机械设计手册 轴 弹簧

本版手册为新出版的第6版7卷本《机械设计手册》。由于科学技术的快速发展，需要我们对手册内容进行更新，增加新的科技内容，以满足广大读者的迫切需要。

《机械设计手册》自1991年面世发行以来，历经5次修订，截至2016年已累计发行38万套。作为重点科技图书的《机械设计手册》，深受社会各界的重视和好评，在全国具有很大的影响力，该手册曾获得全国优秀科技图书奖二等奖（1995年）、中国机械工业部科技进步奖二等奖（1997年）、中国机械工业科学技术奖一等奖（2011年）、中国出版政府奖提名奖（2013年），并多次获得全国优秀畅销书奖等奖项。1994年，《机械设计手册》曾在我国台湾建宏出版社出版发行，并在海内外产生了广泛的影响。《机械设计手册》荣获的一系列国家和部级奖项表明，其具有很高的科学价值、实用价值和文化价值。《机械设计手册》已成为机械设计领域的一部大型品牌工具书，已成为机械工程领域权威的和影响力较大的大型工具书，长期以来，它为我国装备制造业的发展做出了巨大贡献。

第5版《机械设计手册》出版发行至今已有7年时间，这期间我国国民经济有了很大发展，国家制定了《国家创新驱动发展战略纲要》，其中把创新驱动发展作为了国家的优先战略。因此，《机械设计手册》第6版修订工作的指导思想除努力贯彻“科学性、先进性、创新性、实用性、可靠性”外，更加突出了“创新性”，以全力配合我国“创新驱动发展战略”的重大需求，为实现我国建设创新型国家和科技强国梦做出贡献。

在本版手册的修订过程中，广泛调研了厂矿企业、设计院、科研院所和高等院校等多方面的使用情况和意见。对机械设计的基础内容、经典内容和传统内容，从取材、产品及其零部件的设计方法与计算流程、设计实例等多方面进行了深入系统的整合，同时，还全面总结了当前国内外机械设计的新理论、新方法、新材料、新工艺、新结构、新产品和新技术，特别是在现代设计与创新设计理论与方法、机电一体化及机械系统控制技术等方面做了系统和全面的论述和凝练。相信本版手册会以崭新的面貌展现在广大读者面前，它将对提高我国机械产品的设计水平、推进新产品的研究与开发、老产品的改造，以及产品的引进、消化、吸收和再创新，进而促进我国由制造大国向制造强国跃升，发挥出巨大的作用。

本版手册分为7卷55篇：第1卷机械设计基础资料；第2卷机械零部件设计（连接、紧固与传动）；第3卷机械零部件设计（轴系、支承与其他）；第4卷流体传动与控制；第5卷机电一体化与控制技术；第6卷现代设计与创新设计（一）；第7卷现代设计与创新设计（二）。

本版手册有以下七大特点：

一、构建新体系

构建了科学、先进、实用、适应现代机械设计创新潮流的《机械设计手册》新结构体系。该体系层次为：机械基础、常规设计、机电一体化设计与控制技术、现代设计与创新设计方法。该体系的特点是：常规设计方法与现代设计方法互相融合，光、机、电设计融为一体，局部的零部件设计与系统化设计互相衔接，并努力将创新设计的理念贯穿于常规设计与现代设计之中。

二、凸显创新性

*总书记在2014年6月和2016年5月召开的中国科学院、中国工程院两院院士大会上分别提出了我国科技发展的方向就是“创新、创新、再创新”，以及实现创新型国家和科技强国的三个阶段的目标和五项具体工作。为了配合我国创新驱动发展战略的重大需求，本版手册突出了机械创新设计内容的编写，主要有以下几个方面：

（1）新增第7卷，重点介绍了创新设计及与创新设计有关的内容。

该卷主要内容有：机械创新设计概论，创新设计方法论，顶层设计原理、方法与应用，创新原理、思维、方法与应用，绿色设计与和谐设计，智能设计，仿生机械设计，互联网上的合作设计，工业通信网络，面向机械工程领域的大数据、云计算与物联网技术，3D打印设计与制造技术，系统化设计理论与方法。

前言
前言

（2）在一些篇章编入了创新设计和多种典型机械创新设计的内容。

“第11篇机构设计”篇新增加了“机构创新设计”一章，该章编入了机构创新设计的原理、方法及飞剪机剪切机构创新设计，大型空间折展机构创新设计等多个创新设计的案例。典型机械的创新设计有大型全断面掘进机（盾构机）仿真分析与数字化设计、机器人挖掘机的机电一体化创新设计、节能抽油机的创新设计、产品包装生产线的机构方案创新设计等。

（3）编入了一大批典型的创新机械产品。

“机械无级变速器”一章中编入了新型金属带式无级变速器，“并联机构的设计与应用”一章中编入了数十个新型的并联机床产品，“振动的利用”一章中新编入了激振器偏移式自同步振动筛、惯性共振式振动筛、振动压路机等十多个典型的创新机械产品。这些产品有的获得了国家或省部级奖励，有的是专利产品。

（4）编入了机械设计理论和设计方法论等方面的创新研究成果。

1）闻邦椿院士团队经过长期研究，在国际上首先创建了振动利用工程学科，提出了该类机械设计理论和方法。本版手册中编入了相关内容和实例。

2）根据多年的研究，提出了以非线性动力学理论为基础的深层次的动

《机械设计手册》第6版 单行本共26分册，内容涵盖机械常规设计、机电一体化设计与机电控制、现代设计方法及其应用等内容，具有系统全面、信息量大、内容现代、突显创新、实用可靠、简明便查、便于携带和翻阅等特色。各分册分别为：《常用设计资料和数据》《机械制图与机械零部件精度设计》《机械零部件结构设计》《连接与紧固》《带传动和链传动摩擦轮传动与螺旋传动》《齿轮传动》《减速器和变速器》《机构设计》《轴弹簧》《滚动轴承》《联轴器、离合器与制动器》《起重运输机械零部件和操作件》《机架、箱体与导轨》《润滑密封》《气压传动与控制》《机电一体化技术及设计》　《机电系统控制》《机器人与机器人装备》《数控技术》《微机电系统及设计》《机械系统概念设计》《机械系统的振动设计及噪声控制》《疲劳强度设计机械可靠性设计》《数字化设计》《工业设计与人机工程》《智能设计仿生机械设计》。

本单行本为《轴弹簧》，“轴”主要介绍轴的分类、轴的结构设计、轴的强度计算、轴的刚度校核、轴的临界转速校核、钢丝软轴的结构型式和规格、软轴的选择和使用、低速曲轴的受力分析和强度计算等；“弹簧”主要介绍弹簧的基本特性、类型及应用，圆柱螺旋弹簧，多股螺旋弹簧，非线性特性螺旋弹簧，碟形弹簧，开槽碟形弹簧，环形弹簧，板弹簧，片弹簧和线弹簧，平面涡卷弹簧，扭杆弹簧，橡胶弹簧，空气弹簧，弹簧的热处理和强化处理等内容。

本书供从事机械设计、制造、维修及有关工程技术人员作为工具书使用，也可供大专院校的有关专业师生使用和参考。

出版说明
前言

第12篇轴

第1章概述

1轴的分类12-3

2轴的设计特点和步骤12-3

3轴的常用材料12-3

第2章轴的结构设计

1轴上零件的布置12-6

2轴上零件的定位与固定12-7

21轴上零件的轴向定位与固定12-7

22轴上零件的周向定位与固定12-9

3提高轴疲劳强度的结构措施12-10

4轴伸和轴颈的结构尺寸12-11

41圆柱形轴伸结构尺寸12-11

42圆锥形轴伸结构尺寸12-12

43滑动轴承的轴颈和轴端润滑油孔12-15

44旋转电动机轴伸的结构尺寸12-16

5轴的结构工艺性12-18

6轴的零件工作图12-19

第3章轴的强度计算

1按转矩估算轴径12-22

2按当量弯矩近似计算轴的强度12-22

3轴安全系数的精确校核计算12-24

31轴的疲劳强度安全系数校核12-24

32轴的静强度安全系数校核12-27

4轴的强度计算实例12-32

第4章轴的刚度校核

1轴的弯曲刚度校核12-36

11能量法12-36

12当量直径法12-38

2轴的扭转刚度校核12-39

3轴的刚度计算实例12-40

第5章轴的临界转速

1不带圆盘的均质轴的临界转速12-43

2带圆盘的轴的临界转速12-44

3光轴的一阶临界转速计算12-44

4轴的临界转速计算示例12-46

第6章钢 丝 软 轴

1软轴的结构型式和规格12-48

11钢丝软轴的结构与规格12-49

12软管的结构与规格12-49

13软轴的接头及连接12-51

14软管的接头及连接12-51

15防逆转装置12-52

2软轴的选择和使用12-53

21软轴的选择12-53

22软轴使用时的注意事项12-53

第7章低 速 曲 轴

1曲轴的结构设计12-54

11曲轴的设计要求12-54

12曲轴的结构12-54

13提高曲轴强度的工艺措施12-56

2曲轴的受力分析与计算12-56

21曲轴的受力分析12-56

22曲轴应力集中系数的计算12-57

23曲轴的强度计算12-58

231曲轴的静强度计算12-58

232曲轴的疲劳强度计算12-59

参考文献12-60
第16篇弹簧

第1章弹簧的基本特性、类型及应用

1弹簧的基本特性16-3

11刚度和特性线16-3

12变形能16-3

13自振频率16-4

14强迫振动时振幅16-4

2弹簧的类型、性能及应用16-5

目录
目录
第2章圆柱螺旋弹簧

1圆柱螺旋弹簧的结构型式、代号及参数
系列16-10

2弹簧材料、载荷类型及许用应力16-12

3圆柱螺旋压缩弹簧的设计16-18

31弹簧结构和载荷变形图16-18

32设计计算与参数选择16-19

33弹簧强度校核、稳定性校核与共振
验算16-33

34组合弹簧的设计计算16-34

35圆柱螺旋压缩弹簧压力调整结构16-34

36设计计算示例16-35

4圆柱螺旋拉伸弹簧的设计16-37

41弹簧结构和载荷变形图16-37

42设计计算与参数选择16-37

43弹簧强度校核16-45

431疲劳强度校核16-45

432钩环强度校核16-45

44圆柱螺旋拉伸弹簧拉力调整结构16-45

45设计计算示例16-46

5圆柱螺旋扭转弹簧的设计16-47

51弹簧结构和载荷变形图16-47

52圆柱螺旋扭转弹簧基本计算公式16-47

53弹簧疲劳强度校核16-48

54设计计算示例16-49

6圆柱螺旋弹簧技术要求16-51

61弹簧特性和尺寸的极限偏差16-51

62弹簧的热处理和其他技术要求16-54

7矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧16-54

71矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧的计算
公式16-54

72矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧有关参数
的选择16-56

第3章多股螺旋弹簧

1多股螺旋弹簧的类型、结构及特性16-57

2多股螺旋弹簧的材料及许用应力16-57

3多股螺旋弹簧的设计计算16-58

4多股螺旋弹簧的技术要求16-58

第4章非线性特性螺旋弹簧

1圆锥螺旋压缩弹簧16-62

11圆锥螺旋压缩弹簧的结构及
特性线16-62

12圆锥螺旋压缩弹簧的设计计算16-62

2截锥涡卷螺旋弹簧16-64

21截锥涡卷螺旋弹簧的特性线16-64

22截锥涡卷螺旋弹簧的材料及许用
应力16-64

23设计计算16-64

第5章碟 形 弹 簧

1碟形弹簧的结构和尺寸系列16-66

2碟形弹簧的设计计算16-70

21单片碟形弹簧的设计计算16-70

22组合碟形弹簧的设计计算16-72

3碟形弹簧的许用应力和疲劳极限16-72

4碟形弹簧的技术要求16-73

5设计计算示例16-74

6碟形弹簧工作图16-76

7膜片碟簧16-76

71膜片碟簧的特点及用途16-76

72膜片碟簧的设计计算16-77

第6章开槽碟形弹簧

1开槽碟形弹簧的特性曲线16-79

2开槽碟形弹簧设计参数的选择16-79

3开槽碟形弹簧的设计计算16-80

31计算载荷16-80

32变形量16-80

33计算应力16-80

34特性曲线16-80

4设计计算示例16-80

第7章环 形 弹 簧

1环形弹簧的结构、特点和应用16-82

2环形弹簧的材料和许用应力16-82

3环形弹簧的设计计算16-82

31设计参数选择16-82

32基本计算公式16-83

4环形弹簧的技术要求16-84

第8章板弹簧

1板弹簧的类型与结构16-85

11板弹簧的类型16-85

12板弹簧的

《机械设计手册》第6版 单行本共26分册，内容涵盖机械常规设计、机电一体化设计与机电控制、现代设计方法及其应用等内容，具有系统全面、信息量大、内容现代、突显创新、实用可靠、简明便查、便于携带和翻阅等特色。各分册分别为：《常用设计资料和数据》《机械制图与机械零部件精度设计》《机械零部件结构设计》《连接与紧固》《带传动和链传动摩擦轮传动与螺旋传动》《齿轮传动》《减速器和变速器》《机构设计》《轴弹簧》《滚动轴承》《联轴器、离合器与制动器》《起重运输机械零部件和操作件》《机架、箱体与导轨》《润滑密封》《气压传动与控制》《机电一体化技术及设计》　《机电系统控制》《机器人与机器人装备》《数控技术》《微机电系统及设计》《机械系统概念设计》《机械系统的振动设计及噪声控制》《疲劳强度设计机械可靠性设计》《数字化设计》《工业设计与人机工程》《智能设计仿生机械设计》。

本单行本为《轴弹簧》，“轴”主要介绍轴的分类、轴的结构设计、轴的强度计算、轴的刚度校核、轴的临界转速校核、钢丝软轴的结构型式和规格、软轴的选择和使用、低速曲轴的受力分析和强度计算等；“弹簧”主要介绍弹簧的基本特性、类型及应用，圆柱螺旋弹簧，多股螺旋弹簧，非线性特性螺旋弹簧，碟形弹簧，开槽碟形弹簧，环形弹簧，板弹簧，片弹簧和线弹簧，平面涡卷弹簧，扭杆弹簧，橡胶弹簧，空气弹簧，弹簧的热处理和强化处理等内容。

本书供从事机械设计、制造、维修及有关工程技术人员作为工具书使用，也可供大专院校的有关专业师生使用和参考。