本书根据*高等学校机械基础课程教学指导分委员会制定的《高等学校机械设计基础课程教学基本要求》及相关国家标准，结合课程教学改革的实际需要以及基础教师团队的教学实践经验编写而成。本书从培养学生基本设计能力出发，重点介绍了常用机构、常用机械传动及通用零部件设计的基本知识、基本理论和设计方法，在内容上编者试图既满足教学基本要求又贯彻精而透的原则，力求做到精选内容，适当拓宽知识面，反映学科新成就，深度适中，篇幅紧凑，以期既满足后续课程的需要，又保持实用的特色。本书主要特点有：1）强调整体设计概念。在篇章次序上基本按照简单机械系统的设计程序进行编排。2）注重实践应用能力的培养。在部分需要重点掌握的内容上，以设计案例导入，然后介绍相关知识，最后进行设计案例分析或例题讲解。3）重视新工科理念的融合。引入了本学科的新技术、新设计方法，力求教材内容具有启迪性。4）加强工程设计综合能力的提升。对部分内容进行了删减、重组和精炼，对重点章节提供拓展训练环节，以供学生提高综合设计能力。5）划分知识体系的层次维度。根据不同读者或教学的需要，将本书内容分为基本、进阶（带★标记）和更高（带※标记）等维度。非机械设计类专业学生可仅掌握基本维度的知识，而机械设计、机械制造、车辆工程等专业的学生可以通过本书掌握进阶或更高维度的知识。为了适应我国实施创新驱动发展战略的形势要求，服务新时期拔尖创新人才的培养，本书为新形态教材，配套有教学课件、部分典型机构的视频和动画等课程资源，部分资源以二维码的形式在教材中呈现，便于教师教学和学生自学。本书由南京林业大学许蔷任主编，马晨波任副主编，本书编写分工如下：尤晶晶负责第1、2章的编写，张玉言负责第5、9、14章的编写，伍根生负责第4、8、11章的编写，李娟负责第10、13章的编写，韩权负责第6、15、17章的编写，许蔷负责第3、7、12、16章的编写及整书的校核，马晨波负责绪论的编写及整书的校核，华洁负责本书例题的编写。由于编者水平有限，殷切希望广大读者在使用过程中对本书欠妥之处进行批评指正。

编者

本书遵循*教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念，融入思政元素，注重理论与实践相结合。

是机械工程创新人才培养系列教材、高等院校现代机械设计系列教材，根据*高等学校机械基础课程教学指导分委员会制定的《高等学校机械设计基础课程教学基本要求》，结合课程教学改革的实际需要，由南京林业大学机械设计基础教研室组织编写。本书除绪论外，共有17章，其中，第1～6章讲述了常用机构的基本知识；第7～16章讲述了常用连接，机械传动零件及轴系零部件的结构设计与计算方法；第17章简单介绍了机器动力学基本知识。本书附有数字资源，包括教学课件、部分典型机构的视频和动画等，可供教学和自学使用。本书可作为高等工科院校;机械设计基础课程的教材，也可作为其他有关专业的师生和工程技术人员的参考书。

多年从事机械原理、机械设计、计算机辅助设计、现代机械设计方法及理论等课程的教学工作；主持或参与省部级科研项目10多项，主持省级研究生工作站，获得部级科技奖1项，南京市科技奖多项，发明专利授权2项，实用新型专利20余项，发表EI论文2篇，国内权威核心杂志论文20余篇；指导大学生参加*组织的机械创新设计大赛，获得全国奖4项；2007年起参与江苏省生产力发展中心TRIZ创新理论的推广工作，完成十余家企业师资培训；2019年辅导企业获得中国创新方法大赛全国一等奖。

前言绪论10.1机械设计的研究对象10.2认识机械10.3机械设计的一般过程30.4机械设计标准及规范30.5本课程的主要内容40.6本课程在培养方案中的地位5思考题与习题6第1章平面机构的结构及运动学分析71.1平面机构的组成分析81.1.1机构的自由度81.1.2运动类型81.1.3机构的组成91.2机构运动简图111.2.1运动副的表示111.2.2构件的表示121.2.3机构运动简图的绘制131.3机构的自由度计算141.3.1约束151.3.2平面机构自由度的计算151.3.3机构具有确定运动的条件161.3.4自由度计算中的特殊情况171.4★平面机构的运动分析191.4.1图解法用速度瞬心法对机构进行速度分析201.4.2※解析法对机构进行位置、速度和加速度分析221.5★运动线图24思考题与习题25第2章平面连杆机构及其设计282.1平面四杆机构的类型及应用292.1.1平面四杆机构的基本类型292.1.2★铰链四杆机构的演化方式312.1.3铰链四杆机构的应用实例332.2★平面四杆机构的基本特性362.2.1铰链四杆机构的急回特性和行程速度变化系数362.2.2铰链四杆机构的传动角和死点372.3★平面四杆机构的设计392.3.1平面四杆机构设计的基本问题392.3.2用图解法设计平面四杆机构392.3.3※用解析法设计平面四杆机构432.4※空间连杆机构简介452.4.1串联机器人机构452.4.2外科手术机械手452.4.3Stewart平台46思考题与习题47第3章凸轮机构及其设计493.1凸轮机构的应用和类型503.1.1按凸轮的形状分类503.1.2按从动件的形式分类513.2凸轮的运动和从动件运动规律513.2.1凸轮轮廓曲线的绘制513.2.2从动件常用运动规律523.3图解法设计凸轮轮廓563.3.1直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制573.3.2摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制593.4※解析法设计凸轮轮廓603.5★凸轮机构基本尺寸的确定613.5.1凸轮机构的自锁和压力角623.5.2按许用压力角确定凸轮回转中心位置和基圆半径623.5.3滚子半径的选择633.5.4凸轮工作示例图63思考题与习题65第4章齿轮机构及其设计674.1齿轮机构的特点和类型684.2齿轮的齿廓曲线694.3渐开线齿廓曲线704.3.1渐开线的形成及其性质704.3.2渐开线齿廓满足啮合基本定律的证明714.4渐开线直齿轮各部分的名称和基本尺寸的计算714.4.1标准直齿轮各部分的名称和符号714.4.2渐开线齿轮的基本参数724.4.3标准直齿轮几何尺寸的计算734.4.4齿条的几何尺寸744.5渐开线直齿轮的啮合传动744.5.1啮合过程分析744.5.2正确啮合条件754.5.3标准安装及可分性764.5.4连续传动条件764.6渐开线齿廓的切制原理和根切现象774.6.1渐开线齿廓的切制原理774.6.2渐开线齿廓的根切现象794.6.3★变位齿轮794.6.4★最小变位系数804.7平行轴斜齿轮机构814.7.1斜齿轮的基本参数和几何尺寸的计算814.7.2斜齿轮的当量齿数824.7.3一对斜齿轮的啮合834.7.4斜齿轮的主要特点834.8直齿锥齿轮机构844.8.1直齿锥齿轮背锥和当量齿数844.8.2直齿锥齿轮传动几何参数和尺寸计算85思考题与习题86第5章齿轮系及其设计885.1齿轮系的类型895.1.1齿轮系的分类895.1.2齿轮系传动比的定义895.2定轴轮系及其传动比905.2.1传动比数值的计算905.2.2输入、输出轴转向关系的确定905.3★周转轮系及其传动比915.3.1周转轮系的组成915.3.2传动比数值的计算925.4★复合轮系及其传动比945.5齿轮系的功用955.6※其他新型行星齿轮传动简介965.6.1渐开线少齿差行星齿轮传动965.6.2摆线针轮传动975.6.3谐波齿轮传动98思考题与习题99第6章其他常用机构1016.1棘轮机构1026.1.1棘轮机构的工作原理1026.1.2棘轮机构的类型及应用1026.1.3棘轮机构的设计要点1036.1.4棘轮机构的应用1046.2槽轮机构1056.2.1槽轮机构的工作原理1056.2.2槽轮机构的种类1056.2.3槽轮机构的运动系数1056.2.4槽轮机构的特点及应用1066.3不完全齿轮机构1066.3.1不完全齿轮机构的工作原理1066.3.2不完全齿轮机构的特点和应用1076.4凸轮间歇运动机构1076.4.1凸轮间歇运动机构的工作原理1076.4.2凸轮间歇运动机构的特点与应用1086.5组合机构1086.5.1串联式组合机构1086.5.2并联式组合机构1096.5.3复合式组合机构1096.5.4反馈式组合机构1106.5.5叠联式组合机构110思考题与习题111第7章机械设计的基础知识1127.1机械系统的组成及基本设计参数1137.1.1机械系统的组成1137.1.2机械零件的分类1137.1.3机械传动的主要性能参数1147.1.4常用机械传动的主要性能1157.2机械零件的设计计算1167.2.1机械零件的主要设计流程1167.2.2机械零件的工作能力及设计计算准则1177.3常用的机械材料及选用原则1227.3.1金属材料1227.3.2非金属材料1237.3.3复合材料1237.3.4机械材料选用原则1237.4机械零件的结构工艺性125思考题与习题127第8章齿轮传动1288.1齿轮传动的失效形式及设计准则1298.1.1失效形式1298.1.2设计准则1318.2齿轮材料与精度的选择1318.2.1齿轮材料的基本要求1318.2.2齿轮常用材料及热处理1318.2.3齿轮精度的选择1338.3直齿轮传动的计算载荷及强度计算1348.3.1齿轮传动的计算载荷1348.3.2直齿轮轮齿的作用力分析1348.3.3齿根弯曲疲劳强度计算1358.3.4齿面接触疲劳强度计算1378.4斜齿轮传动的强度计算1408.4.1轮齿的受力分析1408.4.2斜齿轮强度计算1418.5直齿锥齿轮传动的强度计算1448.5.1轮齿的受力分析1448.5.2直齿锥齿轮强度计算1448.6齿轮的结构与润滑1458.6.1圆柱齿轮的结构1458.6.2齿轮传动的润滑1468.6.3齿轮轴和齿轮工作图示例149思考题与习题149第9章蜗杆传动1539.1蜗杆传动的特点及类型1549.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数及基本尺寸1559.2.1普通圆柱蜗杆传动的主要参数1559.2.2普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算1579.3普通圆柱蜗杆传动的强度计算1589.3.1蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料1589.3.2蜗杆传动的受力分析1599.3.3蜗杆传动的强度计算1609.4普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算1629.4.1蜗杆传动的效率1629.4.2蜗杆传动的润滑1649.4.3蜗杆传动的热平衡计算1649.5圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计165思考题与习题167第10章带传动16910.1带传动的类型、特点及几何关系17010.1.1摩擦型带传动17010.1.2啮合型带传动17110.1.3开口带传动的几何关系17110.2带传动的受力分析17210.3带的应力分析17410.4带传动的弹性滑动和打滑现象17510.5V带和V带轮17610.5.1V带的规格17610.5.2V带轮的材料和结构17810.6V带传动的设计计算18010.6.1失效形式与设计准则18010.6.2单根V带的许用功率18010.6.3带的型号和根数的确定18310.6.4主要参数的选择18410.7带传动的张紧、安装与维护18610.7.1带传动的张紧18610.7.2带传动的安装与维护187思考题与习题189第11章链传动19011.1链传动的类型及特点19111.2滚子链和链轮19111.2.1滚子链的结构和规格19111.2.2滚子链链轮19311.3链传动的运动特性分析19611.3.1平均链速和平均传动比19611.3.2★瞬时链速和瞬时传动比19611.3.3链传动的受力分析19711.4滚子链传动的设计计算19811.4.1失效形式19811.4.2设计准则19811.4.3设计步骤和方法19911.5链传动的布置、张紧、润滑和防护20211.5.1链传动的布置20211.5.2链传动的张紧20211.5.3链传动的润滑20311.5.4链传动的防护203思考题与习题204第12章连接及连接件20612.1螺纹连接的基本知识20712.1.1螺纹的形成20712.1.2螺纹各部分的名称20812.1.3常见螺纹的类型20812.2★螺纹副的受力分析、效率和自锁21012.2.1螺旋副的受力分析21012.2.2螺旋副的效率和自锁21212.3螺纹连接件21212.3.1螺纹连接的基本类型21212.3.2标准螺纹连接件21412.3.3螺纹连接的预紧21512.4螺栓连接的设计计算21812.4.1松螺栓连接强度计算21912.4.2紧螺栓连接强度计算22012.4.3螺栓连接件的材料和许用应力22412.4.4提高螺栓连接强度的措施22412.5★螺栓组连接的结构设计22612.6键连接和花键连接22912.6.1键的类型22912.6.2键的选择和平键连接强度计算23112.6.3★花键连接23312.7销连接234思考题与习题235第13章滑动轴承23713.1摩擦状态23713.2滑动轴承的结构形式23813.2.1径向滑动轴承23813.2.2止推滑动轴承23913.3轴瓦的结构及材料24013.3.1轴瓦的结构24013.3.2轴瓦和轴承衬背的材料24113.4润滑剂和润滑装置24313.5非流体摩擦滑动轴承的计算24413.5.1径向滑动轴承24413.5.2止推滑动轴承24513.6★流体摩擦滑动轴承简介24513.6.1动压润滑的形成原理24513.6.2流体动压轴承24613.6.3流体静压轴承247思考题与习题247第14章滚动轴承24814.1滚动轴承的概述24814.1.1滚动轴承的结构及材料24814.1.2滚动轴承的结构特性24914.1.3滚动轴承的类型25014.1.4滚动轴承的代号25214.1.5轴承类型的选择25414.2滚动轴承的失效形式及选型计算25514.2.1失效形式25514.2.2计算准则25614.2.3滚动轴承的疲劳寿命计算25614.2.4滚动轴承的静载荷计算26014.3滚动轴承的组合设计26114.3.1滚动轴承支承部分的刚性和同轴度26114.3.2轴承的轴向定位和固定26214.3.3轴承组合的调整26414.4滚动轴承的配合与装拆26614.5滚动轴承的润滑和密封26614.5.1滚动轴承的润滑26614.5.2滚动轴承的密封267思考题与习题268第15章联轴器、离合器和制动器27015.1概述27015.2联轴器27115.2.1刚性联轴器27115.2.2无弹性元件的挠性联轴器27215.2.3有弹性元件的挠性联轴器27415.3离合器27515.3.1牙嵌离合器27515.3.2摩擦离合器27615.3.3自动离合器27715.4★制动器28015.4.1带式制动器28015.4.2块式制动器28115.4.3内胀蹄式制动器28115.4.4盘式制动器282思考题与习题282第16章轴系的结构设计及强度计算28316.1轴的分类和材料28416.1.1轴的分类28416.1.2轴的材料28516.2轴系的结构设计28616.2.1设计要求28716.2.2拟订轴上零件的装配方案28716.2.3制造安装要求28816.2.4轴上零件的定位和固定28816.2.5改善轴的受力状况、减小应力集中29016.2.6轴的各段直径和长度的确定29116.3轴的强度计算29216.3.1按扭转强度初估轴径29216.3.2按当量弯矩进行强度计算29316.4★轴的刚度计算29416.4.1弯曲变形的计算29516.4.2扭转变形的计算29516.5★轴的临界转速的概念29516.6轴的工作图示例296思考题与习题298第17章机械的平衡与调速29917.1刚性转子的平衡30017.1.1转子的静平衡30017.1.2转子的动平衡30317.2机械的速度波动及其调节30717.2.1周期性速度波动的调节30717.2.2非周期性速度波动的调节310思考题与习题311附录A常见轴承基本参数313附录B常见二级减速器装配图321参考文献324