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绪论 1

第一节 机器的功能结构及机构 1

第二节 机械总体方案设计的内容及机械原理课程的定位与任务 7

第三节 机械原理课程的主要内容、基本要求与学习方法 9

一、机构的结构设计 9

二、常用机构的设计 9

三、机械动力学 10

四、系统运动方案设计 10

思考题 12

第一章 机构的结构设计 13

第一节 机构的基本结构及简图 13

一、构件与自由度 13

二、运动副与约束 15

三、运动副的封闭 19

四、运动链、机构及简图 20

(一)运动链与结构简图 20

(二)机构及机构运动简图 23

第二节 运动链及机构的自由度计算和机构运动简图的绘制 24

一、运动链的自由度计算及平面机构 24

二、平面机构运动简图的绘制 25

三、平面机构(运动链)中的过约束、虚约束和局部自由度结构 27

(一)平面闭链机构中的过约束及其计算 27

(二)平面机构中的虚约束结构及复合铰链 28

(三)运动链和机构中的局部自由度 30

第三节 平面运动链与机构的结构设计 32

一、平面运动链的自由度与结构设计 32

二、运动链结构公式推导法 32

三、机构结构的替代与演化 34

(一)运动副的等价替代 34

(二)基本运动链的演化与派生 36

(三)运动副元素与构件的功能结构演化 38

第四节 按基本杆组的机构结构综合与结构分析 41

一、基本杆组 41

二、基本杆组的联接和机构的构成 44

三、机构的结构分析 46

习题 48

第二章 平面连杆机构及其分析与设计 53

第一节 概述 53

一、平面连杆机构的基本结构 55

二、铰链四杆机构具有整转副和曲柄存在的条件 57

三、平面四杆机构的变异及其他基本类型 60

四、平面多杆机构 65

第二节 平面连杆机构的运动特性与分析方法 68

一、平面连杆机构的运动特性及其应用 68

(一)实现多种运动形式的转换和运动性质的变换 69

(二)实现运动规律的变换与运动函数的再现 76

(三)实现轨迹运动 78

(四)导引刚体实现一定的位置姿态要求 82

二、平面连杆机构的运动分析方法 83

(一)运动分析的目的与方法 83

(二)平面连杆机构运动分析的图解法与连杆机构基本运动特征参数 85

三、平面四杆机构的合理选用 107

第三节 平面四杆机构的传力特性与受力分析 110

一、机构中的摩擦及传动效率 110

(一)作用在机构上的力 110

(二)低副中的摩擦 110

(三)机构的传动效率 117

二、平面连杆机构的传力特性 121

(一)平面连杆机构的压力角与传动角 121

(二)机构中力的增益与“死点” 123

三、平面连杆机构的静力学分析 125

(一)连杆机构忽略摩擦时的静力分析 126

(二)考虑摩擦的静力分析 127

四、根据受力分析合理地选择和设计平面连杆机构 130

第四节 平面四杆机构综合的内容与方法 133

一、平面四杆刚体导引机构的综合 134

(一)刚体导引机构综合的图解法 134

(二)刚体导引机构综合的解析法 135

二、两连架杆实现预期运动规律的平面四杆机构综合 144

(一)反转原理在函数发生机构综合中的应用 144

(二)函数发生机构综合的解析法 145

三、有急回运动四杆机构的综合 148

(一)有急回运动平面四杆机构综合的图解法 149

(二)有急回运动平面四杆机构综合的解析法 152

四、实现预期轨迹平面四杆机构的综合 159

五、平面四杆机构优化设计(简介) 163

(一)优化设计的数学模型 164

(二)优化问题的求解过程 167

(三)约束优化方法简介 168

第五节 空间连杆机构 173

一、坐标变换 174

二、闭链型空间四杆机构的运动分析 179

三、开链型空间连杆机构的运动分析 184

习题 188

第三章 凸轮机构及其设计 196

第一节 概述 196

一、凸轮机构的基本组成及应用特点 196

二、凸轮机构的分类 197

(一)按凸轮的形状分 197

(二)按从动件运动副元素的形状分 197

(三)按从动件的运动形式分 198

(四)按凸轮与从动件维持高副接触(封闭)的方式分 198

三、凸轮机构的工作循环与运动学设计参数 199

第二节 凸轮机构的力分析和效率 201

第三节 凸轮机构的设计过程 202

第四节 凸轮机构运动学参数和基本尺寸的设计 203

一、工作循环图与凸轮工作转角的确定 203

二、从动件运动规律设计 203

(一)基本运动规律 204

(二)组合运动规律 208

(三)设计从动件运动规律时应考虑的问题 209

三、盘形凸轮机构基本尺寸的设计 211

(一)移动从动件盘形凸轮机构基本尺寸的设计 211

(二)摆动从动件盘形凸轮机构基本尺寸的设计 213

第五节 平面凸轮轮廓曲线的设计 214

一、凸轮轮廓曲线设计的反转法原理 214

二、平面凸轮轮廓曲线设计的解析法 216

(一)尖顶从动件盘形凸轮机构 216

(二)滚子从动件盘形凸轮机构 217

(三)平底移动从动件盘形凸轮机构 218

三、刀具中心轨迹计算 219

(一)滚子从动件盘形凸轮机构 219

(二)平底移动从动件盘形凸轮机构 220

第六节 凸轮机构从动件的设计 221

一、从动件高副元素形状的选择 221

二、从动件滚子半径及平底宽度的确定 221

(一)滚子半径的确定 221

(二)平底宽度的确定 223

三、封闭形式的选择 223

第七节 空间凸轮机构及高速凸轮机构简介 224

一、空间凸轮机构简介 224

(一)圆柱凸轮机构 224

(二)圆锥凸轮机构 224

(三)弧面凸轮机构 225

(四)球面凸轮机构 225

二、高速凸轮机构简介 225

(一)弹性从动件的运动微分方程 226

(二)动力系数 226

(三)保证从动件与凸轮不脱离的条件 227

习题 227

第四章 轮系及其设计 231

第一节 轮系的分类 231

第二节 定轴轮系及其设计 231

一、定轴轮系的传动比计算 232

二、定轴轮系的传动效率计算 234

三、定轴轮系设计中的几个问题 236

(一)传动比的合理分配 237

(二)合理的布局 239

第三节 周转轮系及其设计 239

一、周转轮系及其结构分类 239

二、周转轮系的传动比计算 240

三、行星轮系的传动效率计算 246

四、行星轮系设计的几个问题 249

(一)行星轮系类型的选择 249

(二)行星轮系各轮齿数的确定 250

(三)行星轮系的均载装置 253

第四节 复合轮系及其设计 254

一、复合轮系的传动比计算 255

(一)串联型复合轮系 255

(二)封闭型复合轮系 256

(三)双重系杆型复合轮系 259

二、封闭型复合轮系的功率流 260

(一)作用在差动轮系三个基本构件上的转矩比 261

(二)封闭型差动轮系中的功率流 262

第五节 轮系的功用 265

第六节 少齿差传动简介 268

(一)渐开线少齿差行星齿轮传动 268

(二)摆线针轮传动 270

(三)活齿传动 272

(四)谐波齿轮传动 274

习题 276

第五章 其他常用机构 281

第一节 间隙运动机构 281

一、槽轮机构 281

(一)槽轮机构的工作原理和类型 281

(二)槽轮机构的运动与分析 282

(三)槽轮机构的优缺点及应用 283

二、棘轮机构 284

(一)棘轮机构的工作原理和类型 284

(二)棘爪自动啮紧的条件 286

(三)棘轮机构的优缺点和应用 287

三、不完全齿轮机构 288

四、凸轮式间歇机构 289

第二节 螺旋机构 290

一、螺旋机构的工作原理及类型 290

二、螺旋机构的特点及应用 291

第三节 摩擦传动机构 292

第四节 液、气动机构及电磁传动机构 294

一、液、气动机构 294

(一)液动机构 294

(二)气动机构 295

二、电磁传动机构 296

思考题 297

第六章 机械动力学 298

第一节 机构的动态静力分析 299

一、构件惯性力的确定 299

二、机构动态静力分析的解析法 300

三、考虑运动副摩擦的受力分析 304

第二节 机械的平衡 305

一、转子的平衡 305

(一)刚性转子的平衡 306

(二)挠性转子的平衡 310

二、平面机构的平衡 315

(一)平面机构惯性力完全平衡的条件 315

(二)平面机构惯性力完全平衡的线性独立矢量法 318

(三)平面机构惯性的部分平衡 322

第三节 机械的运转及其速度波动的调节 325

一、单自由度机械系统的等效动力学模型——等效构件、等效力矩与等效转动惯量 326

二、机械运动方程及其求解 333

(一)机械运动分程 333

(二)运动方程求解 334

三、机械系统速度波动的调节 338

(一)机械运动速度不均匀系数及其许用值 341

(二)最大盈、亏功与飞轮转动惯量的计算 342

(三)飞轮尺寸的确定 344

第四节 考虑构件弹性时的机械动力学简介 347

习题 352

第七章 机械系统运动方案设计 357

第一节 机械总体方案设计 357

一、机械产品的设计过程 357

二、机械总体方案设计的目的和内容 359

(一)总体方案设计的目的 359

(二)总体方案设计的内容 359

第二节 现代设计观念与创新设计简介 359

一、现代设计观念 360

(一)机械设计的历史回顾简述 360

(二)现代设计方法的产生 360

(三)机械现代设计和创新设计的特点 361

二、创造性设计与创造性思维 361

第三节 机械执行系统运动方案设计 363

一、机械执行系统运动方案设计的主要内容和过程 363

二、执行系统运动方案设计的思路与策略 366

(一)巧妙的构思 367

(二)功能分析与功能求解 369

三、机械执行系统的功能原理及运动方案设计的多方案性 373

四、执行机构的型式设计与创新 376

(一)执行机构型式设计的原则 376

(二)执行机构的选型 380

(三)机构构型的创新设计 385

(四)机构组合创新 391

(五)执行机构型式设计实例 398

五、执行机械系统的协调设计 403

(一)执行系统协调设计的基本要求 403

(二)执行系统协调设计的方法 405

(三)工作循环图的编制 407

六、机械系统运动方案的评价与优选 410

(一)机械系统运动方案评价的意义、特点 410

(二)评价内容与评价指标 411

(三)机械运动方案的评价方法 414

第四节 机械传动系统的方案设计和原动机选择 417

一、机械传动系统的方案设计 417

(一)传动在机械系统中的地位、作用及其设计过程 417

(二)传动系统类型的选择 418

(三)传动链的方案设计 419

二、原动机的选择 420

(一)原动机的类型和特点 420

(二)原动机的选择 421

三、控制系统概述 422

第五节 机械系统运动方案设计举例 424

习题 429

参考书目 431