制技術(shù);第6卷現(xiàn)代設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)(一);第7卷現(xiàn)代設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)(二)。 本版手冊有以下七大特點(diǎn): 一、構(gòu)建新體系 構(gòu)建了科學(xué)、先進(jìn)、實(shí)用、適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新潮流的《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》新結(jié)構(gòu)體系。該體系層次為:機(jī)械基礎(chǔ)、常規(guī)設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化設(shè)計(jì)與控制技術(shù)、現(xiàn)代設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。該體系的特點(diǎn)是:常規(guī)設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法互相融合,光、機(jī)、電設(shè)計(jì)融為一體,局部的零部件設(shè)計(jì)與系統(tǒng)化設(shè)計(jì)互相銜接,并努力將創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理念貫穿于常規(guī)設(shè)計(jì)與現(xiàn)代設(shè)計(jì)之中。 二、凸顯創(chuàng)新性 習(xí)近平總書記在2014年6月和2016年5月召開的中國科學(xué)院、中國工程院兩院院士大會上分別提出了我國科技發(fā)展的方向就是“創(chuàng)新、創(chuàng)新、再創(chuàng)新”,以及實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型國家和科技強(qiáng)國的三個(gè)階段的目標(biāo)和五項(xiàng)具體工作。為了配合我國創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的重大需求,本版手冊突出了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容的編寫,主要有以下幾個(gè)方面: 。1)新增第7卷,重點(diǎn)介紹了創(chuàng)新設(shè)計(jì)及與創(chuàng)新設(shè)計(jì)有關(guān)的內(nèi)容。 該卷主要內(nèi)容有:機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概論,創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法論,頂層設(shè)計(jì)原理、方法與應(yīng)用,創(chuàng)新原理、思維、方法與應(yīng)用,綠色設(shè)計(jì)與和諧設(shè)計(jì),智能設(shè)計(jì),仿生機(jī)械設(shè)計(jì),互聯(lián)網(wǎng)上的合作設(shè)計(jì),工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò),面向機(jī)械工程領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),3D打印設(shè)計(jì)與制造技術(shù),系統(tǒng)化設(shè)計(jì)理論與方法。 。2)在一些篇章編入了創(chuàng)新設(shè)計(jì)和多種典型機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的內(nèi)容。 “第11篇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)”篇新增加了“機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)”一章,該章編入了機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的原理、方法及飛剪機(jī)剪切機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì),大型空間折展機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)等多個(gè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的案例。典型機(jī)械的創(chuàng)新設(shè)計(jì)有大型全斷面掘進(jìn)機(jī)(盾構(gòu)機(jī))仿真分析與數(shù)字化設(shè)計(jì)、機(jī)器人挖掘機(jī)的機(jī)電一體化創(chuàng)新設(shè)計(jì)、節(jié)能抽油機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線的機(jī)構(gòu)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)等。 。3)編入了一大批典型的創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品。 “機(jī)械無級變速器”一章中編入了新型金屬帶式無級變速器,“并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用”一章中編入了數(shù)十個(gè)新型的并聯(lián)機(jī)床產(chǎn)品,“振動的利用”一章中新編入了激振器偏移式自同步振動篩、慣性共振式振動篩、振動壓路機(jī)等十多個(gè)典型的創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品。這些產(chǎn)品有的獲得了國家或省部級獎勵(lì),有的是專利產(chǎn)品。 (4)編入了機(jī)械設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法論等方面的創(chuàng)新研究成果。 1)聞邦椿院士團(tuán)隊(duì)經(jīng)過長期研究,在國際上首先創(chuàng)建了振動利用工程學(xué)科,提出了該類機(jī)械設(shè)計(jì)理論和方法。本版手冊中編入了相關(guān)內(nèi)容和實(shí)例。 2)根據(jù)多年的研究,提出了以非線性動力學(xué)理論為基礎(chǔ)的深層次的動態(tài)設(shè)計(jì)理論與方法。本版手冊首次編入了該方法并列舉了若干應(yīng)用范例。 3)首先提出了和諧設(shè)計(jì)的新概念和新內(nèi)容,闡明了自然環(huán)境、社會環(huán)境(政治環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、人文環(huán)境、國際環(huán)境、國內(nèi)環(huán)境)、技術(shù)環(huán)境、資金環(huán)境、法律環(huán)境下的產(chǎn)品和諧設(shè)計(jì)的概念和內(nèi)容的新體系,把既有的綠色設(shè)計(jì)篇拓展為綠色設(shè)計(jì)與和諧設(shè)計(jì)篇。 4)全面系統(tǒng)地闡述了產(chǎn)品系統(tǒng)化設(shè)計(jì)的理論和方法,提出了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)、廣義目標(biāo)和技術(shù)目標(biāo)的內(nèi)涵,提出了應(yīng)該用IQCTES六項(xiàng)設(shè)計(jì)要求來代替QCTES五項(xiàng)要求,詳細(xì)闡明了設(shè)計(jì)的四個(gè)理想步驟,即“3I調(diào)研”“7D規(guī)劃”“1+3+X實(shí)施”“5(A+C)檢驗(yàn)”,明確提出了產(chǎn)品系統(tǒng)化設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容是主輔功能、三大性能和特殊性能要求的具體實(shí)現(xiàn)。 5)本版手冊引入了聞邦椿院士經(jīng)過長期實(shí)踐總結(jié)出的獨(dú)特的、科學(xué)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法論體系和規(guī)則,用來指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì),并提出了創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法論的運(yùn)用可向智能化方向發(fā)展,即采用專家系統(tǒng)來完成。 三、堅(jiān)持科學(xué)性 手冊的科學(xué)水平是評價(jià)手冊編寫質(zhì)量的重要方面,因此,本版手冊特別強(qiáng)調(diào)突出內(nèi)容的科學(xué)性。 。1)本版手冊努力貫徹科學(xué)發(fā)展觀及科學(xué)方法論的指導(dǎo)思想和方法,并將其落實(shí)到手冊內(nèi)容的編寫中,特別是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論方法的和諧設(shè)計(jì)、深層次設(shè)計(jì)及系統(tǒng)化設(shè)計(jì)的編寫中。 (2)本版手冊中的許多內(nèi)容是編著者多年研究成果的科學(xué)總結(jié)。這些內(nèi)容中有不少是國家863、973計(jì)劃項(xiàng)目,國家科研重大專項(xiàng),國家自然科學(xué)基金重大、重點(diǎn)和面上項(xiàng)目資助項(xiàng)目的研究成果,有不少成果曾獲得國際、國家、部委、省市科技獎勵(lì)及技術(shù)專利,充分體現(xiàn)了本版手冊內(nèi)容的重大科學(xué)價(jià)值與創(chuàng)新性。 下面簡要介紹本版手冊編入的幾方面的重要研究成果: 1)振動利用工程新學(xué)科是聞邦椿院士團(tuán)隊(duì)經(jīng)過長期研究在國際上首先創(chuàng)建的。本版手冊中編入了振動利用機(jī)械的設(shè)計(jì)理論、方法和范例。 2)產(chǎn)品系統(tǒng)化設(shè)計(jì)理論與方法的體系和內(nèi)容是聞邦椿院士團(tuán)隊(duì)提出并加以完善的,編寫者依據(jù)多年的研究成果和系列專著,經(jīng)綜合整理后首次編入本版手冊。 3)仿生機(jī)械設(shè)計(jì)是一門新興的綜合性交叉學(xué)科,近年來得到了快速發(fā)展,它為機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新提供了新思路、新理論和新方法。吉林大學(xué)任露泉院士領(lǐng)導(dǎo)的工程仿生教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開展了大量的深入研究工作,取得了一系列創(chuàng)新成果且出版了專著,據(jù)此并結(jié)合國內(nèi)外大量較新的文獻(xiàn)資料,為本版手冊構(gòu)建了仿生機(jī)械設(shè)計(jì)的新體系,編寫了“仿生機(jī)械設(shè)計(jì)”篇(第50篇)。 4)激光及其在機(jī)械工程中的應(yīng)用篇是中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所王立軍院士依據(jù)多年的研究成果,并參考國內(nèi)外大量較新的文獻(xiàn)資料編寫而成的。 5)綠色制造工程是國家確立的五項(xiàng)重大工程之一,綠色設(shè)計(jì)是綠色制造工程的最重要環(huán)節(jié),是一個(gè)新的學(xué)科。合肥工業(yè)大學(xué)劉志峰教授依據(jù)在綠色設(shè)計(jì)方面獲多項(xiàng)國家和省部級獎勵(lì)的研究成果,參考國內(nèi)外大量較新的文獻(xiàn)資料為本版手冊首次構(gòu)建了綠色設(shè)計(jì)新體系,編寫了“綠色設(shè)計(jì)與和諧設(shè)計(jì)”篇(第48篇)。 6)微機(jī)電系統(tǒng)及設(shè)計(jì)是前沿的新技術(shù)。東南大學(xué)黃慶安教授領(lǐng)導(dǎo)的微電子機(jī)械系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室多年來開展了大量研究工作,取得了一系列創(chuàng)新研究成果,本版手冊的“微機(jī)電系統(tǒng)及設(shè)計(jì)”篇(第28篇)就是依據(jù)這些成果和國內(nèi)外大量較新的文獻(xiàn)資料編寫而成的。 四、重視先進(jìn)性 。1)本版手冊對機(jī)械基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和常規(guī)設(shè)計(jì)的內(nèi)容做了大規(guī)模全面修訂,編入了大量新標(biāo)準(zhǔn)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新產(chǎn)品、新技術(shù)、新設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法等。 1)編入和更新了產(chǎn)品設(shè)計(jì)中需要的大量國家標(biāo)準(zhǔn),僅機(jī)械工程材料篇就更新了標(biāo)準(zhǔn)126個(gè),如GB/T 699—2015《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》和GB/T 3077—2015《合金結(jié)構(gòu)鋼》等。 2)在新材料方面,充實(shí)并完善了鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、鎂及鎂合金等內(nèi)容。這些材料由于具有優(yōu)良的力學(xué)性能、物理性能以及回收率高等優(yōu)點(diǎn),目前廣泛應(yīng)用于航空、航天、高鐵、計(jì)算機(jī)、通信元件、電子產(chǎn)品、紡織和印刷等行業(yè)。增加了國內(nèi)外粉末冶金材料的新品種,如美國、德國和日本等國家的各種粉末冶金材料。充實(shí)了國內(nèi)外工程塑料及復(fù)合材料的新品種。 3)新編的“機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”篇(第4篇),依據(jù)11個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的基本要求,編寫了相應(yīng)的內(nèi)容,并編入了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的評估體系和減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、滾動軸承部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的示例。 4)按照GB/T 3480.1~3—2013(報(bào)批稿)、GB/T 10062.1~3—2003及ISO 6336—2006等新標(biāo)準(zhǔn),重新構(gòu)建了更加完善的漸開線圓柱齒輪傳動和錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算新體系;按照初步確定尺寸的簡化計(jì)算、簡化疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算、一般疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算,編排了三種設(shè)計(jì)計(jì)算方法,以滿足不同場合、不同要求的齒輪設(shè)計(jì)。 5)在“第4卷流體傳動與控制”卷中,編入了一大批國內(nèi)外知名品牌的新標(biāo)準(zhǔn)、新結(jié)構(gòu)、新產(chǎn)品、新技術(shù)和新設(shè)計(jì)計(jì)算方法。在“液力傳動”篇(第23篇)中新增加了液黏傳動,它是一種新型的液力傳動。 (2)“第5卷機(jī)電一體化與控制技術(shù)”卷充實(shí)了智能控制及專家系統(tǒng)的內(nèi)容,大篇幅增加了機(jī)器人與機(jī)器人裝備的內(nèi)容。 機(jī)器人是機(jī)電一體化特征最為顯著的現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng),機(jī)器人技術(shù)是智能制造的關(guān)鍵技術(shù)。由于智能制造的迅速發(fā)展,近年來機(jī)器人產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢。為此,本版手冊大篇幅增加了“機(jī)器人與機(jī)器人裝備”篇(第26篇)的內(nèi)容。該篇從實(shí)用性的角度,編寫了串聯(lián)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人、輪式機(jī)器人、機(jī)器人工裝夾具及變位機(jī);編入了機(jī)器人的驅(qū)動、控制、傳感、視角和人工智能等共性技術(shù);結(jié)合噴涂、搬運(yùn)、電焊、沖壓及壓鑄等工藝,介紹了機(jī)器人的典型應(yīng)用實(shí)例;介紹了服務(wù)機(jī)器人技術(shù)的新進(jìn)展。 。3)為了配合我國創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略的重大需求,本版手冊擴(kuò)大了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的篇數(shù),將原第6卷擴(kuò)編為兩卷,即新的“現(xiàn)代設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)(一)”(第6卷)和“現(xiàn)代設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)(二)”(第7卷)。前者保留了原第6卷的主要內(nèi)容,后者編入了創(chuàng)新設(shè)計(jì)和與創(chuàng)新設(shè)計(jì)有關(guān)的內(nèi)容及一些前沿的技術(shù)內(nèi)容。 本版手冊“現(xiàn)代設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)(一)”卷(第6卷)的重點(diǎn)內(nèi)容和新增內(nèi)容主要有: 1)在“現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法綜述”篇(第32篇)中,簡要介紹了機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展總趨勢、在國際上有影響的主要設(shè)計(jì)理論與方法、產(chǎn)品研究與開發(fā)的一般過程和關(guān)鍵技術(shù)、現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論的發(fā)展和根據(jù)不同的設(shè)計(jì)目標(biāo)對設(shè)計(jì)理論與方法的選用。聞邦椿院士在國內(nèi)外首次按照系統(tǒng)工程原理,對產(chǎn)品的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法做了科學(xué)分類,克服了目前產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法的論述缺乏系統(tǒng)性的不足。 2)新編了“數(shù)字化設(shè)計(jì)”篇(第40篇)。數(shù)字化設(shè)計(jì)是智能制造的重要手段,并呈現(xiàn)應(yīng)用日益廣泛、發(fā)展更加深刻的趨勢。本篇編入了數(shù)字化技術(shù)及其相關(guān)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)、產(chǎn)品的數(shù)字化建模、數(shù)字化仿真與分析、逆向工程與快速原型制造、協(xié)同設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)等內(nèi)容,并編入了大型全斷面掘進(jìn)機(jī)(盾構(gòu)機(jī))的數(shù)字化仿真分析和數(shù)字化設(shè)計(jì)、摩托車逆向工程設(shè)計(jì)等多個(gè)實(shí)例。 3)新編了“試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)”篇(第41篇)。試驗(yàn)是保證產(chǎn)品性能與質(zhì)量的重要手段。本篇以新的視覺優(yōu)化設(shè)計(jì)構(gòu)建了試驗(yàn)設(shè)計(jì)的新體系、全新內(nèi)容,主要包括正交試驗(yàn)、試驗(yàn)干擾控制、正交試驗(yàn)的結(jié)果分析、穩(wěn)健試驗(yàn)設(shè)計(jì)、廣義試驗(yàn)設(shè)計(jì)、回歸設(shè)計(jì)、混料回歸設(shè)計(jì)、試驗(yàn)優(yōu)化分析及試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)常用軟件等。 4)將手冊第5版的“造型設(shè)計(jì)與人機(jī)工程”篇改編為“工業(yè)設(shè)計(jì)與人機(jī)工程”篇(第42篇),引入了工業(yè)設(shè)計(jì)的相關(guān)理論及新的理念,主要有品牌設(shè)計(jì)與產(chǎn)品識別系統(tǒng)(PIS)設(shè)計(jì)、通用設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、服務(wù)設(shè)計(jì)等,并編入了機(jī)器人的產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析及自行車的人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等典型案例。 。4)“現(xiàn)代設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)(二)”卷(第7卷)主要編入了創(chuàng)新設(shè)計(jì)和與創(chuàng)新設(shè)計(jì)有關(guān)的內(nèi)容及一些前沿技術(shù)內(nèi)容,其重點(diǎn)內(nèi)容和新編內(nèi)容有: 1)新編了“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概論”篇(第44篇)。該篇主要編入了創(chuàng)新是我國科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略、創(chuàng)新設(shè)計(jì)的發(fā)展與現(xiàn)狀、創(chuàng)新設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想與目標(biāo)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)的內(nèi)容與方法、創(chuàng)新設(shè)計(jì)的未來發(fā)展戰(zhàn)略、創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法論的體系和規(guī)則等。 2)新編了“創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法論”篇(第45篇)。該篇為創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了正確的指導(dǎo)思想和方法,主要編入了創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法論的體系、規(guī)則,創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目的、要求、內(nèi)容、步驟、程序及科學(xué)方法,創(chuàng)新設(shè)計(jì)工作者或團(tuán)隊(duì)的四項(xiàng)潛能,創(chuàng)新設(shè)計(jì)客觀因素的影響及動態(tài)因素的作用,用科學(xué)哲學(xué)思想來統(tǒng)領(lǐng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)工作,創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法論的應(yīng)用,創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法論應(yīng)用的智能化及專家系統(tǒng),創(chuàng)新設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素及制約的因素分析等內(nèi)容。 3)創(chuàng)新設(shè)計(jì)是提高機(jī)械產(chǎn)品競爭力的重要手段和方法,大力發(fā)展創(chuàng)新設(shè)計(jì)對我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。為此,編寫了“創(chuàng)新原理、思維、方法與應(yīng)用”篇(第47篇)。除編入了創(chuàng)新思維、原理和方法,創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本理論和創(chuàng)新的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法外,還編入了29種創(chuàng)新思維方法、30種創(chuàng)新技術(shù)、40種發(fā)明創(chuàng)造原理,列舉了大量的應(yīng)用范例,為引領(lǐng)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)做出了示范。 4)綠色設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)低資源消耗、低環(huán)境污染、低碳經(jīng)濟(jì)的保護(hù)環(huán)境和資源合理利用的重要技術(shù)政策。本版手冊中編入了“綠色設(shè)計(jì)與和諧設(shè)計(jì)”篇(第48篇)。該篇系統(tǒng)地論述了綠色設(shè)計(jì)的概念、理論、方法及其關(guān)鍵技術(shù)。編者結(jié)合多年的研究實(shí)踐,并參考了大量的國內(nèi)外文獻(xiàn)及較新的研究成果,首次構(gòu)建了系統(tǒng)實(shí)用的綠色設(shè)計(jì)的完整體系,包括綠色材料選擇、拆卸回收產(chǎn)品設(shè)計(jì)、包裝設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)體系與評估方法,并給出了系列典型范例,這些對推動工程綠色設(shè)計(jì)的普遍實(shí)施具有重要的指引和示范作用。 5)仿生機(jī)械設(shè)計(jì)是一門新興的綜合性交叉學(xué)科,本版手冊新編入了“仿生機(jī)械設(shè)計(jì)”篇(第50篇),包括仿生機(jī)械設(shè)計(jì)的原理、方法、步驟,仿生機(jī)械設(shè)計(jì)的生物模本,仿生機(jī)械形態(tài)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),仿生機(jī)械運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì),仿生機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),并結(jié)合仿生行走、飛行、游走、運(yùn)動及生機(jī)電仿生手臂,編入了多個(gè)仿生機(jī)械設(shè)計(jì)范例。 6)第55篇為“系統(tǒng)化設(shè)計(jì)理論與方法”篇。裝備制造機(jī)械產(chǎn)品的大型化、復(fù)雜化、信息化程度越來越高,對設(shè)計(jì)方法的科學(xué)性、全面性、深刻性、系統(tǒng)性提出的要求也越來越高,為了滿足我國制造強(qiáng)國的重大需要,亟待創(chuàng)建一種能統(tǒng)領(lǐng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)全局的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法。該方法已經(jīng)在我國許多重要機(jī)械產(chǎn)品(如動車、大型離心壓縮機(jī)等)中成功應(yīng)用,并獲得重大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。本版手冊對該系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法做了系統(tǒng)論述并給出了大型綜合應(yīng)用實(shí)例,相信該系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法對我國大型、復(fù)雜、現(xiàn)代化機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)和示范作用。 7)本版手冊第7卷還編入了與創(chuàng)新設(shè)計(jì)有關(guān)的其他多篇現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法及前沿新技術(shù),包括頂層設(shè)計(jì)原理、方法與應(yīng)用,智能設(shè)計(jì),互聯(lián)網(wǎng)上的合作設(shè)計(jì),工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò),面向機(jī)械工程領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),3D打印設(shè)計(jì)與制造技術(shù)等。 五、突出實(shí)用性 為了方便產(chǎn)品設(shè)計(jì)者使用和參考,本版手冊對每種機(jī)械零部件和產(chǎn)品均給出了具體應(yīng)用,并給出了選用方法或設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)步驟及應(yīng)用范例,有的給出了零部件的生產(chǎn)企業(yè),以加強(qiáng)實(shí)際設(shè)計(jì)的指導(dǎo)和應(yīng)用。本版手冊的編排盡量采用表格化、框圖化等形式來表達(dá)產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需要的內(nèi)容和資料,使其更加簡明、便查;對各種標(biāo)準(zhǔn)采用摘編、數(shù)據(jù)合并、改排和格式統(tǒng)一等方法進(jìn)行改編,使其更為規(guī)范和便于讀者使用。 六、保證可靠性 編入本版手冊的資料盡可能取自原始資料,重要的資料均注明來源,以保證其可靠性。所有數(shù)據(jù)、公式、圖表力求準(zhǔn)確可靠,方法、工藝、技術(shù)力求成熟。所有材料、零部件、產(chǎn)品和工藝標(biāo)準(zhǔn)均采用新公布的標(biāo)準(zhǔn)資料,并且在編入時(shí)做到認(rèn)真核對以避免差錯(cuò)。所有計(jì)算公式、計(jì)算參數(shù)和計(jì)算方法都經(jīng)過長期檢驗(yàn),各種算例、設(shè)計(jì)實(shí)例均來自工程實(shí)際,并經(jīng)過認(rèn)真的計(jì)算,以確?煽。本版手冊編入的各種通用的及標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品均說明其特點(diǎn)及適用情況,并注明生產(chǎn)廠家,供設(shè)計(jì)人員全面了解情況后選用。 七、保證高質(zhì)量和權(quán)威性 本版手冊主編單位東北大學(xué)是國家211、985重點(diǎn)大學(xué)、“重大機(jī)械關(guān)鍵設(shè)計(jì)制造共性技術(shù)”985創(chuàng)新平臺建設(shè)單位、2011國家鋼鐵共性技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心建設(shè)單位,建有“機(jī)械設(shè)計(jì)及理論國家重點(diǎn)學(xué)科”和“機(jī)械工程一級學(xué)科”。由東北大學(xué)機(jī)械及相關(guān)學(xué)科的老教授、老專家和中青年學(xué)術(shù)精英組成了實(shí)力強(qiáng)大的大型工具書編寫團(tuán)隊(duì)骨干,以及一批來自國家重點(diǎn)高校、研究院所、大型企業(yè)等30多個(gè)單位、近200位專家、學(xué)者組成了高水平編審團(tuán)隊(duì)。編審團(tuán)隊(duì)成員的大多數(shù)都是所在領(lǐng)域的著名資深專家,他們具有深廣的理論基礎(chǔ)、豐富的機(jī)械設(shè)計(jì)工作經(jīng)歷、豐富的工具書編篡經(jīng)驗(yàn)和執(zhí)著的敬業(yè)精神,從而確保了本版手冊的高質(zhì)量和權(quán)威性。 在本版手冊編寫中,為便于協(xié)調(diào),提高質(zhì)量,加快編寫進(jìn)度,編審人員以東北大學(xué)的教師為主,并組織邀請了清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、吉林大學(xué)、天津大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京科技大學(xué)、大連理工大學(xué)、東南大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、重慶大學(xué)、北京化工大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、上海師范大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、大連交通大學(xué)、長安大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)、沈陽工業(yè)大學(xué)、沈陽航空航天大學(xué)、沈陽建筑大學(xué)、沈陽理工大學(xué)、沈陽化工大學(xué)、重慶理工大學(xué)、中國科學(xué)院長春精密機(jī)械及物理研究所、中國科學(xué)院沈陽自動化研究所等單位的專家、學(xué)者參加。 在本版手冊出版之際,特向著名機(jī)械專家、本手冊創(chuàng)始人、第1版及第2版的主編徐灝教授致以崇高的敬意,向歷次版本副主編邱宣懷教授、蔡春源教授、嚴(yán)雋琪教授、林忠欽教授、余俊教授、汪愷總工程師、周士昌教授致以崇高的敬意,向參加本手冊歷次版本的編寫單位和人員表示衷心感謝,向在本手冊歷次版本的編寫、出版過程中給予大力支持的單位和社會各界朋友們表示衷心感謝,特別感謝機(jī)械科學(xué)研究總院、鄭州機(jī)械研究所、徐州工程機(jī)械集團(tuán)公司、北方重工集團(tuán)沈陽重型機(jī)械集團(tuán)有限責(zé)任公司和沈陽礦山機(jī)械集團(tuán)有限責(zé)任公司、沈陽機(jī)床集團(tuán)有限責(zé)任公司、沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)有限責(zé)任公司及遼寧省標(biāo)準(zhǔn)研究院等單位的大力支持。 由于編者水平有限,手冊中難免有一些不盡如人意之處,殷切希望廣大讀者批評指正。 主編聞邦椿
第5篇 連接與緊固
第1章 連接總論
1 設(shè)計(jì)機(jī)械連接應(yīng)考慮的問題 5-3
2 連接的類型和選擇 5-3
2.1 按拆卸可能性分類 5-3
2.2 按鎖合分類 5-3
3 連接設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題 5-5
3.1 被連接件接合面設(shè)計(jì) 5-5
3.2 減小接頭的應(yīng)力集中 5-5
3.3 考慮環(huán)境和工作條件的要求 5-6
3.4 使連接件受力情況合理 5-6
4 緊固件的標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn) 5-6
4.1 緊固件的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 5-6
4.2 緊固件的檢驗(yàn)項(xiàng)目 5-6
5 緊固件標(biāo)記方法 5-7
第2章 螺紋和螺紋連接
1 螺紋 5-9
1.1 螺紋分類、特點(diǎn)和應(yīng)用 5-9
1.2 螺紋術(shù)語及其定義 5-10
1.3 普通螺紋(牙型、尺寸及公差) 5-18
1.3.1 概述 5-18
1.3.2 牙型 5-18
1.3.3 直徑與螺距系列 5-18
1.3.4 基本尺寸 5-18
1.3.5 普通螺紋的標(biāo)記 5-23
1.3.6 普通螺紋公差 5-23
1.4 管螺紋 5-27
1.4.1 55°非密封管螺紋 5-27
1.4.2 55°密封管螺紋 5-29
1.4.3 60°密封管螺紋 5-31
1.4.4 米制錐螺紋 5-33
1.4.5 80°非密封管螺紋 5-35
2 螺紋連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5-36
2.1 螺紋緊固件的類型選擇 5-36
2.2 螺栓組的布置 5-37
2.3 螺紋零件的結(jié)構(gòu)要素 5-38
2.3.1 螺紋收尾、肩距、退刀槽、倒角 5-38
2.3.2 螺釘擰入深度和鉆孔深度 5-40
2.3.3 螺紋孔的尺寸 5-40
2.3.4 扳手空間 5-43
2.3.5 開口銷孔的位置、尺寸和公差 5-44
2.4 螺栓的擰緊和防松 5-44
2.4.1 螺紋摩擦計(jì)算 5-44
2.4.2 控制螺栓預(yù)緊力的方法 5-45
2.4.3 螺紋連接常用的防松方法 5-46
3 螺紋緊固件的性能等級和常用材料 5-49
3.1 螺栓、螺釘和螺柱 5-49
3.1.1 螺栓、螺釘和螺柱的力學(xué)性能等級、材料和熱處理 5-49
3.1.2 螺紋緊固件的應(yīng)力截面積 5-51
3.1.3 最小拉力載荷和保證載荷 5-51
3.2 螺母 5-54
3.3 不銹鋼螺栓、螺釘、螺柱和螺母 5-57
3.4 緊定螺釘 5-59
3.5 自攻螺釘 5-61
3.6 自擠螺釘 5-61
3.7 自鉆自攻螺釘 5-61
3.8 耐熱用螺紋連接副 5-62
3.9 有色金屬螺紋連接件 5-62
4 螺栓、螺釘、雙頭螺柱強(qiáng)度計(jì)算 5-63
4.1 螺栓組受力計(jì)算 5-63
4.2 按強(qiáng)度計(jì)算螺栓尺寸 5-66
5 螺紋連接的標(biāo)準(zhǔn)元件和擋圈 5-68
5.1 螺栓 5-68
5.2 雙頭螺柱 5-90
5.3 螺母 5-92
5.4 螺釘 5-114
5.5 自攻螺釘 5-134
5.6 木螺釘 5-140
5.7 墊圈和軸端擋圈 5-143
5.8 螺釘、墊圈組合件 5-163
第3章 鍵、花鍵和銷連接 1 鍵連接 5-167
1.1 鍵和鍵連接的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用 5-167
1.2 鍵的選擇和鍵連接的強(qiáng)度校核計(jì)算 5-168
1.3 鍵連接的尺寸系列、公差配合和表面粗糙度 5-168
1.3.1 平鍵 5-168
1.3.2 半圓鍵 5-168
1.3.3 楔鍵 5-168
1.3.4 鍵用型鋼 5-174
1.3.5 鍵和鍵槽的幾何公差、配合及尺寸標(biāo)注 5-174
1.3.6 切向鍵 5-176
2 花鍵連接 5-177
2.1 花鍵基本術(shù)語 5-177
2.1.1 一般術(shù)語 5-177
2.1.2 花鍵的種類 5-178
2.1.3 齒廓 5-178
2.1.4 基本參數(shù) 5-178
2.1.5 誤差、公差及測量 5-179
2.2 花鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算 5-181
2.2.1 通用簡單算法 5-181
2.2.2 花鍵承載能力計(jì)算(精確算法) 5-181
2.3 矩形花鍵連接 5-187
2.3.1 矩形花鍵基本尺寸系列 5-187
2.3.2 矩形花鍵的公差與配合 5-188
2.4 圓柱直齒漸開線花鍵連接 5-188
2.4.1 漸開線花鍵的模數(shù)和基本尺寸計(jì)算 5-188
2.4.2 漸開線花鍵公差與配合 5-188
2.4.3 漸開線花鍵參數(shù)標(biāo)注與標(biāo)記 5-196
2.5 圓錐直齒漸開線花鍵 5-197
2.5.1 術(shù)語代號和定義 5-197
2.5.2 幾何尺寸計(jì)算公式 5-197
2.5.3 圓錐直齒漸開線花鍵尺寸系列 5-198
2.5.4 圓錐直齒漸開線花鍵公差 5-200
2.5.5 參數(shù)表示示例 5-201
3 銷連接 5-201
3.1 銷連接的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用 5-202
3.2 銷的選擇和銷連接的強(qiáng)度計(jì)算 5-202
3.3 銷的標(biāo)準(zhǔn)件 5-204
3.3.1 圓柱銷 5-204
3.3.2 圓錐銷 5-208
3.3.3 開口銷和銷軸 5-211
3.3.4 槽銷 5-212
第4章 過盈連接
1 過盈連接的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用 5-218
2 圓柱面過盈連接計(jì)算 5-218
2.1 計(jì)算基礎(chǔ) 5-218
2.1.1 兩個(gè)簡單厚壁圓筒在彈性范圍內(nèi)連接的計(jì)算 5-218
2.1.2 計(jì)算的假定條件 5-218
2.1.3 計(jì)算用的符號 5-219
2.1.4 直徑變化量的計(jì)算公式 5-219
2.2 最小過盈量計(jì)算公式 5-219
2.3 配合的選擇 5-220
2.4 校核計(jì)算 5-220
2.5 設(shè)計(jì)計(jì)算例題 5-222
3 圓錐過盈配合的計(jì)算和選用 5-223
3.1 圓錐過盈連接的特點(diǎn) 5-223
3.2 圓錐過盈連接的型式及應(yīng)用 5-223
3.3 圓錐過盈連接的計(jì)算和選用 5-224
3.3.1 計(jì)算基礎(chǔ)與假定條件 5-224
3.3.2 計(jì)算要點(diǎn) 5-224
3.4 油壓裝拆圓錐過盈連接的參數(shù)選擇 5-224
3.5 設(shè)計(jì)計(jì)算例題 5-225
3.6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5-227
3.6.1 結(jié)構(gòu)要求 5-227
3.6.2 對結(jié)合面的要求 5-228
3.6.3 壓力油的選擇 5-228
3.6.4 裝配和拆卸 5-228
3.7 螺母壓緊的圓錐面過盈連接 5-228
4 脹緊連接套 5-228
4.1 概述 5-228
4.2 基本參數(shù)和主要尺寸 5-229
4.3 脹緊連接套的材料 5-255
4.4 按傳遞載荷選擇脹套的計(jì)算 5-256
4.5 結(jié)合面公差及表面粗糙度 5-256
4.6 被連接件的尺寸 5-256
4.7 脹緊連接套安裝和拆卸的一般要求 5-257
4.7.1 安裝準(zhǔn)備 5-257
4.7.2 安裝 5-257
4.7.3 拆卸 5-258
4.7.4 防護(hù) 5-258
4.8 ZJ1型脹緊連接套的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 5-258
4.8.1 ZJ1型脹緊連接套的連接型式 5-258
4.8.2 夾緊力 5-258
4.8.3 夾緊附件的基本尺寸 5-259
4.8.4 脹緊套數(shù)量和夾緊螺栓數(shù)量的計(jì)算 5-261
4.8.5 計(jì)算舉例 5-262
第5章 焊、粘、鉚連接 1 焊接 5-264
1.1 焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 5-264
1.2 焊接方法及其選擇 5-264
1.2.1 焊接方法介紹 5-264
1.2.2 焊接方法的選擇 5-266
1.3 焊接材料 5-268
1.4 電弧焊接頭的坡口選擇和點(diǎn)焊、縫焊接頭尺寸推薦值 5-270
1.5 焊接接頭的靜載強(qiáng)度計(jì)算 5-271
1.5.1 許用應(yīng)力設(shè)計(jì)法 5-271
1.5.2 可靠性設(shè)計(jì)方法 5-276
1.6 焊接接頭的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 5-276
1.6.1 許用應(yīng)力計(jì)算法 5-276
1.6.2 應(yīng)力折減系數(shù)法 5-277
2 粘接 5-282
2.1 粘接的特點(diǎn)和應(yīng)用 5-282
2.2 膠粘劑的選擇 5-282
2.2.1 膠粘劑的分類 5-282
2.2.2 膠粘劑選擇原則和常用膠粘劑 5-282
2.3 粘接接頭設(shè)計(jì) 5-285
2.3.1 粘接接頭設(shè)計(jì)原則 5-285
2.3.2 常用粘接接頭形式及其改進(jìn)結(jié)構(gòu) 5-286
2.3.3 接頭結(jié)構(gòu)強(qiáng)化措施 5-287
3 鉚接 5-289
3.1 鉚縫的設(shè)計(jì) 5-289
3.1.1 確定鋼結(jié)構(gòu)鉚縫的結(jié)構(gòu)參數(shù) 5-289
3.1.2 受拉(壓)構(gòu)件的鉚接 5-290
3.1.3 鉚釘連接計(jì)算 5-290
3.1.4 鉚釘材料和連接的許用應(yīng)力 5-291
3.2 鉚接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題 5-291
3.3 鉚釘 5-291
3.4 盲鉚釘 5-298
3.4.1 概述 5-298
3.4.2 抽芯鉚釘?shù)牧W(xué)性能等級與材料組合 5-298
3.4.3 抽芯鉚釘力學(xué)性能 5-299
3.4.4 抽芯鉚釘尺寸 5-301
3.4.5 抽芯鉚釘連接計(jì)算公式 5-304
3.5 鉚螺母 5-305
附錄 起重機(jī)的工作等級和載荷計(jì)算 5-310
......
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