制造业在国民经济中扮演着至关重要的角色，是国家创造力、竞争力和综合国力的重要体现。机械是制造业的主体，涉及制造业的方方面面，与材料、冶金、矿物、交通、汽车、能源、航空、航天、土木、仪器、石油、化工、轻纺、食品加工、包装等诸多行业和学科都存在密切关系。党的二十大报告提出;加快建设制造强国;推动制造业高端化、智能化、绿色化发展，实现制造强国的战略目标离不开创新、高质量和高效率的机械行业。无论是高铁、高端机床、先进工程机械、大飞机等重大技术装备，还是以先进控制器、高精度伺服系统和高性能减速器等为特征的智能制造与机器人技术，都与机械行业核心竞争力的提升息息相关。加快建设制造强国离不开工程创新人才的培养，对于从事制造业的工程技术人员而言，无论他们的本职专业是什么，都需要经常接触各种类型的通用和专用机械，因此这些工业部门的从业人员也应当具备一定的机械基础知识，这正是本书主要阐述的基本内容。此外，读者在从事工程工作中可能面临各种未知且更新迅速的复杂工程问题，特别是工程思维是解决问题的关键，为此，本书也将训练工程思维作为重要任务。本书的主要特色有以下几点：(1)内容整合除第1章绪论以外，全书按照机构、传动、连接、支承等四大部分进行编排。第2章、第3章、第4章、第7章、第8章是机构部分，主要介绍机构结构分析基础、连杆机构、凸轮机构、轮系和其他常用机构等；第5章、第6章、第9章为机械传动部分，主要介绍机械中常用的齿轮传动、蜗杆传动、带传动和链传动，有别于其他教材的是，本书将齿轮机构部分和齿轮传动部分融合为一体，使得内容的逻辑性和关联性更加显著；第10章和第13章为连接部分，主要介绍机械常用的连接，包括螺纹连接、键连接和销连接，以及联轴器、离合器等；第11章和第12章为支承部分，主要介绍轴和轴承。(2)思政育人立德树人是高等教育的根本任务，课程建设是;主战场，教材建设又是课程建设的重要内容。为此，本书融入了大量思政案例和课程思政视频，涉及我国古代机械成就、大国重器、社会主义核心价值观、工匠精神、科学认知观等各个方面。思政元素并非生硬挤入，而是和本书知识内容巧妙地结合在一起，如在第1章绪论的习题中，以嫦娥五号成功采集月壤为案例，讨论机械、机构等概念的区别，融入了大国重器的思政元素；又如第4章凸轮机构的引例介绍了一种基于凸轮的爬楼梯轮椅，融入了以人为本的设计理念。(3)产教融合机械的活力体现在其应用于各个相关产业，对其进行介绍和分析有助于提升读者的学习兴趣，并引导专业交叉融合。为此，本书除第1章绪论以外，其他章节都在开始部分设置一个引例作为相关产业背景，如第5章采用机械臂上的齿轮传动作为产业案例，彰显了齿轮传动在机器人行业的广泛应用；第7章和第12章都以风力发电为产业背景，分别采用增速齿轮箱和风力发电机用轴承作为引例。这些引例将所在章节内容串联起来，可使抽象的机械知识具象化，有助于产教融合的实践。(4)科教融合机械学科的研究前沿承载多个学科融合交叉发展成果和工程学科通用方法，本书按育人规律和工程逻辑将其引入，可协助读者了解工程发展趋势，培养创新精神和交叉思维。全书一共引用60余篇国内外参考文献，其中大部分都是近年来的科学研究和技术应用；每篇文献至少包含一个科研案例，出现在引例、主要章节、习题等全书的各个部分。例如，第6章蜗杆传动的引例中介绍了蜗轮蜗杆驱动的带_杆可变自适应夹爪，6.1节中介绍了采用双螺旋的蜗杆肠镜检查的胶囊型内窥镜机器人；又如，在第4章凸轮机构的习题中，介绍了一种采用共轭凸轮驱动的仿生鱼，要求复现该凸轮的轮廓曲线。(5)形式新颖相较于其他同类教材，本书在表现形式上也进行了较大改变，全书提供了大量机构简图、论文素材或工程图片和照片、设计案例等。为了帮助读者更好地理解相关理论和方法，本书提供了大量自制动画和教学视频，读者可通过扫描二维码观看。本书内容按照60～70课时编写，读者在教学和学习时可根据自身需要进行取舍。本书是中南大学;机械设计基础课程团队的集体成果，具体编写分工如下：胡小舟编写第1章、第2章，陈思雨编写第5章、第7章，王青山和陈力铭编写第4章，周英编写第3章、第10章，胡泽华编写第6章，潘晴编写第11章、第12章，郭海波和朱湘编写第9章，卢知来编写第8章，李凯编写第13章。研究生李鹏飞、未志帅、韩秉坤、林剑、高鸿嵚等参与了机构或零件示意图的绘制及动画的制作工作。中南大学;铸金计划培育项目资助了配套教材视频的制作费用。另外，本书的编写参考了国内外同类教材及著作。在此一并表示衷心的感谢！由于编者水平有限，书中难免有疏漏之处，敬请广大读者提出宝贵意见。编者

书结合产业背景和学术前沿，融合育人元素，遵循;知识性、趣味性、可读性、科学性、严谨性的原则，根据*高等学校工科基础课程教学指导分委员会制定的《高等学校工科基础课程教学基本要求》编写而成。全书共13章，包括：绪论、平面机构自由度和速度分析、平面连杆机构、凸轮机构、齿轮传动、蜗杆传动、轮系、间歇运动机构、带传动和链传动、连接、轴、轴承，以及联轴器、离合器和制动器。每章后附有章节内容思维导图和一定量的习题，便于读者梳理章节内容和巩固练习。另外，本书配套了大量动画和教学视频，可以帮助读者更好地理解相关理论和方法。

书结合产业背景和学术前沿，融合育人元素，遵循;知识性、趣味性、可读性、科学性、严谨性的原则，根据*高等学校工科基础课程教学指导分委员会制定的《高等学校工科基础课程教学基本要求》编写而成。全书共13章，包括：绪论、平面机构自由度和速度分析、平面连杆机构、凸轮机构、齿轮传动、蜗杆传动、轮系、间歇运动机构、带传动和链传动、连接、轴、轴承，以及联轴器、离合器和制动器。每章后附有章节内容思维导图和一定量的习题，便于读者梳理章节内容和巩固练习。另外，本书配套了大量动画和教学视频，可以帮助读者更好地理解相关理论和方法。本书可作为普通高等院校机械类、近机械类专业的机械设计基础课程教材，也可供相关专业的工程技术人员参考。

胡小舟，男，1981年12月生，中南大学副教授，博士生导师，机电工程学院机械设计系副主任。主要从事计算流体力学的工程应用的研究工作，具体研究方向包括：齿轮传动摩擦与润滑技术、固液两相流体提升技术等。长期承担《机械原理》、《机械设计基础》等课程的本科教学工作和《现代设计理论与方法》等机械类研究生课程；为湖南省2020年线下一流本科课程《机械设计基础A》负责人，中南大学“课程思政”示范教学教师（机械设计基础A）；主编或参编教材《机械原理》、《现代设计方法及应用》等。

目录前言第1章绪论11.1本课程研究的对象和内容11.1.1机械11.1.2机器11.1.3机构31.1.4机器与机构的区别41.1.5构件与零件41.2本课程在教学计划中的地位61.3机械发展历程概述71.4机械设计的基本要求和一般过程71.4.1机械设计的基本要求71.4.2机械设计的一般过程81.5机械零件的工作能力和计算准则91.5.1强度设计准则91.5.2刚度设计准则101.5.3耐磨性设计准则101.5.4振动稳定性设计准则111.5.5可靠性设计准则111.6机械零件的应力111.6.1名义应力与计算应力111.6.2静应力与变应力111.7机械零件的材料选择121.7.1机械零件常用的材料121.7.2使用要求151.7.3工艺要求151.7.4经济性要求151.8机械零件设计中的标准化16本章思维导图17思考与练习18第2章平面机构自由度和速度分析19引例192.1概述192.2运动副及其分类202.2.1低副202.2.2高副212.3平面机构运动简图222.3.1构件的分类232.3.2常用机构、构件和运动副的表达方法232.3.3平面机构运动简图的绘制262.4平面机构的自由度282.4.1构件的自由度282.4.2平面机构自由度计算公式282.4.3机构具有确定运动的条件292.4.4计算平面机构自由度的注意事项312.5速度瞬心及其在机构速度分析上的应用352.5.1速度瞬心及其求法352.5.2瞬心在平面机构速度分析上的应用37本章思维导图39思考与练习40第3章平面连杆机构42引例423.1铰链四杆机构及其演化433.1.1铰链四杆机构的基本形式443.1.2平面四杆机构的演化形式453.2平面四杆机构的基本特性483.2.1铰链四杆机构有曲柄的条件483.2.2急回运动和行程速比系数493.2.3四杆机构的传动角和压力角513.2.4平面四杆机构的死点523.3平面四杆机构的设计533.3.1按照给定行程速比系数设计四杆机构543.3.2按照给定连杆位置设计四杆机构553.3.3按照给定两连架杆对应位置设计四杆机构563.3.4按照给定连杆上点的运动轨迹设计四杆机构57本章思维导图59思考与练习60第4章凸轮机构61引例614.1凸轮机构的应用和分类614.1.1凸轮机构的应用与特点614.1.2凸轮机构的分类634.2推杆的运动规律664.2.1凸轮机构运动过程中的基本概念664.2.2推杆运动规律的表达674.2.3几种常用的推杆运动规律674.3凸轮轮廓曲线的设计704.3.1凸轮轮廓设计的基本原理714.3.2凸轮轮廓的图解法设计714.3.3凸轮轮廓的解析法设计754.4凸轮机构的基本尺寸与性能784.4.1凸轮机构的压力角784.4.2凸轮基圆半径的确定784.4.3偏置方向与偏置距的选择794.4.4滚子半径的选择79本章思维导图81思考与练习82第5章齿轮传动85引例855.1概述855.2齿轮啮合理论875.3渐开线齿廓及其啮合特点885.3.1渐开线的形成和特性885.3.2渐开线齿廓的啮合特点895.4标准渐开线齿轮基本参数和几何尺寸计算905.4.1齿轮各部分名称905.4.2直齿圆柱齿轮的基本参数915.4.3渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算925.5渐开线标准齿轮的啮合传动925.5.1正确啮合条件925.5.2标准中心距935.5.3连续传动条件945.6渐开线齿廓的切齿原理及变位齿轮955.6.1渐开线齿廓的切齿原理955.6.2根切与变位齿轮975.7齿轮的失效形式和齿轮材料995.7.1齿轮的失效形式995.7.2齿轮材料1005.8齿轮传动的精度1025.9直齿圆柱齿轮的强度计算1025.9.1轮齿上的作用力与计算载荷1035.9.2直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算1045.9.3直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算1055.10圆柱齿轮参数选取和计算实例1075.10.1圆柱齿轮的主要参数1075.10.2直齿圆柱齿轮的计算实例1085.11斜齿圆柱齿轮的强度计算1105.11.1斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成及啮合特性1105.11.2斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算1115.11.3斜齿圆柱齿轮的当量齿轮和当量齿数1125.11.4斜齿圆柱齿轮啮合传动1135.11.5标准斜齿圆柱齿轮传动强度计算1135.12直齿锥齿轮传动1155.12.1锥齿轮概述1155.12.2背锥与当量齿数1165.12.3直齿锥齿轮的几何尺寸计算1175.12.4直齿锥齿轮的强度计算1175.13齿轮的结构1185.14齿轮传动的润滑和效率1215.14.1齿轮传动的润滑1215.14.2齿轮传动的效率122本章思维导图(一)123本章思维导图(二)124思考与练习125第6章蜗杆传动127引例1276.1蜗杆传动的类型和特点1286.2圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸1296.2.1圆柱蜗杆传动的主要参数1296.2.2圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算1326.3蜗杆传动的失效形式、材料和结构1336.3.1蜗杆传动的失效形式及材料选择1336.3.2蜗杆和蜗轮的结构1336.4圆柱蜗杆传动的受力分析1356.5圆柱蜗杆传动的强度计算1356.6圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算1376.6.1蜗杆传动的效率1376.6.2蜗杆传动的润滑1386.6.3蜗杆传动的热平衡计算139本章思维导图140思考与练习141第7章轮系142引例1427.1轮系的功用和分类1437.1.1轮系的功用1437.1.2轮系的分类1477.2定轴轮系传动比的计算1497.2.1传动比大小的计算1507.2.2首末轮转向关系的确定1507.3周转轮系及其传动比1517.4复合轮系及其传动比153本章思维导图156思考与练习157第8章间歇运动机构159引例1598.1棘轮机构1608.1.1棘轮机构的组成及其工作原理1608.1.2棘轮机构的类型与特点1608.1.3棘轮机构的工作条件和主要参数1618.1.4棘轮机构的应用1628.2槽轮机构1638.2.1槽轮机构的组成及其工作原理1638.2.2槽轮机构主要参数的选择1638.2.3槽轮机构的应用1658.3不完全齿轮机构1658.3.1不完全齿轮机构的组成及工作原理1658.3.2不完全齿轮机构的应用1658.4凸轮式间歇运动机构1668.4.1凸轮式间歇运动机构的组成及工作原理1668.4.3凸轮式间歇运动机构的应用166本章思维导图167思考与练习168第9章带传动和链传动169引例1699.1带传动概述1709.2带传动的工作原理1729.2.1带传动的受力分析1729.2.2带的应力分析1759.2.3带的弹性滑动与传动比1779.2.4打滑现象1779.3V带传动的结构及其尺寸参数1789.3.1V带的结构1789.3.2带轮的结构1799.4V带传动的工作能力和设计计算1819.4.1工作性能1819.4.2设计准则与单根V带的基本额定功率P01829.4.3单根V带的额定功率1839.4.4带传动主要参数的选择1859.4.5带传动的设计计算1869.5链传动概述1909.6链传动的工作原理1929.6.1运动特性1929.6.2载荷情况1939.7套筒滚子链传动的结构1959.7.1链条的结构1959.7.2链轮的结构和齿形1979.8套筒滚子链传动的工作能力和设计计算1979.8.1参数选择1979.8.2失效形式1989.8.3功率曲线1999.8.4设计计算199本章思维导图（一）203本章思维导图（二）204思考与练习205第10章连接206引例20610.1螺纹连接的基本知识20710.1.1螺纹的类型20710.1.2螺纹的几何参数20910.1.3常用螺纹的特点及应用20910.2螺纹副的受力分析、效率和自锁21110.3螺纹连接的基本类型及螺纹连接件21210.3.1螺纹连接的基本类型21210.3.2标准螺纹连接件21410.4螺纹连接的预紧和防松21610.4.1螺纹连接的预紧21610.4.2螺纹连接的防松21610.5单个螺栓连接的强度计算21810.5.1松螺栓连接强度计算21910.5.2紧螺栓连接强度计算21910.6螺栓的材料和许用应力22410.7提高螺栓连接强度的措施22610.8螺旋传动简介22810.9键连接22910.9.1键连接的类型22910.9.2键的选择和平键连接的强度计算23110.10销连接234本章思维导图235思考与练习236第11章轴237引例23711.1轴的概述23811.1.1轴的功用及类型23811.1.2轴的材料24011.1.3轴的设计内容24111.2轴的结构设计24211.2.1设计内容及要求24211.2.2轴上零件的定位和固定24211.2.3轴的各段轴径和长度的确定24411.2.4其他要求24511.3轴的强度计算24711.3.1按扭转强度计算24711.3.2按弯扭合成强度计算24811.3.3按疲劳强度条件进行精确校核24911.4轴的刚度计算24911.5轴的设计示例250本章思维导图254思考与练习255第12章轴承256引例25612.1概述25812.2滑动轴承的类型、结构及润滑25912.2.1向心滑动轴承25912.2.2止推滑动轴承26112.2.3轴瓦结构和轴承衬材料26112.2.4润滑剂26212.2.5润滑装置26412.2.6非全液体摩擦滑动轴承的计算26512.2.7动压润滑的基本原理26712.3滚动轴承的结构和代号26812.3.1滚动轴承的结构与分类26812.3.2滚动轴承的代号27012.4滚动轴承的计算27412.4.1滚动轴承的失效形式27412.4.2滚动轴承的基本额定寿命27412.4.3滚动轴承的基本额定动载荷27512.4.4滚动轴承的寿命计算公式27512.4.5当量动载荷的计算27612.4.6角接触轴承轴向载荷的计算27812.4.7滚动轴承的静载荷校核28012.5滚动轴承的润滑和密封28212.5.1轴承的润滑28212.5.2滚动轴承的密封28512.6滚动轴承的组合设计28612.6.1轴承的固定28612.6.2轴承组合的调整28712.6.3轴承的配合与装拆28812.7滚动轴承和滑动轴承的比较28812.8其他类型轴承28912.8.1空气轴承28912.8.2箔片气体轴承290本章思维导图291思考与练习292第13章联轴器、离合器和制动器293引例29313.1概述29413.2联轴器的种类和特性29413.2.1固定式联轴器29513.2.2刚性可移式联轴器29613.2.3弹性（可移式）联轴器29813.3联轴器的选择30013.3.1选择联轴器的类型30013.3.2计算联轴器的计算转矩TC30013.3.3确定联轴器的型号30113.3.4校核最大转速30113.3.5协调轴孔直径与轴孔长度30213.4离合器30213.4.1牙嵌离合器30313.4.2摩擦离合器30413.5制动器30513.5.1带式制动器30513.5.2块式制动器306本章思维导图307思考与练习308参考文献309