机械分析与设计基础（傅桂兴）

《机械分析与机械设计》突出学以致用，注重能力培养，将机械设计基础知识与贯穿于教、学、做一体的过程中。并配套视频动画，提供电子课件。

 

  《机械分析与机械设计》针对职业教育的*特点，在内容的选取和编排上进行了大胆的改革尝试，构建学习情境，以基于工作过程的“项目引导”和“任务驱动”的方式，将机械设计的基础能力、方法和步骤，贯穿于教、学、做一体的过程中。编排形式利于高职推行理实一体化教学，以及线上、线下混合式教学，增加二维码，扫描即可观看动画、视频等相关资源。

   《机械分析与机械设计》包括典型机械的组成与工作原理分析、典型机械平面机构的结构分析、常用机械机构的分析与设计、常用机械传动的分析与设计、典型机械零件的分析与设计等。可作为高职高专院校机械类和机电类专业的教材，并可作为培训用书和科技人员学习用书。

 

情境1典型机械的组成与工作原理分析 / 1

【情境简介】1

任务1.1内燃机的主要组成与工作原理分析1

【任务描述】1

任务条件2

任务要求2

【能力目标】2

【知识导航】2

1.1.1机器的认知2

1.1.2内燃机的组成与工作原理分析3

1.1.3机械设计基本术语4

1.1.4现代机器的组成6

【任务实施】7

任务分析7

任务完成7

【题库训练】8

任务1.2带式输送机的主要组成与工作原理分析9

【任务描述】9

任务条件9

任务要求9

【能力目标】9

【知识导航】9

1.2.1带式输送机的组成与工作原理10

1.2.2减速器主要结构和工作原理分析10

【任务实施】13

任务分析13

任务完成13

【题库训练】14

情境2典型机械平面机构的结构分析 / 16

【情境简介】16

任务2.1平面机构组成的分析17

【任务描述】17

任务条件17

任务要求17

【能力目标】17

【知识导航】17

2.1.1联接、约束与限制17

2.1.2构件的联接方式——运动副20

2.1.3平面机构的组成22

【任务实施】23

任务分析23

任务完成23

【题库训练】23

任务2.2平面机构运动简图的绘制24

【任务描述】24

任务条件24

任务要求24

【能力目标】24

【知识导航】24

2.2.1机构运动简图用图形符号的表示方法25

2.2.2机构运动简图的绘制28

【任务实施】29

任务分析29

任务完成29

【题库训练】30

任务2.3平面机构运动状态的判断31

【任务描述】31

任务条件31

任务要求31

【能力目标】31

【知识导航】31

2.3.1平面机构的自由度31

2.3.2计算平面机构自由度时特殊情况的处理33

2.3.3机构具有确定运动的条件36

【任务实施】37

任务分析37

任务完成37

【题库训练】38

情境3常用机械机构的分析与设计 / 40

【情境简介】40

任务3.1平面连杆机构的分析与设计41

【任务描述】41

任务条件41

任务要求41

【能力目标】41

【知识导航】41

3.1.1 平面四杆机构的组成和特点42

3.1.2铰链四杆机构的基本类型42

3.1.3铰链四杆机构基本类型的判别44

3.1.4平面四杆机构的基本特性46

3.1.5平面四杆机构的演化48

3.1.6平面四杆机构的设计51

【任务实施】52

任务分析52

任务完成52

【题库训练】53

任务3.2凸轮机构的分析与设计55

【任务描述】55

任务条件55

任务要求55

【能力目标】55

【知识导航】55

3.2.1凸轮机构的应用与凸轮轮廓的加工56

3.2.2凸轮机构的分类57

3.2.3凸轮机构的常用结构59

3.2.4凸轮和从动件的材料60

3.2.5凸轮机构的运动过程及有关名称61

3.2.6从动件的常用运动规律62

3.2.7凸轮机构的两个重要参数65

3.2.8盘形凸轮轮廓曲线的设计66

【任务实施】68

任务分析68

任务完成68

【题库训练】69

任务3.3间歇（步进）机构的分析与选择71

【任务描述】71

任务条件71

任务要求71

【能力目标】71

【知识导航】71

3.3.1棘轮机构72

3.3.2槽轮机构75

3.3.3凸轮式间歇运动机构76

3.3.4不完全齿轮机构77

【任务实施】78

任务分析78

任务完成78

【题库训练】78

情境4常用机械传动的分析与设计 / 81

【情境简介】81

任务4.1带传动的分析与设计82

【任务描述】82

任务条件82

任务要求82

【能力目标】82

【知识导航】82

4.1.1带传动的组成和特点82

4.1.2带传动的类型和特点83

4.1.3带传动的主要布置形式84

4.1.4V带的类型与规格85

4.1.5V带带轮的结构与材料87

4.1.6V带传动的工作情况分析89

4.1.7V带传动的设计计算90

4.1.8V带传动的张紧、安装和维护94

【任务实施】96

任务分析96

任务完成96

【题库训练】97

任务4.2链传动的分析与选择99

【任务描述】99

任务条件100

任务要求100

【能力目标】100

【知识导航】100

4.2.1链传动的应用类型和特点100

4.2.2滚子链和链轮101

4.2.3链传动的传动比及运动的不均匀性104

4.2.4链传动主要参数及其选择106

4.2.5链传动的失效形式与设计准则107

4.2.6链传动的布置、张紧和润滑108

【任务实施】110

任务分析110

任务完成110

【题库训练】110

任务4.3齿轮传动的分析与设计112

【任务描述】112

任务条件112

任务要求112

【能力目标】112

【知识导航】112

4.3.1齿轮传动特点与类型113

4.3.2齿轮各部分名称与符号115

4.3.3渐开线齿轮的齿廓形状与性质116

4.3.4渐开线齿廓啮合的重要特性及应用117

4.3.5渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件118

4.3.6渐开线标准直齿圆柱齿轮计算118

4.3.7齿轮常用材料与配对选取120

4.3.8齿轮结构设计121

4.3.9齿轮传动的失效形式与设计准则122

4.3.10渐开线齿轮的加工方法及根切现象124

4.3.11齿轮传动的润滑127

4.3.12其他齿轮传动简介128

4.3.13轮系的认知130

【任务实施】133

任务分析133

任务完成133

【题库训练】133

任务4.4蜗杆传动的分析与选择135

【任务描述】135

任务条件135

任务要求135

【能力目标】136

【知识导航】136

4.4.1蜗杆传动的组成137

4.4.2蜗杆传动的特点137

4.4.3蜗杆传动的类型138

4.4.4蜗杆、蜗轮的结构138

4.4.5蜗杆、蜗轮的材料选择139

4.4.6蜗杆传动的基本参数140

4.4.7蜗杆传动的失效形式和散热141

4.4.8蜗杆传动的润滑142

【任务实施】143

任务分析143

任务完成143

【题库训练】143

任务4.5螺旋传动的分析与选择144

【任务描述】144

任务条件145

任务要求145

【能力目标】145

【知识导航】145

4.5.1螺旋传动的类型与形式146

4.5.2滑动螺旋传动的分析与选择147

4.5.3滚珠丝杠传动的分析与选择149

【任务实施】160

任务分析160

任务完成160

【题库训练】161

情境5典型机械零件的分析与设计 / 162

【情境简介】162

任务5.1轴的分析与设计163

【任务描述】163

任务条件163

任务要求163

【能力目标】163

【知识导航】164

5.1.1轴的类型和特点164

5.1.2轴的设计方法与步骤166

5.1.3轴的材料及其选择166

5.1.4轴径的初步确定167

5.1.5轴的结构设计168

【任务实施】175

任务分析175

任务完成175

【题库训练】177

任务5.2轴承的分析与选择180

【任务描述】180

任务条件180

任务要求180

【能力目标】180

【知识导航】180

5.2.1滚动轴承的结构181

5.2.2滚动轴承的材料181

5.2.3滚动轴承的结构特性182

5.2.4滚动轴承的主要类型和性能182

5.2.5滚动轴承的代号185

5.2.6滚动轴承的合理选用188

5.2.7滚动轴承装置（组合）设计195

5.2.8滑动轴承简介202

【任务实施】204

任务分析204

任务完成204

【题库训练】204

任务5.3轴毂联接的分析与设计206

【任务描述】206

任务条件206

任务要求207

【能力目标】207

【知识导航】207

5.3.1键联接207

5.3.2花键联接213

5.3.3销联接214

5.3.4成型联接215

5.3.5过盈配合联接215

【任务实施】216

任务分析216

任务完成216

【题库训练】216

任务5.4螺纹联接的分析与设计218

【任务描述】218

任务条件218

任务要求219

【能力目标】219

【知识导航】219

5.4.1螺纹的形成219

5.4.2螺纹的主要参数221

5.4.3螺纹联接的主要类型和应用222

5.4.4螺纹联接的拧紧和防松225

5.4.5螺栓联接的强度计算225

【任务实施】230

任务分析230

任务完成230

【题库训练】231

任务5.5联轴器、离合器的分析与选择232

【任务描述】232

任务条件233

任务要求233

【能力目标】233

【知识导航】233

5.5.1联轴器的分析与选择234

5.5.2离合器的分析与选择246

【任务实施】250

任务分析250

任务完成250

【题库训练】251

参考文献 / 253

随着创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展的持续开展，我国加快了从“制造大国”转向“智造强国”的步伐。高端装备制造业是装备制造产业中技术密集度最高的产业，是未来衡量一个国家综合竞争实力的重要标志，国内企业正由“扩能增量”向“创新驱动、提质增效”的方向发展，迫切需要高层次的技术型、创新型、发展型、复合型人才。职业院校应适应中国智能制造发展规划的要求，适应企业转型升级的需要，为地方经济培养优秀的人才。

《机械分析与设计基础》是“装备制造大类”相关专业的基础课程，可为后续的专业课程的学习及解决生产实际问题奠定基础。本书针对职业教育的最新特点，在内容的选取和编排上进行了大胆的改革尝试，培养学生机械分析和设计以及可持续发展的能力。教材主要特点如下。

（1）按照职业院校学生的特点，遵循“应用为目的”“必需、够用为度”和“少而精、浅而广”的原则，全力打造适合职业教育特点的课程特色和内容，突出教学内容的实用性；理论推导从简，重在实践应用。

（2）以基于工作过程的“项目引导”和“任务驱动”的方式，构建学习情境，注重机械的分析和简单设计，将机械设计的基础能力、方法和步骤，贯穿于教、学、做一体的过程中。

（3）课程的教学载体选自企业生产一线的真实产品，以内燃机、输送机、减速器的分析与设计，在学中真做，在做中真学，奠定机械分析和设计的基础。

（4）知识体系归类合理，结构清晰，语言叙述简明扼要。

（5）编排形式利于高职推行理实一体化教学，以及线上、线下混合式教学；课程设置二维码，扫描即可观看动画、视频等相关资源。

本书由山东科技职业学院傅桂兴主编，王莉莉、高红莉、娄淑君副主编。参加编写的还有齐燕、刘明、杨林、于志德，全书由傅桂兴统稿。

为方便教学，本书配套电子课件，用本书作为授课教材的老师可联系[email protected]索取。

由于编者水平有限，书中难免存在不足，敬请广大读者和同仁给予批评和指正。

编者