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第1章 绪论1

1.1机械的基本概念1

1.1.1机器1

1.1.2机构3

1.2机械设计的一般过程3

1.3机械原理的研究对象和内容4

1.4机械原理课程的地位和学习本课程的目的5

1.5如何进行本课程的学习6

第2章 机构的组成和结构分析7

2.1机构的组成7

2.1.1构件及其分类7

2.1.2运动副及其分类8

2.1.3运动链与机构9

2.2机构运动简图及其绘制10

2.2.1机构运动简图10

2.2.2机构运动简图的绘制10

2.3平面机构自由度的计算13

2.3.1机构具有确定运动的条件13

2.3.2平面机构自由度与约束的关系及自由度计算公式14

2.3.3计算机构自由度时应注意的几个问题15

2.4平面机构的组成原理和结构分析18

2.4.1平面机构的组成原理18

2.4.2平面机构的结构分析21

2.5空间机构简介22

2.5.1空间机构自由度简介22

2.5.2空间机构的自由度计算23

知识要点与拓展24

思考题及习题24

第3章 平面机构的性能分析27

3.1平面机构的运动分析27

3.1.1瞬心法及其应用27

3.1.2用矢量方程图解法作机构的速度及加速度分析29

3.1.3 Ⅲ级机构的运动分析31

3.1.4杆组法及其应用32

3.2平面机构的力分析40

3.2.1力分析的基本知识40

3.2.2用杆组法对平面机构进行动态静力分析41

3.2.3运动副中的摩擦及考虑摩擦时机构的受力分析43

3.2.4机械效率48

3.2.5机械的自锁49

知识要点与拓展50

思考题及习题51

第4章 连杆机构及其设计56

4.1平面四杆机构的基本类型及其演化57

4.1.1铰链四杆机构中曲柄存在的条件57

4.1.2铰链四杆机构的基本类型及其演化58

4.1.3具有移动副的四杆机构及其演化59

4.2平面四杆机构的基本特性62

4.2.1急回特性及行程速比系数K62

4.2.2压力角与传动角63

4.2.3机构的死点位置63

4.2.4连杆机构运动的连续性64

4.3平面连杆机构设计64

4.3.1平面连杆机构设计的基本问题64

4.3.2用图解法设计四杆机构65

4.3.3用解析法设计四杆机构67

4.3.4用实验法设计四杆机构72

4.4多杆机构74

知识要点与拓展75

思考题及习题76

第5章 凸轮机构及其设计79

5.1凸轮机构的类型及应用79

5.1.1凸轮机构的组成及应用79

5.1.2凸轮机构的分类80

5.2推杆的运动规律设计81

5.2.1凸轮机构的运动循环和基本概念82

5.2.2推杆常用的运动规律82

5.2.3运动规律的组合及其选择86

5.3平面凸轮的轮廓设计86

5.3.1平面凸轮轮廓设计的基本原理86

5.3.2用图解法设计凸轮廓线87

5.3.3用解析法设计凸轮廓线90

5.4凸轮机构基本尺寸设计92

5.4.1凸轮机构的压力角及其许用值93

5.4.2凸轮基圆半径的确定94

5.4.3滚子半径的选择94

5.4.4平底宽度的确定95

5.4.5推杆偏置方向的选择95

知识要点与拓展96

思考题及习题97

第6章 齿轮机构及其设计99

6.1齿轮机构的特点及类型99

6.1.1平面齿轮机构99

6.1.2空间齿轮机构100

6.2齿轮齿廓的设计101

6.2.1齿廓啮合基本定律101

6.2.2渐开线齿廓102

6.3渐开线齿廓的啮合特性104

6.3.1渐开线齿廓能满足定传动比要求104

6.3.2啮合线为一条定直线104

6.3.3渐开线齿轮传动具有中心距可分性105

6.4渐开线标准齿轮的基本参数及几何尺寸105

6.4.1齿轮的各部分名称105

6.4.2渐开线齿轮的基本参数106

6.4.3齿轮各部分的基本尺寸107

6.4.4任意圆上的齿厚108

6.5渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动108

6.5.1一对渐开线齿轮的正确啮合条件108

6.5.2一对渐开线齿轮的啮合过程109

6.5.3一对渐开线齿轮连续传动条件110

6.5.4标准中心距a与实际中心距a′111

6.6渐开线齿廓的加工与变位113

6.6.1展成法加工齿轮113

6.6.2用标准齿条形刀具切制齿轮115

6.6.3根切现象及其避免方法116

6.6.4变位齿轮传动118

6.7斜齿圆柱齿轮传动122

6.7.1斜齿轮齿廓曲面的形成及啮合特点122

6.7.2斜齿轮的主要参数及几何尺寸123

6.7.3一对斜齿轮的啮合传动125

6.7.4斜齿轮的当量齿轮与当量齿数126

6.7.5斜齿轮传动的主要优缺点128

6.8交错轴斜齿轮传动128

6.8.1交错轴斜齿轮的几何关系128

6.8.2交错轴斜齿轮的正确啮合条件129

6.8.3传动比和从动轮转向129

6.8.4交错轴斜齿轮传动的优缺点129

6.9蜗杆传动130

6.9.1蜗杆传动及其特点130

6.9.2蜗杆传动的类型130

6.9.3蜗杆传动的正确啮合条件130

6.9.4蜗杆传动的主要参数和几何尺寸132

6.10锥齿轮传动133

6.10.1锥齿轮传动概述133

6.10.2直齿锥齿轮齿廓的形成133

6.10.3背锥及当量齿数134

6.10.4直齿锥齿轮传动的几何参数和尺寸计算135

6.11非圆齿轮机构136

6.12其他齿轮机构简介137

6.12.1圆弧齿廓齿轮137

6.12.2摆线齿轮机构138

6.12.3抛物线齿轮138

知识要点与拓展139

思考题及习题139

第7章 轮系及其设计142

7.1轮系及其分类142

7.1.1定轴轮系142

7.1.2周转轮系142

7.1.3复合轮系143

7.2定轴轮系的传动比143

7.2.1平面定轴轮系传动比的计算144

7.2.2空间定轴轮系145

7.3周转轮系的传动比146

7.4复合轮系的传动比149

7.5轮系的功用151

7.6行星轮系的效率计算153

7.7行星轮系的类型选择及设计155

7.7.1行星轮系的类型选择155

7.7.2行星轮系中各轮齿数的确定156

7.7.3行星轮系的均载装置158

7.8其他类型行星传动简介158

7.8.1渐开线少齿差行星轮系158

7.8.2摆线针轮传动160

7.8.3谐波齿轮传动160

知识要点与拓展162

思考题及习题162

第8章 其他常用机构166

8.1棘轮机构166

8.1.1棘轮机构的组成及工作原理166

8.1.2棘轮机构的类型166

8.1.3棘轮机构的特点和应用168

8.1.4轮齿式棘轮机构的设计要点169

8.2槽轮机构171

8.2.1槽轮机构的组成及工作原理171

8.2.2槽轮机构的类型171

8.2.3槽轮机构的特点和应用172

8.2.4槽轮机构的设计要点172

8.3不完全齿轮机构176

8.3.1不完全齿轮机构的工作原理176

8.3.2不完全齿轮机构的类型176

8.3.3不完全齿轮机构的啮合过程176

8.3.4不完全齿轮机构的特点及应用177

8.3.5不完全齿轮机构的设计要点178

8.4凸轮式间歇运动机构179

8.4.1凸轮式间歇运动机构的工作原理及特点179

8.4.2凸轮式间歇运动机构的类型及应用179

8.5万向联轴器180

8.5.1单万向联轴器180

8.5.2双万向联轴器181

8.6广义机构182

8.6.1液动机构182

8.6.2气动机构183

8.6.3光电机构183

8.6.4电磁机构184

知识要点与拓展185

思考题及习题185

第9章 机械系统动力学设计186

9.1机械的质量平衡与功率平衡186

9.1.1机械的质量平衡186

9.1.2机械的功率平衡187

9.2基于质量平衡的动力学设计188

9.2.1刚性转子的静平衡设计188

9.2.2刚性转子的动平衡设计189

9.2.3刚性转子的平衡实验及平衡精度190

9.2.4挠性转子的平衡概述192

9.2.5平面机构的平衡设计193

9.3基于功率平衡的动力学设计197

9.3.1系统的动力学模型197

9.3.2机械运动方程式的建立及解法200

9.3.3机械速度波动的调节202

知识要点与拓展206

思考题及习题207

第10章 机械系统的运动方案及机构的创新设计211

10.1机械系统的设计过程211

10.2机械系统的总体方案设计212

10.2.1总体方案设计的目的和内容212

10.2.2总体方案设计的现代设计思想与方法213

10.2.3系统总体方案设计准则214

10.3机械执行系统的运动方案设计215

10.3.1功能原理设计215

10.3.2运动规律设计及工艺参数的确定216

10.3.3机构选型与构型设计218

10.3.4执行机构的运动协调设计与运动循环图220

10.3.5机械执行系统的方案设计举例221

10.3.6运动方案的评价224

10.4机械传动系统的方案设计224

10.4.1机械传动系统方案设计的内容与步骤224

10.4.2机械传动类型的选择225

10.4.3传动链的方案设计227

10.5原动机及其选择227

10.5.1原动机的类型及应用227

10.5.2原动机的选择228

10.6机构的创新设计229

10.6.1创新设计的原理与方法229

10.6.2机构的创新设计方法230

知识要点与拓展239

思考题及习题240

展望——机械原理学科的发展趋势242

附录《机械原理》常用名词术语中英文对照表244

参考文献247