本書參照機械工程師國家職業(yè)資格標準的要求來編寫，以崗位能力為核心，遵循知識夠用、技能服務的原則，涵蓋機械行業(yè)現行的政策、標準、規(guī)程及新設備、新技術、新工藝，將工程力學、機械工程材料、常用機構、機械零件、傳動等知識融入項目中。
本書的項目包括分析機床典型零部件的受力、分析共享單車典型零件的變形、認識自行車典型零件的制造材料、繪制單缸內燃機機構運動簡圖、設計港口起重機執(zhí)行機構、設計配氣機構、分析自行車飛輪機構、分析臺虎鉗普通絲杠傳動、分析精密進給機構滾珠絲杠傳動、分析自行車鏈傳動、分析工業(yè)帶傳動、分析3D打印機齒輪傳動。
本書以工作過程為導向，為12個項目設計了電子活頁工作單，幫助讀者建立完整的知識體系。充分挖掘中國故事，弘揚中國精神，傳播中國價值，實現知識傳授與思政育人的有機融合，培養(yǎng)讀者愛國之情，樹立報國之志。
本書可作為高等職業(yè)院校機械類、機電類專業(yè)的教學用書，也可供從事本專業(yè)的工程技術人員學習參考。
以工作過程為導向，為12個項目設計了電子工作單
以培養(yǎng)機械系統分析能力、創(chuàng)新能力和綜合知識應用能力為主線
突出了動手能力、工程實踐能力和綜合能力的培養(yǎng)。
配有豐富的微課資源，可供教師授課和學生學習使用
為建設社會主義現代化強國，推進中華民族偉大復興，急需大批技能精湛、思想堅定的機械工程類人才。機械基礎是機械類、機電類專業(yè)基礎課程，本書作為配套的教材，將帶領讀者一起探機械之奧秘，感智造之魅力。
本書按照高等職業(yè)教育教學和改革要求，以生產所需的基本知識、基本技能為基礎，打破了機械工程材料工程力學機械設計原理機械設計基礎課程界限，結合創(chuàng)新設計相關知識，加入自動化設備常用典型傳動知識，以培養(yǎng)讀者的機械系統分析能力、創(chuàng)新能力和綜合知識應用能力為主線，融入思政元素，激發(fā)讀者努力奮斗的情懷，將機械工程材料工程力學機械設計原理機械設計基礎知識與機械行業(yè)現行的政策、標準、規(guī)程及新設備、新技術、新工藝進行有機整合、精煉和充實，突出了實用性和綜合性，突出了對讀者動手能力、工程實踐能力和綜合能力的培養(yǎng)。除此之外，本書還具有以下特色。
(1)本書以工作過程為導向，以讀者為中心，遵循讀者職業(yè)能力成長規(guī)律，設計12個項目。項目內容由易到難、由簡單到綜合，基本覆蓋機械工程師崗位知識點和技能點。
(2)每個項目按照實際工作過程，以具體情境引出工程實際問題，提出知識目標、能力目標和素質目標，輔以解決問題所需的知識鏈接，開展任務實施，實行任務評價，最后完成項目總結與反饋。本書任務評價部分關注讀者認知目標、情感目標、技能目標和團隊協作目標的實現，促進了讀者的主動性和職業(yè)素養(yǎng)的全面養(yǎng)成。
(3)本書配有學習工作單，幫助讀者學習，同時配有豐富的視頻或微課資源，可供教師授課和學生學習使用。
(4)為方便讀者理解相關知識點，書中嵌入二維碼，讀者可通過掃描二維碼，觀看視頻或者動畫。
本書由廣東科學技術職業(yè)學院卞青青、李洪濤、文麗麗擔任主編，由佛山職業(yè)技術學院夏冬梅、廣東科學技術職業(yè)學院蘇江、馬雪潔以及珠海三一海洋重工有限公司吳國銳參編。任務分工如下：項目一由馬雪潔編寫，項目二、三由李洪濤編寫，項目四～七由文麗麗編寫，項目八由夏冬梅編寫，項目九～十二由卞青青編寫。本書配套的部分動畫微課由夏冬梅提供，思政案例由蘇江編寫，企業(yè)案例由吳國銳提供。
由于編者水平有限，書中難免有不妥和錯誤之處，懇請廣大讀者批評指正。
卞青青，碩士，講師，2009年6月畢業(yè)于華南理工大學機械設計及理論專業(yè)，主講《機械基礎與創(chuàng)新設計》、《逆向工程設計》、《SolidWorks》、《機械制圖與CAD》等課程。曾獲得2020年度省級青年教師教學能力大賽三等獎、校級教壇新秀、校長質量獎等榮譽，作為合作方主持國家機械設計與制造專業(yè)庫子課程《機械設計基礎》的建設，主持省教指委教改課題2項，主要參與省教育廳教改項目2項，主持橫向課題3項，作為第二主編編注教材2本，獲得實用新型專利5項，發(fā)表論文2篇。
項目一 分析機床典型零部件的受力1
情境導入1
學習目標2
學習方法2
知識鏈接2
1.1認知力的概念和性質3
1.2掌握靜力學公理4
1.3認知力矩和力偶6
1.4機床零部件受力分析8
1.4.1認識機床吊運過程的柔性約束8
1.4.2認識機床傳動齒輪的光滑面約束9
1.4.3認識機床快速夾具的光滑鉸鏈約束9
1.4.4認識機床刀具和工件安裝過程的固定端約束10
1.4.5分析零部件受力步驟10
1.5認識機床工作過程中的摩擦12
1.5.1認識摩擦的概念12
1.5.2理解摩擦角和自鎖12
1.6求解機床零部件的平衡13
1.6.1平面匯交力系13
1.6.2平面力偶系15
1.6.3平面任意力系15
任務實施18
任務評價19
【學習小課堂】傳工匠精神，做匠心青年19
項目二 分析共享單車典型零件的變形20
情境導入20
學習目標20
學習方法21
知識鏈接21
2.1分析共享單車鞍座管夾拉桿的軸向拉伸22
2.1.1計算桿件的軸力及繪制軸力圖22
2.1.2計算拉伸壓縮桿橫截面上的正應力24
2.1.3縱向線應變與橫向線應變25
2.1.4理解胡克定律26
2.1.5認知材料的力學性能指標26
2.1.6確定軸向拉壓桿的許用載荷28
2.2分析共享單車聯接件的剪切與擠壓31
2.2.1分析鉚釘的剪切變形31
2.2.2分析銷釘的擠壓變形32
2.3分析共享單車車把的扭轉32
2.3.1計算圓軸外力偶矩33
2.3.2計算圓軸扭矩并繪制扭矩圖33
2.3.3理解極慣性矩和抗扭截面系數35
2.3.4計算扭轉圓軸橫截面上的切應力35
2.3.5確定扭轉圓軸的許用載荷36
2.4分析共享單車鏈輪曲柄的彎曲38
2.4.1認識梁的簡化及其典型形式39
2.4.2計算剪力和彎矩及繪制剪力圖和彎矩圖39
2.4.3計算純彎曲梁橫截面上的正應力42
2.4.4理解慣性矩和抗彎截面系數44
2.4.5確定彎曲梁的許用載荷45
2.4.6了解提高梁承載能力的措施48
2.5認識組合變形49
任務實施51
任務評價52
【學習小課堂】樹科學世界觀，尋普遍規(guī)律53
項目三 認識自行車典型零件的制造材料54
情境導入54
學習目標54
學習方法55
知識鏈接55
3.1認識鋼鐵材料55
3.1.1認識鋼材料56
3.1.2認識鑄鐵材料58
3.1.3識讀鑄鐵牌號59
3.2了解鋼的熱處理60
3.2.1了解鋼的退火與正火61
3.2.2了解鋼的淬火與回火61
3.2.3了解鋼的表面熱處理62
3.3認識非鐵合金材料63
3.3.1認識鋁64
3.3.2認識鋁合金64
3.4認識常用非金屬材料66
3.4.1認識高分子材料66
3.4.2認識復合材料68
任務實施71
任務評價72
【學習小課堂】新材料補短板，人造太陽終建成72
【學習小課堂】高技術新材料發(fā)展趨勢73
項目四 繪制單缸內燃機機構運動簡圖74
情境導入74
學習目標75
學習方法75
知識鏈接75
4.1認識機構的概念和組成75
4.1.1認知機器的概念75
4.1.2認知機構的概念76
4.1.3認知機構的組成76
4.2認識運動副76
4.2.1認知運動副的概念76
4.2.2認知平面運動副的分類77
4.3分析平面機構的運動簡圖與繪制步驟78
4.3.1認識機構運動簡圖的概念78
4.3.2繪制平面機構運動簡圖78
4.4計算平面機構的自由度80
4.4.1認識自由度的概念80
4.4.2認識約束的概念81
4.4.3計算機構自由度81
4.4.4注意平面機構的自由度計算的特殊情況81
4.5分析機構具有確定運動的條件83
任務實施84
任務評價84
【學習小課堂】大國重器，鑄就中國品牌85
項目五 設計港口起重機執(zhí)行機構88
情境導入88
學習目標88
學習方法89
知識鏈接89
5.1認識平面四桿機構89
5.1.1了解平面四桿機構的基本形式及其演化89
5.1.2分析鉸鏈四桿機構的基本形式90
5.1.3了解鉸鏈四桿機構的演化92
5.2分析平面四桿機構存在曲柄的條件及基本特性95
5.2.1認知急回特性96
5.2.2認知壓力角與傳動角97
5.2.3認知死點位置97
任務實施98
任務評價99
【學習小課堂】技術創(chuàng)新，科技強國100
項目六 設計配氣機構101
情境導入101
學習目標101
學習方法102
知識鏈接102
6.1認識凸輪機構的組成、分類及應用102
6.1.1認知凸輪機構的組成102
6.1.2認知凸輪機構的分類103
6.1.3認知凸輪機構的應用104
6.2分析凸輪機構的運動及常用運動規(guī)律105
6.2.1分析凸輪機構的運動105
6.2.2分析從動件的常用運動規(guī)律107
6.2.3設計對心盤形凸輪輪廓109
6.3認識凸輪機構的壓力角111
任務實施112
任務評價113
【學習小課堂】小部件，大能量113
項目七 分析自行車飛輪機構115
情境導入115
學習目標115
學習方法115
知識鏈接116
7.1認識棘輪機構116
7.1.1認識棘輪機構的工作原理116
7.1.2分析棘輪轉角的調節(jié)117
7.1.3分析棘輪機構的特點與應用118
7.2認識槽輪機構118
7.2.1認識槽輪機構的工作原理和類型118
7.2.2分析槽輪機構的特點和應用119
7.3認識不完全齒輪機構120
7.3.1分析不完全齒輪機構的工作原理和類型120
7.3.2分析不完全齒輪機構的特點及用途120
任務實施121
任務評價121
【學習小課堂】弘揚中國智慧，傳承北斗精神122
項目八 分析臺虎鉗普通絲杠傳動123
情境導入123
學習目標123
學習方法124
知識鏈接124
8.1描述臺虎鉗組成和工作過程124
8.2認識螺旋傳動的分類125
8.2.1識別螺旋傳動分類125
8.2.2認識螺旋傳動特點和應用125
8.3認識螺紋126
8.3.1識別螺紋的分類126
8.3.2識別梯形螺紋的主要參數128
8.4識讀螺旋副代號129
8.4.1認識螺紋代號的組成129
8.4.2查閱機械設計標準手冊識讀代號130
8.5計算螺旋傳動距離及速度130
8.5.1分析運動形式130
8.5.2判定運動方向132
8.5.3計算傳動距離和速度133
任務實施134
任務評價135
【學習小課堂】楊峰：獻身航天，守好火箭的心臟136
項目九 分析精密進給機構滾珠絲杠傳動137
情境導入137
學習目標138
學習方法138
知識鏈接138
9.1描述滾珠絲杠傳動特點138
9.2分析滾珠絲杠機構的結構和工作原理140
9.2.1識別滾珠絲杠機構的結構140
9.2.2描述滾珠絲杠機構組成部分的作用140
9.2.3描述滾珠絲杠機構的工作原理141
9.3識別滾珠絲杠類型141
9.3.1按照加工制造方法及精度分類141
9.3.2按照滾珠的循環(huán)方式分類142
9.4分析滾珠絲杠機構的參數143
9.4.1識別滾珠絲杠機構的參數143
9.4.2識讀滾珠絲杠機構的代號144
9.5安裝滾珠絲杠機構145
9.5.1分析滾珠絲杠機構的端部支承方式145
9.5.2分析滾珠絲杠機構安裝方式146
9.6維護和保養(yǎng)滾珠絲杠機構148
9.6.1使用注意點148
9.6.2維護保養(yǎng)149
任務實施150
任務評價151
【學習小課堂】潛心磨礪，中國制造152
項目十 分析自行車鏈傳動153
情境導入153
學習目標153
學習方法154
知識鏈接154
10.1認識鏈傳動155
10.1.1描述鏈的組成155
10.1.2描述鏈傳動的特點155
10.1.3識別鏈傳動的類型156
10.1.4分析鏈傳動應用157
10.2認識滾子鏈與鏈輪157
10.2.1識別滾子鏈結構157
10.2.2描述滾子鏈條接頭處固定形式158
10.2.3描述鏈輪結構與材料158
10.3識讀滾子鏈與鏈輪的規(guī)格與代號159
10.3.1識讀滾子鏈的代號159
10.3.2識讀鏈輪的代號160
10.4計算平均鏈速與平均傳動比161
10.5選擇安裝與張緊鏈方式161
10.5.1選擇滾子鏈的安裝方式161
10.5.2選擇鏈的張緊方式163
10.6分析滾子鏈的失效方式和應對措施163
10.7維護與保養(yǎng)164
任務實施165
任務評價167
【學習小課堂】中國瑰寶，龍骨水車168
項目十一 分析工業(yè)帶傳動169
情境導入169
學習目標170
學習方法170
知識鏈接170
11.1認識帶傳動170
11.1.1辨別帶的類型及應用171
11.1.2識別帶輪的類型172
11.2典型摩擦帶傳動V帶傳動173
11.2.1認識V帶傳動的特點174
11.2.2分析V帶的結構、類型和參數174
11.2.3計算V帶幾何參數176
11.2.4識讀V帶代號176
11.2.5分析工作情況下帶的受力177
11.2.6描述V帶傳動的工作特性179
11.2.7設計V帶輪180
11.2.8安裝與張緊帶182
11.2.9維護帶傳動措施184
11.3認識典型嚙合帶傳動同步帶傳動185
11.3.1描述同步帶傳動的原理及特點185
11.3.2認知同步帶結構與類型186
11.3.3識讀同步帶和同步帶輪參數187
11.3.4維護同步帶189
任務實施190
任務評價192
【學習小課堂】古代科技，中國紡車193
項目十二 分析3D打印機齒輪傳動194
情境導入194
學習目標195
學習方法195
知識鏈接196
12.1描述齒輪及齒輪傳動的特點197
12.1.1認識齒輪197
12.1.2識別齒輪分類198
12.1.3識別齒輪傳動分類199
12.1.4認識齒輪傳動的優(yōu)缺點200
12.2認識漸開線201
12.2.1漸開線的形成201
12.2.2漸開線的性質202
12.2.3漸開線齒廓嚙合特性202
12.3漸開線標準直齒圓柱齒輪203
12.3.1認識齒輪各部分的名稱和符號203
12.3.2計算齒輪基本參數204
12.3.3識別漸開線標準齒輪206
12.3.4認知漸開線標準直齒圓柱齒輪嚙合傳動206
12.3.5標準安裝漸開線標準直齒圓柱齒輪207
12.3.6了解齒輪加工方法和變位齒輪207
12.3.7測量漸開線直齒圓柱齒輪重要參數209
12.4斜齒圓柱齒輪211
12.4.1漸開線斜齒圓柱齒輪傳動特點211
12.4.2斜齒圓柱齒輪主要參數及幾何計算211
12.4.3斜齒圓柱齒輪嚙合傳動213
12.5漸開線直齒錐齒輪214
12.5.1漸開線錐齒輪的傳動類型和特點214
12.5.2漸開線直齒錐齒輪主要參數及幾何計算214
12.5.3漸開線直齒錐齒輪的嚙合傳動215
12.6齒輪齒條傳動216
12.6.1齒輪齒條的傳動類型和特點216
12.6.2直齒齒輪齒條的主要參數及幾何計算217
12.6.3直齒齒輪齒條的嚙合傳動217
12.7蝸桿傳動218
12.7.1蝸桿傳動的類型和特點218
12.7.2圓柱蝸桿傳動的主要參數和幾何計算219
12.7.3圓柱蝸桿的嚙合傳動221
12.8齒輪的受力分析222
12.9一對齒輪傳動比計算223
12.9.1傳動比大小224
12.9.2傳動方向224
12.10齒輪的結構226
12.11齒輪傳動的設計準則與材料選型227
12.11.1齒輪傳動的設計準則227
12.11.2齒輪的材料229
12.11.3齒輪的表面處理230
12.12安裝與維護保養(yǎng)齒輪機構230
12.12.1安裝圓柱齒輪與檢驗230
12.12.2齒輪的潤滑231
12.12.3維護和保養(yǎng)齒輪機構233
12.13認知輪系234
12.13.1輪系的分類234
12.13.2計算輪系傳動比235
12.13.3輪系的應用 238
12.14減速器239
12.14.1蝸輪蝸桿減速器239
12.14.2行星減速器239
12.14.3RV減速器240
12.14.4諧波減速器240
任務實施241
任務評價244
【學習小課堂】傳工匠精神，迎高端制造245
參考文獻246
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