本教材共11章，主要介绍机械设计基础知识，内容包括绪论、平面机构运动简图及自由度、常用机构、齿轮与蜗杆传动、轮系、带与链传动、螺纹连接、轴及其连接件、轴承、机械装置的润滑与密封和TRIZ创新原理。书后结合关键知识点设计了各章综合练习题共1383道，并配有参考答案以及电子教案和课件，供教师和学习者参考。
本教材考虑了现代职业本科对教材的要求，以职业能力和技术创新能力培养为重点，充分体现职业性、实践性和创新性。本教材具有挖掘思政元素，突出育人功能、突出学生主体，培养创新能力、对接职业标准，设计教学内容、融合理论实践，提升培养质量、互联网+教育，线上线下融合等特色。
本教材可作为高等职业院校、普通高等院校、职工大学、非脱产学院、成人教育学院等机械类、机电类、冶金类、汽车类、化工类等相关专业教材，也可供工程技术工作人员参考。

第1章绪论001
1.1本课程研究的对象、内容001
1.1.1本课程的研究对象001
1.1.2本课程的主要内容002
1.2机械设计基本要求和准则002
1.2.1机械设计的基本要求002
1.2.2机械零件的选用与工艺性要求003
1.2.3机械设计的基本准则003
1.2.4机械设计方法的发展004
1.3本课程的特点和学习方法004
故事汇我国著名科学家——钱伟长005

第2章平面机构运动简图及自由度006
2.1运动副006
2.1.1低副006
2.1.2高副006
2.2平面机构的运动简图007
2.2.1机构运动简图的概念007
2.2.2机构运动简图的绘制方法007
2.3平面机构的自由度009
2.3.1平面机构自由度的计算009
2.3.2自由度计算中的三类问题011
故事汇北京科技大学牢记嘱托，努力培养新时代的钢铁脊梁——百炼成钢攀高峰013

第3章常用机构016
3.1平面四杆机构016
3.1.1平面四杆机构的基本类型016
3.1.2平面四杆机构的工作特性020
3.1.3平面四杆机构的设计024
3.1.4多杆机构简介026
3.2凸轮机构027
3.2.1凸轮机构的应用和分类027
3.2.2从动件的常用运动规律030
3.2.3凸轮轮廓设计与凸轮结构尺寸的确定033
3.2.4凸轮机构的材料、结构和精度036
3.3螺旋机构038
3.3.1螺纹的基本知识038
3.3.2螺旋机构的传动形式040
3.4间歇运动机构042
3.4.1棘轮机构042
3.4.2槽轮机构046
3.4.3不完全齿轮机构048
故事汇大国重器——“泰山号”起重机048

第4章齿轮与蜗杆传动050
4.1概述050
4.1.1齿轮传动的特点及应用050
4.1.2齿轮传动的分类050
4.2渐开线的性质和参数方程051
4.2.1渐开线的性质051
4.2.2渐开线极坐标参数方程051
4.3渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸052
4.3.1标准直齿圆柱齿轮各部分的名称052
4.3.2标准直齿圆柱齿轮的主要参数053
4.3.3标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算053
4.4渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动054
4.4.1正确啮合条件054
4.4.2连续传动条件054
4.4.3中心距和啮合角055
4.5渐开线圆柱轮齿的切齿原理与根切现象056
4.5.1仿形法056
4.5.2范成法056
4.5.3根切现象和最少齿数057
4.5.4变位齿轮058
4.6齿轮传动的失效形式和设计准则058
4.6.1齿轮的失效形式058
4.6.2设计准则059
4.7齿轮材料和齿轮传动精度060
4.7.1齿轮材料及热处理方式060
4.7.2齿轮传动精度060
4.8直齿圆柱齿轮传动的强度计算061
4.8.1受力分析061
4.8.2计算载荷062
4.8.3齿面接触疲劳强度计算062
4.8.4齿根弯曲疲劳强度计算065
4.8.5圆柱齿轮传动参数选择和设计步骤067
4.9斜齿圆柱齿轮机构070
4.9.1斜齿圆柱齿轮齿面的形成和啮合特点070
4.9.2斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算071
4.9.3斜齿轮传动的正确啮合条件和重合度071
4.9.4斜齿圆柱齿轮的当量齿数072
4.9.5斜齿轮传动的特点072
4.9.6斜齿轮传动受力分析及强度计算073
4.10直齿锥齿轮传动076
4.10.1锥齿轮传动的特点和应用076
4.10.2锥齿轮的背锥和当量齿轮076
4.10.3锥齿轮的参数和尺寸计算077
4.10.4锥齿轮传动受力分析及强度计算078
4.11蜗杆传动080
4.11.1蜗杆传动的类型和特点080
4.11.2蜗杆传动基本参数与几何尺寸计算081
4.11.3蜗杆传动的失效形式、常用材料和结构084
4.11.4蜗杆传动受力分析及强度计算085
4.11.5蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算086
故事汇我国古建筑的力与美探析088

第5章轮系090
5.1轮系的分类090
5.2轮系传动比计算091
5.2.1定轴轮系传动比091
5.2.2周转轮系传动比092
5.3轮系的应用094
故事汇绿色清洁能源——风电095

第6章带与链传动096
6.1带传动的组成、类型、特点096
6.1.1带传动的组成096
6.1.2带传动的主要类型096
6.1.3带传动的特点096
6.2普通V带和V带轮097
6.2.1普通V带的结构和标准097
6.2.2V带轮的常用材料与结构098
6.3带传动的受力分析和应力分析099
6.3.1带传动的受力分析099
6.3.2带传动的应力分析100
6.4V带传动的张紧与弹性打滑101
6.4.1V带传动的张紧101
6.4.2带传动的弹性滑动102
6.5V带传动的失效形式与设计计算103
6.5.1带传动的失效形式103
6.5.2带传动的设计准则103
6.5.3带传动的设计计算103
6.6链传动的组成、类型、特点及应用106
6.6.1链传动的组成106
6.6.2链传动的类型106
6.6.3链传动的特点和应用107
6.7滚子链传动的结构和标准107
6.7.1滚子链的结构和标准107
6.7.2滚子链链轮108
6.8滚子链传动的失效形式与设计准则109
6.8.1滚子链传动的失效形式109
6.8.2滚子链的设计准则109
故事汇世界最长的跨海大桥——港珠澳大桥111

第7章螺纹连接113
7.1螺纹连接件与螺纹连接的基本类型113
7.1.1常用螺纹连接件及应用113
7.1.2螺纹连接类型及应用113
7.2螺纹连接的预紧和防松116
7.2.1螺纹连接的预紧116
7.2.2螺纹连接的防松117
7.3螺栓连接的强度计算118
7.3.1普通螺栓连接的强度计算118
7.3.2铰制孔螺栓的强度计算120
7.3.3螺纹连接件常用材料及许用应力120
7.4螺纹连接结构设计要点122
故事汇屹立千年的力学有奇迹——应县木塔123

第8章轴及其连接件125
8.1轴125
8.1.1轴的功用与分类125
8.1.2轴的材料126
8.1.3轴的结构设计127
8.1.4轴的强度计算131
8.2轴毂连接135
8.2.1键连接135
8.2.2花键连接与销连接140
8.3联轴器、离合器和制动器141
8.3.1联轴器141
8.3.2离合器144
8.3.3制动器146
故事汇世界屋脊上的“巨龙”——青藏铁路147

第9章轴承148
9.1轴承概述148
9.2非液体摩擦滑动轴承的主要类型、结构和材料148
9.2.1向心滑动轴承148
9.2.2推力滑动轴承149
9.2.3轴瓦和轴承衬150
9.2.4轴承材料150
9.3非液体摩擦滑动轴承的设计计算152
9.3.1计算准则152
9.3.2设计步骤152
9.3.3向心滑动轴承的校核计算152
9.4滚动轴承的组成、类型及特点153
9.4.1滚动轴承的组成153
9.4.2滚动轴承的类型及特点153
9.5滚动轴承的代号155
9.5.1基本代号155
9.5.2前置代号156
9.5.3后置代号156
9.5.4轴承代号表示法举例157
9.6滚动轴承类型选择157
9.7滚动轴承的失效形式及寿命计算158
9.8滚动轴承组合设计162
9.8.1滚动轴承内外圈的轴向固定162
9.8.2轴系的固定162
9.8.3滚动轴承组合结构的调整164
9.8.4滚动轴承的装拆165
故事汇警钟长鸣——韩国三丰百货大楼事故165

第10章机械装置的润滑与密封167
10.1常用润滑剂及选择167
10.1.1润滑油167
10.1.2润滑脂168
10.1.3固体润滑剂170
10.2常用润滑方式及装置170
10.2.1油润滑方式及装置170
10.2.2脂润滑方式及装置171
10.3常用传动装置的润滑171
10.3.1滑动轴承的润滑171
10.3.2滚动轴承的润滑171
10.3.3齿轮传动的润滑173
10.3.4蜗杆传动的润滑174
10.4机械装置的密封174
10.4.1静密封174
10.4.2动密封175
故事汇我国古代的力学探索177

第11章TRIZ创新原理178
11.1TRIZ创新原理概述178
11.1.1TRIZ理论的产生178
11.1.2TRIZ理论的发展179
11.2TRIZ创新原理基本概念180
11.2.1功能和功能分析180
11.2.2因果链分析181
11.2.3理想解182
11.2.4资源182
11.2.5裁剪182
11.2.6进化法则183
11.2.7功能导向搜索185
11.2.8科学效应与知识库186
11.3创新实例——基于TRIZ理论的高炉布袋除尘系统的创新设计186
11.3.1项目概述186
11.3.2发明问题初始形势分析187
11.3.3系统分析188
11.3.4TRIZ工具189
11.3.5全部技术方案及评价194
11.3.6最终确定方案195
故事汇我国17世纪的力学家王征196

综合练习题197
第1章绪论练习题197
第2章平面机构运动简图及自由度练习题198
第3章常用机构练习题206
第4章齿轮与蜗杆传动练习题224
第5章轮系练习题244
第6章带与链传动练习题248
第7章螺纹连接练习题255
第8章轴及其连接件练习题258
第9章轴承练习题266
第10章机械装置的润滑与密封练习题273
第11章TRIZ创新原理练习题274
机械结构练习题275

参考文献282