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1 绪论 1

1.1 机械、机器与机构 1

1.2 设计机器的基本要求与流程 1

1.3 机械原理的基本内容 2

1.3.1 平面机构的组成分析 2

1.3.2 平面机构的运动分析 2

1.3.3 平面机构的受力分析 2

1.3.4 平面机构的摩擦力分析 2

1.3.5 机器的动力分析 2

1.3.6 常用机构的设计 2

1.4 学习本课程的目的 2

1.5 学习本课程的方法 3

2 平面机构的组成分析 4

2.1 概述 4

2.2 平面机构的组成分析 4

2.2.1 构件 4

2.2.2 运动副 4

2.2.3 运动链 5

2.2.4 机构 6

2.3 平面机构的运动简图 6

2.4 平面机构的自由度 9

2.5 计算平面机构自由度的注意事项 11

2.5.1 局部自由度 11

2.5.2 虚约束 12

2.5.3 复合铰链 12

2.6 平面机构的组成原理与结构分析 12

2.6.1 平面机构的组成原理 12

2.6.2 平面机构的结构分析 14

习题 16

3 平面机构的运动分析 18

3.1 概述 18

3.2 平面机构运动分析的图解法 18

3.2.1 速度瞬心法 18

3.2.2 矢量方程图解法 23

3.3 平面机构运动分析的解析法 25

3.3.1 曲柄摇杆机构运动分析的解析法 25

3.3.2 曲柄滑块机构运动分析的解析法 26

习题 30

4 平面机构的力分析 33

4.1 概述 33

4.2 平面机构静力分析的图解法 33

4.3 计入运动副中摩擦的机构受力分析 36

4.4 平面机构的动态静力分析 38

4.4.1 平面机构动态静力分析的图解法 38

4.4.2 平面机构动态静力分析的解析法 40

习题 43

5 平面连杆机构及其设计 45

5.1 概述 45

5.2 平面四杆机构的基本类型及其演化 45

5.2.1 平面四杆机构的基本类型 45

5.2.2 平面四杆机构的演化 46

5.3 平面四杆机构的基本概念与传动特征 49

5.3.1 平面四杆机构曲柄存在的条件 49

5.3.2 平面四杆机构的极限位置与急回特性 50

5.3.3 压力角、传动角与死点位置 50

5.4 按行程速比系数设计平面四杆机构 52

5.4.1 曲柄摇杆机构的作图法设计 52

5.4.2 曲柄滑块机构的作图法设计 53

5.5 平面四杆机构的解析法设计 55

5.5.1 函数生成四杆机构的解析法设计 55

5.5.2 轨迹生成四杆机构的解析法设计 58

5.5.3 刚体导引四杆机构的解析法设计 60

5.6 平面连杆机构的应用 62

习题 64

6 凸轮机构及其设计 66

6.1 概述 66

6.2 凸轮机构的分类及封闭形式 66

6.3 从动件常做的运动规律 67

6.3.1 一次多项式运动规律 68

6.3.2 二次多项式运动规律 68

6.3.3 五次多项式运动规律 69

6.3.4 余弦加速度运动规律 70

6.3.5 正弦加速度运动规律 70

6.4 盘形凸轮轮廓曲线的作图法设计 71

6.4.1 对心直动尖底从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 71

6.4.2 对心直动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 72

6.4.3 偏置直动尖底从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 72

6.4.4 偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 73

6.4.5 直动平底从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 73

6.5 盘形凸轮轮廓曲线的解析法设计 74

6.5.1 直动平底从动件盘形凸轮轮廓曲线的解析法设计 74

6.5.2 直动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线的解析法设计 75

6.6 凸轮机构基本尺寸的确定 76

6.6.1 凸轮机构中的作用力与许用压力角 76

6.6.2 凸轮基圆半径的确定 77

6.6.3 滚子半径的确定 77

习题 79

7 间歇运动机构 81

7.1 概述 81

7.2 棘轮机构 81

7.3 槽轮机构 83

7.3.1 槽轮机构的组成与运动特征 83

7.3.2 槽轮机构的运动系数 83

7.4 不完全齿轮机构 84

7.5 滚子分度凸轮机构 84

7.6 平行分度凸轮机构 85

8 齿轮机构及其设计 86

8.1 概述 86

8.2 齿轮机构的类型 86

8.3 齿轮的齿廓曲线 87

8.3.1 齿廓啮合的基本定律 88

8.3.2 渐开线的形成与特点 88

8.4 渐开线齿廓的啮合特征 89

8.4.1 渐开线齿廓具有定传动比的特征 89

8.4.2 渐开线齿廓间的作用力在一条固定的直线上 89

8.4.3 渐开线齿廓传动具有中心距的可分性 90

8.5 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 90

8.5.1 渐开线标准齿轮各部分的名称 90

8.5.2 渐开线标准齿轮的基本参数 90

8.5.3 渐开线标准齿轮的几何尺寸关系 91

8.6 渐开线标准圆柱齿轮的啮合传动 93

8.6.1 一对渐开线齿轮正确啮合的条件 93

8.6.2 齿轮传动的中心距与啮合角 93

8.6.3 一对轮齿的啮合过程与连续传动条件 94

8.7 渐开线圆柱齿轮的加工 95

8.7.1 仿形法 95

8.7.2 范成法 96

8.7.3 根切现象 97

8.7.4 齿条型刀具加工齿轮的最少齿数 97

8.7.5 齿轮型刀具加工齿轮的最少齿数 98

8.8 斜齿圆柱齿轮传动 99

8.8.1 斜齿圆柱齿轮齿面的形成原理 99

8.8.2 斜齿圆柱齿轮的几何参数 99

8.8.3 斜齿圆柱齿轮的当量齿轮 101

8.8.4 斜齿圆柱齿轮传动的重合度 102

8.8.5 斜齿圆柱齿轮传动的特点 102

8.9 圆柱蜗杆传动 103

8.10 直齿圆锥齿轮传动 104

8.10.1 直齿圆锥齿轮的形成原理 104

8.10.2 直齿圆锥齿轮的背锥与当量齿数 104

8.10.3 直齿圆锥齿轮的几何参数计算 105

习题 106

9 齿轮系及其设计 107

9.1 概述 107

9.1.1 定轴轮系 107

9.1.2 周转轮系 107

9.1.3 复合轮系 108

9.2 定轴轮系的传动比 109

9.3 周转轮系的传动比 110

9.4 复合轮系的传动比 111

9.5 轮系的功用 113

9.5.1 实现大的传动比 113

9.5.2 实现变速与换向 113

9.5.3 实现大功率传动 114

9.5.4 实现分路传动 114

9.5.5 实现运动的合成与分解 114

9.6 周转轮系的设计 115

9.6.1 行星轮系中的齿数条件 115

9.6.2 行星轮系中的均载设计 116

9.7 其他类型的行星传动简介 117

9.7.1 渐开线少齿差行星传动 117

9.7.2 摆线针轮行星传动 117

9.7.3 谐波齿轮传动 118

习题 119

10 机械的运转及其速度波动的调节 121

10.1 概述 121

10.2 机械运动的微分方程及其解 121

10.3 稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节 129

习题 137

11 机械的平衡 138

11.1 概述 138

11.2 平面连杆机构的平衡 138

11.2.1 铰链四杆机构惯性力的平衡 138

11.2.2 曲柄滑块机构惯性力的平衡 141

11.3 圆盘类零件的静平衡 144

11.3.1 圆盘类零件的静平衡原理与计算 144

11.3.2 圆盘类零件的静平衡实验 145

11.4 刚性转子的动平衡 145

11.4.1 刚性转子的动平衡原理与计算 146

11.4.2 刚性转子的动平衡实验 147

习题 148

参考文献 150