机械设计 机器和机构综合与分析PDF电子书下载

目录译者序言第2版新媒体版本序言第2版序言第1版序言单位换算表第1篇　机构运动学第1章　绪论 3

1.0 目的 3

1.1　运动学和动力学 3

1.2　机构和机器 4

1.3　运动学简史 4

1.4　运动学的应用 6

1.5　设计过程 7

1.5.1　设计、发明与创造 7

1.5.5　性能技术条件 8

1.5.4　目标陈述 8

1.5.3　背景调查 8

1.5.2　需求识别 8

1.5.6　构思与发明 9

1.5.7　分析 10

1.5.8　选择 10

1.5.9　详细设计 11

1.5.10　样机和试验 11

1.5.11　生产 12

1.6　用于设计的其他方法 12

1.7　多解 13

1.8　人体工程学 13

1.10　单位 14

1.9　工程报告 14

1.11　本书的内容 16

1.12　参考文献 17

第2章　运动学基础 18

2.0　引言 18

2.1 自由度（DOF） 18

2.2　运动的类型 19

2.3　构件、运动副和运动链 19

2.4 自由度的确定 23

2.4.1　平面机构的自由度 23

2.4.2　空间机构的自由度 25

2.5　机构和结构 26

2.6　数综合 27

2.7　反例 30

2.8　异构体 31

2.9　连杆机构的变换 32

2.10　间歇运动 34

2.11　机架变换 36

2.12　Grashof条件和四杆机构的分类 38

2.12.1　Grashof条件 38

2.12.2　四杆机构的分类 40

2.13　多于四杆的连杆机构 42

2.13.1　齿轮五杆机构 42

2.13.3　高阶连杆机构Grashof型可转动性判据 43

2.13.2　六杆机构 43

2.14　弹簧作为构件 44

2.15　实际设计需要考虑的问题 45

2.15.1　销轴副与滑动副及半副 45

2.15.2　悬臂安装或简支安装 47

2.15.3　短构件 47

2.15.4　支承比 47

2.15.5　连杆机构与凸轮机构 48

2.16　原动机和驱动装置 49

2.16.1 电动机 49

2.16.4　电磁铁 53

2.17　参考文献 53

2.16.3　气缸和液压缸 53

2.16.2　气动马达和液压马达 53

2.18　习题 54

第3章　连杆机构综合图解法 63

3.0　引言 63

3.1 综合 63

3.2　函数、轨迹和运动生成 65

3.3　极限位置状态 66

3.4　尺寸综合 68

3.4.1　两位置综合 69

3.4.2　规定运动铰链点的三位置综合 73

3.4.3　改变运动铰链点的三位置综合 75

3.4.4　规定固定铰链点的三位置综合 76

3.4.5　多于三个位置的位置综合 80

3.5　急回机构 80

3.5.1 四杆急回运动机构 80

3.5.2　六杆急回运动机构 82

3.6　连杆曲线 84

3.7　同源机构 93

3.7.1　平行运动 97

3.7.2　四杆机构的齿轮五杆同源机构 98

3.8　直线机构 100

3.9　停歇机构 104

3.9.1　单停歇机构 105

3.9.2　双停歇机构 106

3.10　参考文献 108

3.11　习题 109

3.12　设计作业题 115

第4章　位置分析 119

4.0　引言 119

4.1 坐标系 120

4.2　位置和位移 121

4.2.1　位置 121

4.2.2　位移 122

4.3.3　复合运动 123

4.3.2　转动 123

4.3　移动、转动和复合运动 123

4.3.1　移动 123

4.3.4　定理 124

4.4　连杆机构位置分析的图解法 125

4.5　连杆机构位置分析的代数法 126

4.5.1　连杆机构的矢量环表示 127

4.5.2　矢量的复数表示 127

4.5.3　四杆机构的矢量环方程 129

4.6　滑块曲柄四杆机构的位置解 132

4.7　一种机架变换滑块曲柄机构的位置解 133

4.8.1　齿轮五杆机构 135

4.8　多于四杆的连杆机构 135

4.8.2　六杆机构 137

4.9　连杆机构上任意点的位置 138

4.10　传动角 139

4.11　极限位置 141

4.12　连杆机构的回路和分支 142

4.13　Newton-Raphson解法 143

4.13.1　一维求根方法（Newton法） 143

4.13.2　多维求根方法（Newton-Raphson法） 145

4.13.3　四杆机构的Newton-Raphson 解法 146

4.13.4　方程求解器 146

4.15　习题 147

4.14　参考文献 147

第5章　连杆机构综合的解析法 155

5.0　引言 155

5.1　运动综合的类型 155

5.2　精确点 156

5.3　两位置运动生成——解析法综合 156

5.4　两位置综合的解析法与图解法比较 161

5.5　联立方程求解 163

5.6　三位置运动生成——解析法综合 165

5.7　三位置综合的解析法与图解法比较 168

5.8　给定固定销轴位置的综合 172

5.9　圆心点圆和圆点圆 177

5.10　四个和五个位置的解析综合 179

5.11　带有预定时标的轨迹生成器的解析综合 180

5.12　四杆函数发生器的解析 综合 180

5.13　连杆机构综合的其他方法 182

5.13.1　精确点方法 184

5.13.2　连杆曲线方程方法 185

5.13.3　优化方法 185

5.14　参考文献 188

5.15　习题 190

6.0　引言 196

6.1　速度的定义 196

第6章　速度分析 196

6.2　速度分析图解法 198

6.3　速度的瞬心 201

6.4　用瞬心进行速度分析 207

6.4.1　角速度比 208

6.4.2　机械效益 210

6.4.3　应用瞬心进行机构设计 211

6.5　瞬心线 213

6.5.1　一种“无铰链”的四杆机构 215

6.5.2　尖点 216

6.6　滑动速度 217

6.7　速度分析的解析法 220

6.7.1　铰链四杆机构 220

6.7.2　滑块曲柄四杆机构 222

6.7.3　机架变换的滑块曲柄四杆机构 223

6.8　齿轮五杆机构的速度分析 225

6.9　连杆机构上任意点的速度 226

6.10　参考文献 227

6.11　习题 227

第7章　加速度分析 243

7.0　引言 243

7.1　加速度的定义 243

7.2　加速度分析的图解法 245

7.3　加速度分析的解析法 249

7.3.1　铰链四杆机构 249

7.3.2　滑块曲柄四杆机构 251

7.3.3 Coriolis加速度 252

7.3.4　机架变换滑块曲柄四杆机构 254

7.4　齿轮五杆机构的加速度分析 257

7.5　连杆机构上任意点的加速度 258

7.6　人对加速度的耐力 260

7.7　jerk（加速度变化率） 261

7.8　N杆的连杆机构 263

7.9　参考文献 263

7.10　习题 264

第8章　凸轮机构设计 279

8.0　引言 279

8.1　凸轮机构术语 281

8.1.1　从动件运动的形式 281

8.1.2　运动副的封闭形式 281

8.1.3　从动件的形式 282

8.1.4　凸轮的形式 283

8.1.5　运动约束的形式 284

8.1.6　运动进程的形式 284

8.2　SVAJ运动线图 285

8.3　双停凸轮设计——SWAJ函数的选择 286

8.3.1　凸轮设计的基本定律 288

8.3.2　简谐运动（SHM） 289

8.3.3　摆线位移 290

8.3.4　组合函数 293

8.4　单停凸轮设计——SVAJ函数的选择 303

8.5　多项式函数 306

8.5.1 多项式函数在双停凸轮设计中的应用 306

8.5.2　多项式函数在单停凸轮设计中的应用 309

8.6　精确路径运动（CPM） 311

8.6.1　应用于精确路径运动的多项式 312

8.6.2　半周期谐波族函数 317

8.7　凸轮尺寸的确定——压力角和曲率半径 320

8.7.1　压力角——滚子从动件 321

8.7.2　初始圆半径的选择 323

8.7.3　倾翻力矩——平底从动件 324

8.7.4　曲率半径——滚子从动件 325

8.7.5　曲率半径——平底从动件 329

8.8　凸轮制造需要考虑的问题 332

8.8.1　靠模加工 332

8.8.2　手工或数控按凸轮坐标加工（横向进给铣削） 333

8.8.3　用线性插值的连续数控加工 333

8.8.4　用圆弧插值的连续数控加工 335

8.8.5　靠模仿形 336

8.8.6　凸轮实际特性与理论特性的比较 337

8.9　凸轮实际设计需要考虑的问题 339

8.9.1　是用直动从动件还是摆动从动件 339

8.9.2　是用力封闭还是形封闭 340

8.9.3　是用径向凸轮还是轴向凸轮 340

8.9.4　是用滚子从动件还是平底从动件 340

8.9.5　是否有停歇 341

8.9.6　是否需要磨削加工 341

8.9.7　是否需要润滑 341

8.10　参考文献 342

8.11　习题 342

8.12　设计作业题 346

第9章　齿轮系 348

9.0　引言 348

9.1　滚动圆柱体 348

9.2　齿轮啮合的基本定律 350

9.2.1　渐开线齿形 351

9.2.2　压力角 352

9.2.3　改变中心距 353

9.2.4　齿隙 354

9.3　齿轮轮齿的基本术语 354

9.4　干涉与根切 358

9.5　重合度 359

9.6.1　直齿轮、斜齿轮和人字齿轮 361

9.6　齿轮类型 361

9.6.2　蜗杆与蜗轮 362

9.6.3　齿条和齿轮 363

9.6.4　锥齿轮和准双曲面齿轮 364

9.6.5　非圆齿轮 365

9.6.6　带和链传动 365

9.7　简单轮系 367

9.8　复合轮系 368

9.8.1　复合轮系的设计 368

9.8.2　回归复合轮系的设计 369

9.8.3　复合轮系设计的一种算法 372

9.9　周转轮系或行星轮系 375

9.9.1　列表法 378

9.9.2　公式计算法 381

9.10　轮系的效率 382

9.11　变速箱 385

9.12　差速器 388

9.13　参考文献 389

9.14　习题 390

第2篇　机械动力学第10章　动力学基础 401

10.0　引言 401

10.1　牛顿运动定律 401

10.3　质量 402

10.2　动力学模型 402

10.4　质量矩和重心 403

10.5　转动惯量（质量二次矩） 404

10.6　平行移轴定理（转移定理） 405

10.7　回转半径 406

10.8　撞击中心 406

10.9　集中参数动力学模型 408

10.9.1　弹簧刚度 409

10.9.2　阻尼 409

10.10　等效系统 410

10.10.2　组合弹簧 412

10.10.1　组合阻尼 412

10.10.3　组合质量 413

10.10.4　杠杆比与传动比 413

10.11　求解方法 417

10.12 D’ALEMBERT原理 418

10.13　能量法——虚功原理 419

10.14　参考文献 421

10.15　习题 421

第11章　动力分析 425

11.0　引言 425

11.1　牛顿求解方法 425

11.2　纯转动的单个构件 426

11.3　三杆曲柄滑块机构的力分析 428

11.4　四杆机构的力分析 432

11.5　四杆滑块曲柄机构的力分析 438

11.6　倒置滑块曲柄机构的力分析 440

11.7　多于四杆的连杆机构力分析 442

11.8　摆动力和摆动转矩 443

11.9　FOURBAR程序 443

11.10　连杆机构力分析的能量方法 444

11.11输　入转矩的控制——飞轮 446

11.12　连杆机构力传动指标 451

11.13　实际设计需要考虑的问题 452

11.15　习题 453

11.14　参考文献 453

11.16　设计作业题 461

第12章　平衡 464

12.0　引言 464

12.1　静平衡 464

12.2　动平衡 467

12.3　连杆机构的平衡 470

12.4　平衡对摆动力和铰链力的影响 473

12.5　平衡对输入转矩的影响 475

12.6　连杆机构摆动力矩的平衡 476

12.7　不平衡量的测量与校正 479

12.8　参考文献 480

12.9　习题 481

第13章　发动机动力学 486

13.0　引言 486

13.1　发动机设计 486

13.2　曲柄滑块运动学 492

13.3　气动力和气动转矩 497

13.4　等效质量 499

13.5　惯性力和摆动力 502

13.6　惯性转矩和摆动转矩 504

13.7　发动机总转矩 505

13.8　飞轮 507

13.9　单缸发动机的销轴力 508

13.10　单缸发动机的平衡 513

13.11　设计协调和比率 515

13.11.1　连杆与曲柄比 515

13.11.2 内径与冲程比 516

13.11.3　材料 516

13.12　参考文献 516

13.13　习题 516

13.14　设计作业题 518

第14章　多缸发动机 520

14.0　引言 520

14.1　多缸发动机设计 520

14.2　曲柄相位图 524

14.3　直列式发动机的摆动力 526

14.4　直列式发动机的惯性转矩 528

14.5　直列式发动机的摆动力矩 529

14.6　均匀点火 530

14.6.1 二冲程循环发动机 531

14.6.2　四冲程循环发动机 533

14.7　V形发动机结构 540

14.8　对置式发动机结构 548

14.9　多缸发动机的平衡 548

14.10　参考文献 553

14.11　习题 553

14.12　设计作业题 554

第15章　凸轮机构动力学 556

15.0　引言 556

15.1　力封闭凸轮机构的动力学分析 557

15.1.1　无阻尼响应 557

15.1.2　阻尼响应 559

15.2　共振 564

15.3　力封闭凸轮机构的动态静力分析 566

15.4　形封闭凸轮机构的动态静力分析 569

15.5　凸轮轴转矩 572

15.6　动态力和加速度的测定 576

15.9　习题 577

15.8　参考文献 577

15.7　对实际设计的建议 577

第16章　工程设计案例研究 581

16.0　引言 581

16.1　设计案例研究 581

16.2　结束语 585

16.3　参考文献 585

附录附录A　计算机程序 588

A.0　引言 588

A.1　概述 589

A.2　程序操作简介 590

A.3 FOURBAR程序 596

A.4　FIVEBAR程序 603

A.5 SIXBAR程序 605

A.6 SLIDER程序 607

A.7 DYNACAM程序 609

A.8 ENGINE程序 614

A.9 MATRIX程序 620

附录B　材料性能 621

附录C　几何特性 625

附录D　弹簧数据 627

附录E　齿轮五杆机构连杆曲线图 634

附录F　一些选做题的答案 640

CD—ROM（光盘）索引 653