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第1章 概述1

1.1 实用机构设计综述1

1.1.1 机械产品设计过程1

1.1.2 机器与机构设计2

1.1.3 机构型式设计2

1.1.4 机构的尺度设计11

1.2 实用机构的工程应用14

1.2.1 实现给定轨迹14

1.2.2 实现给定轨迹及运动规律15

1.2.3 实现间歇送进功能16

1.2.4 实现大行程的行程放大机构18

1.2.5 实现大摆角的行程放大机构19

1.2.6 实现变速回转运动19

1.2.7 实现两连架杆的对应位置20

1.3 实用机构现代设计方法20

1.3.1 设计的概念20

1.3.2 现代设计的概念21

1.3.3 现代设计的特点21

1.3.4 本书的主要内容22

第2章 平面连杆机构23

2.1 连杆机构的工程应用23

2.1.1 实现往复运动23

2.1.2 实现增力效果的双肘杆施压机构25

2.2 平面连杆机构再生运动链演化26

2.2.1 再生运动链基本知识26

2.2.2 机构的拓扑构造矩阵和一般化原则27

2.2.3 连杆类配29

2.2.4 组合运动链及运动链图谱30

2.2.5 再生运动链与新机构的构建30

2.3 平面连杆机构运动分析的杆组法32

2.3.1 杆组法及其应用32

2.3.2 杆组法运动分析的数学模型33

2.3.3 杆组法运动分析举例38

2.4 平面连杆机构设计40

2.4.1 按从动件急回特性设计平面连杆机构40

2.4.2 按从动件的大摆角设计平面连杆机构47

2.4.3 按主、从动件相对位置设计平面连杆机构48

2.4.4 按给定轨迹设计平面连杆机构52

2.5 设计实例55

2.5.1 双面胶印机离合压连杆机构设计55

2.5.2 转动导杆变速输纸机构设计59

2.5.3 多功能自动翻身床曲腿运动机构的运动设计与运动分析62

第3章 凸轮-连杆机构67

3.1 凸轮-连杆机构的工程应用67

3.1.1 实现复杂运动轨迹67

3.1.2 实现复杂运动规律67

3.2 凸轮-连杆机构的组合方式68

3.2.1 串联式凸轮-连杆机构68

3.2.2 并联式凸轮-连杆机构69

3.2.3 复合式凸轮-连杆机构69

3.3 凸轮-连杆机构设计70

3.3.1 实现运动轨迹的凸轮-连杆机构设计70

3.3.2 实现往复摆动的凸轮-连杆机构设计78

3.3.3 复合式凸轮-连杆机构83

第4章 齿轮-连杆机构86

4.1 齿轮-连杆机构的常用形式86

4.2 齿轮-连杆机构的工程应用87

4.2.1 实现变速回转运动87

4.2.2 实现大行程88

4.2.3 实现复杂运动轨迹88

4.3 齿轮-连杆机构运动分析89

4.3.1 曲柄齿轮齿条放大行程机构运动分析89

4.3.2 齿轮双曲柄五杆机构运动分析92

4.3.3 齿轮连杆变速机构运动分析93

4.4 齿轮-连杆机构设计96

4.4.1 齿轮-连杆机构的步进角和平均角速度比96

4.4.2 平均角速度比I=1时的运动分析96

4.4.3 优化数学模型98

4.4.4 设计实例101

第5章 分度凸轮机构103

5.1 概述103

5.1.1 工作原理103

5.1.2 分类103

5.1.3 特点104

5.2 平行分度凸轮机构104

5.2.1 平行分度凸轮机构基本参数105

5.2.2 平行分度凸轮机构轮廓线的解析法计算107

5.2.3 平行凸轮分度机构设计实例110

5.3 圆柱分度凸轮机构114

5.3.1 圆柱分度凸轮机构基本参数114

5.3.2 圆柱分度凸轮机构轮廓线的解析法计算116

5.3.3 圆柱分度凸轮机构的压力角118

5.3.4 分度凸轮机构计算机辅助设计119

5.4 弧面分度凸轮机构126

5.4.1 弧面分度凸轮机构基本参数126

5.4.2 弧面分度凸轮机构轮廓线的解析法计算127

5.4.3 弧面分度凸轮机构的压力角130

5.3.4 弧面分度凸轮机构计算机辅助设计130

第6章 共轭凸轮机构136

6.1 共轭凸轮机构的工程应用136

6.2 滚子从动件直动共轭凸轮廓线设计137

6.2.1 主凸轮轮廓线的计算137

6.2.2 副凸轮轮廓线的计算138

6.2.3 凸轮轮廓曲率半径计算138

6.2.4 主副凸轮安装角138

6.3 平底从动件直动共轭凸轮廓线设计139

6.3.1 主凸轮轮廓线的计算139

6.3.2 副凸轮轮廓线的计算140

6.3.3 凸轮轮廓曲率半径计算140

6.3.4 主副凸轮安装角140

6.4 滚子从动件摆动共轭凸轮廓线设计140

6.4.1 主凸轮轮廓线的计算141

6.4.2 副凸轮轮廓线的计算142

6.4.3 凸轮轮廓曲率半径计算142

6.4.4 主副凸轮安装角143

6.5 设计实例143

6.5.1 设计方法143

6.5.2 凸轮机构计算机辅助设计143

6.5.3 设计基本参数确定144

第7章 高速凸轮机构147

7.1 概述147

7.1.1 凸轮机构静态设计和动态设计147

7.1.2 凸轮-从动件系统振动147

7.2 凸轮-从动件系统动力学模型148

7.2.1 构件等效动力学模型149

7.2.2 凸轮-从动件系统阻尼的确定153

7.3 设计实例154

7.3.1 建立递纸机构动力学模型154

7.3.2 定心下摆式递纸机构动力分析157

7.3.3 定心下摆式递纸机构动态响应谐波分析162

第8章 实用机构优化设计基础164

8.1 机械优化设计的基本问题164

8.1.1 设计变量及目标函数166

8.1.2 设计约束和可行域168

8.1.3 优化设计的数学模型及其分类169

8.2 优化设计的理论与数学基础172

8.2.1 函数的梯度与Hessian矩阵172

8.2.2 凸集与凸函数175

8.3 优化计算的数值解法及收敛条件176

8.3.1 数值计算法的迭代过程177

8.3.2 迭代计算的终止准则177

8.4 常用的无约束优化方法178

8.4.1 一维黄金分割法179

8.4.2 多变量优化计算的梯度方法183

8.5 常用的约束优化方法186

8.5.1 约束随机方向法186

8.5.2 复合形法188

8.5.3 惩罚函数法189

8.6 优化设计实例191

8.6.1 实例1 平面四杆机构优化设计191

8.6.2 实例2 离合压驱动机构优化设计193

附录A MATLAB工程应用简介196

A1 MATLAB简介196

A1.1 MATLAB的概况196

A1.2 MATLAB产生的历史背景196

A1.3 MATLAB的语言特点197

A2 用MATLAB处理矩阵198

A2.1 矩阵的生成198

A2.2 特殊矩阵199

A2.3 矩阵的运算199

A3 用MATLAB绘图201

A3.1 二维图形函数201

A3.2 三维图形函数202

A4 应用MATLAB编程202

A4.1 m文件的类型202

A4.2 函数m文件的格式203

A5 MATLAB优化工具箱204

A5.1 MATLAB求解优化问题所用到的主要函数204

A5.2 应用fsolve函数求解非线性方程组205

A5.3 无约束优化问题求解207

A5.4 有约束优化问题求解210

参考文献213