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绪论1

0.1 机械原理课程的研究对象1

0.1.1 机器1

0.1.2　机构4

0.2　机械原理课程的研究内容5

0.3　机械原理课程在教学中的地位、任务和作用6

0.4　机械原理学科的发展趋势简介6

小结8

思考题与习题9

第1章　机构组成原理及机构结构分析10

1.1　机构的组成10

1.1.1　构件与自由度10

1.2.2　运动副与约束11

1.1.3　运动链与机构14

1.2　机构运动简图及绘制15

1.2.1　机构运动简图15

1.2.2　机构运动简图绘制方法与步骤17

1.3.2　机构具有确定运动的条件18

1.3.1　平面机构自由度的计算18

1.3　机构自由度的计算及其具有确定运动的条件18

1.3.3　应用平面机构自由度计算公式时应注意的事项20

1.3.4　空间机构自由度计算24

1.4　平面机构的组成原理和结构分析26

1.4.1　平面机构的组成原理26

1.4.2　平面机构的高副低代27

1.4.3　平面机构的结构分析29

1.5　平面机构的结构综合31

小结32

思考题与习题33

第2章　平面机构的运动分析36

2.1　研究机构运动分析的目的和方法36

2.2　平面机构的位置图及其各点轨迹和位移的求法36

2.2.1　平面机构的位置图36

2.2.2　各点轨迹和位移的求法37

2.3　速度瞬心法及其在机构速度分析上的应用38

2.3.1 瞬心法38

2.3.2　速度瞬心法及其在速度分析中的应用40

2.4.1 同一构件上两点间的速度和加速度41

2.4　用相对运动图解法求机构的速度和加速度41

2.4.2　组成移动副的两构件瞬时重合点之间的速度和加速度44

2.5　用解析法求机构的位置、速度和加速度45

2.5.1 位移分析46

2.5.2　速度分析47

2.5.3　加速度分析48

2.6　运动线图48

小结49

思考题与习题50

3.1.2　平面连杆机构设计的基本问题52

3.2　平面四杆机构的基本形式及其演化52

第3章　平面连杆机构及其设计52

3.1.1　平面连杆机构的应用52

3.1　平面连杆机构的应用及其设计的基本问题52

3.2.1　铰链四杆机构的基本形式53

3.2.2　平面四杆机构的演化55

3.3　平面四杆机构有曲柄的条件和几个基本概念58

3.3.1 铰链四杆机构有曲柄的条件58

3.3.2　压力角和传动角59

3.3.3　行程速度变化系数61

3.3.4　死点位置62

3.4　平面四杆机构的运动设计64

3.4.1　用图解法设计64

3.4.2　用解析法设计66

3.4.3　用实验法设计67

小结68

思考题与习题69

4.1.1 凸轮机构的应用71

第4章　凸轮机构及其设计71

4.1 凸轮机构的应用、类型和特点71

4.1.2　凸轮机构的类型72

4.1.3 凸轮机构的特点74

4.2　从动件的运动规律74

4.2.1　基本名词术语75

4.2.2　从动件常用的运动规律76

4.2.3　从动件运动规律的选择80

4.3.2　直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制81

4.3 凸轮轮廓曲线的设计——作图法81

4.3.1 凸轮轮廓曲线设计的基本原理81

4.3.3　摆动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制84

4.3.4　直动从动件圆柱凸轮85

4.4　凸轮轮廓曲线的设计——解析法85

4.4.1　滚子直动从动件盘形凸轮机构86

4.4.2　滚子摆动从动件盘形凸轮机构理论轮廓曲线方程88

4.4.3　平底直动从动件盘形凸轮机构89

4.4.4　滚子直动从动件圆柱凸轮机构91

4.5　凸轮机构基本尺寸的确定92

4.5.1 凸轮机构的压力角和自锁92

4.5.2　凸轮基圆半径的确定93

4.5.3　滚子半径的选择95

4.5.4　平底从动件的平底尺寸的确定96

小结97

思考题与习题98

5.1.2　齿轮机构的分类103

5.1.1　齿轮机构的应用及特点103

第5章　齿轮机构及其设计103

5.1 齿轮机构的应用、特点和分类103

5.2　齿廓啮合105

5.2.1　齿廓啮合的特点105

5.2.2　齿廓啮合基本定律105

5.2.3　共轭齿廓求解方法106

5.3.1　渐开线的形成108

5.3.2　渐开线的特性108

5.3　渐开线及其性质108

5.3.3　渐开线方程与渐开线函数109

5.4　渐开线齿廓的啮合特点110

5.5　渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸112

5.5.1 齿轮各部分名称和符号112

5.5.2　齿轮基本参数113

5.5.3　渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算115

5.6　渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动118

5.6.1　一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件118

5.6.2　齿轮传动的标准中心距及啮合角120

5.7.1　轮齿的啮合过程122

5.7　渐开线齿轮传动的重合度122

5.7.2　渐开线齿轮连续传动的条件123

5.7.3　齿轮重合度的计算123

5.8　渐开线齿轮传动的齿廓滑动系数125

5.8.1　滑动系数的基本概念125

5.8.2　滑动系数的计算126

5.9　渐开线齿廓的切削加工127

5.9.1　渐开线齿廓的切削加工原理127

5.9.2　标准齿轮的加工129

5.10　渐开线齿廓的根切130

5.10.1　渐开线齿廓的根切现象130

5.10.2　轮齿根切的成因130

5.10.3　渐开线标准齿轮不根切的条件131

5.11　齿轮的变位原理和变位修正法131

5.11.1　渐开线标准齿轮的局限性131

5.11.2　变位修正法132

5.11.3　不根切的最小变位系数132

5.12.1　变位齿轮的几何尺寸133

5.12　齿轮变位及其传动133

5.12.2　变位齿轮的啮合传动134

5.12.3　变位齿轮传动类型及特点136

5.12.4　变位系数的选择136

5.13　斜齿圆柱齿轮机构138

5.13.1　斜齿轮曲面的形成及啮合特点138

5.13.2　斜齿轮的基本参数138

5.13.3　斜齿圆柱齿轮的当量齿数141

5.13.4　平行轴斜齿圆柱齿轮的啮合传动142

5.14.1　交错轴斜齿轮的几何参数与几何尺寸144

5.14　交错轴斜齿圆柱齿轮机构144

5.14.2　交错轴斜齿轮正确啮合的条件145

5.14.3　交错轴斜齿轮的传动比及从动轮的转向145

5.14.4　交错轴斜齿轮传动的特点145

5.15　蜗杆蜗轮机构145

5.15.1　蜗杆蜗轮的形成145

5.15.2　蜗杆传动的类型146

5.15.3　蜗杆传动的特点147

5.15.4　普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸147

5.16.1 圆锥齿轮传动的类型及特点149

5.16　圆锥齿轮传动149

5.15.5　蜗杆传动的正确啮合条件149

5.16.2　圆锥齿轮的背锥与当量齿数150

5.16.3　直齿圆锥齿轮传动的参数及几何尺寸151

5.16.4　圆锥齿轮传动正确啮合的条件152

小结152

思考题与习题154

第6章　轮系及其设计157

6.1　轮系及其分类157

6.1.1 定轴轮系157

6.1.2　周转轮系157

6.1.3　复合轮系158

6.2　定轴轮系的传动比158

6.2.1　传动比的计算158

6.2.2　主从动轮转向关系的确定159

6.3　周转轮系的传动比161

6.3.1　周转轮系传动比计算的基本思路161

6.3.3　转化轮系传动比计算公式的注意事项162

6.3.2　周转轮系传动比的计算方法162

6.3.4　周转轮系传动比计算举例163

6.4　复合轮系的传动比164

6.4.1　复合轮系传动比的计算方法164

6.4.2　复合轮系传动比计算举例165

6.5　轮系的功用166

6.6　行星轮系各轮齿数和行星轮数的选择169

6.7.1　渐开线少齿差行星传动171

6.7　其他类型的行星传动简介171

6.7.2　摆线针轮行星传动172

6.7.3　谐波齿轮传动173

小结174

思考题与习题175

第7章　其他常用机构179

7.1　万向联轴节179

7.1.1　单万向联轴节179

7.1.2　双万向联轴节180

7.2　螺旋机构181

7.2.1　螺旋机构的类型和工作原理181

7.1.3　万向联轴节的应用181

7.2.2　螺旋机构特点182

7.3　棘轮机构183

7.3.1 棘轮机构的工作原理183

7.3.2　棘轮机构的运动特点及使用场合183

7.4　槽轮机构185

7.4.1　槽轮机构的工作原理与特点185

7.4.2　槽轮机构的类型及应用186

7.4.3　槽轮机构的运动分析187

7.5　不完全齿轮机构189

7.5.1　不完全齿轮机构的工作原理和类型189

7.5.2　不完全齿轮机构的啮合过程190

7.5.3　不完全齿轮机构的特点和应用190

7.6　凸轮式间歇运动机构191

7.6.1 凸轮式间歇运动机构的工作原理和类型191

7.6.2 凸轮式间歇运动机构的运动特点191

7.7　非圆齿轮机构192

7.7.1　椭圆齿轮机构的运动特点192

7.6.3 凸轮式间歇运动机构的应用192

7.7.2　非圆齿轮机构的运动特点和应用193

小结194

思考题与习题195

第8章　平面机构的受力分析196

8.1　研究机构受力分析的目的和方法196

8.1.1　作用在机械上的力196

8.1.2　机构受力分析的目的和方法197

8.2　构件惯性力的确定197

8.2.3　绕定轴转动的构件198

8.2.1　做平面复合运动的构件198

8.2.2　做平面移动的构件198

8.3　质量代换法199

8.3.1　质量代换法的含义199

8.3.2　质量代换时满足的条件199

8.4　运动副中摩擦力的确定200

8.4.1　低副中摩擦力的确定200

8.4.2　平面高副摩擦力的确定206

8.5　用图解法作机构的动态静力分析206

思考题与习题212

小结212

第9章　机器的机械效率214

9.1　机械效率214

9.1.1　机械效率的表达形式214

9.1.2　机械系统的机械效率215

9.2　机械的自锁217

9.3　效率计算及自锁分析示例218

9.3.1　斜面传动机构的效率218

9.3.2　螺旋和蜗杆传动机构的效率219

小结222

思考题与习题222

第10章　机械的平衡225

10.1　机械平衡的目的与分类225

10.1.1　机械平衡的目的225

10.1.2　机械平衡的分类225

10.2　刚性回转件的平衡226

10.2.1 刚性回转件的静平衡及其计算226

10.2.2　刚性回转件的动平衡及其计算228

10.3.1　静平衡试验法230

10.3.2　动平衡试验法230

10.3　刚性回转件的平衡试验法230

10.3.3　回转件的许用不平衡量及平衡精度的概念232

10.4　挠性回转件平衡概述232

10.4.1　挠性回转件平衡的特点232

10.5　机架上的平衡233

10.5.1　完全平衡法233

10.4.2　挠性回转件的平衡原理233

10.5.2　近似平衡法235

10.5.3　对称布置法236

小结237

思考题与习题237

第11章　机械的运转及其速度波动的调节239

11.1　概述239

11.1.1　研究机械运转及其速度波动调节的目的239

11.1.2　机械运转的三个阶段239

11.2　机械系统等效动力学模型241

11.2.1　机械系统等效动力学模型的建立241

11.1.3　作用在机械上的驱动力和工作阻力241

11.2.2　等效构件的选取242

11.2.3　等效力矩和等效力243

11.2.4　等效转动惯量和等效质量244

11.3　机械系统运动方程式246

11.3.1　动能形式的运动方程246

11.3.2　力矩形式的运动方程246

11.4　机械系统运动方程的求解247

11.4.1　等效转动惯量和等效力矩均为常数的运动方程的求解247

11.4.2　等效转动惯量和等效力矩均为等效构件位置函数的运动方程的求解249

11.4.3　等效转动惯量为常数和等效力矩是速度的函数的运动方程的求解251

11.5　机器速度波动的调节方法252

11.5.1　周期性速度波动及其调节252

11.5.2　非周期性速度波动及其调节方法255

11.6　飞轮设计256

11.6.1 飞轮的设计原理256

11.6.2　飞轮尺寸的确定260

小结262

思考题与习题263

12.1　概述266

第12章　机械运动方案设计266

12.2.1　机构的组合方式及其应用268

12.2　组合机构268

12.2.2　组合机构分析与设计方法的特点274

12.3　原动机类型与机构选型276

12.3.1 原动机的类型及应用276

12.3.2　进行机构选型时应遵循的基本原则276

12.3.3　执行机构的选型279

12.3.4　传动机构的选型281

12.4.2　运动循环图282

12.4　执行机构间运动的协调配合及运动循环图282

12.4.1　多个执行机构间的运动协调配合282

12.5　机械运动方案设计283

12.5.1　机械运动方案设计的主要步骤284

12.5.2　机械运动方案设计示例284

小结290

思考题与习题291

附录295

参考文献306