《現代機械設計手冊》第二版是順應“中國制造2025”智能裝備設計新要求的、技術先進、數據可靠的一套現代化的機械設計大型工具書，涵蓋現代機械零部件設計、智能裝備及控制設計、現代機械設計方法三部分內容。具有以下六大特色。



1.權*威性。《現代機械設計手冊》陣容強大，編、審人員大都來自於設計、生產、教學和科研一線，具有深厚的理論功底、豐富的設計實踐經驗。這支專業的編審隊伍確保了手冊準確、實用的內容質量。



2.現代感。體現現代機械設計氣氛，滿足時代要求，是《現代機械設計手冊》的基本宗旨。“現代”二字主要體現在：新標準、新技術、新材料、新結構、新工藝、新產品、智能化、現代的設計理念、現代的設計方法和現代的設計手段等幾個方面。第二版重點加強機械智能化產品設計（3D打印、智能零部件器件等）、智能裝備（機器人及智能化裝備等器件及繫統設計、數字化設計等先進設計方法的應用技術等內容。



3.實用性。新版手冊繼續加強實用性，對傳統機械零部件設計選用等基礎性內容的選定、深度的把握、資料的取舍和章節的編排，都堅持從設計和生產的實際需要出發。為方便廣大讀者的使用和查閱，手冊在具體內容的表述上，采用以圖表為主的編寫風格，有利於提高設計人員的工作效率和設計速度。



4.通用性。本手冊以通用的機械零部件器件設計、選用內容為主，既適用於傳統的通用機械零部件設計選用，又適用於智能化裝備的整機繫統設計開發，能夠滿足各類機械設計人員的工作需求。



5.準確性。本手冊盡量采用原始資料，公式、圖表、數據力求準確可靠，方法、工藝、技術力求成熟。所有材料、零器件、產品和工藝方面的標準均采用現行標準資料。手冊中收錄通用性強的、標準化程度高的產品，供設計人員在了解企業實際生產品種、規格尺寸、技術參數，以及產品質量和用戶的實際反映後選用。



6.全面性。本手冊一方面根據機械設計人員的需要，按照“基本、常用、重要、發展”的原則選取內容，另一方面兼顧了制造企業和大型設計院兩大群體的設計特點，以全面適應新時代機械新產品設計開發的需要。

《現代機械設計手冊》第二版是順應“中國制造2025”智能裝備設計新要求、技術先進、數據可靠的一部現代化的機械設計大型工具書，涵蓋現代機械零部件及傳動設計、智能裝備及控制設計、現代機械設計方法三部分內容。第二版重點加強機械智能化產品設計（3D打印、智能零部件器件）、智能裝備（機器人及智能化裝備）控制及繫統設計、現代設計方法及應用等內容。



《現代機械設計手冊》共6卷，其中第1卷包括機械設計基礎資料，零件結構設計，機械制圖和幾何精度設計，機械工程材料，連接件與緊固件；第2卷包括軸和聯軸器，滾動軸承，滑動軸承，機架、箱體及導軌，彈簧，機構，機械零部件設計禁忌，帶傳動、鏈傳動；第3卷包括齒輪傳動，減速器、變速器，離合器、制動器，潤滑，密封；第4卷包括液力傳動，液壓傳動與控制，氣壓傳動與控制；第5卷包括智能裝備繫統設計，工業機器人繫統設計，傳感器器件和，電動機；第6卷包括機械振動與噪聲，疲勞強度設計，可靠性設計，優化設計，逆向設計，數字化設計，人機工程與產品造型設計，創新設計，綠色設計。



新版手冊從新時代機械設計人員的實際需求出發，追求現代感，兼顧實用性、通用性、準確性，涵蓋了各種常規和通用的機械設計技術資料，貫徹了*的國家和行業標準，推薦了國內外先進、智能、節能、通用的產品，體現了便查易用的編寫風格。



《現代機械設計手冊》可作為機械裝備研發、設計技術人員和有關工程技術人員的工具書，也可供高等院校相關專業師生參考使用。

第19篇 液力傳動



第1章液力傳動設計基礎



1.1液力傳動的定義、特點及應用19-3



1.2液力傳動的術語、符號19-4



1.2.1液力傳動術語19-4



1.2.件圖形符號19-7



1.3液力傳動理論基礎19-8



1.3.1基本控制方程19-8



1.3.2基本概念和定義19-11



1.3.3液體在葉輪中的運動19-12



1.3.3.1速度三角形及速度的分解19-12



1.3.3.2速度環量19-13



1.3.3.3液體在無葉柵區的流動19-13



1.3.4歐拉方程19-13



1.3.4.1動量矩方程19-13



1.3.4.2理論能頭19-14



1.4液力傳動的工作液體19-14



1.4.1液力傳動油的基本要求19-14



1.4.2常用液力傳動油19-15



1.4.3水基難燃液19-15







第2章液力變矩器



2.1液力變矩器的工作原理、特性19-17



2.1.1液力變矩器的工作原理19-17



2.1.1.1液力變矩器的基本結構19-17



2.1.1.2液力變矩器的工作過程和變矩原理19-17



2.1.1.3液力變矩器常用參數及符號19-18



2.1.2液力變矩器的特性19-20



2.2液力變矩器的分類及主要特點19-23



2.3液力變矩器的壓力補償及冷卻繫統19-26



2.3.1補償壓力19-26



2.3.2冷卻循環流量和散熱面積19-27



2.4液力變矩器的設計方法19-27



2.4.1相似設計法19-27



2.4.2統計經驗設計方法19-29



2.4.3理論設計法19-32



2.4.3.1基於一維束流理論的設計方法19-32



2.4.3.2CFD/CAD現代設計方法19-43



2.4.4逆向設計法19-47



2.5液力變矩器的試驗19-50



2.5.1試驗臺架19-50



2.5.2試驗方法19-50



2.5.2.1外特性試驗19-50



2.5.2.件內特性試驗19-53



2.6液力變矩器的選型19-54



2.6.1液力變矩器的形式和參數選擇19-54



2.6.2液力變矩器繫列型譜19-55



2.6.3液力變矩器與動力機的共同工作19-55



2.6.3.1輸入功率19-56



2.6.3.2泵輪特性曲線族和渦輪特性曲線族19-56



2.6.3.3液力變矩器有效直徑和公稱轉矩選擇19-58



2.6.3.4液力變矩器和動力機共同工作的輸入特性曲線和輸出特性曲線19-58



2.6.4液力變矩器與動力機的匹配19-58



2.6.5液力變矩器與動力機匹配的優化19-60



2.7液力變矩器的產品型號與規格19-61



2.7.1單級單相向心渦輪液力變矩器19-61



2.7.2多相單級和閉鎖液力變矩器19-104



2.7.3可調液力變矩器19-114



2.8液力變矩器傳動裝置19-116



2.9液力變矩器的應用及標準狀況19-124



2.9.1液力變矩器的應用19-124



2.9.2國內外標準情況和對照19-124







第3章液力機械變矩器



3.1液力機械變矩器的分類及原理19-126



3.1.1功率內分流液力機械變矩器19-126



3.1.1.1導輪反轉內分流液力機械變矩器19-126



3.1.1.2多渦輪內分流液力機械變矩器19-127



3.1.2功率外分流液力機械變矩器19-127



3.1.2.1基本方程19-127



3.1.2.2用於特定變矩器的方程19-131



3.1.2.3分流傳動特性的計算方法及實例19-134



3.1.2.4外分流液力機械變矩器的方案彙總19-137



3.2液力機械變矩器的應用19-139



3.2.1功率內分流液力機械變矩器的應用19-139



3.2.1.1導輪反轉內分流液力機械變矩器19-139



3.2.1.2雙渦輪內分流液力機械變矩器19-141



3.2.2功率外分流液力機械變矩器的應用19-142



3.2.2.1分流差速液力機械變矩器的應用19-142



3.2.2.2彙流差速液力機械變矩器的應用19-145



3.3液力機械變矩器產品規格與型號19-146



3.3.1雙渦輪液力機械變矩器產品19-146



3.3.2導輪反轉液力機械變矩器產品19-158



3.3.3功率外分流液力機械變矩器產品19-159



3.3.4液力機械變矩器傳動裝置產品19-161







第4章液力偶合器



4.1液力偶合器的工作原理19-164



4.2液力偶合器特性19-165



4.2.1液力偶合器的特性參數19-165



4.2.2液力偶合器特性曲線19-166



4.2.3影響液力偶合器特性的主要因素19-168



4.3液力偶合器分類、結構及發展19-170



4.3.1液力偶合器形式和基本參數19-170



4.3.1.1形式和類別19-170



4.3.1.2基本參數19-173



4.3.2液力偶合器部分充液時的特性19-173



4.3.3普通型液力偶合器19-174



4.3.4限矩型液力偶合器19-174



4.3.4.1靜壓洩液式限矩型液力偶合器19-177



4.3.4.2動壓洩液式限矩型液力偶合器19-177



4.3.4.3復合洩液式限矩型液力偶合器19-188



4.3.5普通型、限矩型液力偶合器的安全保護裝置19-189



4.3.5.1普通型、限矩型液力偶合器易熔塞19-189



4.3.5.2刮板輸送機用液力偶合器易爆塞技術要求19-189



4.3.6調速型液力偶合器19-194



4.3.6.1進口調節式調速型液力偶合器19-198



4.3.6.2出口調節式調速型液力偶合器19-204



4.3.6.3復合調節式調速型液力偶合器19-212



4.3.7液力偶合器傳動裝置19-213



4.3.8液力減速器19-227



4.3.8.1機車用液力減速（制動）器19-227



4.3.8.2汽車用液力減速（制動）器19-228



4.3.8.3固定設備用液力減速（制動）器19-230



4.4液力偶合器設計19-232



4.4.1液力偶合器的類比設計19-232



4.4.2限矩型液力偶合器設計19-234



4.4.2.1工作腔模型（腔型）及選擇19-234



4.4.2.2限矩型液力偶合器的輔助腔19-237



4.4.2.3限矩型液力偶合器的葉輪結構19-237



4.4.2.4工作腔有效直徑的確定19-239



4.4.2.5葉片數目和葉片厚度19-239



4.4.3調速型液力偶合器設計19-239



4.4.3.1葉輪強度計算19-239



4.4.3.2葉輪強分析簡介19-243



4.4.3.3液力偶合器的軸向力19-244



4.4.3.4導管及其控制19-245



4.4.3.5設計中的其他問題19-248



4.4.3.6油路繫統19-249



4.4.3.7調速型液力偶合器的輔助繫統與設備成套19-250



4.4.3.8調速型液力偶合器的配套件19-252



4.4.4液力偶合器傳動裝置設計19-259



4.4.4.1前置齒輪式液力偶合器傳動裝置簡介19-259



4.4.4.2液力偶合器傳動裝置設計要點19-260



4.4.5液力偶合器的發熱與冷卻19-260



4.5液力偶合器試驗19-262



4.5.1限矩型液力偶合器試驗19-262



4.5.2調速型液力偶合器試驗19-263



4.6液力偶合器選型、應用與節能19-264



4.6.1液力偶合器運行特點19-266



4.6.2液力偶合器功率圖譜19-268



4.6.3限矩型液力偶合器的選型與應用19-268



4.6.3.1限矩型液力偶合器的選型19-268



4.6.3.2限矩型液力偶合器的應用19-269



4.6.4調速型液力偶合器的選型與應用19-274



4.6.4.1我國風機、水泵運行中存在的問題19-274



4.6.4.2風機、水泵調速運行的必要性19-274



4.6.4.3各類調速方式的比較 19-274



4.6.4.4應用液力偶合器調速的節能效益19-275



4.6.4.5風機、泵類調速運行的節能效果19-276



4.6.4.6風機、泵類流量變化形式對節能效果的影響19-276



4.6.4.7調速型液力偶合器的效率與相對效率19-277



4.6.4.8調速型液力偶合器的匹配19-278



4.6.4.9調速型液力偶合器的典型應用與節能19-279



4.7液力偶合器可靠性與故障分析19-283



4.7.1基本概念19-283



4.7.2 限矩型液力偶合器的故障分析19-284



4.7.3調速型液力偶合器的故障分析19-287



4.8液力偶合器典型產品及其選擇19-290



4.8.1靜壓洩液式限矩型液力偶合器19-290



4.8.2動壓洩液式限矩型液力偶合器19-292



4.8.2.1YOX、YOXⅡ、TVA外輪驅動直連式限矩型液力偶合器19-293



4.8.2.2YOXⅡZ外輪驅動制動輪式限矩型液力偶合器19-294



4.8.2.3水介質限矩型液力偶合器19-295



4.8.2.4加長後輔腔與加長後輔腔帶側輔腔的限矩型液力偶合器19-300



4.8.2.5加長後輔腔與加長後輔腔帶側輔腔制動輪式限矩型液力偶合器19-306



4.8.2.6加長後輔腔內輪驅動制動輪式限矩型液力偶合器19-312



4.8.3復合洩液式限矩型液力偶合器19-312



4.8.4調速型液力偶合器19-318



4.8.4.1出口調節安裝板式箱體調速型液力偶合器19-318



4.8.4.2回轉殼體箱座式調速型液力偶合器19-324



4.8.4.3側開箱體式調速型液力偶合器19-326



4.8.4.4閥控式調速型液力偶合器19-329



4.9液力偶合器傳動裝置19-330



4.9.1前置齒輪增速式液力偶合器傳動裝置19-330



4.9.2後置齒輪減速式液力偶合器傳動裝置19-336



4.9.3後置齒輪增速式液力偶合器傳動裝置19-340



4.9.4組合成套型液力偶合器傳動裝置19-341



4.9.5後置齒輪減速箱組合型液力偶合器傳動裝置［偶合器正（反）車箱］19-345



4.10國內外調速型液力偶合器標準情況與對照19-345







第5章液黏傳動



5.1液黏傳動及其分類19-347



5.2液黏傳動的基本原理19-347



5.3液黏傳動常用術語、形式和基本參數19-347



5.3.1液黏傳動常用術語19-347



5.3.2液件結構形式19-347



5.3.3液黏傳動的基本參數19-347



5.4液黏傳動的工作液體19-347



5.5液黏調速離合器19-347



5.5.1集成式液黏調速離合器19-347



5.5.2分離式液黏調速離合器19-347



5.5.3液黏調速離合器運行特性19-347



5.5.4液黏傳動的摩擦副19-347



5.5.5液黏調速離合器的性能特點及應用節能19-347



5.5.6液黏調速離合器常見故障與排除方法19-347



5.5.7國外液黏調速離合器的轉速調控繫統19-347



5.6液黏調速裝置19-347



5.6.1平行軸傳動液黏調速裝置19-347



5.6.2差動輪繫CST液黏調速裝置19-347



5.7硅油風扇離合器19-347



5.8硅油離合器19-347



5.9液黏測功器19-347



5.10其他液件19-347



5.11液黏傳動在液力變矩器上的應用19-347



5.12國內件標準情況與對照19-347







參考文獻19-348




字數限制，僅顯示部分目錄。

《現代機械設計手冊》版自2011年3月出版以來，贏得了機械設計人員、工程技術人員和高等院校專業師生廣泛的青睞和好評，榮獲了2011年全國優秀暢銷書（科技類）。同時，因其在機械設計領域重要的科學價值、實用價值和現實意義，《現代機械設計手冊》還榮獲2009年國家出版基金資助和2012年中國機械工業科學技術獎。



《現代機械設計手冊》版出版距今已經8年，在這期間，我國的裝備制造業發生了許多重大的變化，尤其是2015年國家部署並頒布了實現中國制造業發展的十年行動綱領——中國制造2025，發布了針對“中國制造2025”的五大“工程實施指南”，為機械制造業的未來發展指明了方向。在國家政策號召和驅使下，我國的機械工業獲得了快速的發展，自主創新的能力不斷加強，一批高技術、高性能、高精尖的現代化裝備不斷湧現，各種新材料、新工藝、新結構、新產品、新方法、新技術不斷產生、發展並投入實際應用，大大提升了我國機械設計與制造的技術水平和國際競爭力。《現代機械設計手冊》第二版重要的原則就是緊密結合“中國制造2025”國家規劃和創新驅動發展戰略，在內容上與時俱進，全面體現創新、智能、節能、環保的主題，進一步呈現機械設計的現代感。鋻於此，《現代機械設計手冊》第二版被列入了“十三五國家重點出版物規劃項目”。



在本版手冊的修訂過程中，我們廣泛深入機械制造企業、設計院、科研院所和高等院校進行調研，聽取各方面讀者的意見和建議，終確定了《現代機械設計手冊》第二版的根本宗旨：一方面，新版手冊進一步加強機、電、液、控制技術的有機融合，以全面適應機器人等智能化裝備繫統設計開發的新要求；另一方面，隨著現代機械設計方法和工程設計軟件的廣泛應用和普及，新版手冊繼續促進傳動設計與現代設計的有機結合，將各種新的設計技術、計算技術、設計工具全面融入傳統的機械設計實際工作中。



《現代機械設計手冊》第二版共6卷35篇，它是一部面向“中國制造2025” ，適應智能裝備設計開發新要求、技術先進、數據可靠、符合現代機械設計潮流的現代化的機械設計大型工具書，涵蓋現代機械零部件及傳動設計、智能裝備及控制設計、現代機械設計方法及應用三部分內容，具有以下六大特色。



1.權威性。《現代機械設計手冊》陣容強大，編、審人員大都來自於設計、生產、教學和科研線，具有深厚的理論功底、豐富的設計實踐經驗。他們中很多人都是所屬領域的知名專家，在業內有廣泛的影響力和知名度，獲得過多項國家和省部級科技進步獎、發明獎和技術專利，承擔了許多機械領域國家重要的科研和攻關項目。這支專業、權威的編審隊伍確保了手冊準確、實用的內容質量。



2.現代感。追求現代感，體現現代機械設計氣氛，滿足時代要求，是《現代機械設計手冊》的基本宗旨。“現代”二字主要體現在：新標準、新技術、新材料、新結構、新工藝、新產品、智能化、現代的設計理念、現代的設計方法和現代的設計手段等幾個方面。第二版重點加強機械智能化產品設計（3D打印、智能零部件器件）、智能裝備（機器人及智能化裝備）控制及繫統設計、數字化設計等內容。



（1）“零件結構設計”等篇進一步完善零部件結構設計的內容，結合目前的3D打印（增材制造）技術，增加3D打印工藝下零件結構設計的相關技術內容。



“機械工程材料”篇增加3D打印材料以及新型材料的內容。



（2）機械零部件及傳動設計各篇增加了新型智能零部件器件及其應用技術，例如“滑動軸承”篇增加了新型的智能軸承，“潤滑”篇增加了微量潤滑技術等內容。



（3）全面增加了工業機器人設計及應用的內容：新增了“工業機器人繫統設計”篇；“智能裝備繫統設計”篇增加了工業機器人應用開發的內容；“機構”篇增加了自動化機構及機構創新的內容；“減速器、變速器”篇增加了工業機器人減速器選用設計的內容；“帶傳動、鏈傳動”篇增加並完善了工業機器人適用的同步帶傳動設計的內容；“齒輪傳動”篇增加了RV減速器傳動設計、諧波齒輪傳動設計的內容等。



（4）“氣壓傳動與控制”“液壓傳動與控制”篇重點加強並完善了控制技術的內容，新增了氣動繫統自動控制、氣動人工肌肉、液壓和氣動新器件及新產品等內容。



（5）繼續加強第5卷機電控制繫統設計的相關內容：除增加“工業機器人繫統設計”篇外，原“機電一體化繫統設計”篇充實擴充形成“智能裝備繫統設計”篇，增加並完善了智能裝備繫統設計的相關內容，增加智能裝備繫統開發實例等。



“傳感器”篇增加了機器人傳感器、航空航天裝備用傳感器、微機械傳感器、智能傳感器、無線傳感器的技術原理和產品，加強傳感器應用和選用的內容。



&ldquo器件和”篇和“電動機”篇全面更新產品，重點推薦了一些新型的智能和節能產品，並加強產品選用的內容。



（6）第6卷進一步加強現代機械設計方法應用的內容：在3D打印、數字化設計等智能制造理念的倡導下，“逆向設計”“數字化設計”等篇全面更新，體現了“智能工廠”的全數字化設計的時代特征，增加了相關設計應用實例。



增加“綠色設計”篇；“創新設計”篇進一步完善了機械創新設計原理，全面更新創新實例。



（7）在貫徹新標準方面，收錄並合理編排了目前頒布的國家和行業標準。



3.實用性。新版手冊繼續加強實用性，內容的選定、深度的把握、資料的取舍和章節的編排，都堅持從設計和生產的實際需要出發：例如機械零部件數據資料主要依據國家和行業標準，並給出了相應的設計實例供設計人員參考；第5卷機電控制設計部分，完全站在機械設計人員的角度來編寫——注重產品如何選用，摒棄或簡化了控制的基本原理，突出機電繫統設計器件、傳感器、電動機部分注重介紹主流產品的技術參數、性能、應用場合、選用原則，並給出了相應的設計選用實例；第6卷現代機械設計方法中簡化了繁瑣的數學推導，突出了終的計算結果，結合具體的算例將設計方法通俗地呈現出來，便於讀者理解和掌握。



為方便廣大讀者的使用，手冊在具體內容的表述上，采用以圖表為主的編寫風格。這樣既增加了手冊的信息容量，更重要的是方便了讀者的查閱使用，有利於提高設計人員的工作效率和設計速度。



為了進一步增加手冊的承載容量和時效性，本版修訂將部分篇章的內容放入二維碼中，讀者可以用手機掃描查看、下載打印或存儲在PC端進行查看和使用。二維碼內容主要涵蓋以下幾方面的內容：即將被廢止的舊標準（新標準一旦正式頒布，會及時將二維碼內容更新為新標準的內容）；部分推薦產品及參數；其他相關內容。



4.通用性。本手冊以通用的機械零部件器件設計、選用內容為主，主要包括機械設計基礎資料、機械制圖和幾何精度設計、機械工程材料、機械通用零部件設計、機械傳動繫統設計、液壓和氣壓傳動繫統設計、機構設計、機架設計、機械振動設計、智能裝備繫統設計器件和等，既適用於傳統的通用機械零部件設計選用，又適用於智能化裝備的整機繫統設計開發，能夠滿足各類機械設計人員的工作需求。



5.準確性。本手冊盡量采用原始資料，公式、圖表、數據力求準確可靠，方法、工藝、技術力求成熟。所有材料、零器件、產品和工藝方面的標準均采用公布的標準資料，對於標準規範的編寫，手冊沒有簡單地照抄照搬，而是采取選用、摘錄、合理編排的方式，強調其科學性和準確性，盡量避免差錯和謬誤。所有設計方法、計算公式、參數選用均經過長期檢驗，設計實例、各種算例均來自工程實際。手冊中收錄通用性強、標準化程度高的產品，供設計人員在了解企業實際生產品種、規格尺寸、技術參數，以及產品質量和用戶的實際反映後選用。



6.全面性。本手冊一方面根據機械設計人員的需要，按照“基本、常用、重要、發展”的原則選取內容，另一方面兼顧了制造企業和大型設計院兩大群體的設計特點，即制造企業側重基礎性的設計內容，而大型的設計院、工程公司側重於產品的選用。因此，本手冊力求實現零部件設計與整機繫統開發的和諧統一，促進機械設計與控制設計的有機融合，強調產品設計與工藝技術的緊密結合，重視工藝技術與選用材料的合理搭配，倡導結構設計與造型設計的完美統一，以全面適應新時代機械新產品設計開發的需要。



經過廣大編審人員和出版社的不懈努力，新版《現代機械設計手冊》將以嶄新的風貌和鮮明的時代氣息展現在廣大機械設計工作者面前。值此出版之際，謹向所有給過我們大力支持的單位和各界朋友表示衷心的感謝！







主編