第6篇 軸和聯軸器

第1章軸

1.1軸的分類、材料和設計方法6-3

1.1.1軸的分類6-3

1.1.2軸的常用材料6-3

1.1.3軸的設計方法概述6-5

1.2軸的結構設計6-5

1.2.1零件在軸上的定位與固定6-6

1.2.2軸的結構與工藝性6-8

1.2.3軸伸的結構尺寸6-8

1.2.4提高軸疲勞強度的結構措施6-13

1.2.5軸的結構示例6-14

1.3軸的強度校核計算6-15

1.3.1僅受扭轉的強度校核計算6-15

1.3.2受彎扭聯合作用的強度校核計算6-16

1.3.3考慮應力集中的強度校核計算6-17

1.4軸的剛度校核計算6-21

1.4.1軸的扭轉剛度校核計算6-21

1.4.2軸的彎曲剛度校核計算6-21

1.5軸的臨界轉速校核計算6-22

1.5.1不帶圓盤均質軸的臨界轉速6-23

1.5.2帶圓盤的軸的臨界轉速6-23

1.6設計計算舉例及軸的工作圖6-24

1.7軸的可靠度計算6-27

1.7.1軸可靠度計算的基本方法6-27

1.7.2軸可靠度計算舉例6-28

1.8軸的計算機輔助設計與分析6-28

1.8.1軸的計算機輔助設計6-28

1.8.2軸的強度校核計算6-29

1.8.3軸的剛度校核計算6-32

1.8.4軸臨界轉速計算6-32



第2章軟軸

2.1軟軸的結構組成和規格6-34

2.1.1軟軸6-34

2.1.2軟管6-36

2.1.3軟軸接頭6-36

2.1.4軟管接頭6-37

2.2常用軟軸的典型結構6-37

2.3防逆轉裝置6-38

2.4軟軸的選擇與使用6-39

2.4.1軟軸的選擇6-39

2.4.2軟軸使用時的注意事項6-40



第3章聯軸器

3.1聯軸器的分類、特點及應用6-41

3.2聯軸器的選用(JB/T 7511—1994)6-41

3.2.1聯軸器的轉矩6-41

3.2.2撓性或彈性聯軸器計算6-43

3.2.3選用聯軸器有關的繫數6-44

3.2.4聯軸器選用示例6-46

3.3聯軸器的性能、參數及尺寸6-47

3.3.1聯軸器軸孔和連接型式與尺寸(GB/T 3852—2017)6-48

3.3.2凸緣聯軸器(GB/T 5843—2003)6-53

3.3.3彈性柱銷聯軸器(GB/T 5014—2017)6-56

3.3.4彈性套柱銷聯軸器(GB/T 4323—2017)6-63

3.3.5彈性柱銷齒式聯軸器(GB/T 5015—2017)6-66

3.3.6彈性塊聯軸器(JB/T 9148—1999)6-78

3.3.7彈性環聯軸器(GB/T 2496—2008)6-82

3.3.8梅花形彈性聯軸器(GB/T 5272—2017)6-85

3.3.9膜片聯軸器(JB/T 9147—1999)6-93

3.3.10蛇形彈簧聯軸器(JB/T 8869—2000)6-103

3.3.11彈性阻尼簧片聯軸器(GB/T 12922—2008)6-120

3.3.12鼓形齒式聯軸器6-134

3.3.13滾子鏈聯軸器(GB/T 6069—2017)6-148

3.3.14十字軸式萬向聯軸器6-149

3.3.15鋼球式節能安全聯軸器6-168

3.3.16蛇形彈簧安全聯軸器（JB/T 7682—1995）6-178

3.3.17聯軸器標準一覽表6-181



參考文獻6-184



第16篇 離合器、制動器

第1章離合器

1.1常用離合器的型式、特點及應用16-6

1.2離合器的選用與計算16-10

1.2.1離合器的型式與結構選擇16-10

1.2.2離合器的計算16-10

1.3嵌合式離合器16-11

1.3.1牙嵌式離合器16-12

1.3.1.1牙嵌式離合器的牙型、特點與使用條件16-12

1.3.1.2牙嵌式離合器的材料與許用應力16-13

1.3.1.3牙嵌式離合器的計算16-13

1.3.1.4牙嵌式離合器尺寸的標注示例16-15

1.3.1.5牙嵌式離合器的結構尺寸16-15

1.3.2齒式離合器16-19

1.3.2.1齒式離合器的計算16-19

1.3.2.2齒式離合器的防脫與接合的結構設計16-19

1.3.3轉鍵式離合器16-20

1.3.3.1工作原理16-20

1.3.3.2轉鍵式離合器的計算16-20

1.3.4滑銷式離合器16-21

1.4摩擦式離合器16-21

1.4.1摩擦式離合器的型式、特點及應用16-21

1.4.件的材料、性能及適用範圍16-22

1.4.3摩擦盤的型式及特點16-24

1.4.4摩擦式離合器的計算16-25

1.4.5摩擦式離合器的摩擦功和發熱量計算16-28

1.4.6摩擦式離合器的磨損和壽命16-29

1.4.7摩擦式離合器的潤滑與冷卻16-29

1.4.8摩擦式離合器結構尺寸16-30

1.5離合器的接合機構16-36

1.5.1對接合機構的要求16-36

1.5.2接合機構的工作過程16-36

1.6電磁離合器16-37

1.6.1電磁離合器的型式、特點與應用16-37

1.6.2電磁離合器的動作過程16-38

1.6.3電磁離合器的選用計算16-39

1.6.4電磁離合器產品16-40

1.6.4.1摩擦式電磁離合器產品16-40

1.6.4.2牙嵌式電磁離合器產品16-49

1.7磁粉離合器16-52

1.7.1磁粉離合器的原理及特性16-52

1.7.2磁粉離合器的選用計算16-53

1.7.3磁粉離合器的基本性能參數16-54

1.7.4磁粉離合器外形尺寸16-55

1.8液壓離合器16-57

1.8.1液壓離合器的特點、型式與應用16-57

1.8.2液壓離合器的計算16-58

1.8.3液壓離合器產品16-59

1.9氣壓離合器16-59

1.9.1氣壓離合器的型式、特點與應用16-59

1.9.2氣壓離合器的計算16-62

1.9.3氣壓離合器結構尺寸16-63

1.9.4氣壓離合器產品16-66

1.10離心離合器16-69

1.10.1離心離合器的特點、型式與應用16-69

1.10.2離心離合器的計算16-71

1.10.3離心離合器產品16-72

1.11超越離合器16-72

1.11.1超越離合器的特點、型式及應用16-72

1.11.2超越離合器主要零件的材料和熱處理16-75

1.11.3超越離合器材料的許用接觸應力16-75

1.11.4超越離合器的計算16-76

1.11.5超越離合器的結構尺寸和性能參數16-77

1.11.6超越離合器產品16-79

1.12安全離合器16-89

1.12.1安全離合器的型式與特點16-89

1.12.2安全離合器的計算16-90

1.12.3安全離合器結構尺寸16-92

1.12.4安全離合器產品16-95



第2章制動器

2.1制動器的功能、分類、特點及應用16-100

2.2制動器的選擇與設計16-101

2.2.1制動器的選擇與設計步驟16-101

2.2.2制動轉矩的確定16-101

2.2.3制動器的發熱驗算16-104

2.2.3.1熱平衡通式16-104

2.2.3.2提升設備和平移機構制動器的發熱量16-105

2.2.4摩擦材料16-105

2.3瓦塊式（鼓式）制動器16-107

2.3.1瓦塊式制動器的分類、特點和應用16-107

2.3.2瓦塊式制動器的設計計算16-107

2.3.2.1彈簧緊閘長行程瓦塊式制動器16-107

2.3.2.2彈簧緊閘短行程瓦塊式制動器16-109

2.3.3常用瓦塊式制動器16-110

2.3.3.1電力液壓瓦塊式制動器16-111

2.3.3.2電磁瓦塊式制動器16-114

2.3.3.3制動輪16-116

2.4帶式制動器16-117

2.4.1普通型帶式制動器16-117

2.4.1.1普通型帶式制動器結構16-117

2.4.1.2普通型帶式制動器的計算16-118

2.4.2短行程帶式制動器16-120

2.4.2.1短行程帶式制動器結構16-120

2.4.2.2短行程帶式制動器計算16-121

2.5盤式制動器16-122

2.5.1盤式制動器的結構及應用16-122

2.5.1.1點盤式制動器結構及產品16-122

2.5.1.2全盤式制動器結構及產品16-126

2.5.1.3錐盤式制動器16-129

2.5.1.4載荷自制盤式制動器16-130

2.5.2盤式制動器的設計計算16-133

2.6其他制動器16-134

2.6.1磁粉制動器16-134

2.6.1.1磁粉制動器的結構及工作原理16-134

2.6.1.2磁粉制動器的性能參數及產品尺寸16-134

2.6.2電磁制動器和電磁離合制動器16-136

2.6.3人力操縱制動器16-136

2.7制動器驅動裝置16-137



參考文獻16-142

《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煩瑣的數學推導，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！



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