为了使机械设计学科的知识难点易学易用且更加完善,补充了部分机械设计学科的数学和力学基础1)补充了20个知识难点的力学和数学基础;2)采用两种方法证明了具有自锁功能的螺纹连结效率小于50%的结果;3)推导了功率、力、位移、转矩、半径、角速度之间的关系;4)提出了周转轮系传动比计算的标注方向法,针对实际转动情况标注各齿轮的假定转动方向,基于啮合关系建立转速与齿轮齿数之间的关系式,如果由方程或方程组求得某体的转速为负值,则该实际转动方向与假定方向相反;5)同一轴上多个键槽的位置表述为“与经过轴线的同一个平面对称,并且宽度应尽量相同”。打牢力学和数学基础有利于机械设计学科的发展。

针对机械原理和机械设计的专业术语,定义了19个概念,如带式链、泵的两个特征、储能块等;修改了25个概念或分类方法,如凸轮、齿轮机构、轮系、键连结、轴和轴承等;使15个概念符合语言学要求,如疲劳磨损所造成的点损、减小载荷波动的改造等。提出了基于啮合力分析的主动斜齿圆柱齿轮所受轴向力方向判断依据。研究成果使该学科的概念更容易被初学者接受。

基于前期对摩擦力分类、压杆失效定义及绕动点转动矢量方程的推导结果,针对机械动力学所涉及的摩擦力、压杆、刚体转动方程进行了较深入的研究。基于滚动摩擦属于静摩擦的定义,通过分析4个摩擦力模型,提出摩擦单独指干摩擦,与之相伴的阻尼力、空吸力、接触面微峰弹性力等必须单独建模的理论。基于失效与失稳的区别,提出了压杆的纺锤形杯座理想结构。基于刚体绕动点转动矢量方程的理论推导,给出了平面机构连杆绕动点转动的力矩平衡方程,该方程是空间方程在平面中的应用形式。最后提出了该方程在机械领域的两个研究方向。