本版手册是在前5版手册的基础上吸收并总结了国内外机械工程设计领域中的新标准、新材料、新工艺、新结构、新技术、新产品、新设计理论与方法，并配合我国创新驱动战略的需求撰写而成的。本版手册全面地介绍了常规设计、机电一体化设计、机电控制、现代设计与创新设计方法及其应用等内容，具有体系新颖、内容现代、凸显创新、全面、信息量大、实用可靠及简明便查等特点。

    本版手册分为7卷55篇，内容有：机械设计基础资料、机械零部件设计（连接、紧固与传动）、机械零部件设计（轴系、支承与其他）、流体传动与控制、机电一体化与控制技术、现代设计与创新设计等。

    本卷为第4卷，主要内容有：液压传动与控制、气压传动与控制、液力传动等。

    本版手册可供从事机械设计、制造、维修及相关工程技术人员作为工具书使用，也可供大专院校的相关师生使用和参考。

闻邦椿，1930年9月29日出生于杭州，祖籍浙江温岭，东北大学教授，中国科学院院士，我国振动利用工程学科主要奠基者。机器理论与机构学联合会（IFToMM）中国委员会委员，转子动力学技术委员会委员，亚太振动会议指导委员会委员，中国振动工程学会名誉理事长。曾任第六、七、八、九届全国政协委员，国务院学位委员会第二、三、四届机械工程学科评议组成员，中国振动工程学会理事长，《振动工程学报》主编等职。曾获科技奖2项，国家技术发明奖和科技进步奖5项，省、部级一、二等科技奖10余项。

目  录

第21篇 液压传动与控制

第1章 常用液压基础标准

1 液压图形符号 21-3

1.1 流体传动及元件图形符号 21-3

1.2 液压图形符号绘制规则 21-14

2 常用液压标准 21-17

2.1 流体传动及元件的公称压力系列 21-17

2.2 液压泵及马达公称排量系列 21-17

2.3 液压油口螺纹连接系列 21-17

2.4 液压用硬管外径系列和软管内径系列 21-18

2.5 液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列 21-18

2.6 液压缸活塞行程系列 21-18

2.7 液压元件清洁度指标 21-19

2.8 液压阀油口、底板、控制装置和电磁铁的标识 21-22

3 常用液压术语 21-22

3.1 基本术语 21-22

3.2 液压泵的术语 21-23

3.3 液压执行元件的术语 21-24

3.4 液压阀的术语 21-24

3.5 液压辅件及其他术语 21-26

4 常用液压公式 21-26

第2章 液压流体力学基础

1 流体静力学 21-28

1.1 压力的度量标准 21-28

1.2 流体静力学基本方程 21-28

1.3 流体对壁面的作用力 21-28

1.3.1 流体对平面的作用力 21-28

1.3.2 流体对曲面的作用力 21-28

2 流体动力学 21-28

2.1 几个基本概念 21-28

2.2 连续性方程 21-29

2.3 伯努利方程 21-29

2.3.1 理想流体伯努力方程 21-29

2.3.2 实际流体伯努利方程 21-29

2.3.3 中有流体机械的伯努利方程 21-30

2.4 动量方程 21-30

3 阻力计算 21-30

3.1 沿程阻力损失计算 21-30

3.1.1 流动类型 21-30

3.1.2 沿程阻力损失计算公式 21-30

3.2 局部阻力损失计算 21-31

4 孔口及管嘴出流、缝隙流动、液压冲击 21-34

4.1 薄壁孔口流量计算及管嘴流量计算 21-34

4.2 缝隙流动 21-35

4.2.1 壁面固定的平行缝隙中的流动 21-35

4.2.2 壁面移动的平行平板缝隙流动 21-35

4.2.3 环形缝隙中的流体流动 21-36

4.2.4 平行平板间的径向流动 21-36

4.3 液压冲击 21-36

第3章 液压基本回路

1 概述 21-37

2 液压源回路 21-37

2.1 定量泵-溢流阀液压源回路 21-37

2.2 变量泵-安全阀液压源回路 21-37

2.3 高低压双泵液压源回路 21-38

2.4 多泵并联供油液压源回路 21-38

2.5 闭式液压源回路 21-39

2.6 辅助泵供油液压源回路 21-39

2.7 辅助循环泵液压源回路 21-39

3 压力控制回路 21-40

3.1 调压回路 21-40

3.2 减压回路 21-41

3.3 增压回路 21-41

3.4 保压回路 21-43

3.5 卸荷回路 21-43

3.6 平衡回路 21-43

3.7 缓冲回路 21-47

3.8 卸压回路 21-47

4 速度控制回路 21-49

4.1 节流调速回路 21-49

4.2 容积调速回路 21-50

4.3 容积节流调速回路 21-50

4.4 增速回路 21-52

4.5 减速回路 21-52

4.6 二次进给回路 21-53

4.7 比例阀连续调速回路 21-53

5 同步控制回路 21-54

5.1 机械同步回路 21-54

5.2 流量控制同步回路 21-55

5.3 容积控制同步回路 21-56

6 方向控制回路 21-58

6.1 换向回路 21-58

6.2 锁紧回路 21-59

6.3 顺序动作回路 21-59

7 液压马达回路 21-60

7.1 马达制动回路 21-60

7.2 马达浮动回路 21-60

第4章 液压传动设计计算

1 液压的设计流程 21-63

1.1 明确设计要求 21-63

1.2 进行工况分析，确定液压的主要参数 21-63

1.2.1 负载分析计算 21-63

1.2.2 初选工作压力 21-64

1.2.3 计算液压缸的主要结构尺寸和液压马达的排量 21-65

1.2.4 计算液压缸或液压马达所需流量 21-65

1.2.5 绘制液压工况图 21-66

1.3 制订基本方案和绘制液压图 21-66

1.3.1 制订基本方案 21-66

1.3.2 绘制液压图 21-66

1.4 液压元件的选择与件设计 21-67

1.4.1 液压泵的选择 21-67

1.4.2 液压阀的选择 21-67

1.4.3 蓄能器的选择 21-67

1.4.4 管道尺寸的确定 21-68

1.4.5 油箱容量的确定 21-68

1.5 液压性能验算 21-68

1.5.1 液压压力损失计算 21-68

1.5.2 液压的发热温升计算 21-69

1.5.3 计算液压冲击压力 21-70

1.6 设计液压装置，编制技术文件 21-71

1.6.1 液压总体布局 21-71

1.6.2 液压阀的配置型式 21-71

1.6.3 集成块设计 21-71

1.6.4 绘制正式工作图，编写技术文件 21-71

2 液压设计计算实例———250g塑料注射机液压设计计算 21-71

2.1 250g塑料注射机液压设计要求及有关设计参数 21-71

2.1.1 对液压的要求 21-71

2.1.2 液压设计参数 21-71

2.2 液压执行元件负载和负载转矩计算 21-72

2.2.1 各液压缸的负载计算 21-72

2.2.2 进料液压马达负载转矩计算 21-72

2.3 液压主要参数计算 21-72

2.3.1 初选工作压力 21-72

2.3.2 计算液压缸的主要结构尺寸 21-72

2.3.3 计算液压马达的排量 21-73

2.3.4 计算液压执行元件实际工作压力 21-73

2.3.5 计算液压执行元件实际所需流量 21-73

2.4 制订方案和拟定液压图 21-74

2.4.1 制订方案 21-74

2.4.2 拟定液压图 21-74

2.5 液压元件的选择 21-75

2.5.1 液压泵的选择 21-75

2.5.2 电动机功率的确定 21-75

2.5.3 液压阀的选择 21-75

2.5.4 液压马达的选择 21-76

2.5.5 油管内径计算 21-76

2.5.6 确定油箱的有效容积 21-77

2.6 液压性能验算 21-77

2.6.1 验算回路中的压力损失 21-77

2.6.2 液压发热温升计算 21-77

前言

    本版手册为新出版的第6版七卷本《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，该手册曾获得全国科技图书奖二等奖（1995年）、机械工业部科技进步奖二等奖（1997年）、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），并多次获得全国科技书奖等奖项。1994年，《机械设计手册》曾在我国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、机电一体化及机械控制技术等方面做了和全面的论述和凝炼。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

   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，化设计理论与方法。

    （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态设计理论与方法。本版手册编入了该方法并列举了若干应用范例。

    3）首先提出了和谐设计的新概念和新内容，阐明了自然环境、社会环境（政治环境、经济环境、人文环境、环境、国内环境）、技术环境、资金环境、法律环境下的产品和谐设计的概念和内容的新体系，把既有的绿色设计篇拓展为绿色设计与和谐设计篇。

    4）全面地阐述了产品化设计的理论和方法，提出了产品设计的总体目标、广义目标和技术目标的内涵，提出了应该用IQCTES六项设计要求来代替QCTES五项要求，详细阐明了设计的四个理想步骤，即“3I调研”“7D规划”“1 3 X实施”“5（A C）检验”，明确提出了产品化设计的基本内容是主辅功能、三大性能和特殊性能要求的具体实现。

    5）本版手册引入了闻邦椿院士经过长期实践总结出的独特的、科学的创新设计方法论体系和规则，用来指导产品设计，并提出了创新设计方法论的运用可向智能化方向发展，即采用专家来完成。