本书是“十四五”职业教育国家规划教材，是广东省第一批品牌专业机械设计与制造专业、数控技术国家高水平专业群建设成果。本书采用模块化方式构建内容体系，分为5个模块，共16个单元。第一模块是机械基础概论，主要介绍机械基础课程的研究对象，研究内容、性质及任务，学习方法。第二模块是机械工程材料的分析与应用，主要介绍常用机械工程材料的性能特点、牌号表示及应用，常用金属材料的热处理方法及应用，以及非金属材料。第三模块是工程构件的受力分析与承载能力分析，主要介绍静力学的基本知识，工程构件的受力分析及构件的平衡计算，工程构件在外力作用下产生变形的受力特点和变形特点，构件的强度计算。第四模块是常用机构和机械传动的分析与应用，主要介绍常用机构的工作原理、运动特点、应用及基本知识，通用零件的工作原理、结构特点、标准及其选用，以及机械润滑与密封的基本知识。第五模块是联接与轴系零部件，主要介绍键联接、花键联接、销联接、螺纹联接、轴、轴承、联轴器、离合器的结构、特点、标准及其选用。

本书内容丰富，案例取材新颖，重点突出，重视知识的应用、实践技能提升以及职业素养、爱国情怀、工程思维的培养，可作为高等职业院校机械类专业及其相关专业的教材，也可供相关工程技术人员参考。

扫描书中二维码，可以查看相关知识点的动画资源。另外，为方便教学，本书配有免费电子课件、习题解答及模拟试卷等，凡选用本书作为授课教材的教师，均可登录机械工业出版社教育服务网（www.cmpedu.com）注册后下载。咨询电话：010-88379375。

第一模块　机械基础概论

第1单元　机械的认知  1

知识目标  1

能力目标  1

素质目标  1

学习重点和难点  1

项目背景  1

项目要求  1

知识准备  1

1.1　本课程的研究对象  1

1.2　本课程的研究内容、性质及任务  4

1.2.1　本课程的研究内容  4

1.2.2　本课程的性质与任务  4

1.3　本课程的学习方法  4

归纳总结  5

思考与练习1  5

第二模块　机械工程材料的分析与应用

第2单元　机械工程材料  6

知识目标  6

能力目标  6

素质目标  6

学习重点和难点  6

项目背景  6

项目要求  7

知识准备  7

2.1　金属材料的性能  7

2.1.1　金属材料的力学性能  8

2.1.2　金属材料的工艺性能  12

2.2　钢铁材料及应用  14

2.2.1　工业用钢  14

2.2.2　铸铁  18

2.3　非铁金属和粉末冶金材料  19

2.3.1　铝及铝合金  19

2.3.2　铜及铜合金  21

2.3.3　轴承合金  22

2.3.4　粉末冶金材料  22

2.4　金属材料的热处理及应用  23

2.4.1　金属材料整体热处理  24

2.4.2　金属材料表面热处理  25

?2.5　常用非金属材料  25

2.5.1　高分子材料  25

2.5.2　陶瓷材料  27

2.5.3　复合材料  28

☆综合项目分析  30

归纳总结  31

思考与练习2  31

第三模块　工程构件的受力分析与承载能力分析

第3单元　工程构件的受力分析  32

知识目标  32

能力目标  32

素质目标  32

学习重点和难点  32

项目背景  32

项目要求  33

知识准备  33

3.1　静力学基本概念及其公理  33

3.1.1　静力学基本概念  33

3.1.2　静力学公理  33

3.2　工程中常见的约束  35

3.2.1　约束与约束反力  35

3.2.2　工程中常见约束的分析与比较  35

3.3　受力分析与受力图  37

3.4　平面力系  38

3.4.1　平面汇交力系  39

3.4.2　力矩与平面力偶系  42

3.4.3　平面任意力系  45

☆综合项目分析  48

归纳总结  49

思考与练习3  49

第4单元　工程构件的承载能力分析  52

知识目标  52

能力目标  52

素质目标  52

学习重点和难点  52

项目背景  52

项目要求  53

知识准备  53

4.1　构件承载能力认知  53

4.1.1　构件的承载能力  53

4.1.2　杆件变形的基本形式  53

4.2　轴向拉伸与压缩  54

4.2.1　轴向拉伸与压缩的概念  54

4.2.2　拉（压）杆的内力与应力  55

4.2.3　拉（压）杆的变形及胡克定律  57

4.2.4　拉伸和压缩时材料的力学性能  58

4.2.5　拉（压）杆的强度计算  60

4.2.6　应力集中  62

4.3　剪切与挤压  62

4.3.1　剪切与挤压的概念  63

4.3.2　抗剪强度与抗压强度计算  64

4.4　圆轴扭转  66

4.4.1　圆轴扭转的概念  66

4.4.2　扭矩和扭矩图  67

4.4.3　圆轴扭转的强度计算  69

4.5　平面弯曲  71

4.5.1　平面弯曲的概念  72

4.5.2　平面弯曲的内力—剪力和弯矩  73

4.5.3　平面弯曲的强度计算  79

4.6　组合变形  82

4.6.1　组合变形的概念  82

4.6.2　组合变形的分析与应用  82

☆综合项目分析  84

归纳总结  85

思考与练习4  86

第四模块　常用机构和机械传动的分析与应用

第5单元　平面机构的结构分析  89

知识目标  89

能力目标  89

素质目标  89

学习重点和难点  89

项目背景  89

项目要求  89

知识准备  90

5.1　构件和运动副  90

5.1.1　构件的自由度  90

5.1.2　运动副和约束  90

5.1.3　运动副的分类  90

5.1.4　构件的分类  92

5.2　平面机构运动简图  92

5.3　机构具有确定相对运动的条件  95

5.3.1　平面机构具有确定相对运动的条件  95

5.3.2　几种特殊情况的处理  96

☆综合项目分析  99

归纳总结  100

思考与练习5  100

第6单元　平面连杆机构  102

知识目标  102

能力目标  102

素质目标  102

学习重点和难点  102

项目背景  102

项目要求  102

知识准备  103

6.1　铰链四杆机构的认知  103

6.1.1　铰链四杆机构的类型  103

6.1.2　铰链四杆机构类型的判别  105

6.2　平面四杆机构的演化  106

6.3　平面四杆机构的工作特性  109

6.3.1　急回特性  109

6.3.2　压力角与传动角  110

6.3.3　死点位置  111

☆综合项目分析  112

归纳总结  113

思考与练习6  113

第7单元　凸轮机构  114

知识目标  114

能力目标  114

素质目标  114

学习重点和难点  114

项目背景  114

项目要求  114

知识准备  114

7.1　凸轮机构的特点、应用和分类  114

7.1.1　凸轮机构的应用及特点  115

7.1.2　凸轮机构的分类  116

7.2　凸轮机构的运动过程及从动件常用的

运动规律  116

7.2.1　凸轮机构的运动过程及

有关名称  116

7.2.2　从动件常用的运动规律  117

7.3　凸轮轮廓曲线的设计  119

7.3.1　图解法设计凸轮轮廓曲线的

原理  119

7.3.2　对心直动从动件盘形凸轮轮廓

曲线的设计  119

7.4　凸轮工作轮廓曲线的校核  121

7.4.1　凸轮机构的压力角  121

7.4.2　运动失真  121

7.5　凸轮机构的结构与材料  122

7.5.1　凸轮机构的结构  122

7.5.2　凸轮和从动件的材料选择  122

☆综合项目分析  123

归纳总结  124

思考与练习7  124

第8单元　间歇机构  125

知识目标  125

能力目标  125

素质目标  125

学习重点和难点  125

项目背景  125

项目要求  125

知识准备  126

8.1　棘轮机构  126

8.1.1　棘轮机构的工作原理和类型  126

8.1.2　棘轮机构的特点及应用  128

8.2　槽轮机构  128

8.2.1　槽轮机构的工作原理和类型  128

8.2.2　槽轮机构的特点及应用  129

8.3　不完全齿轮机构  130

8.3.1　不完全齿轮机构的工作原理  130

8.3.2　不完全齿轮机构的特点及应用  130

☆综合项目分析  131

归纳总结  131

思考与练习8  131

第9单元　螺旋机构  132

知识目标  132

能力目标  132

素质目标  132

学习重点和难点  132

项目背景  132

项目要求  132

知识准备  133

9.1　螺纹的基本知识  133

9.1.1　螺纹的形成及分类  133

9.1.2　螺纹的主要参数  134

9.2　螺旋机构及其运动分析  134

9.2.1　滑动螺旋机构  135

9.2.2　滚动螺旋机构  138

☆综合项目分析  138

归纳总结  139

思考与练习9  139

第10单元　齿轮传动  140

知识目标  140

能力目标  140

素质目标  140

学习重点和难点  140

项目背景  140

项目要求  140

知识准备  140

10.1　齿轮传动基础知识  140

10.1.1　齿轮传动的特点、类型和

基本要求  140

10.1.2　渐开线的形成及其性质  142

10.1.3　渐开线齿廓啮合特性  142

10.2　渐开线标准直齿圆柱齿轮的

基本参数和几何尺寸  143

10.2.1　齿轮各部分的名称和

基本参数  143

10.2.2　渐开线标准齿轮  145

10.3　渐开线标准直齿圆柱齿轮的

啮合传动  145

10.3.1　正确啮合条件  145

10.3.2　无侧隙传动条件  146

10.3.3　连续传动条件  146

10.4　齿轮的切削加工和变位齿轮  147

10.4.1　齿轮的切削加工原理  147

10.4.2　根切与变位齿轮  148

10.4.3　渐开线齿轮的测量尺寸  148

10.4.4　齿轮传动的精度  149

10.5　斜齿圆柱齿轮传动  150

10.5.1　斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的

形成和啮合特点  150

10.5.2　斜齿圆柱齿轮的基本参数和

几何尺寸  150

10.5.3　斜齿圆柱齿轮的啮合传动和

当量齿数  152

10.6　直齿锥齿轮传动  152

10.6.1　直齿锥齿轮齿廓曲面与

当量齿数  153

10.6.2　直齿锥齿轮的基本参数和

几何尺寸  154

10.7　蜗杆传动  154

10.7.1　蜗杆传动的类型和特点  154

10.7.2　蜗杆传动的基本参数和

几何尺寸  156

10.8　齿轮的结构形式  157

10.9　齿轮传动的失效分析与选材  159

10.9.1　齿轮传动的失效形式及

设计准则  159

10.9.2　齿轮材料及热处理  160

10.10　各种类型齿轮传动的

受力分析与比较  162

☆综合项目分析  163

归纳总结  165

思考与练习10  165

第11单元　轮系  166

知识目标  166

能力目标  166

素质目标  166

学习重点和难点  166

项目背景  166

项目要求  166

知识准备  166

11.1　轮系的类型  166

11.2　定轴轮系的传动比  168

11.2.1　定轴轮系传动比的计算  168

11.2.2　首末轮转向关系的确定  169

11.3　周转轮系的传动比  171

11.4　混合轮系  173

11.5　轮系的作用  174

☆综合项目分析  176

归纳总结  176

思考与练习11  177

第12单元　带传动  178

知识目标  178

能力目标  178

素质目标  178

学习重点和难点  178

项目背景  178

项目要求  178

知识准备  178

12.1　带传动的认知  178

12.1.1　带传动的类型  179

12.1.2　带传动的特点和应用  179

12.2　V带与V带轮  180

12.2.1　V带传动的运动和几何关系  180

12.2.2　V带构造及其截面尺寸  182

12.2.3　V带轮的轮槽结构及其

截面尺寸  183

12.2.4　带轮的结构和尺寸  183

12.2.5　V带轮的制造工艺和材料  184

12.3　带传动工作性能分析  184

12.3.1　带传动中带的受力分析  184

12.3.2　带传动中带的应力分析  185

12.3.3　V带传动的失效形式及

设计准则  186

12.4　带传动的运行与维护  186

12.4.1　带传动的张紧与调整  186

12.4.2　带传动的安装与维护  187

☆综合项目分析  188

归纳总结  189

思考与练习12  189

第五模块　联接与轴系零部件

第13单元　联接  190

知识目标  190

能力目标  190

素质目标  190

学习重点和难点  190

项目背景  190

项目要求  191

知识准备  191

13.1　键联接  191

13.1.1　键联接的类型和应用  191

13.1.2　平键联接的尺寸选择和验算  193

13.2　花键联接  195

13.3　销联接  196

13.4　螺纹联接的类型和应用  197

13.5　螺纹联接的预紧与防松  199

13.5.1　螺纹联接的预紧  199

13.5.2　螺纹联接的防松方法  200

☆综合项目分析  201

归纳总结  201

思考与练习13  201

第14单元　轴  202

知识目标  202

能力目标  202

素质目标  202

学习重点和难点  202

项目背景  202

项目要求  202

知识准备  202

14.1　轴的认知  202

14.1.1　轴的分类  202

14.1.2　轴的材料选择  204

14.1.3　轴的失效形式和计算准则  205

14.2　轴的结构设计  205

14.2.1　轴的结构组成  205

14.2.2　轴结构设计的基本要求  205

14.2.3　轴径的初步确定  206

14.2.4　轴上零件的固定  206

14.2.5　轴的结构工艺性  208

14.2.6　轴的疲劳强度  209

14.2.7　轴的直径和长度  209

☆综合项目分析  210

归纳总结  211

思考与练习14  212

第15单元　轴承  213

知识目标  213

能力目标  213

素质目标  213

学习重点和难点  213

项目背景  213

项目要求  213

知识准备  214

15.1　滑动轴承的类型与结构  214

15.1.1　滑动轴承的类型  214

15.1.2　轴瓦的结构  215

15.1.3　轴承的材料  216

15.1.4　滑动轴承的润滑  217

15.2　滚动轴承的类型、性能与代号  218