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0 绪论1

0.1 机械原理课程的研究对象和内容1

0.1.1 机械原理课程的研究对象1

0.1.2 机械原理课程的研究内容4

0.2 机械原理课程的地位及其学习目的5

0.2.1 机械原理课程的地位5

0.2.2 学习机械原理课程的目的5

0.3 机械原理课程的学习方法5

0.4 机械原理学科的发展趋势6

思考题与习题6

第1篇 机构的运动学分析及其设计7

第1章 机构的结构分析7

1.1 机构结构分析的目的及内容7

1.1.1 机构的组成及其具有确定运动的条件7

1.1.2 机构的结构分类方法及其组成原理7

1.1.3 机构运动简图7

1.2 机构的组成7

1.2.1 构件7

1.2.2 运动副及其元素8

1.2.3 自由度和约束8

1.2.4 运动副类型9

1.2.5 运动链和机构10

1.3 机构运动简图11

1.3.1 机构运动简图11

1.3.2 绘制机构运动简图的步骤12

1.4 平面机构自由度14

1.4.1 平面机构自由度的计算公式14

1.4.2 机构具有确定运动的条件15

1.4.3 计算平面机构自由度时应注意的事项16

1.5 平面机构的高副低代21

1.6 平面机构组成原理和结构分析24

1.6.1 杆组24

1.6.2 平面机构的组成原理25

1.6.3 平面机构的结构分析26

1.7 空间机构自由度28

思考题与习题30

第2章 平面机构的运动分析34

2.1 概述34

2.1.1 平面机构运动分析的任务34

2.1.2 平面机构运动分析的目的34

2.1.3 平面机构运动分析的方法34

2.2 速度瞬心法及其在机构速度分析中的应用35

2.2.1 速度瞬心法35

2.2.2 速度瞬心法在机构速度分析中的应用37

2.3 用相对运动图解法作机构的速度和加速度分析40

2.3.1 同一构件上两点之间的速度、加速度关系40

2.3.2 组成移动副两构件重合点间的速度、加速度关系43

2.4 用解析法作机构的运动分析46

2.4.1 铰链四杆机构的运动分析46

2.4.2 曲柄滑块机构的运动分析48

2.4.3 导杆机构的运动分析50

2.4.4 机构的运动线图54

思考题与习题55

第3章 平面连杆机构及其设计59

3.1 平面连杆机构及其传动特点59

3.2 平面四杆机构的类型及演化59

3.2.1 四杆机构的基本形式59

3.2.2 平面四杆机构的演化形式63

3.3 铰链四杆机构有曲柄的条件及主要工作特性67

3.3.1 铰链四杆机构有曲柄的条件67

3.3.2 铰链四杆机构的急回运动和行程速度变化系数69

3.3.3 压力角和传动角70

3.3.4 死点位置72

3.4 平面四杆机构的设计73

3.4.1 设计的基本问题73

3.4.2 用图解法设计四杆机构73

3.4.3 用解析法设计四杆机构78

3.4.4 用实验法设计四杆机构81

思考题与习题82

第4章 凸轮机构及其设计85

4.1 凸轮机构的应用和分类85

4.1.1 凸轮机构应用85

4.1.2 凸轮机构的分类86

4.2 从动件的常用运动规律88

4.2.1 基本名词和述语88

4.2.2 从动件常用运动规律89

4.2.3 从动件运动规律的组合97

4.2.4 从动件运动规律的选择和设计97

4.3 按给定运动规律设计凸轮轮廓曲线100

4.3.1 凸轮轮廓曲线设计方法的基本原理100

4.3.2 用作图法设计凸轮轮廓曲线101

4.3.3 用解析法设计凸轮轮廓曲线104

4.4 凸轮机构基本参数的确定107

4.4.1 凸轮机构压力角107

4.4.2 凸轮机构的基圆半径108

4.4.3 滚子从动件滚子半径的选择108

4.4.4 平底从动件平底尺寸的确定109

思考题与习题110

第5章 齿轮机构及其设计114

5.1 齿轮机构的特点及其分类114

5.2 齿廓啮合基本定律116

5.3 渐开线齿廓及其啮合特性118

5.3.1 渐开线的形成118

5.3.2 渐开线的性质118

5.3.3 渐开线方程119

5.3.4 渐开线齿廓的啮合特性120

5.4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸121

5.4.1 齿轮各部分名称及符号121

5.4.2 渐开线齿轮的基本参数123

5.4.3 渐开线标准齿轮的几何尺寸124

5.4.4 任意圆周上的齿厚计算125

5.4.5 内齿轮126

5.4.6 齿条126

5.5 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动127

5.5.1 正确啮合条件127

5.5.2 标准齿轮传动的中心距128

5.5.3 齿轮的连续传动条件与重合度130

5.6 渐开线齿廓的加工及根切现象134

5.6.1 渐开线齿廓的加工原理134

5.6.2 用齿条形刀具范成切削标准齿轮时的位置136

5.6.3 渐开线齿廓的根切现象136

5.6.4 渐开线标准齿轮不发生根切的最少齿数137

5.7 渐开线变位齿轮概述138

5.7.1 变位目的138

5.7.2 径向变位法及变位齿轮138

5.7.3 避免根切时刀具的最小变位系数139

5.7.4 变位齿轮的几何尺寸140

5.7.5 变位齿轮传动140

5.8 斜齿圆柱齿轮机构144

5.8.1 渐开线斜齿圆柱齿轮144

5.8.2 平行轴斜齿圆柱齿轮机构148

5.8.3 交错轴斜齿圆柱齿轮简介151

5.9 蜗杆蜗轮传动机构153

5.9.1 蜗杆蜗轮的形成及传动特点153

5.9.2 蜗杆蜗轮机构的啮合传动154

5.9.3 蜗杆蜗轮传动机构的主要参数及几何尺寸155

5.10 圆锥齿轮机构156

5.10.1 圆锥齿轮机构传动的特点及应用156

5.10.2 直齿圆锥齿轮齿廓的形成157

5.10.3 直齿圆锥齿轮的背锥及当量齿轮158

5.10.4 直齿圆锥齿轮的啮合传动159

5.10.5 直齿圆锥齿轮的基本参数和几何尺寸160

思考题与习题161

第6章 轮系及其设计165

6.1 概述165

6.1.1 定轴轮系165

6.1.2 周转轮系165

6.1.3 复合轮系165

6.2 定轴轮系的传动比166

6.2.1 平面定轴轮系166

6.2.2 空间定轴轮系167

6.3 周转轮系的组成及传动比169

6.3.1 周转轮系的组成169

6.3.2 周转轮系的分类170

6.3.3 周转轮系传动比的计算171

6.4 复合轮系的传动比175

6.4.1 复合轮系传动比的计算方法175

6.4.2 复合轮系传动比的计算实例175

6.5 轮系的应用177

6.5.1 实现变速传动177

6.5.2 实现大传动比传动177

6.5.3 实现合成运动与分解178

6.5.4 实现分路传动179

6.5.5 实现换向传动179

6.5.6 实现利用行星轮输出的复杂运动获得某些特殊功能180

6.5.7 实现结构紧凑的大功率传动180

6.6 轮系的效率181

6.6.1 定轴轮系的效率181

6.6.2 周转轮系的效率182

6.7 轮系的设计184

6.7.1 定轴轮系的设计184

6.7.2 周转轮系的设计187

6.8 其他类型的行星传动简介193

6.8.1 渐开线少齿差行星传动193

6.8.2 摆线针轮行星传动194

6.8.3 谐波齿轮传动194

思考题与习题196

第7章 其他常用机构199

7.1 棘轮机构199

7.1.1 棘轮机构的组成及工作原理199

7.1.2 棘轮机构的类型199

7.1.3 棘轮机构的设计202

7.1.4 棘轮机构的特点及其应用203

7.2 槽轮机构205

7.2.1 槽轮机构的组成及工作原理205

7.2.2 槽轮机构的类型205

7.2.3 槽轮机构的设计206

7.2.4 槽轮机构的特点及其应用208

7.3 不完全齿轮机构209

7.3.1 不完全齿轮机构的组成及工作原理209

7.3.2 不完全齿轮机构的特点209

7.3.3 不完全齿轮机构的类型及其应用210

7.4 螺旋机构211

7.4.1 螺旋机构的组成及特点211

7.4.2 螺旋机构的类型及应用211

7.5 万向联轴节机构212

7.5.1 万向联轴节机构的工作原理及类型212

7.5.2 万向联轴节的特点和应用214

7.6 广义机构214

7.6.1 气、液动机构简介215

7.6.2 光电机构简介216

思考题与习题217

第2篇 机械的动力学分析及其设计219

第8章 平面机构的力分析219

8.1 概述219

8.1.1 作用在机械上的力219

8.1.2 机构力分析的目的219

8.1.3 机构力分析的方法220

8.2 构件惯性力的确定220

8.2.1 作平面复合运动的构件220

8.2.2 作平面移动的构件221

8.2.3 绕定轴转动的构件221

8.3 运动副中摩擦力的确定221

8.3.1 移动副中的摩擦221

8.3.2 螺旋副中的摩擦223

8.3.3 转动副中的摩擦225

8.3.4 平面高副中的摩擦228

8.3.5 考虑运动副摩擦时机构的受力分析228

8.4 不考虑摩擦时平面机构的动态静力分析230

8.4.1 构件组的静定条件230

8.4.2 用图解法作机构的动态静力分析230

8.4.3 机构动态静力分析的解析法232

思考题与习题235

第9章 机械的平衡237

9.1 概述237

9.1.1 机械平衡的目的237

9.1.2 机械平衡的内容及分类237

9.2 刚性转子的平衡计算238

9.2.1 刚性转子的静平衡计算238

9.2.2 刚性转子的动平衡计算240

9.3 刚性转子的平衡实验243

9.3.1 静平衡实验法243

9.3.2 动平衡实验法244

9.4 转子的许用不平衡量与平衡精度245

9.4.1 转子的许用不平衡量245

9.4.2 转子的平衡精度245

9.5 平面机构的平衡247

9.5.1 平面机构惯性力的平衡条件247

9.5.2 机构总惯性力的完全平衡247

9.5.3 机构惯性力的部分平衡249

思考题与习题251

第10章 机械系统动力学254

10.1 概述254

10.1.1 机械运转的三个阶段254

10.1.2 作用在机械上的驱动力和工作阻力255

10.2 机械的等效动力学模型257

10.2.1 等效构件和等效动力学模型257

10.2.2 等效量的计算258

10.3 机械的运动方程式261

10.3.1 机械的运动方程式261

10.3.2 机械运动方程式的求解262

10.4 机械的周期性速度波动及其调节方法266

10.4.1 周期性速度波动的原因和调节方法266

10.4.2 衡量机械速度波动程度的性能参数267

10.4.3 飞轮的简易设计方法268

10.5 机械的非周期性速度波动及其调节273

思考题与习题273

第11章 机械的效率和自锁277

11.1 机械的效率277

11.1.1 机械效率的表达形式277

11.1.2 机械系统的效率279

11.2 机械的自锁280

11.2.1 运动副的自锁条件281

11.2.2 机械的自锁条件281

思考题与习题283

第3篇 机械系统方案设计285

第12章 机构创新及机械系统方案设计285

12.1 机构的创新285

12.2 机械系统的方案设计296

思考题与习题304

参考文献306