本书是根据教育部高等学校机械基础课程教学指导分委员会制定的《高等学校机械基础课程教学基本要求》以及现行的有关国家标准编写的。本书共14章，主要内容包括绪论、平面机构的运动简图及自由度、平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构、带传动与链传动、齿轮机构、蜗杆传动、轮系、滚动轴承、滑动轴承、轴、连接、联轴器和离合器。各章均有教学导读、综合应用实例或设计计算实例、知识点思维导图及习题，供读者参考和学习。
本书配套有利用虚拟现实（VR）技术、增强现实（AR）技术等开发的3D虚拟仿真教学资源，以方便教师教学和学生自学。本书既可作为普通高等学校近机械类和非机械类专业的教材，也可作为成人高等教育同类专业的教材，还可供从事机械设计工作的工程技术人员参考。

本书遵循教育部教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念，融入思政元素，注重理论与实践相结合。

党的二十大报告提出，要推进教育数字化，建设全民终身学习的学习型社会、学习型大国。加快推进教育数字化转型，是我国教育实现从基本均衡到优质均衡的必然选择。我们要高度重视教育数字化，以其带动教育研究与实践模式革新，助力人的全面发展，推动中国式教育现代化，为实现第二个百年奋斗目标夯实基础。
本书编写贯彻党的二十大精神，以培养学生的机械设计创新能力和解决工程问题的实践能力为目的，以能比较、能选择、能设计为主线，以必需、实用为原则，利用虚拟现实（VR)、增强现实（AR）等技术开发虚拟仿真教学资源，可最大限度地满足教师易教、学生易学的要求。本书配有二维码链接的3D虚拟仿真教学资源，手机用户请使用微信的扫一扫观看、互动使用。二维码中标有图标的表示免费使用，标有图标的表示收费使用。本书提供免费的教学课件，欢迎选用本书的教师登录机械工业出版社教育服务网（www.cmpedu.com）下载使用。济南科明数码技术股份有限公司还提供有互联网版、局域网版、单机版的3D虚拟仿真教学资源，可供师生在线（www.keming365.com）购买使用。
本书的主要特点如下：
1）各章知识的重点和难点均配有3D虚拟仿真教学资源，体现三维可视化及互动学习的特点。
2）构建了知识点思维导图，帮助学生梳理章节知识点之间的内在联系。
3）增加了综合应用实例或设计计算实例，实现知识的拓展与延伸，达到理论与实践的有机结合。
4）章前设置了教学导读，有助于学生了解章节内容，进一步明确学习方向。
本书适用于普通高等学校近机械类和非机械类专业的学生，也适用于各类成人高等教育、自学考试等机械类专业的学生，还可供从事机械设计工作的工程技术人员参考。
本书第1、4、7章由山东建筑大学任秀华、潘守广编写，第5、8章由山东建筑大学徐楠、于曦辰与山东大学李建勇共同编写，第6、10、12、13章由山东建筑大学姜小琛、张超编写，第2、3、9章由山东建筑大学李丽、济南科明数码技术股份有限公司陈清奎、山东大学满佳共同编写，第11、14章由山东建筑大学姚龙元、张锡科和山东省地矿工程集团有限公司李潇倩共同编写。与本书配套的3D虚拟仿真教学资源由济南科明数码技术股份有限公司开发完成，并负责网上在线教学资源的维护、运营等工作，主要开发人员包括陈清奎、陈万顺、胡洪媛、邵辉笙、肖龙飞等。本书获山东建筑大学教材建设基金资助，本书的编写得到了很多教师、学生及设计人员的大力支持与帮助，在此一并表示衷心感谢。
由于编者水平有限，书中难免存在疏漏和不足之处，敬请广大读者批评指正。

编者

前言
第1章绪论1
1.1课程的研究对象1
1.1.1机器1
1.1.2机构2
1.1.3构件和零件2
1.2课程的性质和研究内容3
1.2.1课程性质3
1.2.2研究内容3
1.3课程的学习方法和要求4
1.3.1学习方法4
1.3.2课程要求4
知识点思维导图5
习题5
第2章平面机构的运动简图及
自由度6
2.1平面机构的组成6
2.1.1运动副及其分类6
2.1.2构件的自由度和约束7
2.1.3构件的分类7
2.2平面机构运动简图8
2.2.1运动副与构件的表示方法8
2.2.2平面机构运动简图的绘制步骤和
方法10
2.3机构自由度的计算11
2.3.1机构的自由度11
2.3.2机构具有确定运动的条件11
2.3.3平面机构自由度的计算12
综合应用实例15
知识点思维导图17
习题17
第3章平面连杆机构20
3.1铰链四杆机构的类型及应用20
3.2铰链四杆机构类型的判断22
3.3铰链四杆机构的演化23
3.3.1转动副演化成移动副24
3.3.2选取不同的构件为机架24
3.3.3扩大转动副的尺寸26
3.4平面四杆机构的工作特性26
3.4.1急回特性与行程速比系数26
3.4.2压力角与传动角27
3.4.3死点位置28
3.5平面四杆机构的设计29
3.5.1按给定的行程速比系数设计四杆
机构29
3.5.2按给定连杆位置设计四杆机构30
综合应用实例31
知识点思维导图33
习题34
第4章凸轮机构35
4.1凸轮机构的应用及分类35
4.1.1凸轮机构的应用35
4.1.2凸轮机构的分类36
4.2从动件的运动规律38
4.2.1凸轮机构的运动循环及基本
术语38
4.2.2从动件的常用运动规律39
4.2.3从动件运动规律的组合与选择42
4.3凸轮轮廓曲线的设计43
4.3.1凸轮廓线设计的基本原理43
4.3.2图解法设计凸轮廓线44
4.3.3解析法设计凸轮廓线47
4.4凸轮机构基本尺寸的确定50
4.4.1凸轮机构压力角的确定50
4.4.2凸轮基圆半径的确定50
4.4.3滚子半径的选择51
综合应用实例52
知识点思维导图54
习题55
第5章间歇运动机构57
5.1棘轮机构57
5.1.1棘轮机构的工作原理及特点57
5.1.2棘轮机构的类型58
5.1.3棘轮机构的应用59
5.1.4棘轮转角的调节61
5.1.5棘轮机构的设计要点61
5.2槽轮机构62
5.2.1槽轮机构的工作原理及特点62
5.2.2槽轮机构的类型及应用62
5.2.3槽轮机构的设计63
5.3不完全齿轮机构64
5.3.1不完全齿轮机构的工作原理及
特点64
5.3.2不完全齿轮机构的类型及应用65
5.4凸轮式间歇运动机构65
5.4.1凸轮式间歇运动机构的工作
原理及特点65
5.4.2凸轮式间歇运动机构的类型及
应用66
综合应用实例67
知识点思维导图68
习题68
第6章带传动与链传动69
6.1带传动的类型和特点69
6.1.1带传动的类型69
6.1.2V带的类型与结构70
6.1.3带传动的几何关系71
6.1.4带传动的特点及应用71
6.2带传动的受力分析72
6.2.1带的受力分析72
6.2.2带的应力分析74
6.2.3带传动的弹性滑动和打滑75
6.3V带传动的设计76
6.3.1主要失效形式及设计准则76
6.3.2单根V带所能传递的额定功率76
6.3.3V带传动的设计计算77
6.4V带轮设计及V带传动的维护80
6.4.1V带带轮的材料和结构80
6.4.2V带传动的使用和维护80
6.5同步带传动简介82
6.6链传动简介83
6.6.1链传动的类型、特点和应用83
6.6.2传动链的结构特点83
综合应用实例85
知识点思维导图86
习题87
第7章齿轮机构88
7.1齿轮机构的特点和类型88
7.1.1齿轮机构的特点88
7.1.2齿轮机构的类型88
7.2齿廓啮合基本定律90
7.3渐开线齿廓91
7.3.1渐开线的形成及特性91
7.3.2渐开线齿廓啮合特性92
7.4渐开线标准齿轮的基本参数和几何
尺寸93
7.4.1齿轮各部分的名称93
7.4.2基本参数94
7.4.3几何尺寸计算94
7.5渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动95
7.5.1渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合
条件95
7.5.2齿轮传动的中心距96
7.5.3渐开线直齿圆柱齿轮的连续传动
条件97
7.6渐开线齿廓的加工与根切98
7.6.1渐开线齿廓的加工98
7.6.2渐开线齿廓的根切100
7.7渐开线变位齿轮简介101
7.7.1标准齿轮的局限性101
7.7.2变位齿轮的概念102
7.7.3变位齿轮的几何尺寸102
7.8齿轮传动的失效形式及设计准则104
7.8.1齿轮传动的失效形式104
7.8.2齿轮传动的设计准则106
7.9齿轮的常用材料及精度选择106
7.9.1齿轮的常用材料106
7.9.2齿轮材料的选择原则108
7.9.3齿轮传动的精度等级及其选择108
7.10直齿圆柱齿轮传动的受力分析和
强度计算109
7.10.1受力分析109
7.10.2计算载荷109
7.10.3齿面接触疲劳强度计算110
7.10.4齿根弯曲疲劳强度计算111
7.10.5设计参数的选择113
7.11斜齿圆柱齿轮传动115
7.11.1斜齿圆柱齿轮传动的特点115
7.11.2斜齿轮的基本参数与几何尺寸
计算115
7.11.3一对斜齿轮的正确啮合条件117
7.11.4当量齿轮与当量齿数117
7.11.5斜齿圆柱齿轮的强度计算118
7.12锥齿轮传动120
7.12.1锥齿轮传动概述120
7.12.2直齿锥齿轮的理论齿廓121
7.12.3直齿锥齿轮的背锥及当量
齿轮121
7.12.4直齿锥齿轮传动的几何参数和
尺寸计算122
7.13齿轮的结构设计123
7.13.1锻造齿轮123
7.13.2铸造齿轮126
7.14齿轮传动的润滑127
7.14.1润滑方式127
7.14.2润滑剂的选择128
综合应用实例128
知识点思维导图130
习题131
第8章蜗杆传动133
8.1蜗杆传动的特点和类型133
8.1.1蜗杆传动的特点133
8.1.2蜗杆传动的类型134
8.2蜗杆传动的主要参数和几何
尺寸134
8.2.1蜗杆传动的主要参数134
8.2.2蜗杆传动的正确啮合条件136
8.2.3蜗杆传动的几何尺寸计算136
8.3蜗杆传动的设计计算137
8.3.1蜗杆传动的失效形式及设计
准则137
8.3.2蜗杆传动的材料137
8.3.3蜗杆传动的运动分析和受力
分析138
8.3.4蜗杆传动的强度计算139
8.4蜗杆传动的效率、润滑及热平衡
计算140
8.4.1蜗杆传动的效率140
8.4.2蜗杆传动的润滑141
8.4.3蜗杆传动的热平衡计算141
8.5蜗杆和蜗轮的结构142
8.5.1蜗杆的结构142
8.5.2蜗轮的结构143
设计计算实例144
知识点思维导图145
习题146
第9章轮系147
9.1轮系的分类147
9.2轮系的传动比148
9.2.1定轴轮系的传动比148
9.2.2周转轮系的传动比151
9.2.3复合轮系的传动比153
9.3轮系的功用154
综合应用实例156
知识点思维导图157
习题158
第10章滚动轴承160
10.1滚动轴承的类型和代号160
10.1.1滚动轴承的构造160
10.1.2滚动轴承的结构特性和
类型161
10.1.3滚动轴承的代号164
10.2滚动轴承的选择和计算166
10.2.1轴承类型的选择166
10.2.2滚动轴承的疲劳寿命计算167
10.2.3滚动轴承的静载荷计算172
10.3滚动轴承的组合设计172
10.3.1轴承的轴向固定173
10.3.2轴承组合的调整174
10.3.3滚动轴承的配合175
10.3.4滚动轴承支承部位的刚度和同
轴度176
10.3.5滚动轴承的装拆176
10.4滚动轴承的润滑和密封177
10.4.1滚动轴承的润滑177
10.4.2滚动轴承的密封178
综合应用实例179
知识点思维导图180
习题181
第11章滑动轴承182
11.1摩擦状态182
11.2滑动轴承的类型、特点和应用183
11.2.1滑动轴承的类型183
11.2.2滑动轴承的性能特点185
11.2.3滑动轴承的应用场合185
11.3滑动轴承的结构185
11.3.1滑动轴承的结构形式185
11.3.2轴瓦结构187
11.4滑动轴承的润滑189
11.4.1润滑剂及其选择189
11.4.2润滑方法190
11.5滑动轴承的失效形式及常用材料191
11.5.1主要失效形式191
11.5.2轴承材料191
11.6不完全液体润滑滑动轴承的设计
计算193
11.6.1径向滑动轴承的计算193
11.6.2推力滑动轴承的计算194
综合应用实例195
知识点思维导图196
习题197
第12章轴198
12.1轴的分类和材料198
12.1.1轴的分类198
12.1.2轴的材料199
12.2轴的结构设计200
12.2.1轴的设计要求200
12.2.2轴的结构设计201
12.3轴的强度和刚度计算203
12.3.1轴的强度计算203
12.3.2轴的刚度计算205
综合应用实例206
知识点思维导图209
习题210
第13章连接211
13.1螺纹概述211
13.1.1螺纹的形成211
13.1.2螺纹的类型、特点和应用211
13.1.3螺纹的主要参数213
13.1.4螺纹副的受力分析、效率和
自锁214
13.2从动件的常用运动规律216
13.2.1螺纹连接的基本类型216
13.2.2标准螺纹连接件216
13.3螺纹连接的预紧和防松219
13.3.1螺纹连接的预紧力和
预紧力矩219
13.3.2螺纹连接的防松220
13.4单个螺栓的受力分析和强度计算222
13.4.1普通螺栓的强度计算223
13.4.2加强杆螺栓连接的强度计算226
13.4.3螺栓连接件的材料和力学
性能226
13.5螺栓组连接的设计227
13.5.1螺栓组连接的结构设计227
13.5.2避免螺栓产生附加的弯曲
应力228
13.6轴毂连接228
13.6.1键连接的类型、特点及应用228
13.6.2平键连接的强度计算230
13.6.3花键连接231
13.6.4销连接232
13.6.5过盈配合连接233
综合应用实例233
知识点思维导图235
习题235
第14章联轴器和离合器237
14.1联轴器237
14.1.1刚性联轴器238
14.1.2挠性联轴器239
14.1.3联轴器的选择243
14.2 离合器244
14.2.1操纵式离合器244
14.2.2自控式离合器247
综合应用实例249
知识点思维导图250
习题250
参考文献251