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第1章 绪论 1

1.1 机械原理课程的研究对象 1

1.1.1 机器 1

1.1.2 机构 2

1.2 机械原理课程的研究内容 3

1.2.1 机构的运动设计 3

1.2.2 机械的动力设计 3

1.2.3 机械系统的方案设计 4

1.3 机械原理学科的发展动向 4

1.3.1 机构的结构理论 4

1.3.2 平面与空间连杆机构 5

1.3.3 凸轮机构 5

1.3.4 间歇运动机构 5

1.3.5 组合机构 6

1.3.6 机械动力学 6

1.3.7 机构的最优化设计 7

1.3.8 仿生机构学 7

1.3.9 微型机械 7

1.3.10 机构系统设计 8

1.4 机械原理课程的地位及本课程的学习目的 8

1.4.1 机械原理课程的地位 8

1.4.2 本课程的学习目的 9

本章小结 9

思考与练习1 10

第2章 机构的组成和平面机构的结构分析 11

2.1 机构的组成 11

2.1.1 构件与运动副 11

2.1.2 自由度与约束 12

2.1.3 运动链与机构 13

2.2 机械运动简图 13

2.2.1 运动简图 13

2.2.2 运动简图的绘制 16

2.3 平面机构的自由度计算及机构运动确定条件 17

2.3.1 平面机构的自由度计算 17

2.3.2 机构具有确定运动的条件 17

2.3.3 平面机构自由度计算时应注意的事项 18

2.4 平面机构的结构分析和组成原理 21

2.4.1 平面机构的结构分析 21

2.4.2 平面机构的组成原理 24

2.4.3 平面机构的高副低代 24

本章小结 26

思考与练习2 26

第3章 平面连杆机构 29

3.1 平面四杆机构的基本形式 29

3.1.1 曲柄摇杆机构 29

3.1.2 双曲柄机构 30

3.1.3 双摇杆机构 31

3.2 平面四杆机构的演化 31

3.2.1 运动副转化 31

3.2.2 机架构件变换 32

3.2.3 运动副尺寸扩大 33

3.3 平面四杆机构的工作特性 34

3.3.1 运动特性 34

3.3.2 传动特性 36

3.4 平面连杆机构的特点及功能 38

3.4.1 平面连杆机构的特点 38

3.4.2 平面连杆机构的功能 38

3.5 平面连杆机构的运动分析 40

3.5.1 瞬心法及其应用 40

3.5.2 杆组法及其应用 42

3.6 平面连杆机构的设计 47

3.6.1 平面连杆机构设计的基本问题 47

3.6.2 刚体导引机构的设计 48

3.6.3 函数生成机构的设计 50

3.6.4 急回机构的设计 51

3.6.5 轨迹生成机构的设计 53

本章小结 54

思考与练习3 54

第4章 凸轮机构 58

4.1 凸轮机构的组成、应用和特点 58

4.2 凸轮机构的类型和分类方法 59

4.3 从动件运动规律 62

4.3.1 从动件常用运动规律 63

4.3.2 运动规律的组合 67

4.3.3 选择或设计从动件运动规律时应考虑的问题 68

4.4 凸轮轮廓曲线设计 69

4.4.1 凸轮廓线设计基本原理 69

4.4.2 作图法设计凸轮廓线 69

4.4.3 解析法设计凸轮廓线 72

4.5 凸轮机构基本尺寸设计 75

4.5.1 移动滚子从动件盘形凸轮机构 77

4.5.2 直动平底从动件盘形凸轮机构 78

本章小结 79

思考与练习4 79

第5章 齿轮机构 81

5.1 齿轮机构的类型和功用 81

5.1.1 齿轮传动的功用及特点 81

5.1.2 齿轮传动的类型 81

5.2 平面齿轮机构齿廓啮合基本定律 84

5.2.1 齿廓啮合基本定律 84

5.2.2 齿廓曲线的选择 85

5.3 渐开线齿廓 85

5.3.1 渐开线的形成 85

5.3.2 渐开线的性质 86

5.3.3 渐开线方程 86

5.3.4 渐开线齿廓的啮合特性 88

5.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮 90

5.4.1 外齿轮 90

5.4.2 内齿轮 95

5.4.3 齿条 95

5.5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 96

5.5.1 正确啮合条件 96

5.5.2 无齿侧间隙啮合条件 98

5.5.3 连续传动的条件 101

5.5.4 齿廓滑动与磨损 105

5.6 渐开线齿轮的加工 106

5.6.1 范成法切制齿轮的基本原理 106

5.6.2 用标准齿条型刀具加工齿轮 108

5.6.3 渐开线齿轮的根切 109

5.7 渐开线变位齿轮 112

5.7.1 变位齿轮 112

5.7.2 变位齿轮几何尺寸的变化 113

5.7.3 变位齿轮的啮合传动 115

5.8 渐开线直齿圆柱齿轮的传动设计 116

5.8.1 传动类型及其选择 116

5.8.2 齿轮传动的设计步骤 118

5.9 斜齿圆柱齿轮机构 120

5.9.1 渐开线斜齿圆柱齿轮机构 120

5.9.2 平行轴斜齿圆柱齿轮机构 125

5.9.3 交错轴斜齿轮机构 128

5.10 蜗杆蜗轮传动 131

5.10.1 蜗杆蜗轮的形成 131

5.10.2 蜗杆蜗轮的啮合传动 132

5.10.3 蜗杆蜗轮机构的特点及应用 133

5.10.4 蜗杆机构的传动设计 133

5.11 圆锥齿轮机构 135

5.11.1 圆锥齿轮传动的特点和应用 135

5.11.2 直齿圆锥齿轮齿廓的形成 136

5.11.3 直齿圆锥齿轮的啮合传动 138

5.11.4 直齿圆锥齿轮传动的设计 138

本章小结 140

思考与练习5 140

第6章 轮系 144

6.1 轮系的类型和运动特点 144

6.1.1 定轴轮系 144

6.1.2 周转轮系 145

6.1.3 混合轮系 146

6.1.4 轮系的功用 147

6.2 轮系的传动比 148

6.2.1 定轴轮系的传动比 148

6.2.2 周转轮系的传动比 149

6.2.3 混合轮系的传动比 153

6.3 轮系的设计 156

6.3.1 定轴轮系的设计 156

6.3.2 周转轮系的设计 158

本章小结 165

思考与练习6 165

第7章 间歇运动机构 169

7.1 间歇运动机构设计的基本问题 169

7.2 棘轮机构 170

7.2.1 棘轮机构的组成和工作原理 170

7.2.2 棘轮机构的类型及特点 170

7.2.3 棘轮机构的功能和设计方法 172

7.3 槽轮机构 176

7.3.1 槽轮机构的组成和工作原理 176

7.3.2 槽轮机构的类型和特点与应用 176

7.3.3 槽轮机构的设计方法 177

7.4 其他间歇运动机构简介 181

7.4.1 凸轮式间歇运动机构 181

7.4.2 凸轮式间歇运动机构的特点和应用 181

7.4.3 圆柱凸轮间歇运动机构的设计要点 182

7.5 不完全齿轮机构 183

7.5.1 不完全齿轮机构的工作原理和特点 183

7.5.2 不完全齿轮机构的设计要点 184

本章小结 185

思考与练习7 185

第8章 其他常用机构简介 186

8.1 螺旋机构 186

8.1.1 螺旋机构的工作原理及类型 186

8.1.2 螺旋机构的特点及功能 187

8.2 摩擦传动机构 189

8.2.1 摩擦传动机构的工作原理及特点 189

8.2.2 摩擦传动机构的类型及应用 189

8.3 挠性传动机构 190

8.3.1 带轮机构 190

8.3.2 链轮机构 193

8.4 液压、气动机构 196

8.4.1 液压机构 196

8.4.2 气动机构 199

本章小结 201

思考与练习8 201

第9章 组合机构 203

9.1 机构的组合方式与组合机构 203

9.1.1 机构的组合方式 203

9.1.2 组合机构 206

9.2 组合机构的类型及功能 206

9.2.1 凸轮-连杆组合机构 206

9.2.2 齿轮-连杆组合机构 209

9.2.3 凸轮-齿轮组合机构 211

本章小结 212

思考与练习9 212

第10章 机械的平衡 214

10.1 平衡的分类和平衡方法 214

10.1.1 机械平衡的分类 214

10.1.2 机械平衡的方法 215

10.2 刚性转子的平衡设计 215

10.2.1 静平衡设计 215

10.2.2 动平衡设计 216

10.3 刚性转子的平衡试验 218

10.3.1 静平衡试验 218

10.3.2 动平衡试验 219

10.4 平面机构的平衡设计 220

10.4.1 平面机构惯性力的平衡条件 220

10.4.2 机构惯性力的完全平衡 220

10.4.3 机构惯性力的部分平衡 221

本章小结 222

思考与练习10 222

第11章 机械的摩擦与效率 223

11.1 机械中的摩擦 223

11.1.1 移动副中的摩擦 223

11.1.2 螺旋副中的摩擦 225

11.1.3 转动副中的摩擦 227

11.2 机械效率和自锁 230

11.2.1 机械效率的表达形式 230

11.2.2 机械系统的机械效率 231

11.2.3 机械的自锁 233

11.3 提高机械效率的途径 234

11.4 摩擦在机械中的应用 234

本章小结 236

思考与练习11 237

第12章 机械系统动力学 238

12.1 作用在机械上的力及机械的运转过程 238

12.1.1 作用在机械上的力 238

12.1.2 机械的运转阶段及特征 238

12.2 机械的等效动力学模型 240

12.2.1 等效动力学模型的建立 240

12.2.2 等效量的计算 240

12.3 机械运动方程式的建立及求解 242

12.3.1 机械运动方程式的建立 242

12.3.2 机械运动方程式的求解 243

12.4 机械的速度波动及其调节方法 244

12.4.1 周期性速度波动及其调节 244

12.4.2 非周期性速度波动及其调节方法 246

12.5 飞轮设计 247

12.5.1 飞轮设计的基本原理 248

12.5.2 最大盈亏功［W］的确定 248

12.5.3 飞轮主要尺寸的确定 249

本章小结 251

思考与练习12 251

第13章 机械执行系统的方案设计 253

13.1 执行系统方案设计的过程和内容 253

13.1.1 功能原理设计 254

13.1.2 运动规律设计 254

13.1.3 执行机构形式设计 254

13.1.4 执行系统的协调设计 255

13.1.5 机构尺度设计 255

13.1.6 运动和动力分析 255

13.1.7 方案评价与决策 255

13.2 执行系统的协调设计 255

13.2.1 执行系统协调设计的原则 256

13.2.2 执行系统协调设计的方法 257

13.2.3 机械运动循环图 257

13.3 方案评价与决策 258

13.3.1 方案评价的意义 258

13.3.2 评价准则、评价指标和评价体系 259

13.3.3 评价方法和评价结果的再设计处理 260

13.4 方案设计和原动机选择 261

13.4.1 方案设计 261

13.4.2 原动机的选择 263

本章小结 264

思考与练习13 264

第14章 机构创新设计方法简介 265

14.1 功能、动作和执行机构 265

14.1.1 功能 265

14.1.2 动作和执行机构 266

14.1.3 执行机构的选型 266

14.1.4 执行机构的评价内容 267

14.2 基于机构结构理论和组成原理的创新机构 267

14.3 利用构件运动特点的创新机构 269

14.4 基于运动链类型的综合创新机构 271

14.5 基于多种驱动元件的创新机构 273

本章小结 275

思考与练习14 275

参考文献 277