機械原理（第二版）成書過程

張春林（北京理工大學）

第一章、第二章、第十一章

趙自強（北京理工大學）

第三章、第四章、第五章、第七章、附錄一

任秀華（山東建筑大學）

第六章

朱朋哲（北京理工大學）

第八章

王曉力（北京理工大學）

第九章

趙杰亮（北京理工大學）

第十章

殷耀華（北京理工大學）

第十二章

馬超（北京信息科技大學）

第十三章

張穎（北京工業(yè)大學）

附錄二

前輔文

第一章　緒論

第一節(jié)　機械總論

第二節(jié)　機械原理課程的研究對象與內(nèi)容

第三節(jié)　學習機械原理課程的目的與方法

第四節(jié)　機械原理發(fā)展過程簡介

習題

第二章　平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

第一節(jié)　運動鏈與機構(gòu)

第二節(jié)　機構(gòu)運動簡圖

第三節(jié)　機構(gòu)自由度的計算

第四節(jié)　機構(gòu)分析與創(chuàng)新

第五節(jié)　機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的拓展內(nèi)容簡介

習題

第三章　平面機構(gòu)的運動分析

第一節(jié)　平面機構(gòu)運動分析概述

第二節(jié)　用速度瞬心法對機構(gòu)進行速度分析

第三節(jié)　用相對運動圖解法對機構(gòu)進行運動分析

第四節(jié)　用解析法對機構(gòu)進行運動分析

習題

第四章　平面機構(gòu)的力分析

第一節(jié)　平面機構(gòu)力分析概述

第二節(jié)　計入慣性力的機構(gòu)力分析

第三節(jié)　計入摩擦的機構(gòu)力分析

第四節(jié)　自鎖機構(gòu)的分析與設計

習題

第五章　平面連桿機構(gòu)及其設計

第一節(jié)　平面連桿機構(gòu)的特點與基本形式

第二節(jié)　平面連桿機構(gòu)的基本性質(zhì)

第三節(jié)　平面連桿機構(gòu)的設計

習題

第六章　凸輪機構(gòu)及其設計

第一節(jié)　凸輪機構(gòu)概述

第二節(jié)　從動件的運動規(guī)律及其設計

第三節(jié)　凸輪輪廓曲線的設計

第四節(jié)　凸輪機構(gòu)基本尺寸的設計

第五節(jié)　凸輪廓線的計算機輔助設計

第六節(jié)　凸輪機構(gòu)的受力分析

習題

第七章　齒輪機構(gòu)及其設計

第一節(jié)　齒輪機構(gòu)的分類

第二節(jié)　齒廓嚙合的基本定律

第三節(jié)　漸開線齒廓及其嚙合特點

第四節(jié)　漸開線標準直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸

第五節(jié)　漸開線直齒圓柱齒輪機構(gòu)的嚙合傳動

第六節(jié)　漸開線圓柱齒輪的加工及其根切現(xiàn)象

第七節(jié)　變位齒輪傳動設計

第八節(jié)　平行軸斜齒圓柱齒輪機構(gòu)

第九節(jié)　交錯軸斜齒圓柱齒輪機構(gòu)

第十節(jié)　蝸桿傳動機構(gòu)

第十一節(jié)　錐齒輪機構(gòu)

習題

第八章　輪系及其設計

第一節(jié)　輪系及其分類

第二節(jié)　定軸輪系傳動比的計算

第三節(jié)　周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算

第四節(jié)　混合輪系傳動比的計算

第五節(jié)　周輪輪系設計中的其他問題

第六節(jié)　輪系的功能及其應用

第七節(jié)　其他類型的周輪輪系簡介

習題

第九章　其他類型機構(gòu)

第一節(jié)　螺旋機構(gòu)

第二節(jié)　萬向機構(gòu)

第三節(jié)　棘輪機構(gòu)

第四節(jié)　槽輪機構(gòu)

第五節(jié)　凸輪式間歇運動機構(gòu)

第六節(jié)　不完全齒輪機構(gòu)

第七節(jié)　摩擦輪傳動機構(gòu)

第八節(jié)　廣義機構(gòu)概述

習題

第十章　空間連桿機構(gòu)及機器人機構(gòu)

第一節(jié)　空間連桿機構(gòu)概述

第二節(jié)　機器人機構(gòu)概述

第三節(jié)　機器人機構(gòu)的正解與逆解簡介

習題

第十一章　機構(gòu)系統(tǒng)及其運動方案的設計

第一節(jié)　機構(gòu)系統(tǒng)設計概述

第二節(jié)　機構(gòu)系統(tǒng)的運動協(xié)調(diào)設計

第三節(jié)　機構(gòu)系統(tǒng)的組成方法

第四節(jié)　機械系統(tǒng)運動方案的設計

習題

第十二章　機械系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)

第一節(jié)　機械運轉(zhuǎn)過程分析

第二節(jié)　機械系統(tǒng)的等效動力學模型

第三節(jié)　機械系統(tǒng)的運動方程

第四節(jié)　周期性速度波動及其調(diào)節(jié)

第五節(jié)　非周期性速度波動及其調(diào)節(jié)

習題

第十三章　機械的平衡設計與實驗

第一節(jié)　機械平衡概述

第二節(jié)　剛性轉(zhuǎn)子的平衡設計

第三節(jié)　剛性轉(zhuǎn)子的平衡實驗

第四節(jié)　平面機構(gòu)的平衡簡介

習題

附錄一　機械原理的數(shù)學基礎

第一節(jié)　矢量及其運算

第二節(jié)　坐標變換與矩陣運算

第三節(jié)　非線性方程組的數(shù)值解法

附錄二　機械原理中英文名詞術(shù)語對照表

參考文獻

《機械原理教學輔導與習題解答（第二版）》

郭衛(wèi)東

科學出版社

2013年2月1日

9787030364975

機械原理及設計

北京航空航天大學

中國大學MOOC

機械原理學習指導與習題解析

前言

第0章 緒論 1

0.1 機械原理研究的對象 1

0.1.1 機器及其特征 1

0.1.2 機構(gòu)及其特征 2

0.2 機械原理課程研究的主要內(nèi)容及方法 3

0.2.1 機械原理課程研究的主要內(nèi)容 3

0.2.2 機械原理課程研究的方法 3

0.3 機械原理課程的地位、作用及學習方法 4

0.3.1 機械原理課程的地位和作用 4

0.3.2 機械原理課程的學習方法 4

思考題與習題 4

第1章 機構(gòu)的組成原理 5

1.1 機構(gòu)的組成及機構(gòu)運動簡圖 5

1.1.1 機構(gòu)的組成要素——構(gòu)件、運動副 5

1.1.2 運動鏈與機構(gòu) 7

1.1.3 機構(gòu)運動簡圖 8

1.2 平面機構(gòu)的自由度 12

1.2.1 機構(gòu)的自由度定義 12

1.2.2 機構(gòu)具有確定運動的條件 12

1.2.3 平面機構(gòu)自由度計算 14

1.2.4 平面機構(gòu)自由度計算時的注意事項 16

1.3 平面機構(gòu)的組成原理與結(jié)構(gòu)分析 20

1.3.1 平面機構(gòu)的組成原理 20

1.3.2 平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 22

1.3.3 平面機構(gòu)的高副低代 25

1.4 綜合實例 26

思考題與習題 28

第2章 平面連桿機構(gòu)分析與設計 31

2.1 平面連桿機構(gòu)的類型、特點與應用 31

2.1.1 平面連桿機構(gòu)的特點 31

2.1.2 平面四桿機構(gòu)的基本形式與應用 32

2.1.3 平面四桿機構(gòu)的演化形式與應用 35

2.2 平面連桿機構(gòu)的工作特性 39

2.2.1 運動特性 39

2.2.2 傳力特性 42

2.3 平面機構(gòu)的運動分析 44

2.3.1 平面機構(gòu)運動分析的目的與方法 44

2.3.2 用速度瞬心法對平面機構(gòu)進行速度分析 45

2.3.3 解析法及虛擬樣機仿真法作平面機構(gòu)的運動分析 47

2.4 平面連桿機構(gòu)的設計 50

2.4.1 平面連桿機構(gòu)設計的基本問題 50

2.4.2 圖解法設計平面四桿機構(gòu) 51

2.4.3 解析法設計平面四桿機構(gòu) 55

2.4.4 實驗法設計平面四桿機構(gòu) 58

思考題與習題 59

第3章 凸輪機構(gòu)及其設計 64

3.1 凸輪機構(gòu)的應用及分類 64

3.1.1 凸輪機構(gòu)的應用 64

3.1.2 凸輪機構(gòu)的分類 65

3.2 從動件運動規(guī)律及其選擇 68

3.2.1 凸輪機構(gòu)的工作循環(huán)及基本名詞術(shù)語 68

3.2.2 從動件常用運動規(guī)律 68

3.2.3 從動件運動規(guī)律的組合 72

3.2.4 從動件運動規(guī)律的選擇 74

3.3 圖解法設計凸輪廓線 75

3.3.1 凸輪廓線設計的基本原理 75

3.3.2 直動從動件盤形凸輪機構(gòu)凸輪廓線的設計 75

3.3.3 擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)凸輪廓線的設計 78

3.4 解析法設計凸輪廓線 79

3.4.1 滾子直動從動件盤形凸輪機構(gòu)凸輪廓線的設計 79

3.4.2 平底直動從動件盤形凸輪機構(gòu)凸輪廓線的設計 81

3.4.3 滾子擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)凸輪廓線的設計 81

3.5 虛擬樣機法設計凸輪廓線 82

3.6 凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定 83

3.6.1 凸輪機構(gòu)的壓力角 83

3.6.2 凸輪基圓半徑的確定 85

3.6.3 滾子半徑的選擇 86

3.6.4 平底寬度的確定 87

3.6.5 從動件偏置方向的確定 87

3.7 凸輪機構(gòu)的計算機輔助設計 88

思考題與習題 91

第4章 齒輪機構(gòu)及其設計 94

4.1 齒輪機構(gòu)的類型及特點 94

4.1.1 平面齒輪機構(gòu) 94

4.1.2 空間齒輪機構(gòu) 94

4.2 齒廓嚙合基本定律及漸開線齒廓 96

4.2.1 齒廓嚙合基本定律 96

4.2.2 漸開線的形成及其特性 97

4.2.3 漸開線函數(shù)及漸開線方程式 98

4.2.4 漸開線齒廓的嚙合特性 98

4.3 漸開線標準直齒網(wǎng)柱齒輪的幾何尺寸 99

4.3.1 齒輪各部分的名稱 99

4.3.2 齒輪的基本參數(shù) 100

4.3.3 漸開線齒輪的幾何尺寸計算 101

4.3.4 內(nèi)齒輪和齒條 102

4.4 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動 102

4.4.1 正確嚙合條件 102

4.4.2 正確安裝條件 103

4.4.3 連續(xù)傳動條件 104

4.5 漸開線齒廓的切削加工 107

4.5.1 漸開線齒廓切削加工的基本原理 107

4.5.2 根切現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因 110

4.5.3 標準齒輪無根切的最少齒數(shù) 111

4.6 變位齒輪概述 111

4.6.1 問題的提出 111

4.6.2 變位齒輪的概念 111

4.6.3 避免根切的最小變位系數(shù) 112

4.6.4 變位齒輪的幾何尺寸 112

4.6.5 變位鑿輪傳動 113

4.7 斜齒圓柱齒輪機構(gòu) 116

4.7.1 斜齒網(wǎng)柱齒輪齒面的形成 116

4.7.2 斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及幾何尺寸計算 116

4.7.3 斜齒網(wǎng)柱齒輪的當量齒數(shù) 119

4.7.4 斜齒網(wǎng)柱齒輪嚙合傳動 119

4.7.5 斜齒網(wǎng)柱齒輪傳動特點 120

4.7.6 交錯軸斜齒輪傳動 121

4.8 蝸桿蝸輪機構(gòu) 122

4.8.1 蝸桿蝸輪機構(gòu)傳動及特點 122

4.8.2 蝸桿蝸輪機構(gòu)的正確嚙合條件 123

4.8.3 蝸桿蝸輪機構(gòu)的基本參數(shù)及幾何尺寸計算 123

4.9 圓錐齒輪機構(gòu) 125

4.9.1 網(wǎng)錐齒輪機構(gòu)的傳動特點 125

4.9.2 網(wǎng)錐齒輪的背錐與當量齒數(shù) 125

4.9.3 網(wǎng)錐齒輪的幾何尺寸計算 126

思考題與習題 128

第5章 輪系 131

5.1 輪系的組成及其分類 131

5.1.1 定軸輪系的組成 131

5.1.2 周轉(zhuǎn)輪系的組成及分類 131

5.1.3 混合輪系的組成 132

5.2 輪系的傳動比計算 132

5.2.1 定軸輪系的傳動比計算 132

5.2.2 周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算 133

5.2.3 混合輪系的傳動比計算 135

5.3 輪系的功用 137

5.3.1 獲得較大的傳動比 137

5.3.2 實現(xiàn)變速換向傳動 138

5.3.3 實現(xiàn)分路傳動 138

5.3.4 實現(xiàn)運動的合成 138

5.3.5 實現(xiàn)運動的分解 139

5.4 周轉(zhuǎn)輪系的設計及各輪齒數(shù)確定 141

5.4.1 傳動比條件 141

5.4.2 同心條件 141

5.4.3 裝配條件 142

5.4.4 鄰接條件 142

5.5 其他輪系簡介 143

5.5.1 漸開線步齒差行星齒輪傳動 143

5.5.2 擺線針輪傳動 145

5.5.3 諧波齒輪傳動 145

思考題與習題 146

第6章 其他常用機構(gòu) 150

6.1 棘輪機構(gòu) 150

6.1.1 棘輪機構(gòu)的基本形式和工作原理 150

6.1.2 棘輪機構(gòu)的特點與應用 152

6.1.3 棘輪機構(gòu)設計的若干問題 153

6.1.4 摩擦式棘輪機構(gòu)簡介 156

6.2 槽輪機構(gòu) 156

6.2.1 槽輪機構(gòu)的組成及工作原理 157

6.2.2 槽輪機構(gòu)的類型、特點及應用 157

6.2.3 槽輪機構(gòu)的運動特性系數(shù) 159

6.2.4 槽輪機構(gòu)的運動和動力特性 160

6.3 不完全齒輪機構(gòu) 161

6.3.1 不完全齒輪機構(gòu)的組成和丁作原理 161

6.3.2 不完全齒輪機構(gòu)傳動的優(yōu)缺點 162

6.4 不完全擺線針輪機構(gòu) 162

6.4.1 不完全擺線針輪機構(gòu)的組成及工作原理 162

6.4.2 不完全擺線針輪機構(gòu)的嚙合與傳動特性 163

6.5 螺旋機構(gòu) 164

6.5.1 螺旋機構(gòu)的工作原理和類型 164

6.5.2 螺旋機構(gòu)的傳動特點和應用 165

6.5.3 滾珠螺旋簡介 165

6.6 萬向聯(lián)軸節(jié) 167

6.6.1 萬向聯(lián)軸節(jié)的結(jié)構(gòu)及其運動特性 167

6.6.2 雙萬向聯(lián)軸節(jié) 168

6.6.3 萬向聯(lián)軸節(jié)的特點與應用 169

思考題與習題 169

第7章 空間連桿機構(gòu)及機器人機構(gòu) 171

7.1 空間機構(gòu)的自由度 171

7.1.1 空間機構(gòu)中構(gòu)件的自由度與運動副的約束 171

7.1.2 空間機構(gòu)的自由度計算 173

7.2 空間連桿機構(gòu)解析運算的矩陣法基礎 174

7.2.1 空間坐標平移變換 174

7.2.2 空間坐標旋轉(zhuǎn)變換 175

7.2.3 空間坐標一般變換 176

7.3 空間RSSR四桿機構(gòu)的運動分析 177

7.3.1 選定各坐標系及標定相關(guān)參數(shù) 177

7.3.2 位移方程的建立與求解 178

7.3.3 角速度與角加速度的求解 179

7.4 機器人機構(gòu) 179

7.4.1 機器人機構(gòu)的組成與運動要求 180

7.4.2 機器人主體機構(gòu)的主要類型 181

7.4.3 三自由度機器人機構(gòu)的位置問題 182

7.4.4 機器人的腕部和手部機構(gòu) l83

思考題與習題 185

第8章 機械中的摩擦與機械效率 187

8.1 運動副中的摩擦與自鎖 187

8.1.1 研究運動副中摩擦的基本力學原理 187

8.1.2 移動副（平面和槽面）中的摩擦 188

8.1.3 轉(zhuǎn)動副中的摩擦 191

8.1.4 考慮運動副摩擦的機構(gòu)的力分析與摩擦的應用 193

8.2 機械效率與自鎖 l96

8.2.1 機械效率的功率表達形式和力表達形式 196

8.2.2 機械系統(tǒng)的機械效率 198

8.2.3 機械效率與白鎖的關(guān)系 200

8.3 斜面?zhèn)鲃雍吐菪齻鲃拥臋C械效率 200

8.3.1 斜面?zhèn)鲃拥男逝c白鎖 200

8.3.2 螺旋傳動的效率與白鎖 202

思考題與習題 205

第9章 機械系統(tǒng)動力學基礎 208

9.1 機械系統(tǒng)動力學問題概述 208

9.1.1 研究機械系統(tǒng)動力學問題的目的和內(nèi)容 208

9.1.2 機械運轉(zhuǎn)的三個階段 208

9.1.3 作用于機械的外力 210

9.2 機械系統(tǒng)的等效動力學模型 211

9.2.1 轉(zhuǎn)化法的基本原理 211

9.2.2 等效量的一般表達式 213

9.2.3 轉(zhuǎn)化構(gòu)件運動方程的兩種形式 217

9.3 機械真實運動的求解 219

9.3.1 等效轉(zhuǎn)動慣量和等效力矩為位置函數(shù)時機械運動的求解 219

9.3.2 特例——等效轉(zhuǎn)動慣量和等效力矩均為常數(shù)時機械運動的求解 220

9.4 機械運動速度波動的調(diào)節(jié) 221

9.4.1 周期性速度波動的衡量指標 221

9.4.2 周期性速度波動產(chǎn)生的原因 223

9.4.3 周期性速度波動調(diào)節(jié)的基本原理 224

9.4.4 飛輪轉(zhuǎn)動慣量的近似確定 224

9.4.5 機械運動非周期性速度波動的調(diào)節(jié) 229

思考題與習題 230

第10章 機械的平衡 235

10.1 機械平衡的分類及方法 235

10.1.1 機械平衡的分類 235

10.1.2 機械平衡的方法 236

10.2 剛性轉(zhuǎn)子的平衡計算 236

10.2.1 剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡計算 236

10.2.2 剛性轉(zhuǎn)子的動平衡計算 238

10.3 剛性轉(zhuǎn)子的平衡試驗 240

10.3.1 靜平衡試驗 240

10.3.2 動平衡試驗 240

10.3.3 轉(zhuǎn)子的許用不平衡量 241

10.4 撓性轉(zhuǎn)子的動平衡簡介 242

10.5 平面機構(gòu)的平衡 243

10.5.1 機構(gòu)慣性力的完全平衡 243

10.5.2 機構(gòu)慣性力的部分平衡 246

思考題與習題 247

第11章 機構(gòu)系統(tǒng)的運動方案設計 250

11.1 機構(gòu)系統(tǒng)運動方案設計概述 250

11.1.1 機構(gòu)系統(tǒng)運動方案設計的任務與步驟 250

11.1.2 機構(gòu)系統(tǒng)設計的創(chuàng)新途徑 252

11.2 基本機構(gòu)的組合方式 255

11.2.1 機構(gòu)的串接式組合 255

11.2.2 機構(gòu)的并接式組合 256

11.2.3 機構(gòu)的復合式組合 256

11.2.4 機構(gòu)的反饋式組合 257

11.2.5 機構(gòu)的疊連式組合 257

11.3 典型組合機構(gòu)的分析與設計 258

11.3.1 連桿凸輪組合機構(gòu) 258

11.3.2 凸輪齒輪組合機構(gòu) 261

11.3.3 連桿齒輪組合機構(gòu) 263

11.4 機構(gòu)選型及機構(gòu)系統(tǒng)運動方案設計 264

11.4.1 機構(gòu)類型的選擇 264

11.4.2 機構(gòu)系統(tǒng)運動方案設計的某些特殊要求 267

11.4.3 機構(gòu)系統(tǒng)運動方案設計的基本原則 269

11.5 機構(gòu)系統(tǒng)運動循環(huán)圖 272

11.5.1 機構(gòu)系統(tǒng)運動循環(huán)圖及萁類型 272

11.5.2 機構(gòu)系統(tǒng)運動循環(huán)圖的擬訂 275

11.6 機構(gòu)系統(tǒng)運動方案設計實例 280

11.6.1 總功能分析 280

11.6.2 功能分解 281

11.6.3 運動轉(zhuǎn)換功能圖 281

11.6.4 形態(tài)學矩陣 282

11.6.5 運動循環(huán)圖 283

11.6.6 運動示意圖 283

思考題與習題 284

參考文獻 286

毛瑩

韓楊

徐曉晨

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