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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　机构具有确定运动的条件12

1.2.2　平面机构自由度计算13

1.2.3　平面机构自由度计算时的注意事项14

1.3 平面机构的组成原理与结构分析18

1.3.1　平面机构的组成原理18

1.3.2　平面机构的结构分析19

1.3.3　平面机构的高副低代22

1.4　综合实例23

思考题与习题25

第2章　平面连杆机构分析与设计28

2.1　平面连杆机构的类型、特点与应用28

2.1.1　平面连杆机构的特点28

2.1.2　平面四杆机构的基本形式与应用29

2.1.3　平面四杆机构的演化形式与应用32

2.2　平面连杆机构的工作特性36

2.2.1　运动特性36

2.2.2　传力特性38

2.3　平面机构的运动分析40

2.3.1 平面机构运动分析的目的与方法40

2.3.2　用速度瞬心法对平面机构进行速度分析41

2.3.3　解析法作平面机构的运动分析43

2.4　平面连杆机构的设计46

2.4.1 平面连杆机构设计的基本问题46

2.4.2　图解法设计平面四杆机构47

2.4.3　解析法设计平面四杆机构50

2.4.4　实验法设计平面四杆机构53

思考题与习题54

第3章　凸轮机构及其设计58

3.1　凸轮机构的应用及分类58

3.1.1　凸轮机构的应用58

3.1.2 凸轮机构的分类59

3.2　从动件运动规律及其选择61

3.2.1　凸轮机构的工作循环及基本名词术语61

3.2.2　从动件常用运动规律62

3.2.3　从动件运动规律的组合65

3.2.4　从动件运动规律的选择67

3.3　图解法设计凸轮廓线68

3.3.1　凸轮廓线设计的基本原理68

3.3.2　移动从动件盘形凸轮机构凸轮廓线的设计68

3.3.3　摆动从动件盘形凸轮机构凸轮廓线的设计71

3.4　解析法设计凸轮廓线72

3.4.1　移动滚子从动件盘形凸轮机构凸轮廓线的设计72

3.4.2　移动平底从动件盘形凸轮机构凸轮廓线的设计74

3.4.3　摆动滚子从动件盘形凸轮机构凸轮廓线的设计74

3.4.4　圆柱凸轮廓线的设计75

3.5　凸轮机构基本尺寸的确定76

3.5.1　凸轮机构的压力角77

3.5.2　凸轮基圆半径的确定78

3.5.3　滚子半径的选择79

3.5.4　平底宽度的确定80

3.5.5　从动件偏置方向的确定80

3.6　凸轮机构的计算机辅助设计81

思考题与习题84

第4章　齿轮机构及其设计87

4.1　齿轮机构的类型及特点87

4.1.1　平面齿轮机构87

4.1.2　空间齿轮机构87

4.2 齿廓啮合基本定律及渐开线齿廓89

4.2.1　齿廓啮合基本定律89

4.2.2　渐开线的形成及其特性90

4.2.3　渐开线函数及渐开线方程式91

4.2.4　渐开线齿廓的啮合特性91

4.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸92

4.3.1　齿轮各部分的名称92

4.3.2　齿轮的基本参数93

4.3.3　渐开线齿轮的几何尺寸计算94

4.3.4　内齿轮和齿条95

4.4　渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动95

4.4.1　正确啮合条件95

4.4.2　正确安装条件96

4.4.3　连续传动条件97

4.5　渐开线齿廓的切削加工100

4.5.1 渐开线齿廓切削加工的基本原理100

4.5.2　根切现象及其产生的原因102

4.5.3　标准齿轮无根切的最少齿数103

4.6　变位齿轮概述103

4.6.1　问题的提出103

4.6.2　变位齿轮的概念104

4.6.3　避免根切的最小变位系数104

4.6.4　变位齿轮的几何尺寸105

4.6.5　变位齿轮传动106

4.7　斜齿圆柱齿轮机构108

4.7.1　斜齿圆柱齿轮齿面的形成109

4.7.2　斜齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算109

4.7.3　斜齿圆柱齿轮的当量齿数111

4.7.4　斜齿圆柱齿轮啮合传动112

4.7.5　斜齿圆柱齿轮传动特点113

4.7.6　交错轴斜齿轮传动114

4.8　蜗杆蜗轮机构115

4.8.1　蜗杆蜗轮机构传动及特点115

4.8.2　蜗杆蜗轮机构的正确啮合条件116

4.8.3　蜗杆蜗轮机构的基本参数及几何尺寸计算116

4.9　圆锥齿轮机构118

4.9.1　圆锥齿轮机构的传动特点118

4.9.2 圆锥齿轮的背锥与当量齿数118

4.9.3　圆锥齿轮的几何尺寸计算119

思考题与习题121

第5章　轮系124

5.1　轮系的组成及其分类124

5.1.1　定轴轮系的组成124

5.1.2　周转轮系的组成及分类124

5.1.3　混合轮系的组成125

5.2　轮系的传动比计算125

5.2.1　定轴轮系的传动比计算125

5.2.2　周转轮系的传动比计算126

5.2.3　混合轮系的传动比计算128

5.3　轮系的功用130

5.3.1　获得较大的传动比130

5.3.2　实现变速换向传动131

5.3.3　实现分路传动131

5.3.4　实现运动的合成131

5.3.5　实现运动的分解132

5.4　周转轮系的设计及各轮齿数确定134

5.4.1　传动比条件134

5.4.2　同心条件134

5.4.3　装配条件135

5.4.4　邻接条件135

5.5　其他轮系简介136

5.5.1 渐开线少齿差行星齿轮传动136

5.5.2　摆线针轮传动138

5.5.3　谐波齿轮传动138

思考题与习题139

第6章　其他常用机构143

6.1　棘轮机构143

6.1.1 棘轮机构的基本形式和工作原理143

6.1.2　棘轮机构的特点与应用145

6.1.3　棘轮机构设计的若干问题146

6.1.4　摩擦式棘轮机构简介151

6.2　槽轮机构151

6.2.1 槽轮机构的组成及工作原理151

6.2.2　槽轮机构的类型、特点及应用152

6.2.3　槽轮机构的运动特性系数154

6.2.4　槽轮机构的运动和动力特性154

6.3　不完全齿轮机构155

6.3.1 不完全齿轮机构的组成和工作原理155

6.3.2　不完全齿轮机构传动的优缺点156

6.4　不完全摆线针轮机构158

6.4.1 不完全摆线针轮机构的组成及工作原理158

6.4.2　不完全摆线针轮机构的啮合与传动特性158

6.5　螺旋机构160

6.5.1 螺旋机构的工作原理和类型160

6.5.2　螺旋机构的传动特点和应用161

6.5.3　滚珠螺旋简介161

6.6　万向联轴节162

6.6.1 万向联轴节的结构及其运动特性162

6.6.2　双万向联轴节164

6.6.3　万向联轴节的特点与应用164

思考题与习题165

第7章 空间连杆机构及机器人机构167

7.1　空间机构的自由度167

7.1.1 空间机构中构件的自由度与运动副的约束167

7.1.2　空间机构的自由度计算169

7.2　空间连杆机构解析运算的矩阵法基础170

7.2.1　空间坐标平移变换170

7.2.2　空间坐标旋转变换171

7.2.3　空间坐标一般变换172

7.3 空间RSSR四杆机构的运动分析172

7.3.1 选定各坐标系及标定相关参数173

7.3.2　位移方程的建立与求解173

7.3.3　角速度与角加速度的求解174

7.4　机器人机构175

7.4.1 机器人机构的组成与运动要求175

7.4.2　机器人主体机构的主要类型176

7.4.3　三自由度机器人机构的位置问题177

7.4.4　机器人的腕部和手部机构178

思考题与习题180

第8章　机械中的摩擦与机械效率182

8.1　运动副中的摩擦与自锁182

8.1.1　研究运动副中摩擦的目的和基本力学原理182

8.1.2　移动副（平面和槽面）中的摩擦183

8.1.3　转动副中的摩擦186

8.1.4 考虑运动副摩擦的机构的力分析与摩擦的应用187

8.2　机械效率与自锁190

8.2.1 机械效率的功率表达形式和力表达形式190

8.2.2　机械系统的机械效率191

8.2.3　机械效率与自锁的关系193

8.3　斜面传动和螺旋传动的机械效率194

8.3.1　斜面传动的效率与自锁194

8.3.2　螺旋传动的效率与自锁195

思考题与习题198

第9章　机械系统动力学基础201

9.1　机械系统动力学问题概述201

9.1.1　研究机械系统动力学问题的目的和内容201

9.1.2　机械运转的三个阶段201

9.1.3　作用于机械的外力203

9.2　机械系统的等效动力学模型204

9.2.1　转化法的基本原理204

9.2.2　等效量的一般表达式206

9.2.3　转化构件运动方程的两种形式210

9.3　机械真实运动的求解212

9.3.1 等效力矩为位置函数时机械运动的求解212

9.3.2　等效力矩为位置和速度函数时机械运动的求解214

9.4　机械运动速度波动的调节216

9.4.1 周期性速度波动的衡量指标216

9.4.2　周期性速度波动产生的原因217

9.4.3　周期性速度波动调节的基本原理218

9.4.4　飞轮转动惯量的近似确定219

9.4.5 机械运动非周期性速度波动的调节223

思考题与习题224

第10章　机械的平衡229

10.1 机械平衡的分类及方法229

10.1.1　机械平衡的分类229

10.1.2　机械平衡的方法230

10.2　刚性转子的平衡计算230

10.2.1　刚性转子的静平衡计算230

10.2.2　刚性转子的动平衡计算231

10.3　刚性转子的平衡试验233

10.3.1　静平衡试验233

10.3.2　动平衡试验233

10.3.3　转子的许用不平衡量234

10.4　挠性转子的动平衡简介235

10.5　平面机构的平衡236

10.5.1　机构惯性力的完全平衡237

10.5.2　机构惯性力的部分平衡239

思考题与习题240

第11章　机构系统的运动方案设计243

11.1 机构系统运动方案设计概述243

11.1.1　机构系统运动方案设计的任务与步骤243

11.1.2　机构系统设计的创新途径245

11.2　基本机构的组合方式248

11.2.1　机构的串接式组合248

11.2.2　机构的并接式组合249

11.2.3　机构的复合式组合249

11.2.4　机构的反馈式组合250

11.2.5　机构的叠连式组合250

11.3　典型组合机构的分析与设计251

11.3.1　连杆-凸轮组合机构251

11.3.2　凸轮-齿轮组合机构254

11.3.3　连杆-齿轮组合机构256

11.4 机构选型及机构系统运动方案设计257

11.4.1　机构类型的选择257

11.4.2　机构系统运动方案设计的某些特殊要求260

11.4.3　机构系统运动方案设计的基本原则262

11.5　机构系统运动循环图265

11.5.1 机构系统运动循环图及其类型265

11.5.2　机构系统运动循环图的拟订268

11.6　机构系统运动方案设计实例273

11.6.1　总功能分析273

11.6.2　功能分解274

11.6.3　运动转换功能图274

11.6.4　形态学矩阵275

11.6.5　运动循环图276

11.6.6　运动示意图276

思考题与习题277

参考文献279