本书为战略性新兴领域“十四五”高等教育系列教材。本书以通用零部件的设计理论与方法为核心内容，增加了现代设计方法和典型高端装备及其关键零部件的相关内容，采用了现行国家标准。 本书包括5篇，共18章，具体内容有：第1篇总论，包括绪论，机械零件强度与刚度设计，摩擦、磨损和润滑，现代设计技术；第2篇连接，包括螺纹连接，轴毂连接，铆接、焊接和胶接；第3篇机械传动，包括带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动；第4篇轴系部件，包括滑动轴承、滚动轴承、联轴器和离合器、轴；第5篇高端装备典型零部件，包括减速器和变速器、加工中心、工业机器人。 本书适合高等院校机械类专业学生使用，也可供相关专业的师生和工程技术人员学习或参考。

高等院校教师

前言
第1篇总论
第1章绪论/2
11机器和机械零件/2
111机器的组成/2
112机械零件/3
12课程的主要内容、性质和任务/3
13课程的特点和学习方法/4
14机器设计的一般要求和流程/4
141机器设计的一般要求/4
142设计流程/4
第2章机械零件强度与刚度设计/6
21机械零件设计概述/6
211机械零件设计的基本要求/6
212机械零件的设计流程/7
213机械零件的失效形式及设计准则/7
22载荷和应力的分类/9
221载荷的分类/9
222应力的分类/9
23变应力下机械零件的强度设计/10
231疲劳断裂过程及特征/10
232材料的疲劳极限和疲劳曲线/10
233机械零件的疲劳强度计算/13
24机械零件的表面强度设计/19
241机械零件的表面接触强度/20
242机械零件的表面挤压强度/21
243机械零件的表面磨损强度/22
25机械零件的刚度设计/22
251刚度的概念/22
252刚度设计/22
思考题与习题/23
第3章摩擦、磨损和润滑/24
31摩擦/24
311摩擦的类型/24
312摩擦状态的判断/26
32磨损/27
321磨损的分类/27
322磨损过程/28
33润滑/28
331润滑的类型/28
332润滑剂及其主要性能指标/29
333润滑方法/32
思考题与习题/33
第4章现代设计技术/35
41概述/35
411现代设计技术内涵/35
412现代设计技术特征/35
42计算机辅助设计技术/36
421计算机辅助设计系统功能/36
422产品三维建模方法/37
423计算机辅助设计软件/38
43优化设计/38
431数学模型/39
432优化设计流程/40
44可靠性设计/42
441可靠性概念/42
442“应力强度”干涉模型/42
443系统可靠性预测/43
444系统可靠性分配/44
45反求设计 /44
451反求设计内涵/44
452反求设计流程/45
思考题与习题/45第2篇连接
第5章螺纹连接/47
51螺纹/47
511螺纹的类型/47
512螺纹的主要参数/49
513螺纹副的效率和自锁/49
52螺纹连接的类型和标准紧固件/50
521螺纹连接的类型/50
522螺纹紧固件/51
53螺纹连接的预紧和防松/52
531螺纹连接的预紧/52
532螺纹连接的防松/54
54螺栓组连接的设计/56
541螺栓组连接的结构设计/56
542螺栓组连接的受力分析/57
55单个螺栓的强度计算/61
551受拉螺栓连接/61
552受剪螺栓连接/66
56螺纹连接件的材料及许用应力/68
561螺纹连接件的材料/68
562许用应力/68
57提高螺栓连接强度的措施/69
571均匀螺纹牙受载/69
572降低螺栓应力幅/70
573减小应力集中/71
574避免或减小附加弯曲应力/71
58现代螺纹连接/72
581飞机常用螺纹连接/72
582汽车常用螺纹连接/73
思考题与习题/73
第6章轴毂连接/76
61键连接/76
611键连接的类型和应用/76
612平键连接的选择和设计计算/78
62花键连接/80
621花键连接的类型/80
622花键连接的设计计算/81
63过盈连接/82
631圆柱面过盈连接/82
632圆锥面过盈连接/83
633胀紧套连接/83
64销连接/84
思考题与习题/85
第7章铆接、焊接和胶接/86
71铆接/86
711铆接的应用/86
712铆缝/86
713铆接的工作原理/87
714铆缝的损坏形式及设计/88
72焊接/89
721焊缝的形式/89
722焊接材料/90
723焊缝强度/90
73胶接/91
731胶接接头/91
732胶接剂/91
思考题与习题/92
第3篇机 械 传 动
第8章带传动/94
81概述/94
811带传动的组成/94
812带传动的分类/94
813带传动的特点和应用/95
82带与带轮/96
821平带和带轮/96
822V带和带轮/96
83带传动的几何计算/99
84带传动的理论基础/100
841带传动的受力分析/100
842带的应力分析/102
843带传动的弹性滑动和打滑/103
85带传动的性能设计/104
851带传动的失效形式和设计准则/104
852单根V带传递的功率/105
853V带的设计计算/105
86带传动的张紧与维护/113
861带传动的张紧/113
862带传动的安装和维护/114
87设计案例/115
88高速和磁力金属带传动/116
881高速带传动/116
882磁力金属带传动/116
思考题与习题/117
第9章链传动/118
91概述/118
911工作原理和优缺点/118
912链的种类/118
913应用范围/118
92链传动的结构特点/119
921传动链/119
922链轮/121
93链传动的运动分析/122
931传动比、链速和速度不均匀性/122
932链传动的动载荷/124
94链传动的受力分析/125
95滚子链传动的性能设计/125
951设计条件与要求/125
952主要参数选择/128
953设计流程/129
96链传动的布置、张紧与润滑/130
961链传动的合理布置/130
962链传动的张紧方法/131
963链传动的润滑/131
97设计案例/132
思考题与习题/134
第10章齿轮传动/135
101概述/135
1011齿轮传动的特点/135
1012齿轮传动的分类/135
1013设计齿轮传动的基本要求/136
102齿轮传动的失效形式及设计准则/136
1021齿轮传动的失效形式/136
1022齿轮传动的设计准则/138
103齿轮常用材料及其热处理/139
1031齿轮材料/139
1032齿轮热处理/140
104圆柱齿轮传动的载荷计算/142
1041直齿圆柱齿轮传动的受力分析/142
1042斜齿圆柱齿轮传动的受力分析/143
1043齿轮传动的计算载荷/143
105直齿圆柱齿轮传动的强度计算/147
1051齿面接触疲劳强度计算/147
1052齿根弯曲疲劳强度计算/153
1053齿轮传动的精度和设计参数/158
1054静强度校核计算/159
1055齿轮热功率计算/160
106斜齿圆柱齿轮传动的强度计算/161
1061齿面接触疲劳强度计算/161
1062齿根弯曲疲劳强度计算/162
1063静强度校核计算/163
107圆柱齿轮传动设计案例/163
1071直齿圆柱齿轮传动/163
1072斜齿圆柱齿轮传动/166
108标准直齿锥齿轮传动/169
1081设计参数/170
1082受力分析/171
1083强度计算/171
1084设计案例/174
109齿轮传动的效率和润滑/176
1091齿轮传动的效率/176
1092齿轮传动的润滑/177
1010齿轮结构/178
思考题与习题/180
第11章蜗杆传动/182
111概述/182
1111蜗杆传动的特点/182
1112蜗杆传动的类型/182
112蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算/185
1121蜗杆传动的主要参数/185
1122蜗杆传动的几何尺寸计算/189
113蜗杆传动的失效形式、计算准则和材料选择/191
1131蜗杆传动的失效形式/191
1132蜗杆传动的计算准则/191
1133蜗杆传动的材料选择/191
114蜗杆传动的承载能力计算/192
1141蜗杆传动的受力分析/192
1142蜗杆传动的效率计算/193
1143蜗杆传动的强度计算/195
1144蜗杆的刚度计算/197
1145蜗杆传动的热平衡计算/199
1146蜗杆传动的精度等级/199
115圆柱蜗杆和蜗轮的结构/200
1151圆柱蜗杆的结构/200
1152蜗轮的结构/201
116蜗杆传动的布置与润滑/201
1161蜗杆传动的布置方式/201
1162蜗杆传动的润滑/202
117设计案例/202
思考题与习题/205
第4篇轴 系 部 件
第12章滑动轴承/207
121概述/207
122滑动轴承的主要类型/207
1221径向滑动轴承/207
1222止推轴承/208
123滑动轴承的失效形式及常用材料/209
1231滑动轴承的失效形式/209
1232滑动轴承的常用材料/209
124轴瓦结构和轴承润滑/212
1241轴瓦结构/212
1242轴承润滑材料/213
1243轴承润滑方法/214
125不完全液体润滑滑动轴承的性能设计/215
1251不完全液体润滑径向滑动轴承的条件性设计计算/215
1252不完全液体润滑止推轴承的条件性设计计算/215
126液体动压润滑径向滑动轴承的性能设计/216
1261雷诺润滑方程式/216
1262油楔承载机理/217
1263主要几何参数/218
1264工作能力设计/219
127新型滑动轴承简介/221
1271液体静压滑动轴承/221
1272气体滑动轴承/222
思考题与习题/222
第13章滚动轴承/224
131概述/224
1311滚动轴承的结构/224
1312滚动轴承的材料/224
1313滚动轴承的特点/225
132滚动轴承的主要类型、代号及选择/225
1321滚动轴承的主要类型/225
1322滚动轴承的代号/226
1323滚动轴承类型的选择/228
133滚动轴承的工作情况/230
1331向心轴承的载荷分布/230
1332轴承工作过程中主要元件的应力变化/230
1333滚动轴承的失效形式/230
134滚动轴承的性能计算/231
1341滚动轴承的寿命计算/231
1342滚动轴承的静载荷计算/235
1343滚动轴承的极限转速计算/236
135滚动轴承的装置设计/238
1351滚动轴承支点固定结构型式/238
1352滚动轴承的轴向固定方法/239
1353滚动轴承的配合及装拆/240
1354滚动轴承的游隙及轴上零件位置的调整方法/241
1355提高轴系刚度的措施/242
136滚动轴承的润滑和密封/242
1361滚动轴承的润滑/242
1362滚动轴承的密封/243
思考题与习题/244
第14章联轴器和离合器/246
141概述/246
142联轴器/246
1421联轴器的特性及分类/246
1422联轴器的类型/247
1423联轴器的选择/251
143离合器/252
1431摩擦式离合器/253
1432嵌合式离合器/254
1433安全离合器/255
思考题与习题/256
第15章轴/257
151概述/257
1511轴的分类/257
1512轴的材料/258
1513轴设计的主要问题/261
152轴的结构设计/261
1521轴的组成/261
1522轴上零件装配方案拟定/261
1523轴上零件的定位与固定/262
1524各轴段直径和长度的确定/263
1525轴的结构工艺性/264
153轴的性能计算/264
1531轴的强度计算/264
1532轴的刚度计算/267
1533轴的稳定性计算/269
154轴的设计案例/270
155提高轴的强度、刚度的措施/274
思考题与习题/276
第5篇高端装备典型零部件
第16章减速器和变速器/279
161减速器/279
1611减速器的主要类型及特性/279
1612传动比分配/281
1613减速器的结构/282
162变速器/283
1621变速器分类及特性/283
1622有级变速器/284
1623机械式无级变速器/285
163航空发动机减速器/287
1631功用及设计要求/287
1632类型与结构/288
1633设计方法及流程/291
思考题与习题/294
第17章加工中心/295
171概述/295
1711加工中心的工作原理/295
1712加工中心的组成与分类/295
172加工中心结构与布局/298
1721立式加工中心/298
1722卧式加工中心/300
1723五轴联动加工中心/304
1724超高速加工中心/306
173主轴部件结构设计/308
1731主轴/308
1732主轴轴承/312
思考题与习题/314
第18章工业机器人/315
181概述/315
1811工业机器人的定义/315
1812工业机器人的组成/315
1813工业机器人的类型/316
1814工业机器人的主要技术参数/318
182工业机器人的设计原则与设计流程/319
1821工业机器人的设计原则/319
1822工业机器人的设计流程/320
183工业机器人机械系统关键部件与机构/321
1831手部/321
1832腕部/324
1833臂部/325
1834机身/327
1835行走机构/328
思考题与习题/330
参考文献/331