本书是根据高等工科院校机械设计基础课程教学基本要求，针对普通高等工科院校的培养目标而编写的。本书在编写过程中有机融入了生活中或工程中的实例及操作性较强的案例，并对案例进行有效的分析，同时在每章都增加了知识扩展，这些内容突出了本书的新颖性和设计的实用性。 全书共19章，包括绪论、机械设计概论、机械运动设计与分析基础知识、平面连杆机构、凸轮机构及其设计、其他常用机构及组合机构、螺纹连接与螺旋传动、键、销及其连接、轴、滑动轴承、滚动轴承设计、联轴器、离合器和制动器、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、轮系、减速器和无级变速传动、机械的平衡与调速、机械创新设计简介。每章都给出了该章的教学内容、知识要点及基本要求，编写过程中加强了课程内容在逻辑和结构上的联系与综合。各章均附有一定数量的练习题，以便学生复习巩固所学知识。

前 言 “机械设计基础”是工科高等院校的一门重要的专业技术基础课，是培养学生了解和掌握机械基础知识、具备机械设计初步能力的重要课程。本课程的教学目标是通过课程教学、实验及实践环节培养学生具有：设计简单机械系统、零部件的能力；对于机械工程问题建立模型、分析求解和论证的能力；在机械工程实践中初步掌握并使用各种技术、技能和现代化工程工具的能力。 本书是在满足高等学校“机械设计基础”课程教学基本要求的前提下，以培养“创新型应用人才”的思想为指导，以相关专业学生就业所需的知识和操作技能为着眼点，以机械原理、机械设计课程的基本内容为主，以实际应用为原则，结合编者多年的教学经验和科研实践，经编者认真组织教学内容，吸取其他高校相关课程的教学改革经验，采用最新国家标准及规范精心编写而成。 本书在“机械原理”和“机械设计”原有课程内容的基础上，从当前相关专业学生能力培养及就业所需掌握的知识考虑，以机械设计基本理论与方法为主线，以常用机构和典型的机械传动设计为主导，将两者内容进行必要的调整，实现有机融合，形成了一本知识体系更系统、整体性更好的教材。本书在介绍基本理论知识的同时，在内容上增加了机械创新设计，同时在每章都增加了导入案例和知识扩展，这样可使本书的内容具有创新性及前瞻性，并且可使本书能更好地适应当前应用型本科创新型人才培养的需要。 本书可作为高等学校相关专业的教材，也可供相关专业师生和工程技术人员参考使用。 本书由于克强担任主编，孙桂兰、陈国辉、王静平担任副主编。参加编写的有：黑龙江科技大学的于克强（第1、3、4、5、6、7、11、15章）、孙桂兰（第9、10、16章）、陈国辉（第8、12、14章），安徽工程大学的王静平（第2、13章），哈尔滨石油学院的邓佳玉（第17、19章），东北农业大学的平忠源（第18章）。本书由于克强负责统稿，由孙桂兰和陈国辉负责校稿。

目 录 第1章 绪论 1 1.1 概述 2 1.2 机械工业在现代化建设中的作用 2 1.3 本课程研究的对象和内容 3 1.4 本课程的地位、性质及任务 5 1.4.1 本课程的地位 5 1.4.2 本课程的性质 5 1.4.3 本课程的主要任务 6 练习题 6 第2章 机械设计概论 7 2.1 机械设计的基本要求与设计准则 8 2.1.1 机械设计的基本要求 8 2.1.2 机器设计的基本要求 8 2.1.3 机械零件的设计准则 9 2.2 机械设计的方法和一般步骤 10 2.2.1 机械设计的方法 10 2.2.2 机器设计的一般步骤 10 2.3 机械零件的常用材料及选择 11 2.3.1 机械零件的常用材料 11 2.3.2 选择机械零件材料的原则 14 2.4 许用应力与安全系数 15 2.4.1 载荷和应力 15 2.4.2 静应力下的许用应力 16 2.4.3 变应力下的许用应力 16 2.4.4 安全系数 17 2.5 机械零件的工艺性 17 练习题 18 第3章 机械运动设计与分析基础知识 19 3.1 运动副及其分类 20 3.1.1 运动副的定义 20 3.1.2 运动副的分类 21 3.1.3 运动链和机构 22 3.2 平面机构运动简图 22 3.2.1 平面机构运动简图定义 22 3.2.2 绘制平面机构运动简图的要点 23 3.2.3 机构运动简图绘制的步骤 24 3.3 平面机构的自由度计算 25 3.3.1 平面机构自由度计算公式 25 3.3.2 机构具有确定运动的条件 26 3.3.3 计算平面机构自由度时应注意的事项 27 3.4 平面机构的组成原理、结构分类及结构分析 31 3.4.1 平面机构的组成原理 31 3.4.2 平面机构的结构分析 33 3.4.3 平面机构的高副低代 33 练习题 35 第4章 平面连杆机构 37 4.1 平面连杆机构基本概述 38 4.2 铰链四杆机构的基本形式及演化 38 4.2.1 铰链四杆机构的基本形式 38 4.2.2 铰链四杆机构的演化 41 4.3 铰链四杆机构的基本知识 46 4.3.1 铰链四杆机构有曲柄的条件 46 4.3.2 铰链四杆机构的急回特性 47 4.3.3 铰链四杆机构的传动特性 48 4.4 铰链四杆机构的设计 51 4.4.1 连杆设计的基本内容和问题 51 4.4.2 用图解法设计铰链四杆机构 51 练习题 55 第5章 凸轮机构及其设计 58 5.1 凸轮机构的类型及应用 59 5.1.1 凸轮机构的组成及特点 59 5.1.2 凸轮机构的类型 59 5.1.3 凸轮机构的应用 62 5.2 从动件的运动规律 63 5.2.1 凸轮机构的基本名词术语 63 5.2.2 从动件基本运动规律 64 5.2.3 从动件运动规律的选择 70 5.3 凸轮轮廓曲线的设计 70 5.3.1 凸轮轮廓曲线设计的基本原理 71 5.3.2 用图解法设计盘形凸轮轮廓曲线 71 5.3.3 用解析法设计盘形凸轮轮廓曲线 75 5.4 凸轮机构基本参数的确定 77 5.5.1 凸轮机构压力角 78 5.5.2 凸轮基圆半径的确定 80 5.5.3 滚子半径的确定 81 5.5.4 平底尺寸的确定 82 练习题 83 第6章 其他常用机构及组合机构 84 6.1 棘轮机构 85 6.1.1 棘轮机构的组成及工作原理 85 6.1.2 齿式棘轮机构类型及应用 86 6.1.3 摩擦式棘轮机构 88 6.1.4 棘轮机构的运动设计 89 6.2 槽轮机构 90 6.2.1 槽轮机构的组成和工作原理 90 6.2.2 槽轮机构的特点和应用 90 6.2.3 槽轮机构的类型 91 6.2.4 槽轮机构的设计要点 91 6.3 不完全齿轮机构 92 6.4 组合机构 93 6.4.1 连杆—连杆机构 93 6.4.2 连杆—凸轮机构 94 6.4.3 双凸轮机构 94 6.4.4 连杆—棘轮机构 94 6.4.5 3齿轮—连杆机构 95 练习题 95 第7章 螺纹连接与螺旋传动 97 7.1 螺纹连接的基本知识 98 7.1.1 螺纹的形成 98 7.1.2 螺纹的类型 98 7.1.3 螺纹的主要参数 99 7.2 螺纹副的受力分析、效率和自锁 100 7.2.1 矩形螺纹 100 7.2.2 非矩形螺纹 101 7.3 螺纹连接类型和标准连接件 102 7.3.1 普通螺纹连接的基本类型 102 7.3.2 螺纹紧固件 104 7.4 螺纹连接的预紧与防松 106 7.4.1 螺纹连接的预紧 106 7.4.2 螺纹连接的防松 107 7.5 螺纹连接的强度计算 108 7.5.1 螺栓的失效形式及计算准则 108 7.5.2 受轴向工作载荷的螺栓连接 109 7.5.3 受横向工作载荷的螺栓连接 112 7.5.4 螺纹连接的常用材料及许用应力 114 7.5.5 提高螺栓连接强度的措施 115 7.6 螺旋传动 118 7.6.1 螺旋传动的特点 118 7.6.2 螺旋传动的转换及应用 119 7.6.3 螺旋传动的类型 119 练习题 121 第8章 键、销及其他连接 123 8.1 键连接 124 8.1.1 键连接的功用、主要类型和应用 124 8.1.2 键的选择和键连接的强度计算 127 8.1.3 花键连接的特点、类型和应用 129 8.1.4 花键连接的设计计算 130 8.2 销连接 132 8.3 无键连接 133 8.3.1 型面连接 133 8.3.2 过盈连接 133 8.3.3 胀紧连接 134 练习题 134 第9章 轴 136 9.1 轴的类型及应用 137 9.2 轴的材料及选择 139 9.2.1 轴的材料及热处理 139 9.2.2 轴的材料选择 139 9.3 轴的结构设计 140 9.3.1 轴的制造安装要求 141 9.3.2 轴上零件的布置与结构 141 9.3.3 轴上零件的定位和固定 142 9.3.4 轴段直径和长度的确定 145 9.3.5 避免或减少应力集中 146 9.3.6 轴的结构工艺性 146 9.4 轴的工作能力计算 146 9.4.1 轴的强度计算 146 9.4.2 轴的刚度计算 153 练习题 154 第10章 滑动轴承 156 10.1 滑动轴承的摩擦状态 157 10.1.1 摩擦学相关内容 157 10.1.2 摩擦状态 157 10.2 滑动轴承的类型、结构形式 158 10.2.1 滑动轴承的类型 158 10.2.2 滑动轴承的结构形式 158 10.3 滑动轴承的失效形式及常用材料 162 10.3.1 滑动轴承的失效形式 162 10.3.2 滑动轴承的材料 162 10.4 滑动轴承的润滑剂和润滑装置 164 10.4.1 润滑剂的选择 164 10.4.2 润滑方法和润滑装置的选择 167 10.5 非液体摩擦滑动轴承 169 10.5.1 失效形式及计算准则 169 10.5.2 非液体摩擦滑动轴承的计算 169 10.6 液体摩擦滑动轴承简介 171 10.6.1 液体动压轴承 171 10.6.2 液体静压轴承工作原理简介 172 练习题 173 第11章 滚动轴承设计 175 11.1 滚动轴承的主要类型及代号 176 11.1.1 滚动轴承的基本构造 176 11.1.2 滚动轴承的类型 177 11.1.3 滚动轴承的性能和特点 178 11.1.4 滚动轴承的代号 184 11.1.5 滚动轴承的类型选择 186 11.2 滚动轴承的工作情况 188 11.2.1 滚动轴承的受力分析 188 11.2.2 滚动轴承的主要失效形式及计算准则 189 11.3 滚动轴承的寿命计算 190 11.3.1 基本概念 190 11.3.2 滚动轴承的寿命计算公式 193 11.3.3 角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷与轴向载荷计算 195 11.3.4 滚动轴承的静载荷计算 196 11.4 轴承装置的结构设计 197 11.4.1 滚动轴承组成支撑结构 197 11.4.2 轴承游隙和轴承组合位置的调整 199 11.4.3 滚动轴承的固定 199 11.4.4 滚动轴承的配合和装拆 200 11.4.5 轴承合理的组合方式及预紧 201 11.4.6 滚动轴承的润滑和密封 203 练习题 208 第12章 联轴器、离合器和制动器 210 12.1 联轴器 211 12.1.1 联轴器的类型 211 12.1.2 联轴器的特点 222 12.1.3 联轴器的选择 223 12.2 离合器 225 12.2.1 离合器的类型及特点 225 12.2.2 离合器的选择 231 12.3 制动器 232 12.3.1 摩擦制动器的组成与分类 232 12.3.2 制动器的选择与确定 234 练习题 235 第13章 带传动 237 13.1 带传动的类型和特点 238 13.1.1 带传动的工作原理 238 13.1.2 带传动的形式 238 13.1.3 摩擦式带传动的类型 238 13.1.4 带传动的工作特点和适用范围 239 13.2 V带和V带轮 240 13.2.1 V带的结构和标准 240 13.2.2 V带轮的材料和结构设计 241 13.2.3 带传动的几何尺寸计算 243 13.3 带传动的受力分析和弹性滑动 244 13.3.1 带传动的受力分析 244 13.3.2 带传动的最大有效拉力及其影响因素 244 13.3.3 带传动的弹性滑动和打滑 245 13.4 带传动的应力分析和设计准则 246 13.4.1 带传动的应力分析 246 13.4.2 带传动的失效形式及设计准则 248 13.4.3 V带传动的基本额定功率 248 13.5 V带传动的设计计算 250 13.5.1 已知条件和设计内容 250 13.5.2 设计步骤和设计参数的选择 250 13.6 带传动的张紧、安装和维护 255 13.6.1 带传动张紧 255 13.6.2 V带的安装和维护 256 练习题 257 第14章 链传动 258 14.1 链传动的类型、特点和应用 259 14.1.1 链传动的类型 259 14.1.2 链传动的特点及应用 259 14.2 滚子链及链轮 260 14.2.1 滚子链 260 14.2.2 滚子链链轮 262 14.3 链传动的运动特性 264 14.3.1 链传动的运动不均匀性 264 14.3.2 链传动的受力分析 265 14.4 滚子链传动的失效形式和设计计算 266 14.4.1 链传动的失效形式 266 14.4.2 功率曲线图 267 14.4.3 链传动参数的选择和设计步骤 269 14.5 链传动的布置、张紧与润滑 272 14.5.1 链传动的布置 272 14.5.2 链传动的润滑 273 14.5.3 链传动的张紧 274 练习题 275 第15章 齿轮传动 276 15.1 齿轮传动的特点和类型 277 15.1.1 齿轮传动概述 277 15.1.2 齿轮传动的特点 277 15.1.3 齿轮传动的类型 277 15.2 齿廓啮合的基本定律 279 15.2.1 齿廓啮合基本定律 279 15.2.2 齿廓曲线的选择 280 15.3 渐开线齿廓及其啮合特性 281 15.3.1 渐开线的形成与特性 281 15.3.2 渐开线函数及渐开线方程式 281 15.3.3 渐开线齿廓啮合特性 282 15.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸 283 15.4.1 外齿轮各部分的名称和主要参数 283 15.4.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的尺寸计算公式 285 15.4.3 齿条和内齿轮的尺寸 286 15.5 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 287 15.5.1 正确啮合条件 287 15.5.2 连续传动条件 287 15.6 渐开线齿轮的切制原理及根切现象 292 15.6.1 渐开线齿轮的加工方法 292 15.6.2 齿轮精度等级 295 15.6.3 渐开线齿廓的根切 296 15.6.4 变位齿轮的概述 297 15.7 齿轮传动的失效形式、设计准则及材料 299 15.7.1 齿轮的失效形式 299 15.7.2 齿轮传动的设计准则 301 15.7.3 齿轮的材料 301 15.8 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 303 15.8.1 轮齿的受力分析和计算载荷 303 15.8.2 齿轮的许用应力 304 15.8.3 齿面接触疲劳强度计算 307 15.8.3 齿根弯曲疲劳强度计算 310 15.8.4 齿轮传动的强度计算说明 312 15.8.5 齿轮传动设计参数的选择 313 15.8.6 齿轮精度的选择 314 15.8.7 标准直齿轮传动的设计步骤 315 15.9 斜齿圆柱齿轮传动 317 15.9.1 斜齿圆柱齿轮齿廓形成及啮合特点 317 15.9.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算 318 15.9.3 斜齿圆柱齿轮啮合传动 320 15.9.4 当量齿轮和当量齿数 322 15.9.5 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 322 15.10 直齿圆锥齿轮传动 329 15.10.1 直齿圆锥齿轮传动概述 329 15.10.2 直齿圆锥齿轮的当量齿轮和当量齿数 331 15.10.3 直齿圆锥齿轮的参数和几何尺寸计算 331 15.10.4 直齿圆锥齿轮传动的强度计算 334 15.10.5 齿面接触疲劳强度计算 335 15.11 齿轮的润滑与结构设计 335 15.11.1 齿轮传动的润滑 335 15.11.2 齿轮传动的结构设计 337 练习题 339 第16章 蜗杆传动 341 16.1 蜗杆传动的类型和特点 342 16.1.1 蜗杆传动的类型 342 16.1.2 蜗杆传动的特点 343 16.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 344 16.2.1 蜗杆传动的正确啮合条件 344 16.2.2 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸 344 16.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 347 16.3.1 蜗杆传动的滑动速度 347 16.3.2 蜗杆传动的失效形式和设计准则 348 16.3.3 蜗杆传动的材料和结构 348 16.4 蜗杆传动的强度计算 350 16.4.1 蜗杆传动的受力分析 350 16.4.2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算 351 16.4.3 蜗轮轮齿齿根弯曲疲劳强度计算 352 16.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 353 16.5.1 蜗杆传动的效率 353 16.5.2 蜗杆传动的润滑 354 16.5.3 蜗杆传动的热平衡计算 355 练习题 357 第17章 轮系、减速器和无级变速传动 359 17.1 轮系的分类 360 17.2 轮系的传动比计算 361 17.2.1 定轴轮系传动比的计算 362 17.2.2 周转轮系传动比的计算 364 17.2.3 复合轮系传动比的计算 366 17.3 轮系的功用 367 练习题 371 第18章 机械的平衡与调速 373 18.1 回转件平衡的意义 374 18.2 刚性转子的静平衡和动平衡 374 18.2.1 平衡方法 374 18.2.2 刚性转子的静平衡 374 18.2.3 刚性转子的动平衡 376 18.3 机械的速度波动及调节 379 18.3.1 机械的运转过程 379 18.3.2 周期性速度波动及其调节方法 380 18.3.3 非周期性速度波动及其调节方法 384 练习题 385 第19章 机械创新设计简介 387 19.1 机械创新设计的要求及内容 388 19.1.1 机械创新设计的要求 388 19.1.2 机械创新设计的内容 389 19.2 创新技法 390 19.2.1 设问探求法 390 19.2.2 缺点列举及改进方法 390 19.2.3 组合创造法 391 练习题 392 参考文献 393

于克强，黑龙江科技大学副教授，东北农业大学博士毕业。获第五届黑龙江省教学软件比赛一等奖，黑龙江科技学院第二届多媒体课件比赛一等奖，第十二届全国多媒体课件大赛二等奖，第五届黑龙江省现代教育技术论文比赛三等奖等。__eol__

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