本书是美国大学本科机械设计课程的一本经典教材。全书分两篇。第1篇为基础篇，共8章，分别是：设计介绍，材料和工艺，运动与受力分析，应力、应变与挠度，静态失效理论，疲劳失效理论，表面失效和有限元分析。第2篇为机械设计篇，共9章，分别是：设计案例研究，轴、键与联轴器，轴承与润滑，直齿圆柱齿轮，斜齿轮、锥齿轮和蜗轮蜗杆，弹簧设计，螺纹与紧固件，焊接，离合器与制动器。
本书特别强调综合设计方面的内容，以培养学生将来在实际工作中解决工程问题的能力。除了传统的解析与图解分析计算方法外，还加入了有限元方法，并在本书网站中提供了多个计算机辅助分析的程序，从而突出现代设计方法与计算机辅助设计在机械基础课程教学中的应用。为本书开设的网站提供了原作者的课程讲座演讲视频、应力分析视频、常用机械零件例子视频和工作机械的视频等。通过观看视频，可以帮助学生和自学人员更加直观地理解书本上的内容。
本书可作为国内机械类和近机械类专业的相关课程教学的教材或教学参考书，也可作为从事机械基础教学或设计的其他专业师生和工程技术人员的参考书。本书结合原版教材也可以作为双语教材使用。
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译者是华南理工大学的国家教学名师、博士生导师
作者简介
罗伯特・诺顿（R. l. Norton）在美国东北大学获得机械工程和工业技术本科学位、在塔夫斯大学获得工程设计硕士学位，并在伍斯特理工学院（WPI）被授予（荣誉）工学博士。他是马萨诸塞州的注册专业工程师。有超过50年的工程设计和制造经验；在东北大学、塔夫斯大学和WPI，有超过40年的在机械工程、工程设计、计算机科学和相关学科的教学经验。从1981以来，诺顿是WPI的专职教师，他目前还是密尔顿P.希金斯二世的杰出名誉教授。自1970以来，他是诺顿联合工程顾问公司的创始人和总裁。他是美国机械工程师协会会员和美国汽车工程师协会成员。2007年，他被推选为由教育发展与支持理事会（CASE）和卡耐基教学进步基金会共同创设的全美教学大奖的年度教授。
目录
目录
中文版序
前言
横截面性质
基本形状质量性质
第1篇基础篇
第1章设计介绍
1.1设计
1.2典型设计过程
1.3问题的提出与计算
1.4工程模型
1.5计算机辅助设计与工程
1.6工程报告
1.7安全系数和设计规范
1.8统计考虑
1.9单位
1.10小结
1.11参考文献
1.12网上资料
1.13参考书目
1.14习题
第2章材料和工艺
2.0引言
2.1材料性能定义
2.2材料性能的统计性质
2.3均匀性和各向同性
2.4硬度
2.5涂层和表面处理
2.6常用金属材料的特性
2.7常用非金属材料的特性
2.8材料的选择
2.9小结
2.10参考文献
2.11网上资料
2.12参考书目
2.13习题
第3章运动与受力分析
3.0简介
3.1自由度
3.2机构
3.3自由度（运动能力）的计算
3.4常见单自由度机构
3.5连杆机构运动分析
3.6平面四杆机构分析
3.7曲柄滑块机构分析
3.8凸轮机构设计和分析
3.9力分析的载荷分类
3.10自由体图
3.11载荷分析
3.12二维静态载荷案例研究
3.13三维静态载荷案例研究
3.14动载案例研究
3.15振动加载
3.16冲击载荷
3.17梁载荷分析
3.18小结
3.19参考文献
3.20网上资料
3.21参考书目
3.22习题
第4章应力、应变与挠度
4.0引言
4.1应力
4.2应变
4.3主应力
4.4平面应力和平面应变
4.5莫尔圆
4.6作用应力与主应力对比
4.7轴向拉伸
4.8直接剪应力、直接挤压
4.9梁与弯曲应力
4.10梁挠度
4.11卡氏法
4.12扭转
4.13组合应力
4.14弹簧系数
4.15应力集中
4.16轴向压缩――压杆
4.17圆筒的应力
4.18静态应力和变形分析的
4.19小结
4.20参考文献
4.21参考书目
4.22习题
第5章静态失效理论
5.0引言
5.1静加载下韧性材料的失效
5.2脆性材料在静载下的失效
5.3断裂力学
5.4使用静态载荷失效的理论
5.5静态失效案例研究分析
5.6小结
5.7参考文献
5.8参考书目
5.9习题
第6章疲劳失效理论
6.0引言
6.1疲劳失效机理
6.2疲劳失效模型
6.3机械设计的考虑
6.4疲劳载荷
6.5测量疲劳失效准则
6.6估算疲劳失效准则
6.7缺口与应力集中
6.8残余应力
6.9高周疲劳设计
6.10单向对称应力设计
6.11单向波动应力设计
6.12多向应力疲劳设计
6.13高周疲劳设计的一般方法
6.14疲劳设计案例研究
6.15小结
6.16参考文献
6.17参考书目
6.18习题
第7章表面失效
7.0引言
7.1表面结构
7.2表面配副
7.3摩擦
7.4粘着磨损
7.5磨粒磨损
7.6腐蚀磨损
7.7表面疲劳
7.8球面接触
7.9圆柱面接触
7.10一般接触
7.11动态接触应力
7.12表面疲劳失效模型――动态接触
7.13表面疲劳强度
7.14小结
7.15参考文献
7.16习题
第8章有限元分析
8.0引言
8.1有限元方法
8.2单元类型
8.3网格划分
8.4边界条件
8.5施加载荷
8.6测试模型（验证）
8.7模态分析
8.8案例研究
8.9小结
8.10参考文献
8.11参考书目
8.12网上资料
8.13习题
第2篇机械设计篇
第9章设计案例研究
9.0引言
9.1案例8便携式空气压缩机
9.2案例9干草捆卷扬机
9.3案例10凸轮试验机
9.4小结
9.5参考文献
9.6设计项目
第10章轴、键与联轴器
10.0引言
10.1轴上载荷
10.2轴上零件与应力集中
10.3轴的材料
10.4轴的功率
10.5轴的载荷
10.6轴的应力
10.7组合载荷作用下轴的失效
10.8轴的设计
10.9轴的变形
10.10键和键槽
10.11花键
10.12过盈配合
10.13飞轮设计
10.14轴的临界转速
10.15联轴器
10.16案例研究
10.17小结
10.18参考文献
10.19习题
第11章轴承与润滑
11.0引言
11.1润滑剂
11.2黏度
11.3润滑的类型
11.4滑动轴承材料组合
11.5流体动压润滑理论
11.6流体动压轴承的设计
11.7高副接触
11.8滚动轴承
11.9滚动轴承的失效
11.10滚动轴承选型
11.11轴承安装细节
11.12特殊轴承
11.13案例研究
11.14小结
11.15参考文献
11.16习题
第12章直齿圆柱齿轮
12.0引言
12.1齿轮啮合理论
12.2轮齿的参数命名
12.3干涉与根切
12.4重合度
12.5轮系
12.6齿轮制造
12.7直齿圆柱齿轮的载荷
12.8直齿圆柱齿轮的应力
12.9齿轮材料
12.10齿轮传动润滑
12.11直齿圆柱齿轮设计
12.12案例研究
12.13小结
12.14参考文献
12.15习题
第13章斜齿轮、锥齿轮和蜗轮蜗杆
13.0引言
13.1斜齿轮
13.2锥齿轮
13.3蜗杆机构
13.4案例研究
13.5小结
本章使用的重要公式
13.6参考文献
13.7习题
第14章弹簧设计
14.0引言
14.1弹簧刚度
14.2弹簧类型
14.3弹簧材料
14.4螺旋压缩弹簧
14.5静载荷作用下螺旋压缩弹簧的设计
14.6疲劳载荷作用下螺旋压缩弹簧的设计
14.7螺旋拉伸弹簧
14.8圆柱螺旋扭转弹簧
14.10案例分析
14.11小结
14.12参考文献
14.13习题
第15章螺纹与紧固件
15.0引言
15.1标准螺纹形式
15.2传动螺旋
15.3螺纹上的应力
15.4螺纹紧固件的类型
15.5螺纹紧固件的制造
15.6标准螺栓和机用螺钉强度
15.7拉伸下紧固件的预紧力
15.8连接刚度系数确定
15.9预紧力控制
15.10紧固件的剪切
15.11设计案例设计空气压缩机的头螺栓
15.12小结
15.13参考文献
15.14参考书目
15.15习题
第16章焊接
16.0引言
16.1焊接过程
16.2焊接接头和焊缝类型
16.3焊接接头设计原则
16.4焊缝的静载荷
16.5焊缝的静强度
16.6焊缝的动载荷
16.7焊缝线处理
16.8偏心受载的焊接模式
16.9机器中焊件设计注意事项
16.10小结
16.11参考文献
16.12习题
第17章离合器与制动器
17.0引言
17.1制动器和离合器分类
17.2离合器/制动器的选择和规格
17.3离合器与制动器的材料
17.4圆盘摩擦离合器
17.5盘式制动器
17.6鼓式制动器
17.7小结
17.8参考文献
17.9参考书目
17.10习题
附录A材料性能
附录B梁的表格
附录C应力集中系数
附录D部分习题参考答案
机械设计禁100忌（十三）
减速器和变速器结构设计
1.传动装置应力求组成一个组件
2.一级传动的传动比不可太大或太小
3.传递大功率宜采用分流传动
4.尽量避免采用立式减速器
5.注意减速箱内外压力平衡
6.分箱面不宜用垫片
7.立式箱体应防止剖分面漏油
8.减速箱中应有足够的油并及时更换
9.行星齿轮减速箱应有均载装置
10.变速箱移动齿轮要有空档位置
11.变速箱齿轮要圆齿
12.摩擦轮和摩擦无级变速器应避免几何滑动
13.主动摩擦轮用软材料
14.圆锥摩擦轮传动，压紧弹簧应装在小圆锥摩擦轮上
15.设计应设法增加传力途径，并把压紧力化作内力
16.无级变速器的机械特性应与工作机和原动机相匹配
17. V带无级变速器的带轮工作锥面的母线不是直线
机械设计禁100忌（十四）
传动系统结构设计
1．避免铰链四杆机构的运动不确定现象
2．注意机构的死点
3．避免导轨受侧推力
4．限位开关应设置在连杆机构中行程较大的构件上
5．注意传动角不得过小
6．摆动从动件圆柱凸轮的摆杆不宜太短
7．正确安排偏置从动件盘形凸轮移动从动件的导轨位置
8．平面连杆机构的平衡
9．设计间歇运动机构应考虑运动系数
10．利用瞬停节分析锁紧装置的可靠性
11．选择齿轮传动类型，首先考虑用圆柱齿轮
12．机械要求反转时，一般可考虑电动机反转
13．必须考虑原动机的起动性能
14．起重机的起重机构中不得采用摩擦传动
15．对于要求慢速移动的机构，螺旋优于齿条
16．采用大传动比的标准减速箱代替散装的传动装置
17．用减速电动机代替原动机和传动装置
18．采用轴装式减速器
机械设计禁100忌（十五）
联轴器离合器结构设计
1.合理选择联轴器类型
2.联轴器的平衡
3.有滑动摩擦的联轴器要注意保持良好的润滑条件
4.高速旋转的联轴器不能有突出在外的突起物
5.使用有凸肩和凹槽对中的联轴器，要考虑轴的拆装
6.轴的两端传动件要求同步转动时，不宜使用有弹性元件的挠性联轴器
7.中间轴无轴承支承时，两端不要采用十字滑块联轴器
8.单万向联轴器不能实现两轴间的同步转动
9.不要利用齿轮联轴器的外套做制动轮
10.注意齿轮联轴器的润滑
11.关于尼龙绳联轴器的注意事项
12.关于剪切销式安全离合器的注意事项
13.要求分离迅速的场合不要采用油润滑的摩擦盘式离合器
14.在高温工作的情况下不宜采用多盘式摩擦离合器
15.离合器操纵环应安装在与从动轴相联的半离合器上
机械设计禁100忌（十七）
轴结构设计
1.尽量减小轴的截面突变处的应力集中
2.要减小轴在过盈配合处的应力集中
3.要注意轴上键槽引起的应力集中的影响
4.要减小过盈配合零件装拆的困难
5.装配起点不要成尖角，两配合表面起点不要同时装配
6.轴上零件的定位要采用轴肩或轴环
7.盲孔中装入过盈配合轴应考虑排出空气
8.合理布置轴上零件和改进结构以减小轴的受力
9.采用载荷分流以提高轴的强度和刚度
10.采用中央等距离驱动防止两端扭转变形差
11.改善轴的表面品质，提高轴的疲劳强度
12.轴上多键槽位置的设置要合理
13.空心轴的键槽下部壁厚不要太薄
14.轴上键槽要加工方便
15.在轴上钻细长孔很困难
16.在旋转轴上切制螺纹要有利于紧固螺母的防松
17.确保止动垫圈在轴上的正确安装
18.保证轴与安装零件的压紧或预留间隙的尺寸差
19.要避免弹性卡圈承受轴向力
20.空心轴节省材料
21.不要使轴的工作频率与其固有频率相一致或接近
22.高速轴的挠性联轴器要尽量靠近轴承
23.避免轴的支承反力为零
24.不宜在大轴的轴端直接联接小轴
25.轴颈表面要求有足够硬度
机械设计禁100忌（十八）
滑动轴承结构设计
1．要使润滑油能顺利地进入摩擦表面
2．润滑油应从非承载区引入轴承
3．不要使全环油槽开在轴承中部
4．剖分轴瓦的接缝处宜开油沟
5．要使油环给油充分可靠
6．加油孔不要被堵塞
7．不要形成润滑油的不流动区
8．防止出现切断油膜的锐边或棱角
9．防止发生阶梯磨损
10．不要使轴瓦的止推端面为线接触
11．止推轴承与轴颈不宜全部接触
12．重载大型机械的高速旋转轴的起动需要高压顶轴系统的轴承
13．承受重载荷或温升较高的轴承不要把轴承座和轴瓦接触表面中间挖空
14．不要发生轴瓦或衬套等不能装拆的情况
15．要减少中间轮和悬臂轴的支承轴承产生的边缘压力
16．在轴承座孔不同心或在受载后轴线发生挠曲变形条件下要选择自动调心滑动轴承
17．轴瓦和轴承座不允许有相对移动
18．要使双金属轴承中两种金属贴附牢靠
19．确保合理的运转间隙
20．保证轴工作时热膨胀所需要的间隙
21．考虑磨损后的间隙调整
22．在高速轻载条件下使用的圆柱形轴瓦要防止失稳
23．高速轻载条件下的轴承要选用抗振性好的轴承
24．含油轴承不宜用于高速或连续旋转的用途
25．滑动轴承不宜和密封圈组合
26．在轴承盖或上半箱体提升过程中不要使轴瓦脱落
在非标行业里面时间也不算短了，有成功，也有失败。同时也多多少少总结了一点点经验。（交流群：573138351）
当一个项目拿到手上的时候，很有可能一下子想不出来，或者是被现有设备迷住了眼睛，思路在短时间内很难转过一弯。遇到这种情况，最好是不要再去想了，再想下去了也是没有用的，说不定还会把思路走进一个死胡同。
常常有项目一个月没办法去动手，当某一天突然来了灵感，方案立马就出来了。
要经常和外行人吹牛，说这个东西该怎么做，当然这些外行人会胡扯，在这些胡扯中找到突破点，这一点可能是专业人士根本想不到的，这也就是灵感的起源。
要多和专业人士聊聊，专业到底是专业，他们能帮你想到更深的地方。
不要墨守成规，敢于创新才能跟好的战胜对手
一台机器，我的认为，控制方面虽说要抽象一些，做为一般的加工设备来说，电路比机械要简单多了。程序上虽说有一些关键的细微的地方，但这是一个可以修改和慢慢完善的，只要机械结构上不出什么大的问题。电路和程序基本上是可以怱略不计了。这里我并不是说搞编程的对整机无关紧要，而是相对来说，电路确实是要简单的多。
也许会有专业编程高手会反对我的说法。但这的确是我的亲身体会。我的机器基本上全部都是自己搞定的，所以对于哪方面重要和哪方面次要我是非常的清楚。
（交流群：573138351）
所有的机械设计并加工出来后，并不能一下就完全能满足你的设计，很多地方会要修改和完善。加工精度成为最头等的问题，图纸只是一个理想化，成品零件才是最终的结果。机器出来后，你要不停的去调试+调试+调试。
在设备的调试过程中，如果你只是一个机械设计者，你时时都要找编程的，如果你是一个编程的，你也是同样找机械设计者。当然如果你是机电一体的设计者，你就轻松多了，哪里不合适，你就能立即自己搞定。
太累了，玩玩游戏、出门走走都是一个不错的事情。放下所有的东西放松一下。我虽然不是什么大神，但是LOL、DNF、魔兽都能玩的起来
机械设计禁100忌（十九）
滚动轴承轴系结构设计
考虑轴承拆卸的设计
轴承内圈圆角半径和轴肩圆角半径
一对角接触轴承的组合
角接触轴承同向串联组合
角接触轴承不应与非调整间隙轴承成对组合
轴承组合要有利于载荷均匀分担
保证由于温度变化时轴的膨胀或收缩的需要
考虑内外圈的温度变化和热膨胀时圆锥滚子轴承的组合
要求轴向定位精度高的轴宜使用可调轴向间隙的轴承
游轮、中间轮不宜用一个滚动轴承支承
在两机座孔不同心或在受载后轴线发生挠曲变形条件下使用的轴上要选择具有调心性能的轴承
设计等径轴的多支点轴承时要考虑中间轴承安装的困难
不适用于高速旋转的滚动轴承
要求支承刚性高的轴宜使用刚性高的轴承
滚动轴承不宜和滑动轴承联合使用
用脂润滑的滚子轴承和防尘、密封轴承容易发热
避免填入过量的润滑脂，不要形成润滑脂流动尽头
用脂润滑的角接触轴承安装在立轴上时，要防止发生脂从下部脱离轴承
用脂润滑时要避免油、脂混合
油润滑时应注意的问题
轴承箱体形状和刚性的影响
轴承座受力方向宜指向支承底面
机座上安装轴承的各孔应力求简化膛孔
对于内外圈不可分离的轴承在机座孔中的装拆应方便
不宜采用轴向紧固的方法来防止轴承配合表面的蠕动
机械设计禁100忌（二十）
密封装置结构设计
静密封垫片之间不能装导线
静联接表面应该有一定的粗糙度
高压容器密封的接触面宽度应该小
用刃口密封时应加垫片
O形密封圈用于高压密封时，要有保护圈
避免O形密封圈边缘凸出被剪断
当与密封接触的轴中心位置经常变化时，不宜采用接触式密封
正确使用皮圈密封
不宜靠螺纹旋转压盖来压紧密封的填料
填料较多时，填料孔深处压紧不够
要防止填料发
密封件的不同部位应分别供油
用油润滑密封装置时，要保持油面有一定高度
当密封圈有缺口时，多层密封圈的缺口应错开