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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