本书为2025年第三批国家级一流本科课程、2025年第二批四川省高阶课程“机械设计”的配套教材，是在课程教学改革与四川省一流课程建设的基础上编写而成的。为帮助学生更好地掌握教学内容，本书在编写过程中注重培养学生综合运用所学理论知识的能力，包括完成机械设计中机械通用零部件的型号选择、结构设计、强度校核，确定合理的设计参数与结构；提升学生的工程实践能力，包括结合数学、力学及机械设计基本原则，分析并阐释通用零部件在服役过程中的受力与失效形式；拓展学生的科研方法和科学思维，使其具备理解新型机械的设计原理，以及设计新型机械零部件的能力。 全书共13章，内容包括机械设计概论，螺纹连接，键、花键和销连接，其他连接，带传动，链传动，齿轮传动，蜗杆传动，滚动轴承，滑动轴承，联轴器、离合器和制动器，轴，减速器。 本书可作为普通高等学校机械类、近机械类专业的教材，也可作为有关工程技术人员的参考用书。

高等院校教师

前言
第1章匠心独运，格物致知——机械设计概论1
11机械与机械设计在社会发展中的作用1
12机械设计人员应有的素质2
13机械设计课程的内容、性质与任务3
14机械设计概论3
141机器的组成3
142设计机器的一般程序5
143机械零件的主要失效形式6
15机械设计方法8
151机械零件设计准则8
152机械设计中的标准化10
153机械零件设计的一般步骤11
16机械零件的强度11
161材料的疲劳曲线12
162机械零件的疲劳强度16
163机械零件的断裂强度23
164机械零件的接触强度23
17机械零件中的摩擦、磨损和润滑25
171摩擦26
172磨损29
173润滑32
学术前沿拓展阅读34
练习思考题34
案例分析35
参考文献36
第2章丝丝入扣，固若金汤——螺纹连接37
21螺纹37
211螺纹的类型与应用38
212螺纹的主要参数40
22螺纹连接件的类型和标准连接件41
221螺纹连接的类型42
222标准螺纹连接件43
23螺纹连接件的材料及许用应力44
231螺纹连接件的材料44
232螺纹连接件的许用应力44
24螺纹连接的预紧和防松45
241螺纹连接的预紧45
242螺纹连接的防松47
25单个螺栓连接的强度设计49
251松螺栓连接的强度计算51
252紧螺栓连接的强度计算52
26提高螺栓连接强度的措施55
27螺栓组连接的设计56
271螺栓组连接的结构设计56
272螺栓组连接的受力分析57
28螺旋传动64
281螺旋传动的类型65
282螺旋传动的设计计算65
学术前沿拓展阅读66
练习思考题67
参考文献69
第3章定位精准，锁紧牢靠——键、花键和销连接70
31键连接70
311平键连接71
312半圆键连接72
313楔键连接72
314切向键连接73
32键的选择和连接强度计算74
321键的选择74
322键连接强度计算75
33花键连接78
331花键连接的类型、特点和应用78
332花键连接强度计算79
34销连接80
学术前沿拓展阅读82
练习思考题82
参考文献83
第4章兼收并蓄，异曲同工——其他连接84
41铆接84
411铆接种类、特点及应用84
412铆钉的主要类型和标准85
413铆缝的受力、破坏形式与设计计算要点86
42焊接88
421电弧焊焊缝的基本形式、特性及应用实例89
422焊件常用材料及焊条90
423焊件的工艺及设计要点90
43胶接91
431胶接特点及应用91
432常用胶粘剂及其选用原则92
433胶接的基本工艺过程93
434胶接接头的结构型式、受力状况及设计要点93
44过盈连接94
441过盈连接的特点及应用94
442过盈连接的工作原理及装配方法95
443过盈连接的设计计算96
学术前沿拓展阅读97
练习思考题97
参考文献97
第5章刚柔并济，张弛有度——带传动98
51概述99
511带传动的特点、类型及应用99
512V带传动的类型与结构100
52带传动工作情况的分析102
53普通V带传动的设计计算107
531设计准则107
532单根V带的基本额定功率107
533单根V带的额定功率109
534带传动的参数选择111
535带传动的设计计算步骤113
54V带轮的设计116
541设计要求116
542材料选用117
543结构型式118
544轮槽设计119
545技术要求120
55V带传动的张紧、安装注意事项及防护121
551V带传动的张紧121
552V带传动的安装注意事项及防护122
学术前沿拓展阅读122
练习思考题123
案例分析124
第6章环环相扣，步履铿锵——链传动126
61概述126
62传动链的结构特点127
621滚子链127
622齿形链130
63滚子链链轮的结构和材料131
631链轮齿形131
632链轮的基本参数和主要尺寸131
633链轮的结构133
634链轮的材料133
64链传动的工作情况分析133
641链传动的运动特性133
642链传动的动载荷135
643链传动的受力分析136
65滚子链传动的设计计算136
651链传动的主要失效形式136
652链传动的功率曲线137
653链传动的设计137
66链传动的布置、张紧、润滑与防护141
661链传动的布置141
662链传动的张紧142
663链传动的润滑与防护142
学术前沿拓展阅读144
练习思考题145
案例分析145
第7章齿合神传，功成默契——齿轮传动147
71概述147
711齿轮传动的主要特点148
712齿轮传动的分类148
713齿轮传动设计的基本要求148
714齿轮传动主要设计参数148
715齿轮传动精度等级的选择150
72齿轮传动的失效形式及设计准则152
721齿轮传动的失效形式152
722齿轮传动的设计准则155
73齿轮的材料、热处理及选用原则155
731常用的齿轮材料156
732齿轮热处理157
733齿轮材料的选择原理158
74齿轮传动的计算载荷159
75标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算164
751直齿轮传动的受力分析164
752齿轮传动强度计算165
76标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算177
761斜齿轮传动的受力分析177
762斜齿圆柱齿轮接触疲劳强度计算178
763斜齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度计算179
77标准直齿锥齿轮传动的强度计算182
771锥齿轮几何设计参数183
772锥齿轮传动的受力分析184
773锥齿轮接触疲劳强度计算185
774锥齿轮齿根弯曲疲劳强度计算185
78齿轮传动的传动效率、润滑与结构186
781齿轮传动的传动效率186
782齿轮传动的润滑186
783齿轮传动的结构188
学术前沿拓展阅读190
练习思考题191
案例分析192
参考文献192
第8章蜗行不息，速缓力沉——蜗杆传动193
81概述194
811蜗杆传动的分类194
812蜗杆传动的特点196
82普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算196
821普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择197
822普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算200
83圆柱蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择200
831蜗杆传动的失效形式200
832蜗杆传动的设计准则201
833蜗杆传动的材料选择201
84普通圆柱蜗杆传动承载能力计算202
841蜗杆传动的受力分析202
842蜗杆传动的强度计算203
843蜗杆传动的刚度计算206
844蜗杆传动的精度等级及其选择206
85圆柱蜗杆传动的滑动速度、效率、润滑及热平衡计算206
851蜗杆传动的滑动速度206
852蜗杆传动的传动效率207
853蜗杆传动的润滑208
854蜗杆传动的热平衡计算209
86圆柱蜗杆与蜗轮的结构设计210
861蜗杆的结构210
862蜗轮的结构210
学术前沿拓展阅读213
练习思考题213
案例分析214
参考文献215
第9章珠联璧合，游刃有余——滚动轴承216
91概述216
92滚动轴承的类型和选择217
921滚动轴承的主要类型、结构和特点217
922滚动轴承的代号220
923滚动轴承的选择223
93滚动轴承的选择计算224
931滚动轴承的载荷分析、失效形式和设计准则224
932基本额定寿命和基本额定动载荷225
933当量动载荷226
934基本额定寿命计算227
935角接触轴承的载荷计算228
936滚动轴承的其他计算230
94滚动轴承的润滑和密封232
941滚动轴承的润滑233
942滚动轴承的密封233
95滚动轴承的组合结构设计234
951轴系的支承结构型式234
952轴承的间隙调整、预紧及组合位置的调整237
953滚动轴承的配合238
954滚动轴承的装拆239
学术前沿拓展阅读239
练习思考题240
参考文献241
第10章厚德载物，润物无声——滑动轴承242
101滑动轴承的类型和结构242
1011滑动轴承的类型242
1012滑动轴承的主要结构型式243
102滑动轴承的失效形式及常用材料245
1021滑动轴承的失效形式245
1022滑动轴承的常用材料246
103轴瓦的结构248
1031轴瓦的形式和构造248
1032轴瓦的定位250
1033油孔与油槽250
104滑动轴承的润滑251
1041润滑剂的选择251
1042润滑方法的选择251
105不完全流体润滑轴承设计计算252
1051径向滑动轴承的设计计算253
1052止推滑动轴承的设计计算253
106流体润滑轴承承载机理254
1061流体动压润滑轴承的承载机理254
1062流体静压润滑轴承的承载机理256
107其他轴承简介257
1071多油楔滑动轴承257
1072自润滑轴承258
1073磁悬浮轴承258
1074梯度陶瓷金属复合轴承259
学术前沿拓展阅读259
练习思考题259
参考文献260
第11章枢连共济，分合有道——联轴器、离合器和制动器261
111概述261
112联轴器262
1121联轴器的功能、类型与应用领域262
1122刚性联轴器263
1123挠性联轴器264
1124联轴器的选择265
113离合器266
1131嵌合式离合器266
1132摩擦式离合器268
1133离合器的选择269
114制动器270
1141制动器的分类270
1142制动器的选择272
学术前沿拓展阅读274
练习思考题274
第12章中流砥柱，起承转合——轴276
121轴277
1211轴的分类277
1212轴的设计内容278
1213轴的材料278
122轴的结构设计279
1221拟定轴上零件的装配方案279
1222轴上零件的定位279
1223各轴段直径和长度的确定281
1224提高轴的强度的常用措施282
1225轴的结构工艺性284
123轴的计算284
1231轴的强度计算284
1232轴的刚度计算287
1233轴的振动及临界转速的概念287
学术前沿拓展阅读288
练习思考题288
第13章化疾为缓，聚力于行——减速器290
131概述290
1311减速器的类型及特点291
1312减速器的基本结构292
132机械传动装置的总体设计293
1321减速器的选择与传动方案294
1322电动机的选择295
1323总传动比和各级传动比的计算298
1324传动装置的运动、动力参数计算300
133减速器传动零部件的设计300
1331减速器外部传动零件的设计301
1332减速器内部传动零件的设计302
134减速器装配图304
1341减速器装配草图的设计304
1342减速器装配图绘制311
1343减速器零件图绘制313
学术前沿拓展阅读314
练习思考题314
参考文献315