书结合产业背景和学术前沿，融合育人元素，遵循“知识性、趣味性、可读性、科学性、严谨性”的原则，根据教育部高等学校工科基础课程教学指导分委员会制定的《高等学校工科基础课程教学基本要求》编写而成。 全书共13章，包括：绪论、平面机构自由度和速度分析、平面连杆机构、凸轮机构、齿轮传动、蜗杆传动、轮系、间歇运动机构、带传动和链传动、连接、轴、轴承，以及联轴器、离合器和制动器。每章后附有章节内容思维导图和一定量的习题，便于读者梳理章节内容和巩固练习。另外，本书配套了大量动画和教学视频，可以帮助读者更好地理解相关理论和方法。 本书可作为普通高等院校机械类、近机械类专业的机械设计基础课程教材，也可供相关专业的工程技术人员参考。

高等院校教师

目录
前言
第1章绪论1
1.1本课程研究的对象和内容1
1.1.1机械1
1.1.2机器1
1.1.3机构3
1.1.4机器与机构的区别4
1.1.5构件与零件4
1.2本课程在教学计划中的地位6
1.3机械发展历程概述7
1.4机械设计的基本要求和一般过程7
1.4.1机械设计的基本要求7
1.4.2机械设计的一般过程8
1.5机械零件的工作能力和计算准则9
1.5.1强度设计准则9
1.5.2刚度设计准则10
1.5.3耐磨性设计准则10
1.5.4振动稳定性设计准则11
1.5.5可靠性设计准则11
1.6机械零件的应力11
1.6.1名义应力与计算应力11
1.6.2静应力与变应力11
1.7机械零件的材料选择12
1.7.1机械零件常用的材料12
1.7.2使用要求15
1.7.3工艺要求15
1.7.4经济性要求15
1.8机械零件设计中的标准化16
本章思维导图17
思考与练习18
第2章平面机构自由度和速度分析19
引例19
2.1概述19
2.2运动副及其分类20
2.2.1低副20
2.2.2高副21
2.3平面机构运动简图22
2.3.1构件的分类23
2.3.2常用机构、构件和运动副的表达
方法23
2.3.3平面机构运动简图的绘制26
2.4平面机构的自由度28
2.4.1构件的自由度28
2.4.2平面机构自由度计算公式28
2.4.3机构具有确定运动的条件29
2.4.4计算平面机构自由度的注意
事项31
2.5速度瞬心及其在机构速度分析上的
应用35
2.5.1速度瞬心及其求法35
2.5.2瞬心在平面机构速度分析上的
应用37
本章思维导图39
思考与练习40
第3章平面连杆机构42
引例42
3.1铰链四杆机构及其演化43
3.1.1铰链四杆机构的基本形式44
3.1.2平面四杆机构的演化形式45
3.2平面四杆机构的基本特性48
3.2.1铰链四杆机构有曲柄的条件48
3.2.2急回运动和行程速比系数49
3.2.3四杆机构的传动角和压力角51
3.2.4平面四杆机构的死点52
3.3平面四杆机构的设计53
3.3.1按照给定行程速比系数设计四杆
机构54
3.3.2按照给定连杆位置设计四杆
机构55
3.3.3按照给定两连架杆对应位置
设计四杆机构56
3.3.4按照给定连杆上点的运动轨迹
设计四杆机构57
本章思维导图59
思考与练习60
第4章凸轮机构61
引例61
4.1凸轮机构的应用和分类61
4.1.1凸轮机构的应用与特点61
4.1.2凸轮机构的分类63
4.2推杆的运动规律66
4.2.1凸轮机构运动过程中的基本
概念66
4.2.2推杆运动规律的表达67
4.2.3几种常用的推杆运动规律67
4.3凸轮轮廓曲线的设计70
4.3.1凸轮轮廓设计的基本原理71
4.3.2凸轮轮廓的图解法设计71
4.3.3凸轮轮廓的解析法设计75
4.4凸轮机构的基本尺寸与性能78
4.4.1凸轮机构的压力角78
4.4.2凸轮基圆半径的确定78
4.4.3偏置方向与偏置距的选择79
4.4.4滚子半径的选择79
本章思维导图81
思考与练习82
第5章齿轮传动85
引例85
5.1概述85
5.2齿轮啮合理论87
5.3渐开线齿廓及其啮合特点88
5.3.1渐开线的形成和特性88
5.3.2渐开线齿廓的啮合特点89
5.4标准渐开线齿轮基本参数和几何尺寸
计算90
5.4.1齿轮各部分名称90
5.4.2直齿圆柱齿轮的基本参数91
5.4.3渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何
尺寸计算92
5.5渐开线标准齿轮的啮合传动92
5.5.1正确啮合条件92
5.5.2标准中心距93
5.5.3连续传动条件94
5.6渐开线齿廓的切齿原理及变位齿轮95
5.6.1渐开线齿廓的切齿原理95
5.6.2根切与变位齿轮97
5.7齿轮的失效形式和齿轮材料99
5.7.1齿轮的失效形式99
5.7.2齿轮材料100
5.8齿轮传动的精度102
5.9直齿圆柱齿轮的强度计算102
5.9.1轮齿上的作用力与计算载荷103
5.9.2直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度
计算104
5.9.3直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度
计算105
5.10圆柱齿轮参数选取和计算实例107
5.10.1圆柱齿轮的主要参数107
5.10.2直齿圆柱齿轮的计算实例108
5.11斜齿圆柱齿轮的强度计算110
5.11.1斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成及
啮合特性110
5.11.2斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何
尺寸计算111
5.11.3斜齿圆柱齿轮的当量齿轮和
当量齿数112
5.11.4斜齿圆柱齿轮啮合传动113
5.11.5标准斜齿圆柱齿轮传动强度
计算113
5.12直齿锥齿轮传动115
5.12.1锥齿轮概述115
5.12.2背锥与当量齿数116
5.12.3直齿锥齿轮的几何尺寸计算117
5.12.4直齿锥齿轮的强度计算117
5.13齿轮的结构118
5.14齿轮传动的润滑和效率121
5.14.1齿轮传动的润滑121
5.14.2齿轮传动的效率122
本章思维导图(一)123
本章思维导图(二)124
思考与练习125
第6章蜗杆传动127
引例127
6.1蜗杆传动的类型和特点128
6.2圆柱蜗杆传动的主要参数和几何
尺寸129
6.2.1圆柱蜗杆传动的主要参数129
6.2.2圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算132
6.3蜗杆传动的失效形式、材料和结构133
6.3.1蜗杆传动的失效形式及材料
选择133
6.3.2蜗杆和蜗轮的结构133
6.4圆柱蜗杆传动的受力分析135
6.5圆柱蜗杆传动的强度计算135
6.6圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡
计算137
6.6.1蜗杆传动的效率137
6.6.2蜗杆传动的润滑138
6.6.3蜗杆传动的热平衡计算139
本章思维导图140
思考与练习141
第7章轮系142
引例142
7.1轮系的功用和分类143
7.1.1轮系的功用143
7.1.2轮系的分类147
7.2定轴轮系传动比的计算149
7.2.1传动比大小的计算150
7.2.2首末轮转向关系的确定150
7.3周转轮系及其传动比151
7.4复合轮系及其传动比153
本章思维导图156
思考与练习157
第8章间歇运动机构159
引例159
8.1棘轮机构160
8.1.1棘轮机构的组成及其工作原理160
8.1.2棘轮机构的类型与特点160
8.1.3棘轮机构的工作条件和主要
参数161
8.1.4棘轮机构的应用162
8.2槽轮机构163
8.2.1槽轮机构的组成及其工作原理163
8.2.2槽轮机构主要参数的选择163
8.2.3槽轮机构的应用165
8.3不完全齿轮机构165
8.3.1不完全齿轮机构的组成及工作
原理165
8.3.2不完全齿轮机构的应用165
8.4凸轮式间歇运动机构166
8.4.1凸轮式间歇运动机构的组成及
工作原理166
8.4.3凸轮式间歇运动机构的应用166
本章思维导图167
思考与练习168
第9章带传动和链传动169
引例169
9.1带传动概述170
9.2带传动的工作原理172
9.2.1带传动的受力分析172
9.2.2带的应力分析175
9.2.3带的弹性滑动与传动比177
9.2.4打滑现象177
9.3V带传动的结构及其尺寸参数178
9.3.1V带的结构178
9.3.2带轮的结构179
9.4V带传动的工作能力和设计计算181
9.4.1工作性能181
9.4.2设计准则与单根V带的基本额定
功率P0182
9.4.3单根V带的额定功率183
9.4.4带传动主要参数的选择185
9.4.5带传动的设计计算186
9.5链传动概述190
9.6链传动的工作原理192
9.6.1运动特性192
9.6.2载荷情况193
9.7套筒滚子链传动的结构195
9.7.1链条的结构195
9.7.2链轮的结构和齿形197
9.8套筒滚子链传动的工作能力和设计
计算197
9.8.1参数选择197
9.8.2失效形式198
9.8.3功率曲线199
9.8.4设计计算199
本章思维导图（一）203
本章思维导图（二）204
思考与练习205
第10章连接206
引例206
10.1螺纹连接的基本知识207
10.1.1螺纹的类型207
10.1.2螺纹的几何参数209
10.1.3常用螺纹的特点及应用209
10.2螺纹副的受力分析、效率和自锁211
10.3螺纹连接的基本类型及螺纹
连接件212
10.3.1螺纹连接的基本类型212
10.3.2标准螺纹连接件214
10.4螺纹连接的预紧和防松216
10.4.1螺纹连接的预紧216
10.4.2螺纹连接的防松216
10.5单个螺栓连接的强度计算218
10.5.1松螺栓连接强度计算219
10.5.2紧螺栓连接强度计算219
10.6螺栓的材料和许用应力224
10.7提高螺栓连接强度的措施226
10.8螺旋传动简介228
10.9键连接229
10.9.1键连接的类型229
10.9.2键的选择和平键连接的强度
计算231
10.10销连接234
本章思维导图235
思考与练习236
第11章轴237
引例237
11.1轴的概述238
11.1.1轴的功用及类型238
11.1.2轴的材料240
11.1.3轴的设计内容241
11.2轴的结构设计242
11.2.1设计内容及要求242
11.2.2轴上零件的定位和固定242
11.2.3轴的各段轴径和长度的确定244
11.2.4其他要求245
11.3轴的强度计算247
11.3.1按扭转强度计算247
11.3.2按弯扭合成强度计算248
11.3.3按疲劳强度条件进行精确
校核249
11.4轴的刚度计算249
11.5轴的设计示例250
本章思维导图254
思考与练习255
第12章轴承256
引例256
12.1概述258
12.2滑动轴承的类型、结构及润滑259
12.2.1向心滑动轴承259
12.2.2止推滑动轴承261
12.2.3轴瓦结构和轴承衬材料261
12.2.4润滑剂262
12.2.5润滑装置264
12.2.6非全液体摩擦滑动轴承的
计算265
12.2.7动压润滑的基本原理267
12.3滚动轴承的结构和代号268
12.3.1滚动轴承的结构与分类268
12.3.2滚动轴承的代号270
12.4滚动轴承的计算274
12.4.1滚动轴承的失效形式274
12.4.2滚动轴承的基本额定寿命274
12.4.3滚动轴承的基本额定动载荷275
12.4.4滚动轴承的寿命计算公式275
12.4.5当量动载荷的计算276
12.4.6角接触轴承轴向载荷的计算278
12.4.7滚动轴承的静载荷校核280
12.5滚动轴承的润滑和密封282
12.5.1轴承的润滑282
12.5.2滚动轴承的密封285
12.6滚动轴承的组合设计286
12.6.1轴承的固定286
12.6.2轴承组合的调整287
12.6.3轴承的配合与装拆288
12.7滚动轴承和滑动轴承的比较288
12.8其他类型轴承289
12.8.1空气轴承289
12.8.2箔片气体轴承290
本章思维导图291
思考与练习292
第13章联轴器、离合器和制动器293
引例293
13.1概述294
13.2联轴器的种类和特性294
13.2.1固定式联轴器295
13.2.2刚性可移式联轴器296
13.2.3弹性（可移式）联轴器298
13.3联轴器的选择300
13.3.1选择联轴器的类型300
13.3.2计算联轴器的计算转矩TC300
13.3.3确定联轴器的型号301
13.3.4校核最大转速301
13.3.5协调轴孔直径与轴孔长度302
13.4离合器302
13.4.1牙嵌离合器303
13.4.2摩擦离合器304
13.5制动器305
13.5.1带式制动器305
13.5.2块式制动器306
本章思维导图307
思考与练习308
参考文献309