《机械设计基础(近机、非机类)（第2版）》是针对高等院校应用型人才培养对该课程要求的需要，根据对少学时的教学要求而编写的。
《机械设计基础(近机、非机类)（第2版）》是高等学校应用型特色规划教材系列教材之一，全书共16章，第１章概括机器的全貌、分析机器的组成；第2章补充一些力学的基本知识，可供教学选学或作为读者的参考内容；第3～6章介绍平面机构、平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构等常用机构的结构；第7章介绍连接中以螺纹连接与键、销为代表的静连接；第8～11章从常规的挠性传动、齿轮传动、蜗杆传动和轮系入手研究其使用及简单的设计计算；第12～15章以轴系为代表着重进行结构设计分析，简单介绍联轴器和离合器以及弹簧；第16章介绍机械系统方案设计的基础知识。另外，每章都提供了实验与实训以及习题供读者学习时参考。
《机械设计基础(近机、非机类)（第2版）》可作为高等学校本科和专科近机类、非机械类机械设计基础课程的教材，也可供有关工程技术人员参考使用。
《机械设计基础(近机、非机类)（第2版）》根据对少学时的教学要求而编写的。
主要内容涵盖机械系统的三个部分：机械运动系统、机械传动系统、机械支撑及联接设计，突出机械设计基础课程的基本内容、基本理论和基本方法的学习与应用。
增加了力学基本知识、机械系统运动设计与分析，介绍了整机设计的方法等自动化设备设计不可缺少的基本知识。
以各种典型的机构和通用零件的种类、特点、应用范围、结构的选择为重点内容，对强度计算、结构工艺结合具体的机构和零件作一般的介绍。
第2版前言
为适应部分高等院校及高职高专院校向应用技术型人才培养迅速转型的趋势，特出版了高等学校应用型特色规划教材系列教材，本教材是高等院校机械设计系列教材之一。
机械设计基础课程是高等工科院校机电类、近机类各专业的一门重要的技术基础课程，具有较强的综合性和实践性。本课程在拓宽学生的知识面、培养学生适应专业能力方面具有重要的作用。通过本课程的学习，使学生具有对一般机械设备的分析、维护、改进的基本能力。
本书在满足非机械类专业对本课程要求的基础上，突出应用能力的培养，对课程的体系和内容进行了整合。教材的主要特点如下。
(1) 主要内容为机械系统的三个部分，即机械运动系统、机械传动系统、机械支撑及联接设计。全书共16章，突出机械设计基础课程的基本内容、基本理论和基本方法的学习与应用。
(2) 增加了力学基本知识，授课时可以选讲；增加机械系统运动设计与分析，介绍了进行整机设计的方法，包括选型、运动循环图等，是自动化设备设计不可缺少的基本技能。
(3) 以各种典型的机构和通用零件的种类、特点、应用范围结构的选择为重点内容，对强度计算、结构工艺结合具体的机构和零件作一般的介绍。
(4) 针对本科应用型人才的培养，着重实用和动手能力的学习和训练，加强了实训和习题的内容。
参加本书编写的有李力(1、2章)、于宏思、纪玉杰(3、4、16章)、穆存远(5、6章)、罗继曼、张艳明(7、12、14、15章)、向敬忠(8章)、韩泽光、赵德宏(9、10、11章)、郑夕健(13章)。由李力、向敬忠担任主编；韩泽光、罗继曼、张艳明任副主编。
东北大学王淑仁担任本书主审，对全部内容进行了详细审阅，提出了许多宝贵意见，为提高本书质量起了很大作用，在此表示衷心的感谢。王正浩对本书的编写提出了宝贵意见，在此表示感谢。
感谢使用了本教材的广大师生、工程技术人员，恳请广大读者批评指正。
编 者
目 录
第1章 绪论 1
1.1 机器的组成 2
1.1.1 机器的组成和分析 2
1.1.2 机器的组成要素 3
1.2 机械设计的基本要素 4
1.2.1 机械设计的基本要素 4
1.2.2 机械设计的一般程序 4
1.2.3 机械零件设计的一般步骤 5
1.2.4 机械零件的设计方法 5
1.3 机械零件材料选用原则 6
1.4 机械零件的制造工艺性及标准化 6
1.4.1 机械零件的工艺性 6
1.4.2 机械零件设计中的标准化 6
1.5 本课程的内容、性质和任务 7
1.6 实验与实训 7
1.7 习题 8
第2章 力学基本知识 9
2.1 静力学基本概念 9
2.1.1 刚体 9
2.1.2 力和力系 9
2.1.3 约束和约束反力 10
2.1.4 受力图 12
2.1.5 静力学基本公理 13
2.2 力系的平衡 13
2.2.1 力在轴上的投影 13
2.2.2 平面汇交力系的合成与平衡 14
2.2.3 力对点的矩 15
2.2.4 力偶、力偶矩及平衡条件 15
2.3 强度的基本知识 16
2.3.1 杆件的拉伸与压缩 16
2.3.2 材料的力学性能 18
2.3.3 强度计算 20
2.3.4 载荷与变应力 24
2.4 实验与实训 25
2.5 习题 26
第3章 平面机构的结构分析 27
3.1 平面机构的组成 28
3.1.1 构件 28
3.1.2 构件的自由度和约束 28
3.1.3 运动副及其分类 29
3.2 平面机构的运动简图 30
3.2.1 构件与运动副的表示方法 30
3.2.2 机构运动简图的绘制方法 31
3.3 平面机构的自由度 32
3.3.1 平面机构自由度计算公式 32
3.3.2 平面机构具有确定运动的
条件 33
3.3.3 计算机构自由度时应注意的
问题 34
3.4 实验与实训 35
3.5 习题 36
第4章 平面连杆机构及其设计 39
4.1 铰链四杆机构的基本形式及应用 39
4.1.1 曲柄摇杆机构 40
4.1.2 双曲柄机构 40
4.1.3 双摇杆机构 41
4.2 铰链四杆机构的传动特性 41
4.2.1 急回运动和行程速比系数 41
4.2.2 压力角和传动角 42
4.2.3 死点位置 43
4.3 铰链四杆机构的曲柄存在条件 44
4.4 铰链四杆机构的演化 45
4.4.1 含有一个移动副的平面
四杆机构 45
4.4.2 含有两个移动副的平面
四杆机构 47
4.4.3 含有偏心轮的平面四杆机构 47
4.5 平面四杆机构的设计 49
4.5.1 图解法设计四杆机构 49
4.5.2 实验法设计四杆机构 52
4.5.3 用解析法设计四杆机构 53
4.6 实验与实训 53
4.7 习题 55
第5章 凸轮机构 58
5.1 凸轮机构的应用和分类 58
5.1.1 凸轮机构的应用 58
5.1.2 凸轮机构的分类 60
5.1.3 凸轮机构的特点 61
5.2 凸轮机构从动件运动规律分析 61
5.2.1 从动件的位移线图 62
5.2.2 从动件的常用运动规律 63
5.3 凸轮轮廓曲线的设计 64
5.3.1 凸轮轮廓设计的反转法原理 64
5.3.2 直动从动件盘形凸轮轮廓的
绘制 64
5.4 凸轮机构设计时应注意的几个问题 67
5.4.1 滚子半径的选择 67
5.4.2 压力角 67
5.4.3 基圆半径 68
5.5 实验与实训 69
5.6 习题 70
第6章 间歇运动机构 73
6.1 棘轮机构 73
6.1.1 棘轮机构的组成和
工作原理 73
6.1.2 棘轮机构的类型和应用 74
6.1.3 棘轮机构的主要参数和
几何尺寸 76
6.2 槽轮机构 77
6.2.1 槽轮机构的工作原理 77
6.2.2 槽轮机构的主要参数和
几何尺寸计算 78
6.3 其他间歇运动机构 80
6.3.1 不完全齿轮机构 80
6.3.2 凸轮间歇运动机构 80
6.4 实训 82
6.5 习题 82
第7章 连接 84
7.1 螺纹连接 85
7.1.1 螺纹的形成和主要参数 85
7.1.2 常用螺纹的种类、特点和
应用 86
7.1.3 螺纹连接的类型、特点和
应用 88
7.1.4 螺纹连接应用中注意的
几个问题 91
7.1.5 螺纹连接的强度计算 93
7.1.6 螺栓组连接的结构设计 98
7.1.7 螺旋传动 100
7.2 键连接和花键连接 102
7.2.1 键连接的类型和应用 102
7.2.2 平键连接的选择及计算 104
7.2.3 花键连接 106
7.3 销连接及应用 107
7.4 实验与实训 107
7.5 习题 108
第8章 挠性传动 111
8.1 带传动 111
8.1.1 带传动的组成及应用 111
8.1.2 带传动的工作情况分析 116
8.1.3 V带传动的设计和计算 120
8.2 链传动 125
8.2.1 链传动的组成及应用 125
8.2.2 链传动的工作情况分析 129
8.2.3 链传动的设计和计算 131
8.3 实验与实训 135
8.4 习题 135
第9章 齿轮传动 138
9.1 概述 138
9.1.1 齿轮传动的演化 138
9.1.2 齿轮传动的类型及应用 139
9.1.3 渐开线齿廓的形成及特性 141
9.2 渐开线圆柱齿轮传动 144
9.2.1 一对渐开线齿轮的啮合 144
9.2.2 渐开线圆柱齿轮传动的
可分性与连续性 147
9.3 渐开线齿轮轮齿的加工 148
9.3.1 轮齿的切削加工原理 148
9.3.2 轮齿的根切、最少齿数和
变位 150
9.4 齿轮传动的强度计算 152
9.4.1 齿轮传动的失效形式、
设计准则 152
9.4.2 齿轮传动常用材料、
精度选择 155
9.4.3 直齿圆柱齿轮传动的
强度计算 157
9.4.4 设计参数的选择 161
9.4.5 齿轮的结构 162
9.4.6 其他齿轮传动简介 165
9.5 实训 166
9.6 习题 166
第10章 蜗杆传动 169
10.1 概述 169
10.1.1 蜗杆传动的类型 169
10.1.2 蜗杆传动的特点及应用 170
10.2 圆柱蜗杆传动的主要参数和
几何尺寸计算 171
10.2.1 蜗杆传动的主要参数 171
10.2.2 几何尺寸计算 173
10.3 蜗杆传动的承载能力计算 173
10.3.1 蜗杆传动的失效形式及
设计准则 173
10.3.2 蜗杆传动的材料及其选择 174
10.3.3 蜗杆传动的受力分析 174
10.3.4 蜗杆传动的强度计算 175
10.4 蜗杆传动的热平衡计算 177
10.4.1 蜗杆传动的效率 177
10.4.2 蜗杆传动的润滑 177
10.4.3 蜗杆传动的热平衡计算 177
10.5 蜗杆、蜗轮的结构 178
10.5.1 蜗杆的结构 178
10.5.2 蜗轮的结构 179
10.6 实训 182
10.7 习题 183
第11章 轮系 184
11.1 轮系的分类 184
11.2 定轴轮系运动分析 185
11.3 周转轮系的运动分析 188
11.3.1 周转轮系的组成及类型 188
11.3.2 周转轮系的传动比计算 189
11.4 实训 191
11.5 习题 192
第12章 轴承 194
12.1 滑动轴承 194
12.1.1 摩擦状态简介 194
12.1.2 滑动轴承类型 195
12.1.3 滑动轴承的典型结构 197
12.1.4 滑动轴承的材料 199
12.1.5 滑动轴承的润滑 202
12.2 滚动轴承 206
12.2.1 滚动轴承的结构与特点 206
12.2.2 滚动轴承主要类型及
代号 207
12.2.3 滚动轴承类型的选择 211
12.2.4 滚动轴承的失效形式和
寿命计算 212
12.3 新型轴承简介 219
12.3.1 关节轴承 219
12.3.2 直线滚动轴承 220
12.3.3 陶瓷轴承 220
12.4 实验与实训 221
12.5 习题 222
第13章 轴 224
13.1 概述 224
13.1.1 轴的用途及分类 224
13.1.2 轴的设计要点 226
13.1.3 轴的材料 226
13.2 轴的结构设计 228
13.2.1 轴径的初步计算 228
13.2.2 轴的结构设计 229
13.3 轴的强度和刚度计算 234
13.3.1 轴的强度计算 234
13.3.2 轴的刚度计算 236
13.4 实验与实训 240
13.5 习题 241
第14章 联轴器和离合器 244
14.1 联轴器 244
14.1.1 联轴器的类型 245
14.1.2 联轴器的选择 249
14.2 离合器 250
14.3 实验与实训 252
14.4 习题 252
第15章 弹簧 254
15.1 弹簧的功能与类型 254
15.2 圆柱螺旋弹簧 255
15.3 弹簧的材料和制造方法 257
15.4 实训 260
15.5 习题 260
第16章 机械系统方案设计 261
16.1 概述 262
16.1.1 机械系统的组成 262
16.1.2 机械设计的一般程序 263
16.2 执行系统的功能原理设计和
运动设计 264
16.2.1 机械的功能原理设计 264
16.2.2 执行构件的运动设计 265
16.3 执行机构系统形式设计 265
16.3.1 机构的选型 265
16.3.2 机构的变异 267
16.3.3 机构的组合 268
16.4 执行系统的协调设计 270
16.4.1 执行系统的运动
协调设计 270
16.4.2 机械的工作循环图 272
16.5 传动系统的方案设计和
原动机选择 273
16.5.1 传动类型的选择 274
16.5.2 传动系统的设计过程 276
16.5.3 原动机的类型及其运动
参数的选择 276
16.6 实验与实训 277
16.7 习题 278
附录A 模拟考试题 280
附录B 习题参考答案 286
附录C 模拟考试题答案 298
参考文献 300
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