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第0章 绪论1

0.1 机械原理研究的对象1

0.1.1 机器及其特征1

0.1.2 机构及其特征2

0.2 机械原理课程研究的主要内容及方法3

0.2.1 机械原理课程研究的主要内容3

0.2.2 机械原理课程研究的方法3

0.3 机械原理课程的地位、作用及学习方法4

0.3.1 机械原理课程的地位和作用4

0.3.2 机械原理课程的学习方法4

思考题与习题4

第1章 机构的组成原理5

1.1 机构的组成及机构运动简图5

1.1.1 机构的组成要素——构件、运动副5

1.1.2 运动链与机构7

1.1.3 机构运动简图8

1.2 平面机构的自由度12

1.2.1 机构的自由度定义12

1.2.2 机构具有确定运动的条件12

1.2.3 平面机构自由度计算14

1.2.4 平面机构自由度计算时的注意事项16

1.3 平面机构的组成原理与结构分析20

1.3.1 平面机构的组成原理20

1.3.2 平面机构的结构分析22

1.3.3 平面机构的高副低代25

1.4 综合实例26

思考题与习题28

第2章 平面连杆机构分析与设计31

2.1 平面连杆机构的类型、特点与应用31

2.1.1 平面连杆机构的特点31

2.1.2 平面四杆机构的基本形式与应用32

2.1.3 平面四杆机构的演化形式与应用35

2.2 平面连杆机构的工作特性39

2.2.1 运动特性39

2.2.2 传力特性42

2.3 平面机构的运动分析44

2.3.1 平面机构运动分析的目的与方法44

2.3.2 用速度瞬心法对平面机构进行速度分析45

2.3.3 解析法及虚拟样机仿真法作平面机构的运动分析47

2.4 平面连杆机构的设计50

2.4.1 平面连杆机构设计的基本问题50

2.4.2 图解法设计平面四杆机构51

2.4.3 解析法设计平面四杆机构55

2.4.4 实验法设计平面四杆机构58

思考题与习题59

第3章 凸轮机构及其设计64

3.1 凸轮机构的应用及分类64

3.1.1 凸轮机构的应用64

3.1.2 凸轮机构的分类65

3.2 从动件运动规律及其选择68

3.2.1 凸轮机构的工作循环及基本名词术语68

3.2.2 从动件常用运动规律68

3.2.3 从动件运动规律的组合72

3.2.4 从动件运动规律的选择74

3.3 图解法设计凸轮廓线75

3.3.1 凸轮廓线设计的基本原理75

3.3.2 直动从动件盘形凸轮机构凸轮廓线的设计75

3.3.3 摆动从动件盘形凸轮机构凸轮廓线的设计78

3.4 解析法设计凸轮廓线79

3.4.1 滚子直动从动件盘形凸轮机构凸轮廓线的设计79

3.4.2 平底直动从动件盘形凸轮机构凸轮廓线的设计81

3.4.3 滚子摆动从动件盘形凸轮机构凸轮廓线的设计81

3.5 虚拟样机法设计凸轮廓线82

3.6 凸轮机构基本尺寸的确定83

3.6.1 凸轮机构的压力角83

3.6.2 凸轮基圆半径的确定85

3.6.3 滚子半径的选择86

3.6.4 平底宽度的确定87

3.6.5 从动件偏置方向的确定87

3.7 凸轮机构的计算机辅助设计88

思考题与习题91

第4章 齿轮机构及其设计94

4.1 齿轮机构的类型及特点94

4.1.1 平面齿轮机构94

4.1.2 空间齿轮机构94

4.2 齿廓啮合基本定律及渐开线齿廓96

4.2.1 齿廓啮合基本定律96

4.2.2 渐开线的形成及其特性97

4.2.3 渐开线函数及渐开线方程式98

4.2.4 渐开线齿廓的啮合特性98

4.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸99

4.3.1 齿轮各部分的名称99

4.3.2 齿轮的基本参数100

4.3.3 渐开线齿轮的几何尺寸计算101

4.3.4 内齿轮和齿条102

4.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动102

4.4.1 正确啮合条件102

4.4.2 正确安装条件103

4.4.3 连续传动条件104

4.5 渐开线齿廓的切削加工107

4.5.1 渐开线齿廓切削加工的基本原理107

4.5.2 根切现象及其产生的原因110

4.5.3 标准齿轮无根切的最少齿数111

4.6 变位齿轮概述111

4.6.1 问题的提出111

4.6.2 变位齿轮的概念111

4.6.3 避免根切的最小变位系数112

4.6.4 变位齿轮的几何尺寸112

4.6.5 变位齿轮传动113

4.7 斜齿圆柱齿轮机构116

4.7.1 斜齿圆柱齿轮齿面的形成116

4.7.2 斜齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算116

4.7.3 斜齿圆柱齿轮的当量齿数119

4.7.4 斜齿圆柱齿轮啮合传动119

4.7.5 斜齿圆柱齿轮传动特点120

4.7.6 交错轴斜齿轮传动121

4.8 蜗杆蜗轮机构122

4.8.1 蜗杆蜗轮机构传动及特点122

4.8.2 蜗杆蜗轮机构的正确啮合条件123

4.8.3 蜗杆蜗轮机构的基本参数及几何尺寸计算123

4.9 圆锥齿轮机构125

4.9.1 圆锥齿轮机构的传动特点125

4.9.2 圆锥齿轮的背锥与当量齿数125

4.9.3 圆锥齿轮的几何尺寸计算126

思考题与习题128

第5章 轮系131

5.1 轮系的组成及其分类131

5.1.1 定轴轮系的组成131

5.1.2 周转轮系的组成及分类131

5.1.3 混合轮系的组成132

5.2 轮系的传动比计算132

5.2.1 定轴轮系的传动比计算132

5.2.2 周转轮系的传动比计算133

5.2.3 混合轮系的传动比计算135

5.3 轮系的功用137

5.3.1 获得较大的传动比137

5.3.2 实现变速换向传动138

5.3.3 实现分路传动138

5.3.4 实现运动的合成138

5.3.5 实现运动的分解139

5.4 周转轮系的设计及各轮齿数确定141

5.4.1 传动比条件141

5.4.2 同心条件141

5.4.3 装配条件142

5.4.4 邻接条件142

5.5 其他轮系简介143

5.5.1 渐开线少齿差行星齿轮传动143

5.5.2 摆线针轮传动145

5.5.3 谐波齿轮传动145

思考题与习题146

第6章 其他常用机构150

6.1 棘轮机构150

6.1.1 棘轮机构的基本形式和工作原理150

6.1.2 棘轮机构的特点与应用152

6.1.3 棘轮机构设计的若干问题153

6.1.4 摩擦式棘轮机构简介156

6.2 槽轮机构156

6.2.1 槽轮机构的组成及工作原理157

6.2.2 槽轮机构的类型、特点及应用157

6.2.3 槽轮机构的运动特性系数159

6.2.4 槽轮机构的运动和动力特性160

6.3 不完全齿轮机构161

6.3.1 不完全齿轮机构的组成和工作原理161

6.3.2 不完全齿轮机构传动的优缺点162

6.4 不完全摆线针轮机构162

6.4.1 不完全摆线针轮机构的组成及工作原理162

6.4.2 不完全摆线针轮机构的啮合与传动特性163

6.5 螺旋机构164

6.5.1 螺旋机构的工作原理和类型164

6.5.2 螺旋机构的传动特点和应用165

6.5.3 滚珠螺旋简介165

6.6 万向联轴节167

6.6.1 万向联轴节的结构及其运动特性167

6.6.2 双万向联轴节168

6.6.3 万向联轴节的特点与应用169

思考题与习题169

第7章 空间连杆机构及机器人机构171

7.1 空间机构的自由度171

7.1.1 空间机构中构件的自由度与运动副的约束171

7.1.2 空间机构的自由度计算173

7.2 空间连杆机构解析运算的矩阵法基础174

7.2.1 空间坐标平移变换174

7.2.2 空间坐标旋转变换175

7.2.3 空间坐标一般变换176

7.3 空间RSSR四杆机构的运动分析177

7.3.1 选定各坐标系及标定相关参数177

7.3.2 位移方程的建立与求解178

7.3.3 角速度与角加速度的求解179

7.4 机器人机构179

7.4.1 机器人机构的组成与运动要求180

7.4.2 机器人主体机构的主要类型181

7.4.3 三自由度机器人机构的位置问题182

7.4.4 机器人的腕部和手部机构183

思考题与习题185

第8章 机械中的摩擦与机械效率187

8.1 运动副中的摩擦与自锁187

8.1.1 研究运动副中摩擦的基本力学原理187

8.1.2 移动副（平面和槽面）中的摩擦188

8.1.3 转动副中的摩擦191

8.1.4 考虑运动副摩擦的机构的力分析与摩擦的应用193

8.2 机械效率与自锁196

8.2.1 机械效率的功率表达形式和力表达形式196

8.2.2 机械系统的机械效率198

8.2.3 机械效率与自锁的关系200

8.3 斜面传动和螺旋传动的机械效率200

8.3.1 斜面传动的效率与自锁200

8.3.2 螺旋传动的效率与自锁202

思考题与习题205

第9章 机械系统动力学基础208

9.1 机械系统动力学问题概述208

9.1.1 研究机械系统动力学问题的目的和内容208

9.1.2 机械运转的三个阶段208

9.1.3 作用于机械的外力210

9.2 机械系统的等效动力学模型211

9.2.1 转化法的基本原理211

9.2.2 等效量的一般表达式213

9.2.3 转化构件运动方程的两种形式217

9.3 机械真实运动的求解219

9.3.1 等效转动惯量和等效力矩为位置函数时机械运动的求解219

9.3.2 特例——等效转动惯量和等效力矩均为常数时机械运动的求解220

9.4 机械运动速度波动的调节221

9.4.1 周期性速度波动的衡量指标221

9.4.2 周期性速度波动产生的原因223

9.4.3 周期性速度波动调节的基本原理224

9.4.4 飞轮转动惯量的近似确定224

9.4.5 机械运动非周期性速度波动的调节229

思考题与习题230

第10章 机械的平衡235

10.1 机械平衡的分类及方法235

10.1.1 机械平衡的分类235

10.1.2 机械平衡的方法236

10.2 刚性转子的平衡计算236

10.2.1 刚性转子的静平衡计算236

10.2.2 刚性转子的动平衡计算238

10.3 刚性转子的平衡试验240

10.3.1 静平衡试验240

10.3.2 动平衡试验240

10.3.3 转子的许用不平衡量241

10.4 挠性转子的动平衡简介242

10.5 平面机构的平衡243

10.5.1 机构惯性力的完全平衡243

10.5.2 机构惯性力的部分平衡246

思考题与习题247

第11章 机构系统的运动方案设计250

11.1 机构系统运动方案设计概述250

11.1.1 机构系统运动方案设计的任务与步骤250

11.1.2 机构系统设计的创新途径252

11.2 基本机构的组合方式255

11.2.1 机构的串接式组合255

11.2.2 机构的并接式组合256

11.2.3 机构的复合式组合256

11.2.4 机构的反馈式组合257

11.2.5 机构的叠连式组合257

11.3 典型组合机构的分析与设计258

11.3.1 连杆-凸轮组合机构258

11.3.2 凸轮-齿轮组合机构261

11.3.3 连杆-齿轮组合机构263

11.4 机构选型及机构系统运动方案设计264

11.4.1 机构类型的选择264

11.4.2 机构系统运动方案设计的某些特殊要求267

11.4.3 机构系统运动方案设计的基本原则269

11.5 机构系统运动循环图272

11.5.1 机构系统运动循环图及其类型272

11.5.2 机构系统运动循环图的拟订275

11.6 机构系统运动方案设计实例280

11.6.1 总功能分析280

11.6.2 功能分解281

11.6.3 运动转换功能图281

11.6.4 形态学矩阵282

11.6.5 运动循环图283

11.6.6 运动示意图283

思考题与习题284

参考文献286