高等職業技術教育和應用型本科教育是高等教育的重要組成部分，其目標是培養生產、服務、技術和管理第一線的高端技能型人才，這是一種以橫向擴展能力為主、縱向延伸能力為輔的實用人才。隨著科學技術的不斷發展，新的產業不斷產生，新技術、新工藝、新設備、新材料、新系統和新軟件等不斷涌現，要把最新的技術成果轉換成為生產力，相應的高端技能型人才是非常關鍵的。高等職業技術教育和應用型本科教育是職業教育的高等層次，是教育為經濟發展服務的一個重要結合點，是把我國的人力優勢轉化為智力優勢、把智力優勢轉換為生產力的重要橋梁。
高等職業技術教育和應用型本科教育注重以職業道德為重點的思想品德教育，它以技術應用的高端技能為本位，建立以職業能力為中心的教學體系。遵照高等職業技術教育和應用型本科教育的教學特色和教學開發精神，在構建學生專業知識結構和培養專業技能方面，學生應當具有“必需”“夠用”和相對寬而淺的知識結構，能夠依托專業基本理論和實踐技能，具備向相關專業滲透和連接的實踐能力，表現在掌握豐富的與相關專業的“接口”能力上。在教學內容上，將課程中以理論教學為主的內容，轉變為以實踐教學為主的內容；在教學安排上，將課程中以理論體系傳授為主的教學，轉變為以專業運作能力訓練為主的教學。從與21世紀我國社會主義現代化建設要求相適應的生產、服務、技術和管理第一線需要大量高端技能型人才的角度出發，加強對學生素質和綜合職業能力的培養，特別是注重對學生運用知識、創新意識、合作精神和適應能力的培養。
“機械設計基礎”是高等職業教育裝備制造大類專業和應用型本科機械類專業的主干課程。為了推動相關專業的教學改革，適應“機械設計基礎”教學和實訓的需要，按照課程在專業知識能力結構中的地位和課程教學目標，編寫出有高職高專和應用型本科教育特色、面向21世紀的教材，中國高等職業教育研究會和清華大學出版社于2000年4月在深圳職業技術學院召開了教學改革與教材建設研討會，參加《機械設計基礎》教材編寫組的十多所高等學校教師在專業建設和課程教學改革實踐的基礎上，通過認真討論擬定的編寫大綱和達成的共識，進行了通力合作，精心編寫了本書。
“機械設計基礎”課程的開發要強調適當綜合化和適當實施化。本書按照課程內容本身的內在聯系和模塊教學要求，建立“機械設計概論和機構結構”“常用機構”“機械傳動”“軸系零部件”“機械連接”等5個模塊。在教材內容上力求降低重心、拓寬面向、精選知識點，更新內容、突出應用，采用新頒布的國家標準規范。敘述簡明扼要，減少對公式的推演，講求實用，方便教學。書中打“”號的內容是為了拓寬和延伸與該課程密切相關的知識面，以求做好與現代科學技術成果的接口，供不同專業在教學中酌情取舍（書中以二維碼鏈接的形式體現）。有興趣或是學有余力的學生，自己掃相應的二維碼閱讀和學習。
本書自2001年出版發行以來，被許多高職和應用型本科院校師生選用。為了適應高職和應用型本科人才培養模式的改革和科技發展進步，在第1版基礎上作了進一步的修改、補充和完善，在2005年出版了第2版，并在2006年被教育部審定為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。為了進一步實施高等職業技術教育和應用型本科教育對技術應用的高端技能人才的培養模式，突出課程教學的能力目標和知識目標，結合工學和精品課程建設的成果，第3版作為國家示范性高等職業院校成果教材，增添了許多能力訓練案例，便于教師講授和引導，也便于學生自學和應用�；谄胀ǜ叩冉逃笆晃濉眹壹壱巹澖滩暮蛧沂痉缎愿叩嚷殬I院校成果教材而修編的《機械設計基礎》第4版，以高端技能的核心職業能力培養為目的，有明確的具有高職和應用型本科層次的技術應用能力及其相應內涵的理論知識體系，有大量以工作過程導向的能力訓練案例，教材內容和結構滿足高職和應用型本科教學中運用任務驅動法和項目教學法等的需求，充分體現了學生為主體、教師為主導的教學原則。第4版作為國家示范性高等職業教育成果教材，在2014年經全國職業教育教材審定委員會審定為“十二五”職業教育國家規劃教材。該書作為高等職業技術教育和應用型本科教育裝備制造大類專業的“機械設計基礎”課程教學內容和教學方法的知識載體，其體系結構和內容力求反映科學技術的發展和需求，符合高職和應用型本科相關專業的教學特點和學生的認知規律；在表現形式和陳述方式上，能夠引導學生利用已有的知識去學習和探索新知識、新技術，有助于教師、學生和教材之間的交流，有利于理論教學與實踐教學的結合，使教師在教材的平臺上可以創造性地進行教學活動。
本書由佛山職業技術學院郭仁生（第1、2、3、5、9章）、蘇州工業園職業技術學院魏宣燕（第11、12、13、14章）、韶關學院黃晨華（第15、16章）、北京聯合大學張京輝（第7、8、10章）和廣東輕工職業技術學院王軍（第4、6章）等編著，郭仁生擔任主編并對全書統稿，魏宣燕擔任副主編。
本書第1版由華南理工大學謝存禧教授精心審閱，第3版由吉林工業職業技術學院欒學鋼教授精心審閱，提出了許多寶貴意見，編者在此表示衷心的感謝。
懇請讀者對書中的缺點和不妥之處進行指正。
作者2020年5月
目錄
第1篇機械設計概論和機構結構
第1章機械設計概論1
1.1課程概論1
1.1.1機械的概念和組成1
1.1.2機械工作原理分析實例2
1.1.3機械設計發展概述4
1.1.4本課程的內容、基本要求和學習特點5
1.2機械設計過程5
1.3功能原理設計7
1.3.1功能原理設計的特點7
1.3.2功能分析8
1.3.3功能類型和求解思路8
1.3.4機械功能結構分析實例10
1.4機械設計約束11
1.4.1承載能力約束11
1.4.2技術性能約束14
1.4.3標準化約束15
1.4.4產品成本約束16
1.4.5可持續發展約束16
1.5機械結構設計16
1.5.1零件的相關與結構要素17
1.5.2結構設計的基本要求17
1.5.3結構設計的構型變換19
1.5.4結構設計準則20
1.5.5機械結構的合理性分析實例28
思考和實訓習題30
第2章機構結構分析32
2.1平面機構的組成32
2.1.1機構的組成32
2.1.2運動副的自由度和運動鏈34
2.2平面機構運動簡圖35
2.2.1平面機構運動簡圖的關聯要素35
2.2.2平面機構運動簡圖和示意圖繪制實例38
2.3平面機構自由度和運動確定性39
2.3.1平面機構的自由度39
2.3.2機構自由度計算中的特殊情況處理39
2.3.3平面機構具有確定運動的條件40
2.3.4平面機構自由度的計算和分析實例41
思考和實訓習題43
第2篇常 用 機 構
第3章平面連桿機構47
3.1平面連桿機構的類型和應用47
3.1.1鉸鏈四桿機構48
3.1.2鉸鏈四桿機構類型判別實例51
3.1.3滑塊四桿機構52
3.1.4運動副變換54
3.1.5滑塊四桿機構類型分析實例56
3.2平面連桿機構的基本特性57
3.2.1急回特性57
3.2.2傳力分析58
3.2.3平面連桿機構運動幾何分析實例61
3.3平面連桿機構的運動分析62
3.4平面連桿機構的運動設計62
3.4.1按照給定連桿位置設計鉸鏈四桿機構62
3.4.2按照給定行程速度變化系數設計四桿機構63
3.4.3鉸鏈四桿機構圖解法設計和分析實例64
3.4.4鉸鏈四桿機構的運動幾何方程65
3.4.5按照給定的兩連架桿對應位置設計鉸鏈四桿機構66
3.5多桿機構的應用67
思考和實訓習題69
第4章凸輪機構72
4.1凸輪機構的類型和應用72
4.1.1凸輪機構的組成和類型72
4.1.2凸輪機構的特點與應用75
4.2從動件基本運動規律75
4.2.1從動件基本運動規律的運動方程和線圖76
4.2.2從動件運動規律的選擇79
4.3凸輪輪廓設計81
4.3.1用圖解法設計凸輪輪廓81
4.3.2用解析法設計凸輪輪廓84
4.3.3凸輪機構的計算機輔助設計實例87
4.4凸輪機構基本參數和尺寸的確定87
4.4.1凸輪機構的壓力角及許用值87
4.4.2對心移動從動件盤形凸輪機構最大壓力角的計算88
4.4.3凸輪基圓半徑的確定88
4.4.4滾子半徑的確定89
4.4.5圖解法確定凸輪壓力角實例90
4.5凸輪機構的結構、材料和工作圖91
4.5.1凸輪和從動件的結構91
4.5.2凸輪和從動件的材料及選擇93
4.5.3凸輪工作圖94
思考和實訓習題95
第5章輪系97
5.1定軸輪系97
5.1.1定軸輪系傳動比97
5.1.2定軸輪系傳動比符號的確定方法98
5.1.3定軸輪系各級傳動比的分配98
5.2行星輪系99
5.2.1行星輪系的分類99
5.2.2行星輪系的傳動比100
5.2.3行星輪系傳動比符號的確定方法101
5.3組合輪系101
5.3.1組合輪系的分析與綜合102
5.3.2組合輪系計算實例102
5.4輪系的應用103
5.4.1輪系的應用特點103
5.4.2輪系應用分析實例106
5.5其他行星傳動簡介107
思考和實訓習題107
第6章其他常用機構109
6.1棘輪機構109
6.1.1棘輪機構的組成和工作原理109
6.1.2棘輪機構的類型、特點和應用110
6.1.3棘輪機構的應用實例111
6.1.4棘輪機構的基本參數和幾何尺寸113
6.1.5棘輪機構設計計算實例114
6.2槽輪機構115
6.2.1槽輪機構的組成和工作原理116
6.2.2槽輪機構的類型、特點和應用116
6.2.3槽輪機構的基本參數和幾何尺寸117
6.2.4槽輪機構的運動特性119
6.2.5槽輪機構設計計算實例120
6.3螺旋機構122
6.3.1螺旋機構的工作原理和類型122
6.3.2螺紋的形成和分類123
6.3.3螺紋的基本參數和幾何尺寸126
6.3.4螺旋機構的運動分析127
6.3.5螺旋副的效率和自鎖128
6.3.6螺旋機構計算實例129
6.3.7滑動螺旋副的材料和結構特點129
6.4機構的組合與應用131
6.5機構的選型與應用131
6.5.1機構的運動特性和選型131
6.5.2機械傳動系統分析實例132
思考和實訓習題135
第3篇機 械 傳 動
第7章帶傳動139
7.1帶傳動的工作原理和應用139
7.1.1帶傳動的工作原理139
7.1.2帶傳動的類型、特點和應用139
7.2帶傳動的受力分析和應力分析141
7.2.1帶傳動的受力分析141
7.2.2帶傳動的應力分析142
7.3帶傳動的彈性滑動與失效形式143
7.3.1帶傳動的彈性滑動143
7.3.2帶傳動的失效形式144
7.4V帶和V帶輪145
7.4.1V帶結構和基本尺寸145
7.4.2V帶輪的材料、結構與工作圖147
7.5帶傳動的安裝和張緊150
7.5.1帶傳動的安裝和初拉力測定150
7.5.2V帶傳動受力分析實例151
7.6V帶傳動選用計算152
7.6.1V帶傳動設計準則和V帶的許用功率152
7.6.2V帶傳動選用計算的主要步驟156
7.6.3V帶傳動設計計算實例160
思考和實訓習題162
第8章鏈傳動164
8.1鏈傳動的特點、類型和傳動件結構參數164
8.1.1鏈傳動的組成、特點和類型164
8.1.2鏈傳動的傳動件結構參數165
8.2鏈傳動的運動分析和受力分析169
8.2.1鏈傳動的運動分析169
8.2.2鏈傳動運動分析計算實例171
8.2.3鏈傳動的受力分析172
8.3鏈傳動的選用計算173
8.3.1鏈傳動的失效形式173
8.3.2滾子鏈的功率曲線174
8.3.3鏈傳動基本參數的選擇177
8.3.4鏈傳動選用計算實例178
8.4鏈傳動的布置、張緊和潤滑180
8.4.1鏈傳動的布置180
8.4.2鏈傳動的張緊181
8.4.3鏈傳動的潤滑182
思考和實訓習題182
第9章齒輪傳動184
9.1齒輪傳動的特點和類型184
9.1.1齒輪傳動的特點184
9.1.2齒輪傳動的類型184
9.2齒輪嚙合基本定律與漸開線齒廓186
9.2.1齒廓嚙合基本定律186
9.2.2齒廓間的相對滑動186
9.2.3漸開線齒廓187
9.3漸開線標準齒輪的基本參數和尺寸188
9.3.1齒輪的基本尺寸188
9.3.2漸開線標準齒輪的基本參數189
9.3.3標準齒輪的基本尺寸計算190
9.3.4齒輪基本尺寸計算實例191
9.4漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動191
9.4.1漸開線齒廓傳動特性191
9.4.2漸開線齒輪的正確嚙合條件193
9.4.3漸開線齒輪的連續傳動條件193
9.4.4內齒輪和齒條195
9.5漸開線齒形的加工和檢驗尺寸196
9.5.1漸開線齒形的加工原理196
9.5.2漸開線齒廓的根切問題198
9.5.3漸開線齒輪的檢驗尺寸199
9.6變位齒輪傳動200
9.6.1變位齒輪的概念200
9.6.2變位齒輪的齒形特點和尺寸變動201
9.6.3變位齒輪的傳動類型和應用202
9.6.4變位齒輪計算實例204
9.7斜齒圓柱齒輪傳動205
9.7.1斜齒圓柱齒輪齒面的形成和特點205
9.7.2斜齒圓柱齒輪的基本參數和尺寸206
9.7.3斜齒輪的當量齒數208
9.7.4交錯軸斜齒輪傳動209
9.8圓錐齒輪傳動209
9.8.1直齒圓錐齒輪齒廓曲面的形成209
9.8.2圓錐齒輪的背錐和當量齒數209
9.8.3直齒圓錐齒輪的基本參數和尺寸210
9.8.4圓柱圓錐齒輪傳動簡介212
9.9齒輪傳動設計212
9.9.1齒輪輪齒的失效形式、常用材料和設計約束212
9.9.2圓柱齒輪傳動的受力分析215
9.9.3圓柱齒輪承載能力計算217
9.9.4圓柱齒輪傳動的精度等級及選用221
9.9.5齒輪傳動設計準則和計算實例222
9.9.6圓柱齒輪傳動的計算機輔助設計225
9.9.7直齒圓錐齒輪的強度計算225
9.9.8直齒圓錐齒輪設計計算實例227
9.10齒輪結構、工作圖和傳動潤滑228
9.10.1齒輪結構228
9.10.2齒輪工作圖229
9.10.3齒輪傳動的潤滑230
9.11圓弧齒輪傳動簡介232
思考和實訓習題232
第10章蝸桿傳動237
10.1蝸桿傳動概述237
10.1.1蝸桿傳動的類型237
10.1.2蝸桿傳動的特點和應用238
10.2蝸桿傳動的基本參數和尺寸238
10.2.1蝸桿傳動的基本參數238
10.2.2蝸桿傳動的基本尺寸241
10.2.3蝸桿傳動的變位241
10.2.4蝸桿傳動變位計算實例242
10.3蝸桿傳動的承載能力計算243
10.3.1蝸桿傳動的失效形式243
10.3.2蝸桿傳動的材料和許用應力243
10.3.3蝸桿傳動的受力分析244
10.3.4蝸桿傳動的強度條件245
10.4蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡246
10.4.1蝸桿傳動的滑動速度246
10.4.2蝸桿傳動的效率246
10.4.3蝸桿傳動的運動和效率計算實例247
10.4.4蝸桿傳動的潤滑248
10.4.5蝸桿傳動的熱平衡計算249
10.5蝸桿與蝸輪的結構和工作圖250
10.5.1蝸桿結構250
10.5.2蝸輪結構250
10.5.3蝸桿和蝸輪工作圖250
10.5.4普通圓柱蝸桿傳動設計計算實例252
思考和實訓習題254
第4篇軸系零部件
第11章滑動軸承257
11.1滑動軸承的工作原理257
11.1.1滑動軸承簡介257
11.1.2滑動摩擦的類型257
11.1.3滑動軸承設計中的基本問題258
11.2滑動軸承的分類和結構特點258
11.2.1徑向滑動軸承259
11.2.2推力滑動軸承259
11.2.3特殊結構軸承簡介260
11.3滑動軸承的材料和軸瓦結構261
11.3.1滑動軸承的材料261
11.3.2軸瓦的結構262
11.4滑動軸承的潤滑和配合264
11.4.1潤滑劑及其選用原則264
11.4.2潤滑裝置265
11.4.3滑動軸承潤滑方式的選擇265
11.4.4滑動軸承的配合266
11.5非液體潤滑滑動軸承的計算266
11.5.1徑向滑動軸承設計計算267
11.5.2推力滑動軸承工作能力驗算267
11.5.3非液體潤滑滑動軸承計算實例268
11.6液體動壓滑動軸承和靜壓滑動軸承簡介269
思考和實訓習題269
第12章滾動軸承270
12.1滾動軸承的組成、類型和特點270
12.1.1滾動軸承的組成270
12.1.2滾動軸承的類型、特點及應用271
12.2滾動軸承的代號及類型選擇275
12.2.1滾動軸承的代號275
12.2.2滾動軸承類型的選擇278
12.2.3滾動軸承類型選擇實例279
12.3滾動軸承壽命計算279
12.3.1滾動軸承的失效形式及計算準則279
12.3.2滾動軸承的基本額定壽命和基本額定動載荷280
12.3.3滾動軸承的壽命計算基本公式281
12.3.4滾動軸承的當量動載荷計算282
12.3.5角接觸軸承的軸向載荷284
12.3.6滾動軸承的靜強度計算285
12.3.7滾動軸承選用計算實例286
12.4陶瓷滾動軸承與滾動導軌簡介293
思考和實訓習題293
第13章軸及軸系295
13.1軸的概述295
13.1.1軸的功用與分類295
13.1.2軸的設計中應考慮的問題296
13.2軸的材料與強度計算296
13.2.1軸的材料與機械性能296
13.2.2軸徑的估算和強度計算298
13.2.3軸的設計計算實例300
13.3軸及軸系的結構設計303
13.3.1軸的結構設計303
13.3.2軸的結構設計實例306
13.3.3軸的工作圖307
13.3.4軸系結構的組合設計307
思考和實訓習題312
第14章聯軸器、離合器與制動器315
14.1聯軸器315
14.1.1固定式剛性聯軸器316
14.1.2移動式剛性聯軸器318
14.1.3彈性聯軸器319
14.1.4聯軸器選用計算實例320
14.2離合器321
14.2.1嵌合式離合器321
14.2.2摩擦式離合器322
14.3制動器324
14.3.1抱塊式制動器324
14.3.2內漲式制動器324
14.3.3帶式制動器325
思考和實訓習題325
第5篇機 械 連 接
第15章連接327
15.1鍵連接327
15.1.1鍵連接的功用和分類327
15.1.2平鍵連接的選擇和計算330
15.1.3花鍵連接的類型、標準和選用331
15.2銷連接332
15.3螺紋連接333
15.3.1螺紋連接的基本類型和螺紋連接件333
15.3.2螺紋連接的預緊和防松337
15.3.3螺栓組的布置和受力分析339
15.3.4螺栓連接的強度計算345
15.3.5螺栓連接件的材料和許用應力346
15.3.6提高螺栓連接強度的結構設計348
15.3.7螺栓連接計算實例350
思考和實訓習題351
第16章彈簧353
16.1概述353
16.1.1彈簧的類型、特點和應用353
16.1.2彈簧的材料和制造353
16.2圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的幾何參數和特性曲線357
16.2.1圓柱螺旋彈簧的結構357
16.2.2圓柱螺旋彈簧的基本參數和幾何尺寸357
16.2.3圓柱螺旋彈簧的特性曲線358
16.3圓柱螺旋彈簧的設計計算360
16.3.1強度計算360
16.3.2剛度計算361
16.3.3穩定性校核361
16.3.4圓柱螺旋彈簧設計計算實例362
16.4非金屬彈簧簡介364
思考和實訓習題364
參考文獻367
新書資訊