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0 绪论 1

0.1 机械原理课程的研究对象和内容 1

0.1.1 机械原理课程的研究对象 1

0.1.2 机械原理课程的研究内容 4

0.2 机械原理课程的地位及其学习目的 5

0.2.1 机械原理课程的地位 5

0.2.2 学习机械原理课程的目的 5

0.3 机械原理课程的学习方法 5

0.4 机械原理学科的发展趋势 6

思考题与习题 6

第1篇 机构的运动学分析及其设计 7

第1章 机构的结构分析 7

1.1 机构结构分析的目的及内容 7

1.1.1 机构的组成及其具有确定运动的条件 7

1.1.2 机构的结构分类方法及其组成原理 7

1.1.3 机构运动简图 7

1.2 机构的组成 7

1.2.1 构件 7

1.2.2 运动副及其元素 8

1.2.3 自由度和约束 8

1.2.4 运动副类型 9

1.2.5 运动链和机构 10

1.3 机构运动简图 11

1.3.1 机构运动简图 11

1.3.2 绘制机构运动简图的步骤 12

1.4 平面机构自由度 14

1.4.1 平面机构自由度的计算公式 14

1.4.2 机构具有确定运动的条件 15

1.4.3 计算平面机构自由度时应注意的事项 16

1.5 平面机构的高副低代 21

1.6 平面机构组成原理和结构分析 24

1.6.1 杆组 24

1.6.2 平面机构的组成原理 25

1.6.3 平面机构的结构分析 26

1.7 空间机构自由度 28

思考题与习题 30

第2章 平面机构的运动分析 34

2.1 概述 34

2.1.1 平面机构运动分析的任务 34

2.1.2 平面机构运动分析的目的 34

2.1.3 平面机构运动分析的方法 34

2.2 速度瞬心法及其在机构速度分析中的应用 35

2.2.1 速度瞬心法 35

2.2.2 速度瞬心法在机构速度分析中的应用 37

2.3 用相对运动图解法作机构的速度和加速度分析 40

2.3.1 同一构件上两点之间的速度、加速度关系 40

2.3.2 组成移动副两构件重合点间的速度、加速度关系 43

2.4 用解析法作机构的运动分析 46

2.4.1 铰链四杆机构的运动分析 46

2.4.2 曲柄滑块机构的运动分析 48

2.4.3 导杆机构的运动分析 50

2.4.4 机构的运动线图 54

思考题与习题 55

第3章 平面连杆机构及其设计 59

3.1 平面连杆机构及其传动特点 59

3.2 平面四杆机构的类型及演化 59

3.2.1 四杆机构的基本形式 59

3.2.2 平面四杆机构的演化形式 63

3.3 铰链四杆机构有曲柄的条件及主要工作特性 67

3.3.1 铰链四杆机构有曲柄的条件 67

3.3.2 铰链四杆机构的急回运动和行程速度变化系数 69

3.3.3 压力角和传动角 70

3.3.4 死点位置 72

3.4 平面四杆机构的设计 73

3.4.1 设计的基本问题 73

3.4.2 用图解法设计四杆机构 73

3.4.3 用解析法设计四杆机构 78

3.4.4 用实验法设计四杆机构 81

思考题与习题 82

第4章 凸轮机构及其设计 85

4.1 凸轮机构的应用和分类 85

4.1.1 凸轮机构应用 85

4.1.2 凸轮机构的分类 86

4.2 从动件的常用运动规律 88

4.2.1 基本名词和述语 88

4.2.2 从动件常用运动规律 89

4.2.3 从动件运动规律的组合 97

4.2.4 从动件运动规律的选择和设计 97

4.3 按给定运动规律设计凸轮轮廓曲线 100

4.3.1 凸轮轮廓曲线设计方法的基本原理 100

4.3.2 用作图法设计凸轮轮廓曲线 101

4.3.3 用解析法设计凸轮轮廓曲线 104

4.4 凸轮机构基本参数的确定 107

4.4.1 凸轮机构压力角 107

4.4.2 凸轮机构的基圆半径 108

4.4.3 滚子从动件滚子半径的选择 108

4.4.4 平底从动件平底尺寸的确定 109

思考题与习题 110

第5章 齿轮机构及其设计 114

5.1 齿轮机构的特点及其分类 114

5.2 齿廓啮合基本定律 116

5.3 渐开线齿廓及其啮合特性 118

5.3.1 渐开线的形成 118

5.3.2 渐开线的性质 118

5.3.3 渐开线方程 119

5.3.4 渐开线齿廓的啮合特性 120

5.4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 121

5.4.1 齿轮各部分名称及符号 121

5.4.2 渐开线齿轮的基本参数 123

5.4.3 渐开线标准齿轮的几何尺寸 124

5.4.4 任意圆周上的齿厚计算 125

5.4.5 内齿轮 126

5.4.6 齿条 126

5.5 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 127

5.5.1 正确啮合条件 127

5.5.2 标准齿轮传动的中心距 128

5.5.3 齿轮的连续传动条件与重合度 130

5.6 渐开线齿廓的加工及根切现象 134

5.6.1 渐开线齿廓的加工原理 134

5.6.2 用齿条形刀具范成切削标准齿轮时的位置 136

5.6.3 渐开线齿廓的根切现象 136

5.6.4 渐开线标准齿轮不发生根切的最少齿数 137

5.7 渐开线变位齿轮概述 138

5.7.1 变位目的 138

5.7.2 径向变位法及变位齿轮 138

5.7.3 避免根切时刀具的最小变位系数 139

5.7.4 变位齿轮的几何尺寸 140

5.7.5 变位齿轮传动 140

5.8 斜齿圆柱齿轮机构 144

5.8.1 渐开线斜齿圆柱齿轮 144

5.8.2 平行轴斜齿圆柱齿轮机构 148

5.8.3 交错轴斜齿圆柱齿轮简介 151

5.9 蜗杆蜗轮传动机构 153

5.9.1 蜗杆蜗轮的形成及传动特点 153

5.9.2 蜗杆蜗轮机构的啮合传动 154

5.9.3 蜗杆蜗轮传动机构的主要参数及几何尺寸 155

5.10 圆锥齿轮机构 156

5.10.1 圆锥齿轮机构传动的特点及应用 156

5.10.2 直齿圆锥齿轮齿廓的形成 157

5.10.3 直齿圆锥齿轮的背锥及当量齿轮 158

5.10.4 直齿圆锥齿轮的啮合传动 159

5.10.5 直齿圆锥齿轮的基本参数和几何尺寸 160

思考题与习题 161

第6章 轮系及其设计 165

6.1 概述 165

6.1.1 定轴轮系 165

6.1.2 周转轮系 165

6.1.3 复合轮系 165

6.2 定轴轮系的传动比 166

6.2.1 平面定轴轮系 166

6.2.2 空间定轴轮系 167

6.3 周转轮系的组成及传动比 169

6.3.1 周转轮系的组成 169

6.3.2 周转轮系的分类 170

6.3.3 周转轮系传动比的计算 171

6.4 复合轮系的传动比 175

6.4.1 复合轮系传动比的计算方法 175

6.4.2 复合轮系传动比的计算实例 175

6.5 轮系的应用 177

6.5.1 实现变速传动 177

6.5.2 实现大传动比传动 177

6.5.3 实现合成运动与分解 178

6.5.4 实现分路传动 179

6.5.5 实现换向传动 179

6.5.6 实现利用行星轮输出的复杂运动获得某些特殊功能 180

6.5.7 实现结构紧凑的大功率传动 180

6.6 轮系的效率 181

6.6.1 定轴轮系的效率 181

6.6.2 周转轮系的效率 182

6.7 轮系的设计 184

6.7.1 定轴轮系的设计 184

6.7.2 周转轮系的设计 187

6.8 其他类型的行星传动简介 193

6.8.1 渐开线少齿差行星传动 193

6.8.2 摆线针轮行星传动 194

6.8.3 谐波齿轮传动 194

思考题与习题 196

第7章 其他常用机构 199

7.1 棘轮机构 199

7.1.1 棘轮机构的组成及工作原理 199

7.1.2 棘轮机构的类型 199

7.1.3 棘轮机构的设计 202

7.1.4 棘轮机构的特点及其应用 203

7.2 槽轮机构 205

7.2.1 槽轮机构的组成及工作原理 205

7.2.2 槽轮机构的类型 205

7.2.3 槽轮机构的设计 206

7.2.4 槽轮机构的特点及其应用 208

7.3 不完全齿轮机构 209

7.3.1 不完全齿轮机构的组成及工作原理 209

7.3.2 不完全齿轮机构的特点 209

7.3.3 不完全齿轮机构的类型及其应用 210

7.4 螺旋机构 211

7.4.1 螺旋机构的组成及特点 211

7.4.2 螺旋机构的类型及应用 211

7.5 万向联轴节机构 212

7.5.1 万向联轴节机构的工作原理及类型 212

7.5.2 万向联轴节的特点和应用 214

7.6 广义机构 214

7.6.1 气、液动机构简介 215

7.6.2 光电机构简介 216

思考题与习题 217

第2篇 机械的动力学分析及其设计 219

第8章 平面机构的力分析 219

8.1 概述 219

8.1.1 作用在机械上的力 219

8.1.2 机构力分析的目的 219

8.1.3 机构力分析的方法 220

8.2 构件惯性力的确定 220

8.2.1 作平面复合运动的构件 220

8.2.2 作平面移动的构件 221

8.2.3 绕定轴转动的构件 221

8.3 运动副中摩擦力的确定 221

8.3.1 移动副中的摩擦 221

8.3.2 螺旋副中的摩擦 223

8.3.3 转动副中的摩擦 225

8.3.4 平面高副中的摩擦 228

8.3.5 考虑运动副摩擦时机构的受力分析 228

8.4 不考虑摩擦时平面机构的动态静力分析 230

8.4.1 构件组的静定条件 230

8.4.2 用图解法作机构的动态静力分析 230

8.4.3 机构动态静力分析的解析法 232

思考题与习题 235

第9章 机械的平衡 237

9.1 概述 237

9.1.1 机械平衡的目的 237

9.1.2 机械平衡的内容及分类 237

9.2 刚性转子的平衡计算 238

9.2.1 刚性转子的静平衡计算 238

9.2.2 刚性转子的动平衡计算 240

9.3 刚性转子的平衡实验 243

9.3.1 静平衡实验法 243

9.3.2 动平衡实验法 244

9.4 转子的许用不平衡量与平衡精度 245

9.4.1 转子的许用不平衡量 245

9.4.2 转子的平衡精度 245

9.5 平面机构的平衡 247

9.5.1 平面机构惯性力的平衡条件 247

9.5.2 机构总惯性力的完全平衡 247

9.5.3 机构惯性力的部分平衡 249

思考题与习题 251

第10章 机械系统动力学 254

10.1 概述 254

10.1.1 机械运转的三个阶段 254

10.1.2 作用在机械上的驱动力和工作阻力 255

10.2 机械的等效动力学模型 257

10.2.1 等效构件和等效动力学模型 257

10.2.2 等效量的计算 258

10.3 机械的运动方程式 261

10.3.1 机械的运动方程式 261

10.3.2 机械运动方程式的求解 262

10.4 机械的周期性速度波动及其调节方法 266

10.4.1 周期性速度波动的原因和调节方法 266

10.4.2 衡量机械速度波动程度的性能参数 267

10.4.3 飞轮的简易设计方法 268

10.5 机械的非周期性速度波动及其调节 273

思考题与习题 273

第11章 机械的效率和自锁 277

11.1 机械的效率 277

11.1.1 机械效率的表达形式 277

11.1.2 机械系统的效率 279

11.2 机械的自锁 280

11.2.1 运动副的自锁条件 281

11.2.2 机械的自锁条件 281

思考题与习题 283

第3篇 机械系统方案设计 285

第12章 机构创新及机械系统方案设计 285

12.1 机构的创新 285

12.2 机械系统的方案设计 296

思考题与习题 304

参考文献 306