为适应时代发展的需要，迎接挑战，根据教育部给高等职业教育提出的为制造业和现代服务业培养高技能型紧缺人才的任务，我们组编了这套供数控、机电、模具等专业使用的系列教材。本套教材突出针对性和实用性，理论分析以适度够用为限，着重机械、模具的设计与制造的能力。既能动脑，又能动手，经过实践的锻炼，能够迅速成长为高技能型人才。 本书将机械原理与机械设计的内容有机融合，以机械系统设计为主线，讲述常用机构和通用零件的结构、工作原理、设计与使用维护以及机构分析与机械系统设计综述等内容。 本套教材有：机械制图及机械制图习题集、机械设计、工程力学、公差配合与测量、微型计算机辅助设计与绘图、金属压铸工艺与模具设计、机械（模具）制造工艺学、塑料造型工艺与模具设计、冲压工艺与模具设计、电工技术基础、电子技术基础、自动控制系统与应用、电气控制与可编程序控制量、数控技术与应用等。 本套教材适用专业：1. 机械设计制造及其自动化；2. 数控技术与现代模具设计；3. 机电一体化工程；4. 模具设计与制造等。

目 录
第1章 绪论 1
1.1 课程的内容、性质和任务 1
1.1.1 研究对象 1
1.1.2 课程的内容、性质和任务 2
1.2 机械设计的基本要求和一般过程 2
1.3 习题 3
第2章 平面机构的结构分析 4
2.1 机构结构分析的目的 4
2.2 运动副及其分类 4
2.3 平面机构运动简图的绘制 5
2.3.1 构件及运动副的表示方法 5
2.3.2 绘制机构运动简图的方法与步骤 6
2.4 平面机构具有确定运动的条件 6
2.4.1 机构具有确定运动的条件 7
2.4.2 机构中的复合铰链、 虚自由度和虚约束 7
※2.5 平面机构的组成原理及结构分析 9
2.5.1 平面机构的高副低代 9
2.5.2 平面机构的组成原理 10
2.5.3 平面机构的结构分析 10
2.6 习题 12
第3章 平面机构的运动分析 15
3.1 相对运动图解法求机构的速度和加速度 15
3.1.1 同一构件上各点间的速度 和加速度分析 15
3.1.2. 由移动副联接的两构件 重合点间的速度和加速度 19
3.2 解析法求机构的速度和加速度 23
3.2.1 位置分析 23
3.2.2 速度分析 24
3.2.3 加速度分析 24
3.3 习题 25
※第4章 平面机构的力分析 27
4.1 运动副中的摩擦 27
4.1.1 移动副中的摩擦 27
4.1.2 转动副中的摩擦 27
4.2 平面机构的力分析 29
4.2.1 力分析的目的、方法和分类 29
4.2.2 平面机构的静力分析 29
4.3 机器的效率与自锁 31
4.3.1 机器的效率 32
4.3.2 机器的自锁 33
4.4 习题 34
第5章 平面连杆机构及其设计 36
5.1 平面四杆机构的基本形式及其演化 36
5.1.1 铰链四杆机构 36
5.1.2 铰链四杆机构的演化 39
5.2 平面四杆机构的基本特性 43
5.2.1 铰链四杆机构有曲柄的条件 43
5.2.2 压力角与传动角 44
5.2.3 急回特性和行程速比系数 44
5.2.4 死点位置 46
5.3 平面四杆机构的设计 47
5.3.1 按给定连杆位置设计四杆机构 47
5.3.2 按给定两连架杆对应 位置设计四杆机构 48
5.3.3 按给定行程速比系数K 设计四杆机构 49
5.4 按给定运动轨迹设计四杆机构 51
5.5 习题 51
第6章 凸轮机构及其设计 54
6.1 概述 54
6.1.1 凸轮机构的特点及应用 54
6.1.2 凸轮机构的分类 55
6.1.3 凸轮和滚子的材料 56
6.2 从动件运动规律的选择 56
6.2.1 凸轮机构的工作情况 57
6.2.2 常用的从动件运动规律 58
6.3 凸轮轮廓曲线的设计 62
6.3.1 凸轮轮廓曲线的设计原理 ——“反转法” 63
6.3.2 作图法设计凸轮轮廓曲线 63
6.3.3 解析法设计凸轮轮廓曲线 65
6.3.4 凸轮的加工 66
6.4 凸轮机构基本尺寸的确定 66
6.4.1 凸轮机构的压力角 66
6.4.2 基圆半径的确定 67
6.4.3 滚子半径的选择 68
6.4.4 平底尺寸的确定 69
6.5 习题 69
第7章 齿轮机构及其设计 70
7.1 概述 70
7.1.1 齿轮传动的特点 70
7.1.2 齿轮传动的类型 70
7.2 渐开线齿廓及其啮合特性 72
7.2.1 齿廓啮合的基本定律 72
7.2.2 渐开线的形成及其性质 73
7.2.3 渐开线方程 74
7.2.4 渐开线齿廓的啮合特点 74
7.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的 基本参数和尺寸计算 76
7.3.1 直齿圆柱齿轮的各部名称 76
7.3.2 直齿圆柱齿轮的基本参数 76
7.3.3 标准直齿圆柱齿轮的尺寸计算 78
7.4 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 78
7.4.1 正确啮合的条件 79
7.4.2 连续传动的条件 79
7.4.3 渐开线齿轮的无侧隙啮合 80
7.5 渐开线齿轮的加工方法 81
7.5.1 仿形法加工 81
7.5.2 展成法加工 82

7.6 渐开线齿轮的切削加工、 根切及最少齿数 84
7.6.1 渐开线齿轮的切削加工 84
7.6.2 渐开线齿轮的根切 现象及最少齿数 84
※7.7 变位齿轮传动 85
7.7.1 变位齿轮 85
7.7.2 最小变位系数 86
7.7.3 变位齿轮的几何尺寸 86
7.7.4 变位齿轮传动 87
7.8 齿轮常见的失效形式与设计准则 87
7.8.1 齿轮传动常见的失效形式 87
7.8.2 设计准则 90
7.9 齿轮常用的材料及齿轮精度选择 90
7.9.1 常用的齿轮材料 90
7.9.2 齿轮材料的选择原则 91
7.9.3 齿轮精度选择 91
7.10 渐开线标准直齿圆柱齿 轮传动的强度计算 92
7.10.1 齿轮的受力分析 92
7.10.2 齿根弯曲疲劳强度计算 93
7.11 斜齿圆柱齿轮机构 99
7.11.1 齿廓曲面的形成及其特点 99
7.11.2 斜齿圆柱齿轮的基本 参数和几何尺寸计算 100
7.11.3 斜齿圆柱齿轮的强度计算 103
7.12 直齿圆锥齿轮机构 107
7.12.1 圆锥齿轮传动特点 107
7.12.2 圆锥齿轮的齿廓曲线、 背锥和当量齿数 108
7.12.3 直齿圆锥齿轮传动的 几何尺寸计算 109
7.12.4 直齿圆锥齿轮传动的受力分析 110
7.12.5 强度计算 110
7.13 齿轮的结构及齿轮传动的润滑 113
7.13.1 齿轮的结构 113
7.13.2 齿轮传动的润滑 114
7.14 习题 116
第8章 蜗杆蜗轮机构 118
8.1 类型与特点 118
8.1.1 蜗杆传动的类型 118
8.1.2 蜗杆传动的特点 120
8.1.3 蜗杆传动的精度 120
8.2 蜗杆传动的主要参数与尺寸计算 120
8.2.1 蜗杆传动的主要参数及选择 121
8.2.2 蜗杆传动的几何尺寸计算 123
8.3 失效形式与设计计算准则 124
8.3.1 蜗杆传动的失效形式 124
8.3.2 蜗杆传动的设计准则 124
8.4 蜗杆蜗轮的材料与结构 125
8.4.1 蜗杆传动的材料 125
8.4.2 蜗杆、蜗轮的结构 125
8.5 蜗轮轮齿的强度计算 126
8.5.1 蜗杆传动的受力分析 126
8.5.2 蜗轮齿面接触强度计算 126
8.5.3 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 127
8.6 蜗杆传动的效率、 润滑与热平衡计算 128
8.6.1 蜗杆传动的效率 128
8.6.2 蜗杆传动的润滑 129
8.6.3 蜗杆传动的热平衡计算 130
8.7 习题 132
第9章 轮系与减速器和变速器 134
9.1 定轴轮系及其传动比的计算 134
9.1.1 平面定轴轮系传动比计算 134
9.1.2 空间定轴轮系传动比计算 135
9.2 周转轮系及其传动比计算 135
9.3 复合轮系及其传动比计算 137
9.3.1 串联式复合轮系 137
9.3.2 重迭式复合轮系 138
9.3.3 混合式复合轮系 139
9.4 轮系的功用 139
9.4.1 实现较远距离两轴间的传动. 139
9.4.2 实现换向传动 140
9.4.3 实现变速传动 140
9.4.4 实现分路传动 140
9.4.5 获得大的传动比 141
9.4.6 实现运动的合成与分解 141
9.5 减速器和变速器 142
9.5.1 减速器 142
9.5.2 变速器 144
9.6 习题 145
第10章 间歇运动机构 149
10.1 棘轮机构 149
10.1.1 棘轮机构的结构与工作原理 149
10.1.2 棘轮机构的特点和应用 150
※10.1.3 棘轮机构的设计 150
10.2 槽轮机构 152
10.2.1 槽轮机构的组成与工作原理 152
10.2.2 棘轮机构的特点与应用 153
※10.2.3 槽轮机构的设计 153
10.3 不完全齿轮机构 154
10.3.1 组成与工作原理 154
10.3.2 类型与特点 154
10.4 其他间歇运动机构 155
10.5 习题 155
※第11章 其他常用机构 156
11.1 螺旋机构 156
11.1.1 单螺旋机构 156
11.1.2 双螺旋机构 156
11.1.3 三螺旋机构 157
11.2 机构的组合 157
11.2.1 机构的组合 158
11.2.2 机构组合的型式 158
11.3 组合机构 161
11.3.1 齿轮-连杆机构 161
11.3.2 凸轮连杆机构 162
11.3.3 凸轮-齿轮组合机构 163
11.4 习题 164
第12章 挠性件传动 165
12.1 概述 165
12.2 V带与带轮结构 166
12.2.1 V带的类型与结构 166
12.2.2 V带轮的结构 168
12.3 带传动的工作能力分析 170
12.3.1 带传动的受力分析 170
12.3.2 带传动的弹性滑动和传动比 172
12.3.3 带传动的应力分析 173
12.4 V带传动的设计计算 174
12.4.1 带传动的失效形式和设计准则 174
12.4.2 单根V带传动的基本功率P0 174
12.4.3 V带传动的设计步骤和方法 177
12.5 链传动 182
12.5.1 链传动的特点 182
12.5.2 滚子链的结构和基本参数 183
12.5.3 滚子链链轮 184
12.5.4 链传动的布置与张紧 184
12.6 习题 184
第13章 机械的调速与平衡 186
13.1 机械运转速度波动的调节 186
13.1.1 周期性速度波动及调节 186
13.1.2 非周期性速度波动及调节 188
13.2 回转件的平衡 189
13.2.1 平衡的目的和分类 189
13.2.2 刚性回转件的平衡 190
13.2.3 刚性回转件的平衡试验 193
13.3 习题 194
第14章 联接 196
14.1 概述 196
14.2 键、花键和销联接 196
14.2.1 键联接 197
14.2.2 花键联接 200
14.2.3 销联接 202
14.3 螺纹联接 204
14.3.1 螺纹 204
14.3.2 螺纹联接 206
14.3.3 螺纹联接的强度计算 210
14.3.4 螺纹联接件的材料及许用应力 214
14.4 习题 216
第15章轴 218
15.1 轴的类型和材料 218
15.1.1 轴的类型 218
15.1.2 轴设计的主要内容 219
15.1.3 轴的材料 219
15.2 轴的强度计算 221
15.2.1 轴的强度计算 221
15.2.2 轴的刚度计算 223
15.3 轴的结构设计 224
15.3.1 拟定轴上零件的装配方案 224
15.3.3 各段轴的长度和直径 226
15.3.4 轴的结构工艺性 226
15.3.5 提高轴的强度的措施 227
15.4 习题 231
第16章 轴承 232
16.1 轴承的功用和分类 232
16.2 滚动轴承的组成、类型和代号 232
16.2.1 滚动轴承的结构和特点 232
16.2.2 滚动轴承的类型与性能 233
16.2.3 滚动轴承的代号 234
16.3 滚动轴承类型的选择与计算 236
16.3.1 类型选择 236
16.3.2 滚动轴承的失效形式 237
16.3.3 滚动轴承的寿命计算 237
16.3.4 滚动轴承的当量载荷 239
16.3.5 轴承轴向载荷 的计算 241
16.3.6 滚动轴承的静强度计算 244
16.4 滚动轴承的组合设计 246
16.4.1 滚动轴承的支承结构类型 246
16.4.2 滚动轴承的轴向紧固 247
16.4.3 轴承轴向位置的调整 248
16.4.4 滚动轴承的配合 248
16.4.5 滚动轴承的安装与拆卸 249
16.4.6 滚动轴承的预紧 250
16.4.7 滚动轴承的润滑与密封 250
16.5 滑动轴承概述 252
16.5.1 滑动轴承的特点、应用及分类 252
16.5.2 滑动轴承的结构 252
16.5.3 轴瓦结构和轴承材料 254
16.5.4 滑动轴承的润滑 256
16.5 习题 257
第17章 联轴器与离合器 260
17.1 联轴器 260
17.1.1 联轴器的种类和特性 260
17.1.2 联轴器的选择 262
17.2 离合器 264
17.2.1 牙嵌离合器 265
17.2.2 圆摩擦离合器 265
17.3 习题 267
※第18章 机械系统设计综述 268
18.1 机械设计的基本要求、方法和程序 268
18.1.1 机械设计的基本要求 268
18.1.2 机械系统设计的 一般程序和方法 268
18.2 机械功能的分析与分解及功能图 269
18.2.1 机器的功能和设计要求 269
18.2.2 设计机械的工作原理和 工艺动作的分解 270
18.3 机械执行动作的协调设计 和运动循环图 270
18.3.1 机械执行机构的协调设计 271
18.3.2 机械运动循环图 271

18.4 机械系统的方案设计 与机械运动简图 272
18.4.1 机械系统方案设计的一般程 序和流程图 272
18.4.2 机械的型数综合及机械 运动示意图 273
18.4.3 机构的尺度综合 及机械运动简图 279
18.5 原动机的选择 279
18.5.1 选择原动机类型 279
18.5.2 选择电动机型号 280
18.6 机械系统技术设计概述 281
18.6.1 合理分配传动比，计算传动 装置的运动和动力参数 281
18.6.2 传动装置的设计计算 281
18.7 机械系统方案设计实例 282
18.7.1 蜂窝煤机的功能与设计要求 282
18.7.2 工作原理及功能分解 282
18.7.3 执行机构的协调设计 与运动循环图 282
18.7.4 煤机的机构选型 及机械运动方案图 283
18.7.5 蜂窝煤机机械系统的尺度综合 285
18.7.6 煤机机械系统的技术设计 285
参考文献 286