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機械設(shè)計手冊 第6版 第4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)外機械工程設(shè)計領(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、機電一體化設(shè)計、機電系統(tǒng)控制、現(xiàn)代設(shè)計與創(chuàng)新設(shè)計方法及其應(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、實用可靠及簡明便查等特點。
本版手冊分為7卷55篇,內(nèi)容有:機械設(shè)計基礎(chǔ)資料、機械零部件設(shè)計(連接、緊固與傳動)、機械零部件設(shè)計(軸系、支承與其他)、流體傳動與控制、機電一體化與控制技術(shù)、現(xiàn)代設(shè)計與創(chuàng)新設(shè)計等。 本卷為第4卷,主要內(nèi)容有:液壓傳動與控制、氣壓傳動與控制、液力傳動等。 本版手冊可供從事機械設(shè)計、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。
前言
本版手冊為新出版的第6版七卷本《機械設(shè)計手冊》。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。
《機械設(shè)計手冊》自1991年面世發(fā)行以來,歷經(jīng)5次修訂,截至2016年已累計發(fā)行38萬套。作為國家級重點科技圖書的《機械設(shè)計手冊》,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)、機械工業(yè)部科技進(jìn)步獎二等獎(1997年)、機械工業(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。1994年,《機械設(shè)計手冊》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械設(shè)計手冊》榮獲的一系列國家和部級獎項表明,其具有很高的科學(xué)價值、實用價值和文化價值。《機械設(shè)計手冊》已成為機械設(shè)計領(lǐng)域的一部大型品牌工具書,已成為機械工程領(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《機械設(shè)計手冊》出版發(fā)行至今已有7年時間,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,《機械設(shè)計手冊》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,為實現(xiàn)我國建設(shè)創(chuàng)新型國家和科技強國夢做出貢獻(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)計院、科研院所和高等院校等多方面的使用情況和意見。對機械設(shè)計的基礎(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)計方法與計算流程、設(shè)計實例等多方面進(jìn)行了深入系統(tǒng)的整合,同時,還全面總結(jié)了當(dāng)前國內(nèi)外機械設(shè)計的新理論、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)計與創(chuàng)新設(shè)計理論與方法、機電一體化及機械系統(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,它將對提高我國機械產(chǎn)品的設(shè)計水平、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卷機械設(shè)計基礎(chǔ)資料;第2卷機械零部件設(shè)計(連接、緊固與傳動);第3卷機械零部件設(shè)計(軸系、支承與其他);第4卷流體傳動與控制;第5卷機電一體化與控制技術(shù);第6卷現(xiàn)代設(shè)計與創(chuàng)新設(shè)計(一);第7卷現(xiàn)代設(shè)計與創(chuàng)新設(shè)計(二)。
本版手冊有以下七大特點:
一、構(gòu)建新體系
構(gòu)建了科學(xué)、先進(jìn)、實用、適應(yīng)現(xiàn)代機械設(shè)計創(chuàng)新潮流的《機械設(shè)計手冊》新結(jié)構(gòu)體系。該體系層次為:機械基礎(chǔ)、常規(guī)設(shè)計、機電一體化設(shè)計與控制技術(shù)、現(xiàn)代設(shè)計與創(chuàng)新設(shè)計方法。該體系的特點是:常規(guī)設(shè)計方法與現(xiàn)代設(shè)計方法互相融合,光、機、電設(shè)計融為一體,局部的零部件設(shè)計與系統(tǒng)化設(shè)計互相銜接,并努力將創(chuàng)新設(shè)計的理念貫穿于常規(guī)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計之中。
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”,以及實現(xiàn)創(chuàng)新型國家和科技強國的三個階段的目標(biāo)和五項具體工作。為了配合我國創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的重大需求,本版手冊突出了機械創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)容的編寫,主要有以下幾個方面:
。1)新增第7卷,重點介紹了創(chuàng)新設(shè)計及與創(chuàng)新設(shè)計有關(guān)的內(nèi)容。
該卷主要內(nèi)容有:機械創(chuàng)新設(shè)計概論,創(chuàng)新設(shè)計方法論,頂層設(shè)計原理、方法與應(yīng)用,創(chuàng)新原理、思維、方法與應(yīng)用,綠色設(shè)計與和諧設(shè)計,智能設(shè)計,仿生機械設(shè)計,互聯(lián)網(wǎng)上的合作設(shè)計,工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò),面向機械工程領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)、云計算與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),3D打印設(shè)計與制造技術(shù),系統(tǒng)化設(shè)計理論與方法。
(2)在一些篇章編入了創(chuàng)新設(shè)計和多種典型機械創(chuàng)新設(shè)計的內(nèi)容。
“第11篇機構(gòu)設(shè)計”篇新增加了“機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計”一章,該章編入了機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的原理、方法及飛剪機剪切機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計,大型空間折展機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計等多個創(chuàng)新設(shè)計的案例。典型機械的創(chuàng)新設(shè)計有大型全斷面掘進(jìn)機(盾構(gòu)機)仿真分析與數(shù)字化設(shè)計、機器人挖掘機的機電一體化創(chuàng)新設(shè)計、節(jié)能抽油機的創(chuàng)新設(shè)計、產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線的機構(gòu)方案創(chuàng)新設(shè)計等。
。3)編入了一大批典型的創(chuàng)新機械產(chǎn)品。
“機械無級變速器”一章中編入了新型金屬帶式無級變速器,“并聯(lián)機構(gòu)的設(shè)計與應(yīng)用”一章中編入了數(shù)十個新型的并聯(lián)機床產(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、振動壓路機等十多個典型的創(chuàng)新機械產(chǎn)品。這些產(chǎn)品有的獲得了國家或省部級獎勵,有的是專利產(chǎn)品。
。4)編入了機械設(shè)計理論和設(shè)計方法論等方面的創(chuàng)新研究成果。
1)聞邦椿院士團(tuán)隊經(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,提出了該類機械設(shè)計理論和方法。本版手冊中編入了相關(guān)內(nèi)容和實例。
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)計的概念和內(nèi)容的新體系,把既有的綠色設(shè)計篇拓展為綠色設(shè)計與和諧設(shè)計篇。
4)全面系統(tǒng)地闡述了產(chǎn)品系統(tǒng)化設(shè)計的理論和方法,提出了產(chǎn)品設(shè)計的總體目標(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六項設(shè)計要求來代替QCTES五項要求,詳細(xì)闡明了設(shè)計的四個理想步驟,即“3I調(diào)研”“7D規(guī)劃”“1+3+X實施”“5(A+C)檢驗”,明確提出了產(chǎn)品系統(tǒng)化設(shè)計的基本內(nèi)容是主輔功能、三大性能和特殊性能要求的具體實現(xiàn)。
5)本版手冊引入了聞邦椿院士經(jīng)過長期實踐總結(jié)出的獨特的、科學(xué)的創(chuàng)新設(shè)計方法論體系和規(guī)則,用來指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計,并提出了創(chuàng)新設(shè)計方法論的運用可向智能化方向發(fā)展,即采用專家系統(tǒng)來完成。
三、堅持科學(xué)性
手冊的科學(xué)水平是評價手冊編寫質(zhì)量的重要方面,因此,本版手冊特別強調(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,并將其落實到手冊內(nèi)容的編寫中,特別是在產(chǎn)品設(shè)計理論方法的和諧設(shè)計、深層次設(shè)計及系統(tǒng)化設(shè)計的編寫中。
。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計劃項目,國家科研重大專項,國家自然科學(xué)基金重大、重點和面上項目資助項目的研究成果,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械的設(shè)計理論、方法和范例。
2)產(chǎn)品系統(tǒng)化設(shè)計理論與方法的體系和內(nèi)容是聞邦椿院士團(tuán)隊提出并加以完善的,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)仿生機械設(shè)計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,它為機械設(shè)計的創(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實驗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)建了仿生機械設(shè)計的新體系,編寫了“仿生機械設(shè)計”篇(第50篇)。
4)激光及其在機械工程中的應(yīng)用篇是中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機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重大工程之一,綠色設(shè)計是綠色制造工程的最重要環(huán)節(jié),是一個新的學(xué)科。合肥工業(yè)大學(xué)劉志峰教授依據(jù)在綠色設(shè)計方面獲多項國家和省部級獎勵的研究成果,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)計新體系,編寫了“綠色設(shè)計與和諧設(shè)計”篇(第48篇)。
6)微機電系統(tǒng)及設(shè)計是前沿的新技術(shù)。東南大學(xué)黃慶安教授領(lǐng)導(dǎo)的微電子機械系統(tǒng)教育部重點實驗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“微機電系統(tǒng)及設(shè)計”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)本版手冊對機械基礎(chǔ)設(shè)計和常規(guī)設(shè)計的內(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)計理論和計算方法等。
1)編入和更新了產(chǎn)品設(shè)計中需要的大量國家標(biāo)準(zhǔn),僅機械工程材料篇就更新了標(biāo)準(zhǔn)126個,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,目前廣泛應(yīng)用于航空、航天、高鐵、計算機、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。充實了國內(nèi)外工程塑料及復(fù)合材料的新品種。
3)新編的“機械零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計”篇(第4篇),依據(jù)11個結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的基本要求,編寫了相應(yīng)的內(nèi)容,并編入了結(jié)構(gòu)設(shè)計的評估體系和減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計、滾動軸承部件結(jié)構(gòu)設(shè)計的示例。
4)按照GB/T 3480.1~3—2013(報批稿)、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)計計算新體系;按照初步確定尺寸的簡化計算、簡化疲勞強度校核計算、一般疲勞強度校核計算,編排了三種設(shè)計計算方法,以滿足不同場合、不同要求的齒輪設(shè)計。
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)計計算方法。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卷機電一體化與控制技術(shù)”卷充實了智能控制及專家系統(tǒng)的內(nèi)容,大篇幅增加了機器人與機器人裝備的內(nèi)容。
機器人是機電一體化特征最為顯著的現(xiàn)代機械系統(tǒng),機器人技術(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“機器人與機器人裝備”篇(第26篇)的內(nèi)容。該篇從實用性的角度,編寫了串聯(lián)機器人、并聯(lián)機器人、輪式機器人、機器人工裝夾具及變位機;編入了機器人的驅(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、電焊、沖壓及壓鑄等工藝,介紹了機器人的典型應(yīng)用實例;介紹了服務(wù)機器人技術(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)計的篇數(shù),將原第6卷擴(kuò)編為兩卷,即新的“現(xiàn)代設(shè)計與創(chuàng)新設(shè)計(一)”(第6卷)和“現(xiàn)代設(shè)計與創(chuàng)新設(shè)計(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)計和與創(chuàng)新設(shè)計有關(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)計與創(chuàng)新設(shè)計(一)”卷(第6卷)的重點內(nèi)容和新增內(nèi)容主要有:
1)在“現(xiàn)代設(shè)計理論與方法綜述”篇(第32篇)中,簡要介紹了機械制造技術(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)計理論的發(fā)展和根據(jù)不同的設(shè)計目標(biāo)對設(shè)計理論與方法的選用。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)計方法做了科學(xué)分類,克服了目前產(chǎn)品設(shè)計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”篇(第40篇)。數(shù)字化設(shè)計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)、計算機圖形學(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、虛擬設(shè)計等內(nèi)容,并編入了大型全斷面掘進(jìn)機(盾構(gòu)機)的數(shù)字化仿真分析和數(shù)字化設(shè)計、摩托車逆向工程設(shè)計等多個實例。
3)新編了“試驗優(yōu)化設(shè)計”篇(第41篇)。試驗是保證產(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)計構(gòu)建了試驗設(shè)計的新體系、全新內(nèi)容,主要包括正交試驗、試驗干擾控制、正交試驗的結(jié)果分析、穩(wěn)健試驗設(shè)計、廣義試驗設(shè)計、回歸設(shè)計、混料回歸設(shè)計、試驗優(yōu)化分析及試驗優(yōu)化設(shè)計常用軟件等。
4)將手冊第5版的“造型設(shè)計與人機工程”篇改編為“工業(yè)設(shè)計與人機工程”篇(第42篇),引入了工業(yè)設(shè)計的相關(guān)理論及新的理念,主要有品牌設(shè)計與產(chǎn)品識別系統(tǒng)(PIS)設(shè)計、通用設(shè)計、交互設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計、服務(wù)設(shè)計等,并編入了機器人的產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計分析及自行車的人機系統(tǒng)設(shè)計等典型案例。
(4)“現(xiàn)代設(shè)計與創(chuàng)新設(shè)計(二)”卷(第7卷)主要編入了創(chuàng)新設(shè)計和與創(chuàng)新設(shè)計有關(guān)的內(nèi)容及一些前沿技術(shù)內(nèi)容,其重點內(nèi)容和新編內(nèi)容有:
1)新編了“機械創(chuàng)新設(shè)計概論”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)計的發(fā)展與現(xiàn)狀、創(chuàng)新設(shè)計的指導(dǎo)思想與目標(biāo)、創(chuàng)新設(shè)計的內(nèi)容與方法、創(chuàng)新設(shè)計的未來發(fā)展戰(zhàn)略、創(chuàng)新設(shè)計方法論的體系和規(guī)則等。
2)新編了“創(chuàng)新設(shè)計方法論”篇(第45篇)。該篇為創(chuàng)新設(shè)計提供了正確的指導(dǎo)思想和方法,主要編入了創(chuàng)新設(shè)計方法論的體系、規(guī)則,創(chuàng)新設(shè)計的目的、要求、內(nèi)容、步驟、程序及科學(xué)方法,創(chuàng)新設(shè)計工作者或團(tuán)隊的四項潛能,創(chuàng)新設(shè)計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)計工作,創(chuàng)新設(shè)計方法論的應(yīng)用,創(chuàng)新設(shè)計方法論應(yīng)用的智能化及專家系統(tǒng),創(chuàng)新設(shè)計的關(guān)鍵因素及制約的因素分析等內(nèi)容。
3)創(chuàng)新設(shè)計是提高機械產(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)計的基本理論和創(chuàng)新的系統(tǒng)化設(shè)計方法外,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)機械創(chuàng)新設(shè)計做出了示范。
4)綠色設(shè)計是實現(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)計與和諧設(shè)計”篇(第48篇)。該篇系統(tǒng)地論述了綠色設(shè)計的概念、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)實用的綠色設(shè)計的完整體系,包括綠色材料選擇、拆卸回收產(chǎn)品設(shè)計、包裝設(shè)計、節(jié)能設(shè)計、綠色設(shè)計體系與評估方法,并給出了系列典型范例,這些對推動工程綠色設(shè)計的普遍實施具有重要的指引和示范作用。
5)仿生機械設(shè)計是一門新興的綜合性交叉學(xué)科,本版手冊新編入了“仿生機械設(shè)計”篇(第50篇),包括仿生機械設(shè)計的原理、方法、步驟,仿生機械設(shè)計的生物模本,仿生機械形態(tài)與結(jié)構(gòu)設(shè)計,仿生機械運動學(xué)設(shè)計,仿生機構(gòu)設(shè)計,并結(jié)合仿生行走、飛行、游走、運動及生機電仿生手臂,編入了多個仿生機械設(shè)計范例。
6)第55篇為“系統(tǒng)化設(shè)計理論與方法”篇。裝備制造機械產(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國的重大需要,亟待創(chuàng)建一種能統(tǒng)領(lǐng)產(chǎn)品設(shè)計全局的先進(jìn)設(shè)計方法。該方法已經(jīng)在我國許多重要機械產(chǎn)品(如動車、大型離心壓縮機等)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)計方法做了系統(tǒng)論述并給出了大型綜合應(yīng)用實例,相信該系統(tǒng)化設(shè)計方法對我國大型、復(fù)雜、現(xiàn)代化機械產(chǎn)品的設(shè)計具有重要的指導(dǎo)和示范作用。
7)本版手冊第7卷還編入了與創(chuàng)新設(shè)計有關(guān)的其他多篇現(xiàn)代化設(shè)計方法及前沿新技術(shù),包括頂層設(shè)計原理、方法與應(yīng)用,智能設(shè)計,互聯(lián)網(wǎng)上的合作設(shè)計,工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò),面向機械工程領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)、云計算與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),3D打印設(shè)計與制造技術(shù)等。
五、突出實用性
為了方便產(chǎn)品設(shè)計者使用和參考,本版手冊對每種機械零部件和產(chǎn)品均給出了具體應(yīng)用,并給出了選用方法或設(shè)計方法、設(shè)計步驟及應(yīng)用范例,有的給出了零部件的生產(chǎn)企業(yè),以加強實際設(shè)計的指導(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,并且在編入時做到認(rèn)真核對以避免差錯。所有計算公式、計算參數(shù)和計算方法都經(jīng)過長期檢驗,各種算例、設(shè)計實例均來自工程實際,并經(jīng)過認(rèn)真的計算,以確?煽俊1景媸謨跃幦氲母鞣N通用的及標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品均說明其特點及適用情況,并注明生產(chǎn)廠家,供設(shè)計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重點大學(xué)、“重大機械關(guān)鍵設(shè)計制造共性技術(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“機械設(shè)計及理論國家重點學(xué)科”和“機械工程一級學(xué)科”。由東北大學(xué)機械及相關(guān)學(xué)科的老教授、老專家和中青年學(xué)術(shù)精英組成了實力強大的大型工具書編寫團(tuán)隊骨干,以及一批來自國家重點高校、研究院所、大型企業(yè)等30多個單位、近200位專家、學(xué)者組成了高水平編審團(tuán)隊。編審團(tuán)隊成員的大多數(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)、豐富的機械設(shè)計工作經(jīng)歷、豐富的工具書編篡經(jīng)驗和執(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,特別感謝機械科學(xué)研究總院、鄭州機械研究所、徐州工程機械集團(tuán)公司、北方重工集團(tuán)沈陽重型機械集團(tuán)有限責(zé)任公司和沈陽礦山機械集團(tuán)有限責(zé)任公司、沈陽機床集團(tuán)有限責(zé)任公司、沈陽鼓風(fēng)機集團(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21篇 液壓傳動與控制
第1章 常用液壓基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)
1 液壓圖形符號 21-3
1.1 流體傳動系統(tǒng)及元件圖形符號 21-3
1.2 液壓圖形符號繪制規(guī)則 21-14
2 常用液壓標(biāo)準(zhǔn) 21-17
2.1 流體傳動系統(tǒng)及元件的公稱壓力系列 21-17
2.2 液壓泵及馬達(dá)公稱排量系列 21-17
2.3 液壓油口螺紋連接系列 21-17
2.4 液壓系統(tǒng)用硬管外徑系列和軟管內(nèi)徑系列 21-18
2.5 液壓缸內(nèi)徑及活塞桿外徑尺寸系列 21-18
2.6 液壓缸活塞行程系列 21-18
2.7 液壓元件清潔度指標(biāo) 21-19
2.8 液壓閥油口、底板、控制裝置和電磁鐵的標(biāo)識 21-22
3 常用液壓術(shù)語 21-22
3.1 基本術(shù)語 21-22
3.2 液壓泵的術(shù)語 21-23
3.3 液壓執(zhí)行元件的術(shù)語 21-24
3.4 液壓閥的術(shù)語 21-24
3.5 液壓輔件及其他專業(yè)術(shù)語 21-26
4 常用液壓公式 21-26
第2章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)
1 流體靜力學(xué) 21-28
1.1 壓力的度量標(biāo)準(zhǔn) 21-28
1.2 流體靜力學(xué)基本方程 21-28
1.3 流體對壁面的作用力 21-28
1.3.1 流體對平面的作用力 21-28
1.3.2 流體對曲面的作用力 21-28
2 流體動力學(xué) 21-28
2.1 幾個基本概念 21-28
2.2 連續(xù)性方程 21-29
2.3 伯努利方程 21-29
2.3.1 理想流體伯努力方程 21-29
2.3.2 實際流體伯努利方程 21-29
2.3.3 系統(tǒng)中有流體機械的伯努利方程 21-30
2.4 動量方程 21-30
3 阻力計算 21-30
3.1 沿程阻力損失計算 21-30
3.1.1 流動類型 21-30
3.1.2 沿程阻力損失計算公式 21-30
3.2 局部阻力損失計算 21-31
4 孔口及管嘴出流、縫隙流動、液壓沖擊 21-34
4.1 薄壁孔口流量計算及管嘴流量計算 21-34
4.2 縫隙流動 21-35
4.2.1 壁面固定的平行縫隙中的流動 21-35
4.2.2 壁面移動的平行平板縫隙流動 21-35
4.2.3 環(huán)形縫隙中的流體流動 21-36
4.2.4 平行平板間的徑向流動 21-36
4.3 液壓沖擊 21-36
第3章 液壓基本回路
1 概述 21-37
2 液壓源回路 21-37
2.1 定量泵-溢流閥液壓源回路 21-37
2.2 變量泵-安全閥液壓源回路 21-37
2.3 高低壓雙泵液壓源回路 21-38
2.4 多泵并聯(lián)供油液壓源回路 21-38
2.5 閉式系統(tǒng)液壓源回路 21-39
2.6 輔助泵供油液壓源回路 21-39
2.7 輔助循環(huán)泵液壓源回路 21-39
3 壓力控制回路 21-40
3.1 調(diào)壓回路 21-40
3.2 減壓回路 21-41
3.3 增壓回路 21-41
3.4 保壓回路 21-43
3.5 卸荷回路 21-43
3.6 平衡回路 21-43
3.7 緩沖回路 21-47
3.8 卸壓回路 21-47
4 速度控制回路 21-49
4.1 節(jié)流調(diào)速回路 21-49
4.2 容積調(diào)速回路 21-50
4.3 容積節(jié)流調(diào)速回路 21-50
4.4 增速回路 21-52
4.5 減速回路 21-52
4.6 二次進(jìn)給回路 21-53
4.7 比例閥連續(xù)調(diào)速回路 21-53
5 同步控制回路 21-54
5.1 機械同步回路 21-54
5.2 流量控制同步回路 21-55
5.3 容積控制同步回路 21-56
6 方向控制回路 21-58
6.1 換向回路 21-58
6.2 鎖緊回路 21-59
6.3 順序動作回路 21-59
7 液壓馬達(dá)回路 21-60
7.1 馬達(dá)制動回路 21-60
7.2 馬達(dá)浮動回路 21-60
第4章 液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計計算
1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計流程 21-63
1.1 明確設(shè)計要求 21-63
1.2 進(jìn)行工況分析,確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 21-63
1.2.1 負(fù)載分析計算 21-63
1.2.2 初選系統(tǒng)工作壓力 21-64
1.2.3 計算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸和液壓馬達(dá)的排量 21-65
1.2.4 計算液壓缸或液壓馬達(dá)所需流量 21-65
1.2.5 繪制液壓系統(tǒng)工況圖 21-66
1.3 制訂基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 21-66
1.3.1 制訂基本方案 21-66
1.3.2 繪制液壓系統(tǒng)圖 21-66
1.4 液壓元件的選擇與專用件設(shè)計 21-67
1.4.1 液壓泵的選擇 21-67
1.4.2 液壓閥的選擇 21-67
1.4.3 蓄能器的選擇 21-67
1.4.4 管道尺寸的確定 21-68
1.4.5 油箱容量的確定 21-68
1.5 液壓系統(tǒng)性能驗算 21-68
1.5.1 液壓系統(tǒng)壓力損失計算 21-68
1.5.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計算 21-69
1.5.3 計算液壓系統(tǒng)沖擊壓力 21-70
1.6 設(shè)計液壓裝置,編制技術(shù)文件 21-71
1.6.1 液壓系統(tǒng)總體布局 21-71
1.6.2 液壓閥的配置型式 21-71
1.6.3 集成塊設(shè)計 21-71
1.6.4 繪制正式工作圖,編寫技術(shù)文件 21-71
2 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算實例———250g塑料注射機液壓系統(tǒng)設(shè)計計算 21-71
2.1 250g塑料注射機液壓系統(tǒng)設(shè)計要求及有關(guān)設(shè)計參數(shù) 21-71
2.1.1 對液壓系統(tǒng)的要求 21-71
2.1.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù) 21-71
2.2 液壓執(zhí)行元件負(fù)載和負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算 21-72
2.2.1 各液壓缸的負(fù)載計算 21-72
2.2.2 進(jìn)料液壓馬達(dá)負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算 21-72
2.3 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算 21-72
2.3.1 初選系統(tǒng)工作壓力 21-72
2.3.2 計算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 21-72
2.3.3 計算液壓馬達(dá)的排量 21-73
2.3.4 計算液壓執(zhí)行元件實際工作壓力 21-73
2.3.5 計算液壓執(zhí)行元件實際所需流量 21-73
2.4 制訂系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)圖 21-74
2.4.1 制訂系統(tǒng)方案 21-74
2.4.2 擬定液壓系統(tǒng)圖 21-74
2.5 液壓元件的選擇 21-75
2.5.1 液壓泵的選擇 21-75
2.5.2 電動機功率的確定 21-75
2.5.3 液壓閥的選擇 21-75
2.5.4 液壓馬達(dá)的選擇 21-76
2.5.5 油管內(nèi)徑計算 21-76
2.5.6 確定油箱的有效容積 21-77
2.6 液壓系統(tǒng)性能驗算 21-77
2.6.1 驗算回路中的壓力損失 21-77
2.6.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算 21-77
第5章 液 壓 泵
1 液壓泵的分類 21-79
2 液壓泵的主要技術(shù)參數(shù)和計算公式 21-79
2.1 液壓泵的主要技術(shù)參數(shù) 21-79
2.2 液壓泵的常用計算公式 21-79
3 典型液壓泵的工作原理及主要結(jié)構(gòu)特點 21-80
4 液壓泵的技術(shù)性能和參數(shù)選擇 21-81
4.1 各類液壓泵的技術(shù)性能和應(yīng)用范圍 21-81
4.2 液壓泵參數(shù)的選擇 21-81
5 齒輪泵產(chǎn)品 21-82
5.1 齒輪泵產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)概覽 21-82
5.2 CBF-E型齒輪泵 21-83
5.3 CBF-F型齒輪泵 21-85
5.4 CBG型齒輪泵 21-88
5.5 P型高壓齒輪泵 21-91
5.6 NB型內(nèi)嚙合齒輪泵 21-95
6 葉片泵產(chǎn)品 21-96
6.1 葉片泵產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)概覽 21-96
6.2 YB 1 型葉片泵 21-97
6.3 YB-※車輛用葉片泵 21-98
6.4 PV2R型葉片泵 21-100
6.5 T6型葉片泵 21-107
6.6 PFE型柱銷式葉片泵 21-111
6.7 VPVC低壓型變量葉片泵 21-117
6.8 V 4 型變量葉片泵 21-120
7 柱塞泵產(chǎn)品 21-121
7.1 柱塞泵產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)概覽 21-121
7.2 CY14-1B型柱塞泵 21-122
7.3 A2F型柱塞泵 21-126
7.4 A4V型柱塞泵 21-130
7.5 A7V型柱塞泵 21-136
7.6 A10V型柱塞泵 21-142
7.7 JBP徑向柱塞泵 21-150
7.8 RK型超高壓徑向柱塞泵 21-152
7.9 SB型手動泵 21-154
8 多聯(lián)泵產(chǎn)品 21-154
8.1 VPVCG型多聯(lián)泵(變量葉片泵+齒輪泵) 21-154
8.2 VPNCG型多聯(lián)泵(定量葉片泵+齒輪泵) 21-155
8.3 CBKP型三聯(lián)齒輪泵 21-157
第6章 液壓馬達(dá)
1 液壓馬達(dá)的分類 21-159
2 液壓馬達(dá)的主要技術(shù)參數(shù)和計算公式 21-159
2.1 液壓馬達(dá)的主要技術(shù)參數(shù) 21-159
2.2 液壓馬達(dá)主要參數(shù)的計算公式 21-159
3 液壓馬達(dá)產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)概覽 21-160
4 液壓馬達(dá)的選擇 21-160
5 齒輪馬達(dá)產(chǎn)品 21-161
5.1 GM5型齒輪馬達(dá) 21-161
5.2 CM型齒輪馬達(dá) 21-162
6 擺線馬達(dá)產(chǎn)品 21-164
6.1 BYM型齒輪馬達(dá) 21-164
6.2 BM型齒輪馬達(dá) 21-165
6.3 BMR軸線配油擺線液壓馬達(dá) 21-166
6.4 BM3型端面配油擺線馬達(dá) 21-168
7 葉片馬達(dá)產(chǎn)品 21-170
7.1 YM-F-E型葉片馬達(dá) 21-170
7.2 YM型葉片馬達(dá) 21-171
8 柱塞馬達(dá)產(chǎn)品 21-173
8.1 XM型柱塞馬達(dá)(日本東芝HTM系列改型產(chǎn)品) 21-173
8.2 HTM300型柱塞馬達(dá)(引進(jìn)日本東芝技術(shù)產(chǎn)品) 21-177
8.3 NJM型柱塞馬達(dá) 21-180
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