本书是编写团队根据近年来相关课程教学改革的实践经验，并参照教育部高等学校机械基础课程教学指导分委员会制定的“机械设计基础课程教学基本要求”组织编写的。在内容编排上，注重理论与实际应用相结合，注重学生能力的培养与职业素质的养成。全书共14章，内容包括：绪论，平面机构运动简图和自由度，平面连杆机构，凸轮机构，间歇运动机构，带传动和链传动，齿轮传动，蜗杆传动，轮系，轴，轴承，联轴器、离合器和制动器，螺纹连接，键和销。每章后均附有习题以供选用，书后还配有相应的习题参考答案，方便学生自学。本书利用二维码技术，将重点、难点知识关联动画等数字化资源，便于学生理解和使用。另外，本书还可为任课教师提供电子课件，可供教学参考。
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目录
绪论 1
0.1 机械的组成 2
0.1.1 机器和机构 2
0.1.2 零件、部件和构件 5
0.1.3 机器的分类、功能组成及发展 6
0.2 机械设计的任务、要求和一般程序 8
0.3 机械设计方法简介 9
0.3.1 传统机械设计方法 9
0.3.2 现代机械设计方法 10
0.4 本课程的性质、任务和
学习内容 11
习题 12
扩展阅读：汽车的发展史 12
第1章 平面机构运动简图和自由度 14
1.1 平面机构的组成 15
1.2 平面机构运动简图 16
1.2.1 平面机构运动简图及其作用 16
1.2.2 平面机构运动简图的符号 17
1.2.3 平面机构运动简图的绘制 18
1.3 平面机构的自由度 19
1.3.1 平面机构自由度的计算公式 19
1.3.2 计算平面机构自由度的注意事项 20
1.3.3 机构具有确定运动的条件 22
1.4 工程应用案例：惯性筛 23
习题 24
扩展阅读：多自由度的混沌摆 25
第2章 平面连杆机构 27
2.1 平面连杆机构的特点和应用 28
2.2 铰链四杆机构的基本类型及演化 30
2.2.1 铰链四杆机构的基本类型 30
2.2.2 铰链四杆机构的演化 32
2.3 平面四杆机构的基本特性 35
2.3.1 铰链四杆机构存在曲柄的条件 35
2.3.2 急回特性 37
2.3.3 压力角和传动角 37
2.3.4 死点位置 39
2.4 平面四杆机构的设计 40
2.4.1 给定行程速比系数的设计问题 40
2.4.2 给定连杆位置的设计问题 41
2.4.3 给定两连架杆对应位置的设计问题 41
2.4.4 给定某点运动轨迹的设计问题 42
2.4.5 基于MATLAB的四杆机构优化设计 43
2.5 平面多杆机构简介 47
2.6 工程应用案例：多功能自动翻身床 48
习题 50
扩展阅读：连杆机构与现代社会动力之源 52
第3章 凸轮机构 54
3.1 凸轮的应用、分类和特点 55
3.1.1 凸轮机构的应用 55
3.1.2 凸轮机构的分类 56
3.1.3 凸轮机构的特点 57
3.2 常用从动件的运动规律 57
3.2.1 几个基本概念 57
3.2.2 常用运动规律 58
3.3 凸轮轮廓曲线设计图解法 61
3.3.1 反转法原理 61
3.3.2 直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 62
3.3.3 摆动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 64
3.4 凸轮结构设计 65
3.4.1 压力角 65
3.4.2 凸轮基本尺寸的确定 66
3.4.3 凸轮的结构及其与轴的连接 68
3.5 工程应用案例：缝纫机 69
习题 70
扩展阅读：达·芬奇与中国古代科技 72
第4章 间歇运动机构 73
4.1 棘轮机构 74
4.1.1 棘轮的工作原理和类型 74
4.1.2 棘爪的工作条件 75
4.1.3 棘轮和棘爪的几何尺寸 75
4.1.4 棘轮机构的应用 76
4.2 槽轮机构 77
4.2.1 槽轮机构的工作原理 77
4.2.2 槽轮机构的主要参数 78
4.2.3 槽轮机构的其他几何尺寸 79
4.3 不完全齿轮机构 79
4.4 工程应用案例：蜂窝煤压制机 80
习题 81
扩展阅读：电影放映机的历史 81
第5章 带传动和链传动 83
5.1 带传动的类型、特点和应用 84
5.2 V带和带轮 86
5.2.1 V带的结构和规格 86
5.2.2 V带轮 88
5.3 带传动工作情况分析 91
5.3.1 带传动的主要参数 91
5.3.2 带传动受力分析 91
5.3.3 带的应力分析 93
5.3.4 带传动运动学特性 95
5.4 普通V带传动设计 96
5.4.1 单根普通V带的基本额定功率 96
5.4.2 带传动设计计算步骤和参数选择 97
5.5 带传动的张紧与维护 101
5.6 同步带传动简介 102
5.7 链传动的分类、特点和应用 103
5.8 滚子链和链轮 104
5.8.1 滚子链的结构和规格 104
5.8.2 滚子链的链轮 106
5.9 链传动工作情况分析 108
5.9.1 链传动的运动特性分析 108
5.9.2 链传动的受力分析 108
5.10 滚子链传动设计 109
5.10.1 链传动的主要失效形式 109
5.10.2 功率曲线图 109
5.10.3 链传动设计计算步骤和参数选择 110
5.11 链传动的使用和维护 113
5.12 工程应用案例：输送机 115
5.12.1 带传动设计 116
5.12.2 链传动设计 118
习题 119
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第6章 齿轮传动 121
6.1 齿轮机构的特点和分类 122
6.2 渐开线齿廓 123
6.2.1 渐开线的性质 123
6.2.2 渐开线齿廓的啮合特性 124
6.3 直尺圆柱齿轮几何尺寸计算 125
6.3.1 齿轮各部分名称参数 125
6.3.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算 126
6.4 渐开线标准齿轮啮合传动 127
6.4.1 正确啮合条件 127
6.4.2 正确安装条件 128
6.4.3 连续传动条件 129
6.5 渐开线齿轮的切齿原理 129
6.6 渐开线齿轮的根切、最少齿数和变位齿轮 131
6.6.1 根切与最少齿数 131
6.6.2 变位齿轮 132
6.7 齿轮的失效形式和设计准则 134
6.7.1 齿轮的失效形式 134
6.7.2 齿轮的设计准则 136
6.8 齿轮材料和精度等级 136
6.8.1 齿轮的材料及其选择 136
6.8.2 齿轮传动的精度等级 138
6.9 标准直齿圆柱齿轮传动设计计算 139
6.9.1 标准直齿圆柱齿轮轮齿的受力分析 139
6.9.2 标准直齿圆柱齿轮齿面接触疲劳强度计算 140
6.9.3 标准直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度计算 141
6.9.4 标准直齿圆柱齿轮传动设计参数的选择 143
6.10 斜齿圆柱齿轮传动 143
6.10.1 斜齿轮齿廓的形成和特点 143
6.10.2 斜齿圆柱齿轮的主要参数 144
6.10.3 平行轴斜齿轮传动的重合度 145
6.10.4 平行轴斜齿轮传动的当量齿轮和当量齿数 145
6.10.5 斜齿圆柱齿轮传动设计计算 146
6.11 直齿锥齿轮传动 148
6.11.1 圆锥齿轮传动的特点和应用 148
6.11.2 直齿锥齿轮的背锥和当量齿数 149
6.11.3 直齿锥齿轮传动设计计算 150
6.12 齿轮的结构设计、润滑和效率 151
6.12.1 齿轮的结构设计 151
6.12.2 齿轮的润滑 153
6.12.3 齿轮的效率 154
6.13 工程应用案例：减速器 154
6.13.1 高速级齿轮传动设计 155
6.13.2 低速级齿轮传动设计 156
习题 158
扩展阅读：中国古代齿轮的历史 160
第7章 蜗杆传动 161
7.1 蜗杆传动的类型、特点和应用 162
7.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 164
7.2.1 圆柱蜗杆传动的主要参数 164
7.2.2 圆柱蜗杆的几何尺寸计算 167
7.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 167
7.4 圆柱蜗杆传动的设计计算 169
7.4.1 圆柱蜗杆传动的受力分析 169
7.4.2 圆柱蜗杆传动的强度计算 169
7.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 171
7.6 工程应用案例：减速器 174
习题 176
扩展阅读：电梯的发展史 177
第8章 轮系 178
8.1 轮系的类型 178
8.2 定轴轮系传动比计算 180
8.2.1 定轴轮系传动比大小的计算 180
8.2.2 首、末轮转向关系的确定 180
8.3 周转轮系传动比计算 182
8.3.1 周转轮系的组成 182
8.3.2 转化轮系及传动比计算 182
8.4 复合轮系传动比计算 185
8.5 轮系的作用 185
8.6 工程应用案例：龙门刨床工作台 187
习题 188
扩展阅读：手表的发展史 191
第9章 轴 192
9.1 轴的作用和分类 193
9.2 轴的常用材料 194
9.3 轴的结构设计 194
9.3.1 轴上零件的定位和固定 195
9.3.2 轴的各段直径和长度确定 196
9.3.3 改善轴的受力状况和结构工艺性 197
9.4 轴的强度计算 198
9.4.1 轴的扭转强度计算 198
9.4.2 轴的弯扭合成强度计算 199
9.5 轴的刚度计算 200
9.6 工程应用案例：矿用凿井绞车 200
习题 203
扩展阅读：轴的磨损和修复 204
第10章 轴承 206
10.1 滚动轴承的结构、类型和代号 207
10.1.1 滚动轴承的结构 207
10.1.2 滚动轴承的类型和性能 207
10.1.3 滚动轴承的代号 210
10.2 滚动轴承的选择计算 211
10.2.1 主要失效形式 211
10.2.2 轴承寿命 212
10.2.3 角接触向心轴承轴向载荷的计算 213
10.3 滚动轴承的组合设计 215
10.3.1 轴承的固定 215
10.3.2 轴承组合的调整 216
10.4 滑动轴承的结构和特点 217
10.5 滑动轴承的常用材料 219
10.6 滑动轴承的润滑 220
10.7 非液体摩擦滑动轴承的计算 221
10.7.1 径向滑动轴承的计算 221
10.7.2 止推滑动轴承的计算 221
10.8 工程应用案例：带式输送机和纺织机 221
10.8.1 带式输送机 221
10.8.2 纺织机 223
习题 223
扩展阅读：宝石轴承 224
第11章 联轴器、离合器和制动器 225
11.1 联轴器 226
11.1.1 固定式刚性联轴器 226
11.1.2 可移式刚性联轴器 226
11.1.3 联轴器的选择 229
11.2 离合器 230
11.3 制动器 232
11.4 工程应用案例：卷扬机 235
习题 235
扩展阅读：宝马xDrive全时四驱系统 236
第12章 螺纹连接 238
12.1 螺纹的类型、参数和标注 239
12.1.1 螺纹的类型和应用 239
12.1.2 螺纹的参数 241
12.1.3 螺纹的标注 242
12.2 螺纹连接的基本类型和螺纹紧固件 242
12.2.1 螺纹连接的基本类型 243
12.2.2 螺纹紧固件 244
12.3 螺纹连接的预紧和防松 245
12.3.1 螺纹连接的预紧 245
12.3.2 螺纹连接的防松 246
12.4 螺栓的强度计算 249
12.4.1 螺栓的失效形式和设计准则 249
12.4.2 松螺栓连接 250
12.4.3 紧螺栓连接 250
12.4.4 单个螺栓的强度计算总结 253
12.4.5 螺纹连接件的材料 253
12.4.6 螺纹连接件的许用应力 254
12.5 螺栓连接的结构设计 255
12.5.1 螺栓组连接的结构 255
12.5.2 螺栓组连接的受力分析 256
12.6 提高螺纹连接强度的措施 260
12.7 工程应用案例：卷扬机和法兰结构 263
12.7.1 卷扬机 263
12.7.2 法兰结构 263
习题 264
扩展阅读：截止阀 266
第13章 键和销 267
13.1 键连接 268
13.1.1 平键连接 268
13.1.2 半圆键连接 270
13.1.3 楔键和切向键连接 270
13.1.4 平键连接的设计计算 271
13.2 花键连接 272
13.2.1 花键的分类和应用 272
13.2.2 花键连接的强度计算 273
13.3 销连接 274
13.4 工程应用案例：带式运输机 275
习题 276
扩展阅读：手动变速器换挡杆下的玄机 277
习题参考答案 279
参考文献 284
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