本书是为适应我国迅猛发展的高等职业教育的改革而编写的。全书以培养学生初步建立工程概念，了解和掌握机械基础知识、具备设计简单机械传动装置的能力为目标，从机械系统的角度，重点阐明了机械系统中常用机构、通用机械零部件及简单机械传动系统设计的基本知识、基本理论、基本设计计算方法等内容。本书共15章，每章都配有一定量的习题。本书主要用作高职高专、成人高校的机械类、机电类及汽车、数控等专业机械设计基础课程的教材，也可供有关工程技术人员和大、中专学生参考使用。

第0章 绪论1

0.1 本课程的研究对象1

0.1.1 机械、机器和机构2

0.1.2 构件和零件4

0.2 课程的内容、地位、学习目的和方法4

0.3 机械设计应满足的一般要求及一般程式5

0.3.1 机械设计的基本要求5

0.3.2 机械设计的一般程式6

本章小结6

思考与习题7

第1章 平面机构及其自由度8

1.1 机构的组成8

1. 1. 1 运动副8

1. 1. 2 运动副的分类9

1. 1. 3 自由度和约束10

1. 1. 4 运动链和机构11

1.2 平面机构运动简图11

1.2.1 常用机构构件、运动副代表符号11

1.2.2 运动简图的绘製步骤13

1.3 平面机构自由度计算14

1.3.1 平面机构的自由度14

1.3.2 机构具有确定运动的条件14

1.3.3 计算机构自由度时要注意的几种情况15

本章小结18

思考与习题18

第2章 平面连桿机构20

2.1 平面连桿机构的特点和套用20

2.2 平面连桿机构的类型及其演化21

2.2.1 平面四桿机构的基本形式21

2.2.2 平面四桿机构的演化23

2.3 铰链四桿机构有曲柄的条件27

2.4 平面连桿机构的工作特性29

2.4.1 急回运动特性和行程速度变化係数29

2.4.2 压力角和传动角30

2.4.3 死点位置32

2.5 平面四桿机构的设计33

2.5.1 设计的基本问题33

2.5.2 用图解法设计平面四桿机构34

本章小结36

思考与习题37

第3章 凸轮机构40

3.1 凸轮机构的套用与分类40

3.1.1 凸轮机构的套用与特点40

3.1.2 凸轮机构的分类41

3.2 从动件常用的运动规律42

3.2.1 凸轮机构运动过程及有关名称42

3.2.2 从动件的常用运动规律43

3.3 图解法设计盘形凸轮轮廓曲线47

3.3.1 反转法原理47

3.3.2 盘形凸轮轮廓曲线的设计47

3.4 凸轮机构基本尺寸的确定51

3.4.1 凸轮机构的压力角及许用值51

3.4.2 凸轮基圆半径的确定52

3.4.3 滚子半径的选择53

本章小结54

思考与习题55

第4章 齿轮机构57

4.1 齿轮机构的传动特点和类型57

4.2 齿廓啮合基本定律59

4.3 渐开线与渐开线齿廓61

4.3.1 渐开线的形成和特性61

4.3.2 渐开线方程式62

4.3.3 渐开线齿廓的啮合特性63

4.4 渐开线标準直齿圆柱齿轮传动的基本参数及几何尺寸64

4.4.1 渐开线标準直齿圆柱齿轮各部分的名称及代号64

4.4.2 渐开线标準直齿圆柱齿轮主要参数65

4.4.3 内齿轮的齿廓特点67

4.4.4 齿条的齿廓特点67

4.4.5 渐开线标準直齿圆柱齿轮几何尺寸68

4.5 渐开线标準直齿圆柱齿轮的啮合传动68

4.5.1 一对渐开线齿轮的正确啮合条件69

4.5.2 齿轮传动的标準中心距与啮合角69

4.5.3 渐开线齿轮连续传动的条件70

4.5.4 齿轮与齿条啮合传动72

4.6 渐开线齿轮的加工73

4.6.1 齿轮轮齿的加工方法73

4.6.2 用标準齿条刀具加工标準齿轮75

4.6.3 轮齿的根切现象与避免根切的措施76

4.7 变位齿轮简介77

4.7.1 渐开线标準齿轮的局限性77

4.7.2 变位齿轮78

4.7.3 变位齿轮传动80

4.8 平行轴斜齿圆柱齿轮机构81

4.8.1 斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成及啮合特性81

4.8.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算82

4.8.3 平行轴斜齿轮机构的正确啮合及连续传动条件84

4.8.4 斜齿圆柱齿轮的当量齿数85

4.8.5 平行轴斜齿轮传动的主要优缺点86

4.9 蜗轮蜗桿机构86

4.9.1 蜗桿机构的传动类型、特点和套用86

4.9.2 蜗桿蜗轮的形成88

4.9.3 蜗桿蜗轮正确啮合条件89

4.9.4 蜗桿蜗轮机构的主要参数及几何尺寸计算89

4.9.5 蜗桿机构中蜗轮转动方向的判定92

4.10 圆锥齿轮机构92

4.10.1 直齿圆锥齿轮传动特性92

4.10.2 直齿圆锥齿轮的齿廓曲面、背锥和当量齿数93

4.10.3 圆锥齿轮的传动94

4.10.4 直齿锥齿轮传动的主要参数与几何尺寸计算95

本章小结96

思考与习题97

第5章 轮系99

5.1 轮系的分类99

5.1.1 定轴轮系99

5.1.2 周转轮系100

5.1.3 混合轮系100

5.2 轮系的传动比101

5.2.1 定轴轮系的传动比的计算101

5.2.2 周转轮系传动比的计算103

5.2.3 混合轮系传动比的计算105

5.3 轮系的功能107

本章小结110

思考与习题111

第6章 间歇运动机构113

6.1 棘轮机构113

6.1.1 棘轮机构的组成和工作原理113

6.1.2 棘轮与棘爪的位置关係和主要参数115

6.1.3 棘轮机构的特点和套用117

6.2 槽轮机构117

6.2.1 槽轮机构的组成工作原理117

6.2.2 槽轮机构的主要参数118

6.2.3 槽轮机构的特点及套用119

6.3 不完全齿轮机构119

本章小结120

思考与习题120

第7章 机械零件设计概述121

7.1 机械零件应满足的基本要求和设计的一般步骤121

7.1.1 机械零件应满足的基本要求121

7.1.2 机械零件设计的一般步骤122

7.2 机械零件的失效形式及设计準则123

7.2.1 机械零件的失效形式123

7.2.2 机械零件的设计準则123

7.3 机械零件常用材料及其选用原则125

7.3.1 机械零件常用材料125

7.3.2 机械零件材料选用的原则127

7.4 机械的摩擦、磨损及润滑128

7.4.1 摩擦与磨损128

7.4.2 润滑与密封130

7.5 机械零件设计的工艺化及标準化131

7.5.1 机械零件的结构工艺性131

7.5.2 机械零件设计的标準化132

7.6 几种常用的现代机械零件设计方法简介132

本章小结133

思考与习题133

第8章 带传动134

8.1 带传动的类型、特点和套用134

8.1.1 带传动的主要类型134

8.1.2 带传动的特点和套用136

8.2 V带和V带轮136

8.2.1 V带的结构和尺寸标準136

8.2.2 V带轮的材料与结构138

8.3 带传动的工作能力分析141

8.3.1 带传动的受力分析141

8.3.2 带传动的最大有效圆周拉力及其影响142

8.3.3 弹性滑动与打滑144

8.3.4 带传动的工作应力分析144

8.4 V带传动设计146

8.4.1 带传动的主要失效形式和设计準则146

8.4.2 单根V带传递的额定功率146

8.4.3 已知数据及设计内容149

8.4.4 设计步骤与参数选择151

8.5 V带传动的张紧装置及维护154

本章小结158

思考与习题158

第9章链传动160

9.1链传动的类型、结构和特点160

9.1.1链传动的特点及套用160

9.1.2传动链的结构类型161

9.1.3链轮的结构和材料163

9.2链传动的工作情况分析166

9.2.1链传动的运动特性166

9.2.2链传动的受力分析167

9.3滚子链传动设计计算168

9.3.1滚子链传动的失效形式168

9.3.2链传动的承载能力169

9.3.3链传动的主要参数选择及设计步骤171

9.4链传动的使用和维护174

本章小结177

思考与习题178

第10章齿轮传动180

10.1齿轮传动的失效形式和设计準则180

10.1.1齿轮的工作条件与齿面硬度181

10.1.2轮齿的失效形式181

10.1.3齿轮传动的计算準则183

10.2齿轮常用材料及热处理183

10.2.1齿轮材料及其选用183

10.2.2齿轮的热处理185

10.3标準直齿圆柱齿轮传动的强度计算187

10.3.1轮齿的受力分析和计算载荷187

10.3.2齿面接触疲劳强度计算188

10.3.3齿根弯曲疲劳强度的计算191

10.3.4许用应力、齿轮主要参数和精度等级的选择192

10.4标準斜齿圆柱齿轮传动的强度计算198

10.4.1轮齿的受力分析199

10.4.2斜齿轮强度计算199

10.5标準直齿圆锥齿轮传动的强度计算202

10.5.1轮齿的受力分析203

10.5.2直齿锥齿轮传动强度的计算203

10.6齿轮的结构204

10.7齿轮传动的润滑206

10.7.1齿轮传动的润滑方式206

10.7.2润滑剂的选择207

10.8蜗桿传动207

10.8.1蜗桿传动的失效形式、计算準则、材料选择和精度207

10.8.2蜗桿传动的强度计算209

10.8.3蜗桿传动的效率、润滑及热平衡计算211

10.8.4蜗桿蜗轮的结构213

本章小结217

思考与习题218

第11章轴221

11.1轴的功用和类型221

11.2轴的材料222

11.3轴的结构设计223

11.3.1轴结构设计的基本要求223

11.3.2拟定轴上零件的装配方案224

11.3.3轴上零件的定位224

11.3.4各轴段直径和长度的确定226

11.3.5轴的结构工艺性227

11.3.6提高轴的强度的常用措施228

11.4轴的强度计算230

11.4.1按扭转强度计算230

11.4.2按弯扭合成强度计算231

11.5轴的刚度计算232

11.5.1弯曲变形的计算233

11.5.2扭转变形的计算233

11.6轴的设计实例分析234

本章小节238

思考与习题240

第12章轴承241

12.1滚动轴承的组成、类型和特点241

12.1.1滚动轴承的结构241

12.1.2滚动轴承的类型和特点242

12.2滚动轴承的代号及类型选择245

12.2.1滚动轴承的代号245

12.2.2滚动轴承类型的选择原则247

12.3滚动轴承的寿命计算和静强度计算248

12.3.1滚动轴承的失效形式和设计準则248

12.3.2轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷249

12.3.3轴承寿命的计算250

12.3.4滚动轴承的当量动载荷的计算251

12.3.5滚动轴承的静载荷的计算254

12.4滚动轴承的组合设计255

12.4.1单个滚动轴承的轴向固定255

12.4.2轴系支承端结构形式256

12.4.3滚动轴承的配合与装拆258

12.4.4轴承座的刚度与同轴度259

12.4.5滚动轴承的润滑和密封259

12.5滑动轴承261

12.5.1滑动轴承的类型、结构和材料261

12.5.2非液体摩擦滑动轴承的计算266

12.5.3液体摩擦滑动轴承简介267

12.6滚动轴承与滑动轴承的性能比较268

本章小结269

思考与习题270

第13章机械连线272

13.1螺纹连线272

13.1.1螺纹连线及螺纹连线零件272

13.1.2螺纹连线件的材料、性能等级及许用应力277

13.1.3螺纹连线的预紧和防松277

13.1.4螺栓组的结构设计279

13.1.5单个螺栓连线的强度计算281

13.1.6提高螺栓连线强度的措施286

13.2键连线、花键连线、销连线及成形连线287

13.2.1键连线287

13.2.2花键连线290

13.2.3销连线291

13.2.4成形连线291

13.3联轴器和离合器292

13.3.1联轴器293

13.3.2离合器297

本章小结300

思考与习题301

第14章减速器303

14.1常用减速器的类型特点与套用303

14.1.1减速器的主要类型和特点303

14.1.2减速器的套用305

14.2减速器的主要参数与传动比的分配306

14.3减速器的结构和润滑307

14.3.1减速器的结构307

14.3.2减速器的润滑和密封308

本章小结309

思考与习题310

参考文献311