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第0章 绪论 1

0.1 机械原理课程的任务是认识机构和设计机构 1

0.1.1 机械原理学科的形成 1

0.1.2 机器、机构、机械的定义 2

0.1.3 机械原理课程是认识和设计机构的课程 6

0.2 机械原理课程是机械设计的第一门课程，是富于创造性的课程 6

0.2.1 机械设计和制造过程 7

0.2.2 机械原理课程是发挥创造力的广阔园地 8

0.3 人人都有创造的潜力，关键在于勤学、勤思、勤动手 9

第1章 机构设计中的几个基本概念 12

1.1 机构运动简图 12

1.1.1 机构组成要素 12

1.1.2 运动链与机构 17

1.1.3 机构运动简图的画法 17

1.1.4 机构运动简图的作用 23

1.2 机构自由度 25

1.2.1 在平面中自由运动的构件的自由度 25

1.2.2 平面运动副对构件的约束 26

1.2.3 平面机构自由度计算公式 26

1.2.4 应用平面机构自由度计算公式时的注意事项 27

1.2.5 机构自由度与主动件（原动件）的关系 34

1.2.6 空间机构的自由度 35

1.3 平面机构组成原理 41

1.3.1 杆组 41

1.3.2 平面机构组成原理及结构分析 44

1.3.3 平面高副低代法 47

1.4 机构运动的速度瞬心及由瞬心求速度 49

1.4.1 速度瞬心 49

1.4.2 瞬心的求法 50

1.4.3 用瞬心求速度 52

1.5 运动副的自锁和机械效率 54

1.5.1 运动副中的摩擦及自锁 54

1.5.2 机械效率及自锁 63

习题 69

第2章 常用基本机构的特性及应用 80

2.1 概述 80

2.2 平面四杆机构的特性及应用 81

2.2.1 铰链四杆机构的组成 82

2.2.2 铰链四杆机构的运动特性 82

2.2.3 铰链四杆机构的传力特性 90

2.2.4 铰链四杆机构的应用举例 92

2.3 凸轮机构的特性及应用 97

2.3.1 凸轮机构的组成 97

2.3.2 凸轮机构的运动特性 101

2.3.3 凸轮机构的传力特性 103

2.3.4 凸轮机构的应用举例 104

2.4 齿轮机构的特性及应用 107

2.4.1 齿轮机构的组成 107

2.4.2 齿轮机构的运动特性 110

2.4.3 齿轮机构的传力特性 124

2.4.4 齿轮机构的应用举例 125

2.5 其它技术原理组成的机构特性及应用 131

2.5.1 依靠摩擦力传递运动的机构 131

2.5.2 有弹性、振动、惯性、重力作用的机构 136

2.5.3 液压、气动作用机构的特性及应用 141

2.5.4 电气机构的特性及应用 142

2.5.5 热、光、声、生物技术原理的应用 143

习题 145

第3章 基本机构的变异和组合 152

3.1 基本机构 152

3.1.1 单自由度基本机构及其特性 152

3.1.2 两自由度基本机构及其特性 153

3.2 基本机构的变异 154

3.2.1 变更机构的机架——倒置 154

3.2.2 改变运动副及构件的尺寸 158

3.2.3 改变运动副的形状 160

3.2.4 改变运动副的位置 161

3.2.5 增加辅助构件 162

3.3 常用变异机构的特性和应用 163

3.3.1 棘轮机构 163

3.3.2 槽轮机构 167

3.3.3 不完全齿轮机构 171

3.3.4 球面连杆机构（万向联轴器） 175

3.4 机构的组合 179

3.4.1 机构的串联组合 179

3.4.2 机构的并联组合 185

3.4.3 机构的反馈组合 189

3.4.4 机构的运载组合 191

3.4.5 机构的时序组合 192

习题 194

第4章 机械运动系统方案设计 200

4.1 概述 200

4.2 从机器功能要求出发设计机械运动系统方案 201

4.2.1 使用要求与机器的功能 201

4.2.2 机器功能与机械运动系统 201

4.2.3 机械运动系统方案的设计过程 202

4.3 从构件数、运动副数及其合理配置要求出发设计机械运动系统方案 210

4.3.1 构件数、运动副数与机构自由度的关系 210

4.3.2 运动副在构件上配置的方法 210

4.3.3 构件连接方法 212

4.3.4 基本结构的变异 214

4.3.5 机械运动系统方案的确定方法 217

习题 221

第5章 平面连杆机构设计 224

5.1 平面连杆机构的基本设计命题 224

5.2 图解法设计实现给定位置的四杆机构 225

5.2.1 半角转动法的基本几何关系 225

5.2.2 实现给定连杆有限相离位置的四杆机构设计 227

5.2.3 实现给定两连架杆对应角位移的铰链四杆机构设计 234

5.2.4 实现给定行程速比系数K的四杆机构设计 240

5.3 实验法设计实现给定连杆轨迹的四杆机构 242

5.3.1 实验法 242

5.3.2 图谱法 242

5.4 解析法设计铰链四杆机构 243

5.4.1 给定连杆位置设计铰链四杆机构 243

5.4.2 给定轨迹上5点及主动（或从动）连架杆相应位置的铰链四杆机构设计 247

5.4.3 实现给定两连架杆对应位置的铰链四杆机构设计 248

5.4.4 要求实现给定轨迹的铰链四杆机构设计 249

习题 250

第6章 凸轮机构设计 256

6.1 从动件的常用运动规律及其选择 256

6.1.1 多项式类基本运动规律 257

6.1.2 三角函数类基本运动规律 260

6.1.3 组合运动规律（改进型运动规律） 262

6.1.4 从动件运动规律的选择 264

6.2 根据从动件位移规律绘制凸轮廓线 265

6.2.1 对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构 265

6.2.2 偏置尖顶移动从动件盘形凸轮机构 267

6.2.3 尖顶摆动从动件盘形凸轮机构 268

6.2.4 滚子从动件盘形凸轮机构 269

6.2.5 平底从动件盘形凸轮机构 271

6.3 从动件的许用压力角和凸轮的基圆半径 273

6.3.1 机构自锁与从动件的许用压力角 273

6.3.2 凸轮机构压力角与基圆半径 274

6.3.3 按结构、强度确定凸轮基圆半径 279

6.4 凸轮廓线的解析式 280

6.5 空间凸轮机构 281

6.5.1 移动从动件圆柱凸轮机构 281

6.5.2 摆动从动件圆柱凸轮机构 282

6.5.3 空间凸轮单向间歇运动机构 283

习题 285

第7章 齿轮啮合原理及机构设计 289

7.1 渐开线和渐开线圆柱直齿轮 289

7.1.1 共轭齿廓 289

7.1.2 圆的渐开线及其性质 289

7.1.3 渐开线标准圆柱直齿轮轮齿的排列（齿轮各部分名称和尺寸） 291

7.2 平行轴间一对圆柱渐开线标准直齿轮机构 296

7.2.1 一对渐开线齿廓啮合能保证传动比恒定 296

7.2.2 一对渐开线齿轮的啮合过程 297

7.2.3 一对渐开线直齿圆柱齿轮的连续传动条件 298

7.2.4 齿轮作无侧隙传动的条件及标准安装中心距 303

7.2.5 齿轮齿条啮合传动 303

7.3 范成法加工渐开线齿轮 304

7.3.1 轮齿齿廓的切制原理 304

7.3.2 齿条刀加工渐开线标准齿轮 306

7.3.3 用齿条型刀具切制标准圆柱直齿轮不发生根切的最少齿数 308

7.4 齿轮的变位——非标准齿轮 309

7.4.1 齿条型刀具加工直齿轮不根切的最小变位系数 309

7.4.2 变位齿轮的尺寸变化 309

7.4.3 一对变位齿轮传动的尺寸 310

7.5 平行轴间渐开线斜齿圆柱齿轮 314

7.5.1 斜齿轮的形成 314

7.5.2 斜齿圆柱齿轮与斜齿条啮合 315

7.5.3 斜齿轮标准参数，当量齿轮 316

7.5.4 斜齿轮传动的优缺点 318

7.6 相错轴间螺旋齿轮机构和蜗杆蜗轮机构 319

7.6.1 螺旋齿轮机构 319

7.6.2 蜗杆蜗轮机构 320

7.7 相交轴间的圆锥齿轮机构 323

7.8 平行轴间传动机构的其他齿形 326

7.8.1 摆线齿形 326

7.8.2 圆弧齿形 328

7.8.3 任一对共轭曲线的作图求解 329

7.9 齿轮机构设计 331

7.9.1 齿轮机构中各对齿轮间传动比的选择和分配 331

7.9.2 齿数设计 332

习题 335

第8章 机构组合系统的尺寸综合（设计） 339

8.1 概述 339

8.2 机构串联组合的尺寸综合 340

8.2.1 方案一 340

8.2.2 方案二 342

8.2.3 方案三 346

8.3 机构并联组合的尺寸综合 347

8.3.1 四构件四移动副机构为基础机构的并联组合系统 347

8.3.2 差动轮系为基础机构的并联组合系统 348

8.4 机构反馈组合的尺寸综合 352

8.5 机构运载组合的尺寸综合 353

8.6 机构时序组合的尺寸综合 353

习题 356

第9章 机构的运动学性能分析 360

9.1 机构运动分析的目的和方法 360

9.2 用相对运动向量图解法分析机构的运动 361

9.2.1 铰链四杆机构的速度和加速度分析——同一刚体上两点之间的运动关系 362

9.2.2 导杆机构的速度和加速度分析——不同刚体上两点之间的运动关系 367

9.2.3 有滚滑副的机构速度和加速度分析 370

9.2.4 通过特殊点进行机构运动分析 373

9.3 机构的运动线图 377

9.4 用解析法分析机构的运动 378

习题 381

第10章 机构动力学性能分析 384

10.1 概述 384

10.2 作用在机构上的力，机器运动的3个阶段 384

10.2.1 作用在机构上的力 384

10.2.2 驱动力和工作阻力的形式 385

10.2.3 机器运动的3个阶段 386

10.3 等效力矩（力）和等效转动惯量（质量） 388

10.4 机构运动方程式 392

10.5 已知力作用下求机构的真实运动 393

10.5.1 等效力矩为等效构件角位置函数时的运动求法 394

10.5.2 等效力矩为等效构件角速度函数，等效转动惯量为常数时的运动求法 396

10.6 周期性速度波动的调节——飞轮转动惯量的计算 397

10.6.1 调节周期性速度波动的目的和方法 397

10.6.2 机器运转的平均角速度和不均匀系数 398

10.6.3 飞轮转动惯量的计算 400

10.6.4 非周期性速度波动的概念 403

10.7 回转体的平衡 404

10.7.1 回转体平衡的目的和内容 404

10.7.2 质量在同一回转平面内的转子的平衡 405

10.7.3 质量不在同一回转平面内的转子的平衡 406

10.7.4 转子不平衡量的表示方法与许用不平衡量 410

习题 413

参考文献 418