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绪论 1

0.1 机械原理课程的研究对象 1

0.1.1 机器 1

0.1.2　机构 4

0.2　机械原理课程的研究内容 5

0.3　机械原理课程在教学中的地位、任务和作用 6

0.4　机械原理学科的发展趋势简介 6

小结 8

思考题与习题 9

第1章　机构组成原理及机构结构分析 10

1.1　机构的组成 10

1.1.1　构件与自由度 10

1.2.2　运动副与约束 11

1.1.3　运动链与机构 14

1.2　机构运动简图及绘制 15

1.2.1　机构运动简图 15

1.2.2　机构运动简图绘制方法与步骤 17

1.3.2　机构具有确定运动的条件 18

1.3.1　平面机构自由度的计算 18

1.3　机构自由度的计算及其具有确定运动的条件 18

1.3.3　应用平面机构自由度计算公式时应注意的事项 20

1.3.4　空间机构自由度计算 24

1.4　平面机构的组成原理和结构分析 26

1.4.1　平面机构的组成原理 26

1.4.2　平面机构的高副低代 27

1.4.3　平面机构的结构分析 29

1.5　平面机构的结构综合 31

小结 32

思考题与习题 33

第2章　平面机构的运动分析 36

2.1　研究机构运动分析的目的和方法 36

2.2　平面机构的位置图及其各点轨迹和位移的求法 36

2.2.1　平面机构的位置图 36

2.2.2　各点轨迹和位移的求法 37

2.3　速度瞬心法及其在机构速度分析上的应用 38

2.3.1 瞬心法 38

2.3.2　速度瞬心法及其在速度分析中的应用 40

2.4.1 同一构件上两点间的速度和加速度 41

2.4　用相对运动图解法求机构的速度和加速度 41

2.4.2　组成移动副的两构件瞬时重合点之间的速度和加速度 44

2.5　用解析法求机构的位置、速度和加速度 45

2.5.1 位移分析 46

2.5.2　速度分析 47

2.5.3　加速度分析 48

2.6　运动线图 48

小结 49

思考题与习题 50

3.1.2　平面连杆机构设计的基本问题 52

3.2　平面四杆机构的基本形式及其演化 52

第3章　平面连杆机构及其设计 52

3.1.1　平面连杆机构的应用 52

3.1　平面连杆机构的应用及其设计的基本问题 52

3.2.1　铰链四杆机构的基本形式 53

3.2.2　平面四杆机构的演化 55

3.3　平面四杆机构有曲柄的条件和几个基本概念 58

3.3.1 铰链四杆机构有曲柄的条件 58

3.3.2　压力角和传动角 59

3.3.3　行程速度变化系数 61

3.3.4　死点位置 62

3.4　平面四杆机构的运动设计 64

3.4.1　用图解法设计 64

3.4.2　用解析法设计 66

3.4.3　用实验法设计 67

小结 68

思考题与习题 69

4.1.1 凸轮机构的应用 71

第4章　凸轮机构及其设计 71

4.1 凸轮机构的应用、类型和特点 71

4.1.2　凸轮机构的类型 72

4.1.3 凸轮机构的特点 74

4.2　从动件的运动规律 74

4.2.1　基本名词术语 75

4.2.2　从动件常用的运动规律 76

4.2.3　从动件运动规律的选择 80

4.3.2　直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制 81

4.3 凸轮轮廓曲线的设计——作图法 81

4.3.1 凸轮轮廓曲线设计的基本原理 81

4.3.3　摆动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制 84

4.3.4　直动从动件圆柱凸轮 85

4.4　凸轮轮廓曲线的设计——解析法 85

4.4.1　滚子直动从动件盘形凸轮机构 86

4.4.2　滚子摆动从动件盘形凸轮机构理论轮廓曲线方程 88

4.4.3　平底直动从动件盘形凸轮机构 89

4.4.4　滚子直动从动件圆柱凸轮机构 91

4.5　凸轮机构基本尺寸的确定 92

4.5.1 凸轮机构的压力角和自锁 92

4.5.2　凸轮基圆半径的确定 93

4.5.3　滚子半径的选择 95

4.5.4　平底从动件的平底尺寸的确定 96

小结 97

思考题与习题 98

5.1.2　齿轮机构的分类 103

5.1.1　齿轮机构的应用及特点 103

第5章　齿轮机构及其设计 103

5.1 齿轮机构的应用、特点和分类 103

5.2　齿廓啮合 105

5.2.1　齿廓啮合的特点 105

5.2.2　齿廓啮合基本定律 105

5.2.3　共轭齿廓求解方法 106

5.3.1　渐开线的形成 108

5.3.2　渐开线的特性 108

5.3　渐开线及其性质 108

5.3.3　渐开线方程与渐开线函数 109

5.4　渐开线齿廓的啮合特点 110

5.5　渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 112

5.5.1 齿轮各部分名称和符号 112

5.5.2　齿轮基本参数 113

5.5.3　渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 115

5.6　渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 118

5.6.1　一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件 118

5.6.2　齿轮传动的标准中心距及啮合角 120

5.7.1　轮齿的啮合过程 122

5.7　渐开线齿轮传动的重合度 122

5.7.2　渐开线齿轮连续传动的条件 123

5.7.3　齿轮重合度的计算 123

5.8　渐开线齿轮传动的齿廓滑动系数 125

5.8.1　滑动系数的基本概念 125

5.8.2　滑动系数的计算 126

5.9　渐开线齿廓的切削加工 127

5.9.1　渐开线齿廓的切削加工原理 127

5.9.2　标准齿轮的加工 129

5.10　渐开线齿廓的根切 130

5.10.1　渐开线齿廓的根切现象 130

5.10.2　轮齿根切的成因 130

5.10.3　渐开线标准齿轮不根切的条件 131

5.11　齿轮的变位原理和变位修正法 131

5.11.1　渐开线标准齿轮的局限性 131

5.11.2　变位修正法 132

5.11.3　不根切的最小变位系数 132

5.12.1　变位齿轮的几何尺寸 133

5.12　齿轮变位及其传动 133

5.12.2　变位齿轮的啮合传动 134

5.12.3　变位齿轮传动类型及特点 136

5.12.4　变位系数的选择 136

5.13　斜齿圆柱齿轮机构 138

5.13.1　斜齿轮曲面的形成及啮合特点 138

5.13.2　斜齿轮的基本参数 138

5.13.3　斜齿圆柱齿轮的当量齿数 141

5.13.4　平行轴斜齿圆柱齿轮的啮合传动 142

5.14.1　交错轴斜齿轮的几何参数与几何尺寸 144

5.14　交错轴斜齿圆柱齿轮机构 144

5.14.2　交错轴斜齿轮正确啮合的条件 145

5.14.3　交错轴斜齿轮的传动比及从动轮的转向 145

5.14.4　交错轴斜齿轮传动的特点 145

5.15　蜗杆蜗轮机构 145

5.15.1　蜗杆蜗轮的形成 145

5.15.2　蜗杆传动的类型 146

5.15.3　蜗杆传动的特点 147

5.15.4　普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 147

5.16.1 圆锥齿轮传动的类型及特点 149

5.16　圆锥齿轮传动 149

5.15.5　蜗杆传动的正确啮合条件 149

5.16.2　圆锥齿轮的背锥与当量齿数 150

5.16.3　直齿圆锥齿轮传动的参数及几何尺寸 151

5.16.4　圆锥齿轮传动正确啮合的条件 152

小结 152

思考题与习题 154

第6章　轮系及其设计 157

6.1　轮系及其分类 157

6.1.1 定轴轮系 157

6.1.2　周转轮系 157

6.1.3　复合轮系 158

6.2　定轴轮系的传动比 158

6.2.1　传动比的计算 158

6.2.2　主从动轮转向关系的确定 159

6.3　周转轮系的传动比 161

6.3.1　周转轮系传动比计算的基本思路 161

6.3.3　转化轮系传动比计算公式的注意事项 162

6.3.2　周转轮系传动比的计算方法 162

6.3.4　周转轮系传动比计算举例 163

6.4　复合轮系的传动比 164

6.4.1　复合轮系传动比的计算方法 164

6.4.2　复合轮系传动比计算举例 165

6.5　轮系的功用 166

6.6　行星轮系各轮齿数和行星轮数的选择 169

6.7.1　渐开线少齿差行星传动 171

6.7　其他类型的行星传动简介 171

6.7.2　摆线针轮行星传动 172

6.7.3　谐波齿轮传动 173

小结 174

思考题与习题 175

第7章　其他常用机构 179

7.1　万向联轴节 179

7.1.1　单万向联轴节 179

7.1.2　双万向联轴节 180

7.2　螺旋机构 181

7.2.1　螺旋机构的类型和工作原理 181

7.1.3　万向联轴节的应用 181

7.2.2　螺旋机构特点 182

7.3　棘轮机构 183

7.3.1 棘轮机构的工作原理 183

7.3.2　棘轮机构的运动特点及使用场合 183

7.4　槽轮机构 185

7.4.1　槽轮机构的工作原理与特点 185

7.4.2　槽轮机构的类型及应用 186

7.4.3　槽轮机构的运动分析 187

7.5　不完全齿轮机构 189

7.5.1　不完全齿轮机构的工作原理和类型 189

7.5.2　不完全齿轮机构的啮合过程 190

7.5.3　不完全齿轮机构的特点和应用 190

7.6　凸轮式间歇运动机构 191

7.6.1 凸轮式间歇运动机构的工作原理和类型 191

7.6.2 凸轮式间歇运动机构的运动特点 191

7.7　非圆齿轮机构 192

7.7.1　椭圆齿轮机构的运动特点 192

7.6.3 凸轮式间歇运动机构的应用 192

7.7.2　非圆齿轮机构的运动特点和应用 193

小结 194

思考题与习题 195

第8章　平面机构的受力分析 196

8.1　研究机构受力分析的目的和方法 196

8.1.1　作用在机械上的力 196

8.1.2　机构受力分析的目的和方法 197

8.2　构件惯性力的确定 197

8.2.3　绕定轴转动的构件 198

8.2.1　做平面复合运动的构件 198

8.2.2　做平面移动的构件 198

8.3　质量代换法 199

8.3.1　质量代换法的含义 199

8.3.2　质量代换时满足的条件 199

8.4　运动副中摩擦力的确定 200

8.4.1　低副中摩擦力的确定 200

8.4.2　平面高副摩擦力的确定 206

8.5　用图解法作机构的动态静力分析 206

思考题与习题 212

小结 212

第9章　机器的机械效率 214

9.1　机械效率 214

9.1.1　机械效率的表达形式 214

9.1.2　机械系统的机械效率 215

9.2　机械的自锁 217

9.3　效率计算及自锁分析示例 218

9.3.1　斜面传动机构的效率 218

9.3.2　螺旋和蜗杆传动机构的效率 219

小结 222

思考题与习题 222

第10章　机械的平衡 225

10.1　机械平衡的目的与分类 225

10.1.1　机械平衡的目的 225

10.1.2　机械平衡的分类 225

10.2　刚性回转件的平衡 226

10.2.1 刚性回转件的静平衡及其计算 226

10.2.2　刚性回转件的动平衡及其计算 228

10.3.1　静平衡试验法 230

10.3.2　动平衡试验法 230

10.3　刚性回转件的平衡试验法 230

10.3.3　回转件的许用不平衡量及平衡精度的概念 232

10.4　挠性回转件平衡概述 232

10.4.1　挠性回转件平衡的特点 232

10.5　机架上的平衡 233

10.5.1　完全平衡法 233

10.4.2　挠性回转件的平衡原理 233

10.5.2　近似平衡法 235

10.5.3　对称布置法 236

小结 237

思考题与习题 237

第11章　机械的运转及其速度波动的调节 239

11.1　概述 239

11.1.1　研究机械运转及其速度波动调节的目的 239

11.1.2　机械运转的三个阶段 239

11.2　机械系统等效动力学模型 241

11.2.1　机械系统等效动力学模型的建立 241

11.1.3　作用在机械上的驱动力和工作阻力 241

11.2.2　等效构件的选取 242

11.2.3　等效力矩和等效力 243

11.2.4　等效转动惯量和等效质量 244

11.3　机械系统运动方程式 246

11.3.1　动能形式的运动方程 246

11.3.2　力矩形式的运动方程 246

11.4　机械系统运动方程的求解 247

11.4.1　等效转动惯量和等效力矩均为常数的运动方程的求解 247

11.4.2　等效转动惯量和等效力矩均为等效构件位置函数的运动方程的求解 249

11.4.3　等效转动惯量为常数和等效力矩是速度的函数的运动方程的求解 251

11.5　机器速度波动的调节方法 252

11.5.1　周期性速度波动及其调节 252

11.5.2　非周期性速度波动及其调节方法 255

11.6　飞轮设计 256

11.6.1 飞轮的设计原理 256

11.6.2　飞轮尺寸的确定 260

小结 262

思考题与习题 263

12.1　概述 266

第12章　机械运动方案设计 266

12.2.1　机构的组合方式及其应用 268

12.2　组合机构 268

12.2.2　组合机构分析与设计方法的特点 274

12.3　原动机类型与机构选型 276

12.3.1 原动机的类型及应用 276

12.3.2　进行机构选型时应遵循的基本原则 276

12.3.3　执行机构的选型 279

12.3.4　传动机构的选型 281

12.4.2　运动循环图 282

12.4　执行机构间运动的协调配合及运动循环图 282

12.4.1　多个执行机构间的运动协调配合 282

12.5　机械运动方案设计 283

12.5.1　机械运动方案设计的主要步骤 284

12.5.2　机械运动方案设计示例 284

小结 290

思考题与习题 291

附录 295

参考文献 306