机械设计基础

本书是在上一版的基础上，吸取多年教材应用经验，并参照机械职业教育委员会机械设计学科组印行的《机械设计基础课程标准》进行修订的。全书包括机械设计概论、常用机构、常用机械传动、联接、轴系零部件、机械装置的润滑与密封、弹簧、创新思维与创造技法等内容，各章配有适量的例题和习题，并附有必要的数据和资料供查阅。与本书配套的《简明机械零件设计实用手册》(机工版)，备有比较详尽的设计数据资料，并附有“机械设计基础课程设计指导”，可作为课程设计的指导书。

第3版前言
第2版前言
第1版前言
第一章概论1
第一节本课程研究的对象、内容1
第二节机械零件设计的基本准则及一般
设计步骤2
第三节机械零件常用金属材料和钢热
处理常识7
自测题与习题11
第二章平面机构的运动简图及自
由度13
第一节运动副及其分类13
第二节平面机构的运动简图14
第三节平面机构的自由度17
自测题与习题21
第三章平面连杆机构26
第一节概述26
第二节平面四杆机构的基本形式及其演化26
第三节平面四杆机构存在曲柄的条件和
几个基本概念30
第四节平面四杆机构的运动设计34
自测题与习题39
第四章凸轮机构42
第一节概述42
第二节凸轮机构工作过程及从动件常用
运动规律45
第三节图解法设计盘形凸轮轮廓曲线49
⊙第四节用解析法设计凸轮轮廓曲线52
第五节凸轮机构设计中的几个问题54
第六节凸轮常用材料和结构58
自测题与习题61
第五章其他常用机构65
第一节概述65
第二节螺旋机构65
第三节棘轮机构70
第四节槽轮机构73
第五节不完全齿轮机构74
⊙第六节广义机构75
自测题与习题76
第六章平行轴齿轮传动79
第一节概述79
第二节渐开线的形成原理、基本性质和
参数方程80
第三节渐开线齿轮的参数及几何尺寸81
第四节渐开线齿轮的啮合传动88
第五节渐开线齿轮的切齿原理92
第六节根切现象、最少齿数及变位齿轮93
第七节齿轮传动的失效形式与设计准则97
第八节齿轮常用材料及热处理98
第九节齿轮传动精度简介100
第十节渐开线直齿圆柱齿轮传动的
设计计算101
第十一节渐开线斜齿圆柱齿轮传动112
自测题与习题121
第七章非平行轴齿轮传动125
第一节概述125
第二节直齿锥齿轮传动125
⊙第三节交错轴斜齿轮传动130
第四节齿轮的结构设计131
自测题与习题133
第八章蜗杆传动135
第一节概述135
第二节蜗杆传动的主要参数和几何尺寸137
第三节蜗杆传动的失效形式、材料和
精度141
第四节蜗杆传动的强度计算143
⊙第五节蜗杆传动的效率、润滑和热平衡
计算145
第六节蜗杆和蜗轮的结构147
自测题与习题150
第九章轮系152
第一节概述152
第二节定轴轮系传动比的计算154
第三节行星轮系传动比的计算156
⊙第四节混合轮系传动比的计算159
第五节轮系的功用161
⊙第六节KHV型行星轮系简介162
自测题与习题165
第十章带传动与链传动168
第一节概述168
第二节带传动的类型、特点及其应用168
第三节普通V带与V带轮170
第四节带传动的受力分析和应力分析173
第五节带传动的弹性滑动及其传动比175
第六节普通V带传动的失效形式与计算
准则175
第七节普通V带传动的参数选择和设计
计算方法182
第八节V带传动的张紧、安装和维护187
第九节链传动的类型、特点及其应用188
第十节链传动的运动不均匀性189
第十一节滚子链传动的结构和标准190
⊙第十二节滚子链传动的失效形式与设计
准则194
自测题与习题197
第十一章联接199
第一节概述199
第二节螺纹联接199
第三节键和花键联接208
第四节销联接212
第五节其他常用联接213
自测题与习题215
第十二章轴219
第一节概述219
第二节轴的结构设计221
第三节轴的强度计算225
自测题与习题232
第十三章轴承235
第一节概述235
第二节非液体摩擦滑动轴承的主要类型、
结构和材料235
⊙第三节非液体摩擦滑动轴承的设计计算239
第四节液体摩擦滑动轴承简介241
第五节滚动轴承的结构、类型和代号242
第六节滚动轴承类型的选择248
第七节滚动轴承的组合设计248
⊙第八节滚动轴承的失效形式、寿命计算
和静强度计算253
⊙第九节带座轴承简介265
自测题与习题265
第十四章机械装置的润滑与密封269
第一节概述269
第二节常用润滑剂及选择269
第三节常用润滑方式及装置273
第四节常用传动装置的润滑275
第五节机械装置的密封278
自测题与习题280
第十五章联轴器、离合器与制动器282
第一节概述282
第二节联轴器283
第三节离合器287
第四节制动器289
自测题与习题290
⊙第十六章弹簧292
第一节概述292
第二节弹簧的材料及制造294
第三节圆柱形螺旋弹簧297
自测题与习题299
第十七章创新思维与创造技法301
第一节概述301
第二节创新者的素质302
第三节创造技法简介304
自测题与习题309
自测题标准答案310
参考文献312

“十二五”时期是我国高等职业教育深化内涵建设、巩固和发展示范院校建设成果的重要时期。基于工作过程的学习领域课程开发与行动导向的项目化课程开发等课程建设成果是示范院校建设取得的重要成就之一。人们更为清醒地认识到，高端技能型人才应该既是一专多能的技术人才，也是具有创新意识的技能型人才，因此，在教学内容重构后的专业课程体系中，如“机械设计基础”这样的专业基础课得到加强，并且这种加强在理实一体化和项目化的教学模式改革中得到进一步实现。
    本书第2版从2008年出版至今已发行近10万册，被70余所高职院校机械类专业广泛使用，取得了很好的社会效益。基于上述背景，在第3版《机械设计基础》教材修订中，突出了如下修订理念：
    1必须强化满足不同专业共同需求的基本教学内容，同时要留有充分的自主选择余地，结构上进行创新。
    2必须满足助教助学的教学需求，方便教师授课，方便学生自学与自检。
    3必须加强创新教育的教学内容。
    本着保持内容稳定，丰富教育教学资源，突出企业参与的原则，本书对第2版内容做了进一步提炼和完善，并邀请企业专家参加编审，使其更加具有工学结合的高职教育教学特色，更加适合高职院校使用。加盟此次修订工作的企业专家有：江阴克威齿轮箱制造有限公司生产总监、高级工程师柴寿君，南京东星复合材料制品有限公司总经理、高级工程师张海生，长春机械研究院有限公司总工程师、高级工程师范辉。此次修订进一步完善了立体化配套资源，增加了习（试）题详解、视频、动画、网络课程等内容。考虑到保持教材编写团队的结构优势，第3版修订教材增加陈峰为副主编，特此说明。
    由于编者水平所限，虽然经过多版提高，不足之处仍在所难免，恳请使用本书的教师和读者批评指正。
    编者中国的高职教育正迈入具有历史发展意义的新时期，全国示范性高职院校建设正向世界描绘着具有中国特色的现代职业教育新图画。随着高等职业教育教学改革不断深入，迫切需要一大批有利于学生职业能力培养、创新思维启迪的好教材。为了更好地渗入新观念，更新教学内容，完善教材结构，编者认真总结了第1版（2001年5月机械工业出版社出版）的经验，参照机械职业教育教学指导委员会机械设计学科组2004年印行的《机械设计基础课程标准》，对教材进行了系统的修订。
    新版教材有异于原教材的几处修订主要表现在：
    1根据目前高职高专学生的认知特点，适当简略了计算公式的中间推导步骤，重新梳理了部分章节的逻辑顺序，精简了个别章节的内容。如：将交错轴斜齿轮传动与锥齿轮传动合并，新设为“第七章非平行轴线齿轮传动”，从而与第八章蜗杆传动衔接更为自然；从挠性传动角度入手，将带传动与链传动合并为一章，并对内容进行了适当精简。
    2增加了新技术内容，在“第五章其他常用机构”中增设一节“广义机构”，介绍广义机构的常识，举例说明了其在现代机械中日益广泛的应用。
    3考虑全国各院校选用本教材时的多样性需要，本书中带“○”或“⊙”的章节，近机类和非机类专业可以基本不讲，带“⊙”的章节则为机械类专业择需选用的内容。
    4为便于推广教材，本教材配套编制了多媒体课件，以利助教助学。
    参加此次修订工作的有无锡职业技术学院谈向群、吕伟文（第二、三、四、五章），浙江机电职业技术学院陈峰（第六、七章），唐山工业职业技术学院孙艳敏(第八章)，南京工业职业技术学院龚晓群（第十二、十五章），广西机电职业技术学院卓洪瑞(第十三章)，浙江机电职业技术学院叶红朝（第十、十六章）、胡家秀（其余章节）。配套课件设计制作由郑州铁路职业技术学院徐刚涛负责，浙江机电职业技术学院李国强参与了学生自测题库的部分制作工作。全书由胡家秀任主编并统稿，谈向群、徐刚涛任副主编。
    本书承上海理工大学陈廷雨教授担任主审，他对本书的修订提出了很多宝贵意见，在此表示衷心感谢。
    由于编者水平有限，欠妥之处在所难免，恳请使用本书的教师和读者批评指正。
    编者近年来，高等职业教育迅速发展，为我国的职业教育事业带来了蓬勃发展生机。鉴于高职教育急需具有高职特色教材的实际情况，机械职业教育教学指导委员会基础课指委会积极组织力量编写了这本教材。
    本教材的特点是：
    1适应面宽。考虑到目前高职有高中后（三年制）、中职后（三年制）和初中后（五年制）等多种生源形式，起点不一，本书特别在第一章概论中，将本课程的必要准备知识（力学基础、金属材料热处理常识等）进行了概括介绍，供教师选用。
    2内容简明、实用、新颖。本书各部分内容的处理上摒弃了以往偏重理论推导的做法，直接切入应用主题，既减小了篇幅，降低了学生的学习难度，也突出了职业教育特点。教材选用了国家最新标准、规范，采用新题例，增加了新内容，力图体现教材的新颖性。
    3特别增加了“创新思维与创造技法”一章，突出学习本课程时注重创新思维的重要性。
    参加本书编写的有：无锡职业技术学院谈向群（第二、三章）、吕伟文（第四、五章），温州职业技术学院周嘉麟（第六章），重庆工业职业技术学院龚英（第九、十八章），上海理工大学高等职业学院刘秦（第十、十一、十七章），南京工业职业技术学院龚晓群（第十三、十六章），广西机电职业技术学院卓洪瑞（第十四章），四川工程职业技术学院冷桢龙（第十二、十五章），浙江机电职业技术学院陈峰（第七、八章）、胡家秀（第一、十九章）。由胡家秀任主编，谈向群任副主编。
    本书承上海理工大学陈廷雨教授任主审，对体现高职、高专特色和提高本书质量起到了重要作用，编者对此表示衷心感谢。
    由于编者水平有限，缺点在所难免，恳请使用本书的教师和读者批评指正。
    编者2001年4月