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第1章 概述 1

1.1 实用机构设计综述 1

1.1.1 机械产品设计过程 1

1.1.2 机器与机构设计 2

1.1.3 机构型式设计 2

1.1.4 机构的尺度设计 11

1.2 实用机构的工程应用 14

1.2.1 实现给定轨迹 14

1.2.2 实现给定轨迹及运动规律 15

1.2.3 实现间歇送进功能 16

1.2.4 实现大行程的行程放大机构 18

1.2.5 实现大摆角的行程放大机构 19

1.2.6 实现变速回转运动 19

1.2.7 实现两连架杆的对应位置 20

1.3 实用机构现代设计方法 20

1.3.1 设计的概念 20

1.3.2 现代设计的概念 21

1.3.3 现代设计的特点 21

1.3.4 本书的主要内容 22

第2章 平面连杆机构 23

2.1 连杆机构的工程应用 23

2.1.1 实现往复运动 23

2.1.2 实现增力效果的双肘杆施压机构 25

2.2 平面连杆机构再生运动链演化 26

2.2.1 再生运动链基本知识 26

2.2.2 机构的拓扑构造矩阵和一般化原则 27

2.2.3 连杆类配 29

2.2.4 组合运动链及运动链图谱 30

2.2.5 再生运动链与新机构的构建 30

2.3 平面连杆机构运动分析的杆组法 32

2.3.1 杆组法及其应用 32

2.3.2 杆组法运动分析的数学模型 33

2.3.3 杆组法运动分析举例 38

2.4 平面连杆机构设计 40

2.4.1 按从动件急回特性设计平面连杆机构 40

2.4.2 按从动件的大摆角设计平面连杆机构 47

2.4.3 按主、从动件相对位置设计平面连杆机构 48

2.4.4 按给定轨迹设计平面连杆机构 52

2.5 设计实例 55

2.5.1 双面胶印机离合压连杆机构设计 55

2.5.2 转动导杆变速输纸机构设计 59

2.5.3 多功能自动翻身床曲腿运动机构的运动设计与运动分析 62

第3章 凸轮-连杆机构 67

3.1 凸轮-连杆机构的工程应用 67

3.1.1 实现复杂运动轨迹 67

3.1.2 实现复杂运动规律 67

3.2 凸轮-连杆机构的组合方式 68

3.2.1 串联式凸轮-连杆机构 68

3.2.2 并联式凸轮-连杆机构 69

3.2.3 复合式凸轮-连杆机构 69

3.3 凸轮-连杆机构设计 70

3.3.1 实现运动轨迹的凸轮-连杆机构设计 70

3.3.2 实现往复摆动的凸轮-连杆机构设计 78

3.3.3 复合式凸轮-连杆机构 83

第4章 齿轮-连杆机构 86

4.1 齿轮-连杆机构的常用形式 86

4.2 齿轮-连杆机构的工程应用 87

4.2.1 实现变速回转运动 87

4.2.2 实现大行程 88

4.2.3 实现复杂运动轨迹 88

4.3 齿轮-连杆机构运动分析 89

4.3.1 曲柄齿轮齿条放大行程机构运动分析 89

4.3.2 齿轮双曲柄五杆机构运动分析 92

4.3.3 齿轮连杆变速机构运动分析 93

4.4 齿轮-连杆机构设计 96

4.4.1 齿轮-连杆机构的步进角和平均角速度比 96

4.4.2 平均角速度比I=1时的运动分析 96

4.4.3 优化数学模型 98

4.4.4 设计实例 101

第5章 分度凸轮机构 103

5.1 概述 103

5.1.1 工作原理 103

5.1.2 分类 103

5.1.3 特点 104

5.2 平行分度凸轮机构 104

5.2.1 平行分度凸轮机构基本参数 105

5.2.2 平行分度凸轮机构轮廓线的解析法计算 107

5.2.3 平行凸轮分度机构设计实例 110

5.3 圆柱分度凸轮机构 114

5.3.1 圆柱分度凸轮机构基本参数 114

5.3.2 圆柱分度凸轮机构轮廓线的解析法计算 116

5.3.3 圆柱分度凸轮机构的压力角 118

5.3.4 分度凸轮机构计算机辅助设计 119

5.4 弧面分度凸轮机构 126

5.4.1 弧面分度凸轮机构基本参数 126

5.4.2 弧面分度凸轮机构轮廓线的解析法计算 127

5.4.3 弧面分度凸轮机构的压力角 130

5.3.4 弧面分度凸轮机构计算机辅助设计 130

第6章 共轭凸轮机构 136

6.1 共轭凸轮机构的工程应用 136

6.2 滚子从动件直动共轭凸轮廓线设计 137

6.2.1 主凸轮轮廓线的计算 137

6.2.2 副凸轮轮廓线的计算 138

6.2.3 凸轮轮廓曲率半径计算 138

6.2.4 主副凸轮安装角 138

6.3 平底从动件直动共轭凸轮廓线设计 139

6.3.1 主凸轮轮廓线的计算 139

6.3.2 副凸轮轮廓线的计算 140

6.3.3 凸轮轮廓曲率半径计算 140

6.3.4 主副凸轮安装角 140

6.4 滚子从动件摆动共轭凸轮廓线设计 140

6.4.1 主凸轮轮廓线的计算 141

6.4.2 副凸轮轮廓线的计算 142

6.4.3 凸轮轮廓曲率半径计算 142

6.4.4 主副凸轮安装角 143

6.5 设计实例 143

6.5.1 设计方法 143

6.5.2 凸轮机构计算机辅助设计 143

6.5.3 设计基本参数确定 144

第7章 高速凸轮机构 147

7.1 概述 147

7.1.1 凸轮机构静态设计和动态设计 147

7.1.2 凸轮-从动件系统振动 147

7.2 凸轮-从动件系统动力学模型 148

7.2.1 构件等效动力学模型 149

7.2.2 凸轮-从动件系统阻尼的确定 153

7.3 设计实例 154

7.3.1 建立递纸机构动力学模型 154

7.3.2 定心下摆式递纸机构动力分析 157

7.3.3 定心下摆式递纸机构动态响应谐波分析 162

第8章 实用机构优化设计基础 164

8.1 机械优化设计的基本问题 164

8.1.1 设计变量及目标函数 166

8.1.2 设计约束和可行域 168

8.1.3 优化设计的数学模型及其分类 169

8.2 优化设计的理论与数学基础 172

8.2.1 函数的梯度与Hessian矩阵 172

8.2.2 凸集与凸函数 175

8.3 优化计算的数值解法及收敛条件 176

8.3.1 数值计算法的迭代过程 177

8.3.2 迭代计算的终止准则 177

8.4 常用的无约束优化方法 178

8.4.1 一维黄金分割法 179

8.4.2 多变量优化计算的梯度方法 183

8.5 常用的约束优化方法 186

8.5.1 约束随机方向法 186

8.5.2 复合形法 188

8.5.3 惩罚函数法 189

8.6 优化设计实例 191

8.6.1 实例1 平面四杆机构优化设计 191

8.6.2 实例2 离合压驱动机构优化设计 193

附录A MATLAB工程应用简介 196

A1 MATLAB简介 196

A1.1 MATLAB的概况 196

A1.2 MATLAB产生的历史背景 196

A1.3 MATLAB的语言特点 197

A2 用MATLAB处理矩阵 198

A2.1 矩阵的生成 198

A2.2 特殊矩阵 199

A2.3 矩阵的运算 199

A3 用MATLAB绘图 201

A3.1 二维图形函数 201

A3.2 三维图形函数 202

A4 应用MATLAB编程 202

A4.1 m文件的类型 202

A4.2 函数m文件的格式 203

A5 MATLAB优化工具箱 204

A5.1 MATLAB求解优化问题所用到的主要函数 204

A5.2 应用fsolve函数求解非线性方程组 205

A5.3 无约束优化问题求解 207

A5.4 有约束优化问题求解 210

参考文献 213