针对21世纪“宽基础、 广适应、 重应用”的人才培养要求， 编者从“教学以训练思维、 传授方法、 培养能力为主”的教学理念出发， 在集多年从事机械设计基础教学、 教改和指导大学生机器人大赛、 机械设计大赛等经验的基础上编写了本书。 全书共分为17章， 其中， 第1～7章介绍机构构形理论与机构速度分析、 常用机构及机械动力学方面的基本知识， 第8～17章介绍机械零件设计概论、 联接、 机械传动、 轴系 零部件及弹簧。

绪论 1 0.1 名词术语 1 0.2 机械设计的基本要求及一般程序 3 0.2.1 机械设计的基本要求 3 0.2.2 机械设计的一般程序 4 0.3 “机械设计基础”课程的内容、 性质和任务 5 0.3.1 课程内容 5 0.3.2 课程性质与先修知识 5 0.3.3 课程任务 5 0.4 课程特点与学习方法 6 第1章 机构构形理论与机构速度分析 7 1.1 运动副及其分类 7 1.2 平面机构运动简图 9 1.3 平面机构的自由度 11 1.3.1 平面机构自由度计算公式 12 1.3.2 构件组合具有确定运动的条件 12 1.3.3 计算机构自由度的注意事项 13 1.4 速度瞬心及其在速度分析上的应用 15 1.4.1 速度瞬心及其求法 15 1.4.2 瞬心法在速度分析上的应用 17 1.5 用相对运动图解法求机构速度 18 1.5.1 同一构件两点之间的速度分析 19 1.5.2 两构件以移动副相联的重合点间的速度分析 20 习题 22 第2章 平面连杆机构 25 2.1 铰链四杆机构的基本形式和工作特性 25 2.1.1 铰链四杆机构的基本形式 25 2.1.2 铰链四杆机构的工作特性 27 2.2 铰链四杆机构存在曲柄的条件 31 2.3 平面四杆机构的演化 32 2.3.1 曲柄滑块机构 32 2.3.2 导杆机构 33 2.3.3 摇块机构和定块机构 33 2.3.4 双滑块机构 34 2.3.5 偏心轮机构 35 2.4 平面四杆机构的设计 36 2.4.1 按照给定的行程速比系数K设计四杆机构 36 2.4.2 按照给定的连杆位置设计四杆机构 38 2.4.3 按照给定连架杆的对应位置设计四杆机构 38 2.4.4 按照给定点的运动轨迹设计四杆机构 40 习题 41 第3章 凸轮机构 44 3.1 概述 44 3.1.1 凸轮机构的应用 44 3.1.2 凸轮机构的分类 45 3.1.3 凸轮机构的特点 45 3.2 从动件的常用运动规律 46 3.2.1 等速运动规律 47 3.2.2 等加速等减速运动规律 48 3.2.3 简谐运动规律 49 3.3 凸轮轮廓设计的图解法 50 3.3.1 反转法的原理 50 3.3.2 直动从动件盘形凸轮轮廓曲线设计 50 3.3.3 摆动从动件盘形凸轮轮廓曲线设计 52 3.4 凸轮轮廓设计的解析法 52 3.5 凸轮机构设计应注意的问题 54 3.5.1 滚子半径的选择 54 3.5.2 压力角的校核 54 3.5.3 基圆半径的确定 55 习题 55 第4章 齿轮机构 58 4.1 概述 58 4.2 齿廓实现定角速比传动的条件 58 4.3 渐开线及渐开线齿廓 59 4.3.1 渐开线的形成及性质 59 4.3.2 渐开线齿廓的定角速比 60 4.3.3 渐开线齿廓的压力角 61 4.3.4 啮合线、 啮合角、 齿廓间的压力作用线 61 4.3.5 渐开线齿轮的可分性 61 4.4 渐开线齿轮各部分的名称和尺寸计算 61 4.4.1 齿轮参数 61 4.4.2 几何尺寸计算 63 4.5 渐开线标准齿轮的啮合 64 4.5.1 正确啮合条件 65 4.5.2 标准中心距 65 4.5.3 重合度条件 66 4.6 渐开线齿轮的切齿原理 66 4.6.1 齿轮轮齿的加工方法 66 4.6.2 轮齿的根切现象和最小齿数 68 4.6.3 变位齿轮传动简介 68 4.7 斜齿圆柱齿轮传动 69 4.7.1 斜齿圆柱齿轮的形成及啮合特性 69 4.7.2 斜齿圆柱齿轮的几何参数和尺寸计算 70 4.7.3 斜齿圆柱齿轮的当量齿数 71 4.7.4 斜齿轮传动的重合度 72 4.8 圆锥齿轮传动 73 4.8.1 圆锥齿轮概述 73 4.8.2 背锥和当量齿数 73 4.8.3 直齿圆锥齿轮几何尺寸计算 74 习题 75 第5章 轮系 78 5.1 概述 78 5.1.1 轮系的分类 78 5.1.2 轮系的传动比及其表达 78 5.2 定轴轮系传动比的计算 80 5.3 周转轮系的组成及其传动比 81 5.3.1 周转轮系的组成 81 5.3.2 周转轮系传动比的计算 82 5.4 复合轮系及其传动比 85 5.5 轮系的应用 86 5.6 几种特殊的行星传动简介 89 5.6.1 渐开线少齿差行星传动 89 5.6.2 摆线针轮行星传动 90 5.6.3 谐波齿轮传动 91 习题 92 第6章 间歇运动机构与组合机构 97 6.1 棘轮机构 97 6.1.1 棘轮机构的工作原理及应用 97 6.1.2 棘爪的工作条件 99 6.1.3 棘轮机构的使用特点 100 6.2 槽轮机构 100 6.2.1 槽轮机构的工作原理 100 6.2.2 槽轮机构的主要参数 101 6.3 不完全齿轮机构 102 6.4 组合机构 103 6.4.1 串联式组合机构 103 6.4.2 并联式组合机构 104 6.4.3 复合式组合机构 105 6.4.4 叠加式组合机构 105 习题 106 第7章 机械动力学基础 107 7.1 机械中的摩擦和机械效率 107 7.1.1 运动副中的摩擦 107 7.1.2 柔韧体的摩擦 114 7.1.3 机械效率和自锁 115 7.2 机械速度波动的调节 119 7.2.1 速度波动的分类及调节方法 119 7.2.2 飞轮设计的近似方法 120 7.3 回转件的平衡 124 7.3.1 回转件的平衡计算 125 7.3.2 回转件的平衡试验 128 习题 130 第8章 机械零件设计概论 136 8.1 概述 136 8.1.1 零件设计的基本要求 136 8.1.2 机械零件的失效形式 136 8.1.3 机械零件的设计准则 137 8.1.4 机械零件设计的一般步骤 138 8.2 零件的体积强度 138 8.2.1 应力的分类与描述 139 8.2.2 静应力下零件的许用应力 140 8.2.3 变应力下零件的许用应力 140 8.3 机械零件的接触强度 144 8.4 零件的耐磨性 146 8.5 零件的常用材料与热处理 147 8.5.1 机械零件的常用材料 147 8.5.2 钢的常用热处理工艺及其应用 148 8.5.3 机械零件材料的选用原则 149 8.6 互换性简介 150 8.6.1 公差与配合 150 8.6.2 表面粗糙度 152 8.6.3 优先数系 153 8.7 零件的工艺性与机械设计的有关原则 154 8.7.1 机械零件结构工艺性的基本原则 154 8.7.2 机械设计的若干原则 154 习题 155 第9章 联接 158 9.1 概述 158 9.2 螺纹的形成与参数 158 9.2.1 螺纹的形成 159 9.2.2 螺纹的参数 159 9.3 螺旋副受力分析 160 9.4 机械制造常用螺纹 161 9.5 螺纹联接的类型及其联接件 164 9.5.1 螺纹联接的基本类型 164 9.5.2 螺纹紧固件 165 9.6 螺纹联接的预紧与防松 167 9.6.1 螺纹联接的预紧 167 9.6.2 螺纹联接的防松 167 9.7 螺栓联接的强度计算 168 9.7.1 松螺栓联接的强度计算 169 9.7.2 紧螺栓联接的强度计算 170 9.8 螺栓的材料及其联接的许用应力 174 9.9 提高螺纹联接强度的措施 175 9.10 螺旋传动 178 9.10.1 螺旋传动的类型和应用 178 9.10.2 滑动螺旋传动的设计 179 9.10.3 滚动螺旋传动简介 182 9.10.4 静压螺旋传动简介 182 9.11 键、 销联接 183 9.11.1 键联接的类型及其应用 183 9.11.2 花键联接 186 9.11.3 销联接 187 习题 188 第10章 齿轮传动 192 10.1 齿轮的失效形式 192 10.2 齿轮材料及其热处理 194 10.3 齿轮传动的精度 195 10.4 直齿圆柱齿轮的作用力和计算载荷 197 10.4.1 轮齿上的作用力 197 10.4.2 计算载荷 197 10.5 直齿圆柱齿轮的强度计算 198 10.5.1 齿面接触疲劳强度计算 198 10.5.2 齿根弯曲疲劳强度计算 200 10.5.3 设计齿轮传动的几点说明 202 10.6 斜齿圆柱齿轮传动 204 10.6.1 斜齿圆柱齿轮轮齿上的作用力 204 10.6.2 斜齿圆柱齿轮的强度计算 205 10.7 直齿圆锥齿轮传动 208 10.7.1 直齿圆锥齿轮轮齿上的作用力 208 10.7.2 直齿圆锥齿轮的强度计算 209 10.8 齿轮的构造 210 10.9 齿轮传动的润滑和效率 212 10.10 圆弧齿轮传动简介 214 10.10.1 啮合原理概述 214 10.10.2 单圆弧齿轮的优缺点 215 10.10.3 双圆弧齿轮传动 216 习题 216 第11章 蜗杆传动 219 11.1 概述 219 11.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 220 11.2.1 圆柱蜗杆传动的主要参数 220 11.2.2 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 223 11.3 蜗杆传动的失效形式、 材料和结构 224 11.3.1 蜗杆传动的失效形式和材料 224 11.3.2 蜗杆和蜗轮的结构 225 11.4 蜗杆传动的受力分析 226 11.5 蜗杆传动的强度计算 227 11.6 蜗杆传动的效率、 润滑和热平衡计算 228 11.6.1 蜗杆传动的效率 228 11.6.2 蜗杆传动的润滑 229 11.6.3 蜗杆传动的热平衡计算 229 习题 231 第12章 带传动和链传动 233 12.1 带传动概述 233 12.1.1 带传动的工作原理和类型 233 12.1.2 带传动的特点 234 12.1.3 带传动的尺寸计算 234 12.1.4 带传动的张紧 235 12.2 带传动的受力分析 235 12.3 带的应力分析 237 12.4 弹性滑动和传动比 240 12.5 普通V带传动的计算 241 12.5.1 V带的规格 241 12.5.2 单根普通V带的许用功率 242 12.5.3 普通V带的型号和根数的确定 244 12.5.4 主要参数的选择 246 12.6 V带带轮的材料和结构 248 12.7 同步带传动简介 249 12.8 链传动概述 250 12.9 链条和链轮 251 12.9.1 链条 251 12.9.2 链轮 253 12.10 链传动的运动和受力分析 254 12.10.1 链传动的运动分析 254 12.10.2 链传动的动载荷 255 12.10.3 链传动的受力分析 256 12.11 链传动的主要参数及选择 257 12.11.1 链轮齿数 257 12.11.2 链的节距 258 12.11.3 中心距和链长 258 12.12 滚子链传动的计算 259 12.12.1 链传动的失效形式 259 12.12.2 功率曲线图 259 12.12.3 链传动的计算 260 12.13 链传动的润滑和布置 262 12.13.1 链传动的润滑 262 12.13.2 链传动的布置与张紧 263 习题 264 第13章 轴 267 13.1 概述 267 13.1.1 轴的分类 267 13.1.2 轴的设计 268 13.2 轴的材料 269 13.3 轴的结构设计 270 13.3.1 轴的毛坯 270 13.3.2 轴的结构设计要求 271 13.4 轴的强度计算 276 13.4.1 按扭转强度计算 276 13.4.2 按弯扭合成强度计算 276 13.5 轴的刚度计算 280 13.6 轴的临界转速的概念 281 习题 282 第14章 滚动轴承 283 14.1 概述 283 14.1.1 滚动轴承的主要类型、 结构和特点 283 14.1.2 滚动轴承的代号 285 14.1.3 滚动轴承类型的选择 287 14.2 滚动轴承的选择计算 288 14.2.1 滚动轴承的载荷分析、 失效形式和设计准则 288 14.2.2 基本额定寿命和基本额定动载荷 289 14.2.3 当量动载荷 289 14.2.4 基本额定寿命计算 291 14.2.5 角接触轴承的载荷计算 292 14.2.6 滚动轴承的其他计算 294 14.3 滚动轴承的润滑和密封 296 14.3.1 滚动轴承的润滑 296 14.3.2 滚动轴承的密封 296 14.4 滚动轴承的组合设计 297 14.4.1 轴系的轴向固定 297 14.4.2 轴承间隙及轴系轴向位置的调整 299 14.4.3 滚动轴承的配合 301 14.4.4 滚动轴承的装拆 301 习题 301 第15章 滑动轴承 303 15.1 摩擦状态分析 303 15.2 滑动轴承的结构 304 15.2.1 向心滑动轴承的结构 304 15.2.2 推力滑动轴承的结构 305 15.3 轴瓦和轴承衬材料 306 15.4 非液体摩擦滑动轴承的设计计算 308 15.4.1 径向滑动轴承的计算 308 15.4.2 推力滑动轴承的计算 308 15.5 润滑剂和润滑装置 309 15.5.1 润滑剂 309 15.5.2 常用润滑装置 311 15.6 液体摩擦滑动轴承介绍 312 15.6.1 流体动压向心滑动轴承 312 15.6.2 流体静压滑动轴承 314 习题 315 第16章 联轴器、 离合器与制动器 316 16.1 概述 316 16.1.1 选择联轴器应考虑的问题 316 16.1.2 联轴器的类型 317 16.1.3 离合器的类型 317 16.1.4 联轴器选用步骤 318 16.2 固定式联轴器 319 16.2.1 凸缘联轴器 319 16.2.2 套筒联轴器 319 16.2.3 夹壳联轴器 320 16.3 刚性可移式联轴器 320 16.3.1 牙嵌联轴器 320 16.3.2 齿式联轴器 321 16.3.3 滑块联轴器 322 16.3.4 万向联轴器 322 16.3.5 滚子链联轴器 323 16.4 非金属弹性元件联轴器 324 16.4.1 弹性套柱销联轴器 324 16.4.2 弹性柱销联轴器 325 16.4.3 弹性柱销齿式联轴器 325 16.4.4 梅花形弹性联轴器 326 16.4.5 轮胎式联轴器 326 16.5 金属弹性元件联轴器 326 16.5.1 蛇形弹簧联轴器 327 16.5.2 径向簧片联轴器 328 16.6 牙嵌离合器 328 16.7 摩擦离合器 329 16.7.1 多圆盘摩擦离合器 329 16.7.2 圆锥面摩擦离合器 332 16.8 自动离合器 333 16.8.1 安全离合器 333 16.8.2 离心离合器 334 16.8.3 定向离合器 335 16.9 制动器 336 16.9.1 带式制动器 336 16.9.2 块式制动器 337 16.9.3 盘式制动器 337 习题 337 第17章 弹簧 339 17.1 概述 339 17.1.1 弹簧的功用 339 17.1.2 弹簧分类 339 17.2 圆柱螺旋拉、 压弹簧的应力与变形 340 17.2.1 圆柱螺旋弹簧的应力计算 340 17.2.2 圆柱螺旋弹簧的变形计算 342 17.3 弹簧的材料、 许用应力和制造 343 17.3.1 弹簧的材料 343 17.3.2 弹簧的许用应力 344 17.3.3 弹簧的制造 344 17.4 圆柱螺旋拉、 压弹簧的设计 345 17.4.1 圆柱螺旋弹簧的参数及几何尺寸 345 17.4.2 圆柱螺旋弹簧的特性曲线和刚度 348 17.4.3 设计计算步骤 349 17.5 其他弹簧简介 352 17.5.1 圆柱螺旋扭转弹簧 352 17.5.2 碟形弹簧 353 17.5.3 环形弹簧 354 习题 354 参考文献 356