毛莹

韩杨

徐晓晨

迷底书装

前言

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 渐开线标准直齿网柱齿轮的几何尺寸 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 变位凿轮传动 113

4.7 斜齿圆柱齿轮机构 116

4.7.1 斜齿网柱齿轮齿面的形成 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 斜齿网柱齿轮的当量齿数 119

4.7.4 斜齿网柱齿轮啮合传动 119

4.7.5 斜齿网柱齿轮传动特点 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 网锥齿轮机构的传动特点 125

4.9.2 网锥齿轮的背锥与当量齿数 125

4.9.3 网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 渐开线步齿差行星齿轮传动 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丁作原理 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 l83

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 l96

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 机械效率与白锁的关系 200

8.3 斜面传动和螺旋传动的机械效率 200

8.3.1 斜面传动的效率与白锁 200

8.3.2 螺旋传动的效率与白锁 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萁类型 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

《机械原理教学辅导与习题解答（第二版）》

郭卫东

科学出版社

2013年2月1日

9787030364975

机械原理及设计

北京航空航天大学

中国大学MOOC

机械原理学习指导与习题解析

张春林（北京理工大学）

第一章、第二章、第十一章

赵自强（北京理工大学）

第三章、第四章、第五章、第七章、附录一

任秀华（山东建筑大学）

第六章

朱朋哲（北京理工大学）

第八章

王晓力（北京理工大学）

第九章

赵杰亮（北京理工大学）

第十章

殷耀华（北京理工大学）

第十二章

马超（北京信息科技大学）

第十三章

张颖（北京工业大学）

附录二