本书是“十三五”江苏省高等学校重点教材，根据编者多年教学、生产实践经验，依据人才培养要求、企业产品设计流程及学生认知规律编写而成。为更好地落实立德树人根本任务，本书注重激发学生家国情怀和使命担当，强化学生工程伦理教育，培养学生勇于探索的创新精神、精益求精的大国工匠精神以及运用马克思主义立场、观点与方法提高认识问题、分析问题与解决问题的能力。

本书包括常用机构的运动分析与设计、工程构件的受力分析与承载能力设计、常用机械传动装置的分析与设计、典型零部件的设计与选用四大模块。在各模块中，根据职业岗位要求，构建相应学习情境，每个学习情境均包含有以思维导图视频讲解方式的小结及知识巩固与能力训练题，书后还附常用国家标准及知识巩固与能力训练题的参考答案。同时，本书还讲解了创新思维及机械创新常用技法部分，可根据教学实际灵活穿插安排创新实践环节，以帮助培养学生的创新能力。

本书对主要知识点及工程应用案例配有丰富的二维码微课资源，可直接扫码学习，还配有多媒体电子课件，供助学助教使用，读者可登录机械工业出版社教育服务网（http://www.cmpedu.com）注册后免费下载电子课件。

本书可供高等职业院校机电类专业师生使用，也可供其他专业师生及工程技术人员参考，还可作为准备专升本学生的复习与辅导教材，以及社会职业教育培训教材。

“十三五”江苏省高等学校重点教材（编号：20191128）。

前言

绪论机械设计的认知及金属材料与

热处理常识1

能力目标1

素质目标1

案例导入1

01机器的特征及其组成2

02机械设计的基本要求及一般过程4

03常用金属材料及其应用5

04常用热处理方法及其应用7

知识拓展——民族自豪之部分代表性大国

重器8

小结——思维导图讲解8

知识巩固与能力训练题8模块一常用机构的运动分析与设计

模块简介9

学习情境一平面机构运动简图的绘制及

自由度分析10

能力目标10

素质目标10

案例导入10

11运动副及其分类11

12平面机构运动简图的绘制13

13平面机构的自由度分析与计算17

知识拓展——社会主义核心价值观的基本

内容21

小结——思维导图讲解21

知识巩固与能力训练题21

学习情境二平面连杆机构的运动

分析与设计24

能力目标24

素质目标24

案例导入24

21平面连杆机构的特点及其应用25

22平面四杆机构的类型及其应用26

23平面四杆机构的工作特性及其应用32

24平面四杆机构的设计（图解法）  36

知识拓展——平面四杆机构的设计（解析法

和实验法）38

小结——思维导图讲解38

知识巩固与能力训练题38

学习情境三凸轮机构和间歇运动机构的

运动分析与设计40

能力目标40

素质目标40

案例导入40

31凸轮机构的组成、应用及分类41

32凸轮机构的工作过程及从动件的常用

运动规律43

33凸轮轮廓曲线的设计47

34常见间歇运动机构的工作原理及

应用51

知识拓展——心理学中的棘轮效应57

小结——思维导图讲解57

知识巩固与能力训练题57模块二工程构件的受力分析与承载能力设计

模块简介59

学习情境四静力学公理及工程构件

受力图的绘制60

能力目标60

素质目标60

案例导入60

41静力学的基本概念61

42静力学公理及其应用62

43工程中常见的约束及其约束反力65

44工程构件受力图的绘制67

知识拓展——静力学发展简史69

小结——思维导图讲解69

知识巩固与能力训练题69

学习情境五力系的合成与平衡分析72

能力目标72

素质目标72

案例导入72

51平面汇交力系的合成与平衡分析73

52力对点之矩及合力矩定理的应用75

53力偶及平面力偶系的合成与平衡

分析76

54平面任意力系的简化与平衡分析79

55物体系统的平衡分析85

56考虑摩擦时的平衡问题分析88

知识拓展——空间力系的合成与平衡分析92

小结——思维导图讲解92

知识巩固与能力训练题92

学习情境六工程构件轴向拉伸与

压缩的承载能力设计96

能力目标96

素质目标96

案例导入96

61构件承载能力与杆件变形形式97

62轴向拉伸与压缩的轴力、轴力图及

应力计算98

63轴向拉伸与压缩时的强度计算101

64轴向拉伸与压缩时的变形计算102

知识拓展——赵州石拱桥与安澜竹索桥104

小结——思维导图讲解104

知识巩固与能力训练题104

学习情境七工程构件剪切与挤压的

承载能力设计107

能力目标107

素质目标107

案例导入107

71剪切的工程实例及实用计算108

72挤压的工程实例及实用计算109

知识拓展——民族自豪之中国榫卯技术110

小结——思维导图讲解110

知识巩固与能力训练题110

学习情境八工程构件扭转的承载

能力设计112

能力目标112

素质目标112

案例导入112

81扭转的工程实例及概念113

82外力偶矩的计算、扭矩和扭矩图113

83圆轴扭转时的应力计算和强度条件116

84圆轴扭转时的变形计算和刚度条件118

知识拓展——工程活动中的基本伦理

原则121

小结——思维导图讲解121

知识巩固与能力训练题121

学习情境九工程构件弯曲的承载能力

设计123

能力目标123

素质目标123

案例导入123

91弯曲的工程实例和概念124

92弯曲的内力计算及剪力图和弯矩图的

绘制125

93横梁弯曲的应力计算和强度条件130

94提高梁弯曲承载能力的措施134

知识拓展——横梁弯曲的变形计算和刚度

条件136

小结——思维导图讲解136

知识巩固与能力训练题136模块三常用机械传动装置的分析与设计

模块简介138

学习情境十带传动和链传动的分析与

设计139

能力目标139

素质目标139

案例导入139

101带传动的类型及特点140

102V带的结构及规格142

103V带轮的材料及结构145

104V带传动的工作能力分析148

105V带传动的设计150

106带传动的张紧、安装与维护157

107链传动的特点、类型、使用与

维护159

知识拓展——同步带传动的特点、类型及

规格161

小结——思维导图讲解161

知识巩固与能力训练题161

学习情境十一齿轮传动的分析与

设计163

能力目标163

素质目标163

案例导入164

111齿轮传动的特点、类型及齿廓啮合

基本定律164

112渐开线齿廓及其啮合特点166

113渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分

名称及其几何尺寸169

114渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合

分析171

115渐开线齿轮的加工方法174

116齿轮传动的失效形式、设计准则、

材料及结构177

117直齿圆柱齿轮的受力分析与强度

计算183

118斜齿圆柱齿轮传动分析与强度

计算190

119直齿锥齿轮传动分析与强度计算196

1110蜗杆传动分析与强度计算199

知识拓展——蜗杆传动的效率、热平衡

校核与润滑208

小结——思维导图讲解208

知识巩固与能力训练题208

学习情境十二轮系传动比的计算及

应用211

能力目标211

素质目标211

案例导入211

121轮系的定义及分类212

122轮系传动比的计算213

123轮系的应用218

知识拓展——新型轮系的特点及应用220

小结——思维导图讲解220

知识巩固与能力训练题220模块四典型零部件的设计与选用

模块简介222

学习情境十三轴的结构与承载能力

设计223

能力目标223

素质目标223

案例导入223

131轴的类型及材料224

132轴的结构设计226

133轴的承载能力设计231

134轴的设计实例234

知识拓展——工匠精神的内涵238

小结——思维导图讲解238

知识巩固与能力训练题238

学习情境十四轴承的选用与组合

设计239

能力目标239

素质目标239

案例导入239

141滚动轴承的结构、类型和代号240

142滚动轴承的选择243

143滚动轴承的组合设计245

144滑动轴承的类型、材料与润滑251

知识拓展——滚动轴承的设计计算255

小结——思维导图讲解255

知识巩固与能力训练题255

学习情境十五常用联接件的类型与

选用257

能力目标257

素质目标257

案例导入257

151螺纹联接的类型与选用258

152联轴器、离合器和制动器的类型与

选用267

153键联接与销联接的类型与选用275

154铆接、胶接、焊接和过盈联接的

特点与应用280

知识拓展——弹簧的类型与应用282

小结——思维导图讲解282

知识巩固与能力训练题282

附录284

附录A创新思维及机械创新常用技法284

附录BY系列三相异步电动机技术

参数295

附录C常用滚动轴承技术参数297

附录D工业常用润滑油和润滑脂300

附录E常用联轴器技术参数302

附录F标准公差和孔与轴的常用基本偏差

数值305

附录G知识巩固与能力训练题参考答案

（部分）306

参考文献313