内容简介

《现代机械工程设计:全寿命周期性能与可靠性》论述了现代机械工程设计中工程摩擦学与机械全寿命周期性能和可靠性。全书共14章，包括机械全寿命周期性能和可靠性的基础知识、改善机械可靠性的设计步骤、失效分析、集中接触的静态和动态额定载荷、摩擦现象、磨损机理、机械润滑和材料选择、流体动力润滑轴承和滑块、动密封系统、流体静压轴承、空气静压轴承、柔性机构和其他特殊轴承等。

《现代机械工程设计:全寿命周期性能与可靠性》可作为机械设计及其相关专业研究生、本科生和工程设计人员的参考书。

编辑推荐

《现代机械工程设计:全寿命周期性能与可靠性》是由清华大学出版社出版的。

作者简介

作者：（荷兰）贝克（Anton van Beek） 译者：刘传军

目录

1 全寿命周期性能和可靠性

1.1 引言

1.2 针对全寿命周期性能和可靠性的设计思想

1.2.1 引言

1.2.2 历史

1.2.3 机械工程设计的发展趋势

1. 2.4 创新设计

1.3 可靠性工程学

1.3.1 部件可靠性

1.3.2 系统可靠性

1.4 失效分析

1.4.1 失效起因分析

1.4.2 失效分析技术和步骤

2 机械部件失效模式

2.1 引言

2.2 滚珠轴承的失效机理

2.2.1 轴承磨痕形态及其解释

2.2.2 ISO失效模式分类

2.2.3 轴承失效

2.3 齿轮失效机理

2.3.1 ISO失效模式分类

2.3.2 齿轮失效

2.4 凸轮从动机构失效过程

2.4.1 失效模式分类

2.4.2 凸轮从动机构失效

2.5 轨/轮系统和牵引系统失效

2.5.1 失效模式分类

2.5.2 轨/轮系统和牵引系统失效

2.6 径向滑动轴承的失效分析

2.6.1 失效模式分类

2.6.2 径向滑动轴承的失效

2.7 链传动的失效机理

2.7.1 失效模式分类

2.7.2 链驱动失效

2.8 螺纹连接失效机理

2.8.1 失效模式分类

2.8.2 螺纹连接失效

3 疲劳失效

3.1 引言

3.2 疲劳强度预测

3.2.1 影响疲劳强度的因素

3.2.2 疲劳强度和持久极限的估计

3.3 可靠性设计

3.3.1 动态载荷驱动轴的设计

3.3.2 动态载荷螺栓联结接头设计

3.3.3 受动态载荷的焊接结构设计

4 额定载荷和滚动接触的疲劳寿命

4.1 引言

4.2 额定静态和动态载荷

4.2.1 名义点接触

4.2.2 椭圆接触

4.2.3 名义线接触

4.2.4 接触面（几何形状）的相似性

4.2.5 几何应力集中

4.2.6 牵引驱动下的滚动

4.2.7 许用接触压力

4.3 弹性流体动力润滑（EHL）

4.3.1 弹性流体动力润滑一线接触

4.3.2 弹性流体动力润滑一点接触（圆或椭圆）

4.4 机械部件的额定载荷

4.4.1 滚珠轴承的额定静态和动态载荷

4.4.2 齿轮表面持久性

4.4.3 牵引力驱动机构的额定动态载荷

4.5 轴承和导向系统的滚动阻力

4.5.1 深槽滚珠轴承

4.5.2 滚珠导向机构

4.5.3 角接触滚珠轴承

4.5.4 止推球轴承

5 机械系统中的摩擦现象

5.1 引言

5.2 真实接触面积

5.2.1 表面粗糙度

5.2.2 真实接触面积和名义接触面积的比值

5.3 基础摩擦学

5.3.1 犁沟作用

5.3.2 粘着力

5.4 经典摩擦定律

5.4.1 名义接触面积的影响

5.4.2 名义载荷的影响

5.4.3 滑动速度的影响

5.4.4 温度影响

5.4.5 表面粗糙度的影响

5.5 摩擦热和热失效

5.5.1 名义接触温度

5.5.2 瞬现温度

5.6 机械系统中的摩擦现象

5.6.1 线性激励器中的跃动现象

5.6.2 侧滑减小有效摩擦

5.6.3 线性导向结构的塞阻

5.6.4 无级变速带驱动

5.6.5 公制螺纹紧固件

5.6.6 螺旋传动轴

5.6.7 过盈配合

5.7 测量摩擦

5.7.1 人工测量

5.7.2 电动摩擦仪

6 机械部件磨损机理

6.1 引言

6.2 两体磨损机理

6.2.1 粘着磨损

6.2.2 磨料磨损

6.2.3 腐蚀磨损

6.2.4 表面疲劳

6.3 单体磨损机理

6.3.1 气体浸蚀

6.3.2 液体冲击浸蚀

6.3.3 气蚀

6.3.4 粒子冲蚀

6.4 接触条件

6.4.1 接触面的共曲性

6.4.2 静态接触

6.4.3 重叠程度

6.4.4 接触温度

6.5 磨损率

6.5.1 磨合期

6.5.2 磨损率的计算

6.5.3 表观磨损率分类

6.6 选择或构建测试装置

6.6.1 针-盘/针-环结构

6.6.2 针-平面/球-平面结构

6.6.3 双盘结构

6.7 摩擦和磨损测量标准

6.7.1 试件制备

6.7.2 试验

6.7.3 报告

6.7.4 重复性

……

7 材料选择——一种系统方法

8 润滑剂的选择和润滑管理

9 流体动力润滑轴承和滑块设计

10 动密封系统的性能和选择

11 流体静压轴承设计

12 空气静压轴承设计

13 轴承在机械电子设备中的应用

14 高精度柔性机械设计

序言

在核工业理化工程研究院专用设备的研制过程中，特种轴承一直是研发的重点之一。很多研究人员并不满足于参阅有关轴承的一般参考资料，而是一直在寻找与其研究工作紧密相关的文献和书籍。当我看到这部由刘传军博士主译，我院参与翻译的译著时，倍感欣慰，并建议尽快出版。相信这一译著会有益于核工业理化工程研究院乃至整个机械行业的研发工作，特别是与轴承相关的研发工作。

为了适应我国的机械工业，特别是核工业的技术进步，适应我国重大技术装备的发展需求以及新兴微电子工业的发展，必须构想和采用创新性的设计，认识机械部件的运行和失效机理，以提高其可靠性，延长设备的使用寿命，节约资源和能源，实现可持续发展。而这些思想在这部译著中贯穿始终。

机械工业的发展，或具体到一个机械部件的设计，离不开经验的积累。因此，失效模式、失效案例，以及设计、运行和维护经验都将有助于工程师将其设计推向更臻完美的境界。这本译著还提供了大量实际的设计案例、失效模式和失效分析。相信这些内容，将为国内工程师，特别是从事机械设计和轴承研究的工程师，提供有益的借鉴和帮助。

刘传军博士旅居欧洲之前，曾从事与轴承紧密相关的研发工作多年，因而本书的翻译工作对他而言是驾轻就熟。除刘传军博士外，核工业理化工程研究院的段长成研究员、清华大学技术物理研究所张小章教授和上海核工业第八研究所的谭松培研究员也参与了该书的翻译、校对和审定。因此，这部译著的翻译出版也是各位参与者良好合作的结晶。

文摘

10.1 引言

动密封一方面防止液体或气体从机器中泄漏，另一方面也防止污染物进入机器。动密封对机器的可靠运行以及防止机器中的液体或气体污染环境是不可或缺的。为优化密封效果、减小摩擦并增加服务寿命，大部分动密封通常工作在流体动力润滑区域。非接触间隙密封具有最小的摩擦，但却表现出其固有的相对较高泄漏率。为满足密封问题的不同要求，本章将对具有多密封的密封系统，包括具有多种不同密封的系统，进行讨论。

10.2 密封系统

为了在诸多密封结构中，设计最佳的密封系统，有必要讨论主要选择准则。由于动密封总是存在某些泄漏，因此，泄漏量将是密封的一个选择指标。其他选择准则通常基于密封面和配合面的相对速度、密封内外的压力差、尺寸、工作寿命、可靠性和摩擦等。

10.2.1 密封系统分类

密封可分为静密封和动密封。静密封工作于没有相对运动的表面之间。在准静密封中，可能有密封结构的某种弹性挠动。而动密封工作于具有相对运动的表面之间。动密封又可分为接触动密封和间隙动密封。在接触动密封中，密封面相互接触或由液体动力膜而分开。而在间隙动密封系统中的密封面由小的间隙分开（图10.1 ）。