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第0章 绪论1

0.1 机械原理课程的任务是认识机构和设计机构1

0.1.1 机械原理学科的形成1

0.1.2 机器、机构、机械的定义2

0.1.3 机械原理课程是认识和设计机构的课程6

0.2 机械原理课程是机械设计的第一门课程，是富于创造性的课程6

0.2.1 机械设计和制造过程7

0.2.2 机械原理课程是发挥创造力的广阔园地8

0.3 人人都有创造的潜力，关键在于勤学、勤思、勤动手9

第1章 机构设计中的几个基本概念12

1.1 机构运动简图12

1.1.1 机构组成要素12

1.1.2 运动链与机构17

1.1.3 机构运动简图的画法17

1.1.4 机构运动简图的作用23

1.2 机构自由度25

1.2.1 在平面中自由运动的构件的自由度25

1.2.2 平面运动副对构件的约束26

1.2.3 平面机构自由度计算公式26

1.2.4 应用平面机构自由度计算公式时的注意事项27

1.2.5 机构自由度与主动件（原动件）的关系34

1.2.6 空间机构的自由度35

1.3 平面机构组成原理41

1.3.1 杆组41

1.3.2 平面机构组成原理及结构分析44

1.3.3 平面高副低代法47

1.4 机构运动的速度瞬心及由瞬心求速度49

1.4.1 速度瞬心49

1.4.2 瞬心的求法50

1.4.3 用瞬心求速度52

1.5 运动副的自锁和机械效率54

1.5.1 运动副中的摩擦及自锁54

1.5.2 机械效率及自锁63

习题69

第2章 常用基本机构的特性及应用80

2.1 概述80

2.2 平面四杆机构的特性及应用81

2.2.1 铰链四杆机构的组成82

2.2.2 铰链四杆机构的运动特性82

2.2.3 铰链四杆机构的传力特性90

2.2.4 铰链四杆机构的应用举例92

2.3 凸轮机构的特性及应用97

2.3.1 凸轮机构的组成97

2.3.2 凸轮机构的运动特性101

2.3.3 凸轮机构的传力特性103

2.3.4 凸轮机构的应用举例104

2.4 齿轮机构的特性及应用107

2.4.1 齿轮机构的组成107

2.4.2 齿轮机构的运动特性110

2.4.3 齿轮机构的传力特性124

2.4.4 齿轮机构的应用举例125

2.5 其它技术原理组成的机构特性及应用131

2.5.1 依靠摩擦力传递运动的机构131

2.5.2 有弹性、振动、惯性、重力作用的机构136

2.5.3 液压、气动作用机构的特性及应用141

2.5.4 电气机构的特性及应用142

2.5.5 热、光、声、生物技术原理的应用143

习题145

第3章 基本机构的变异和组合152

3.1 基本机构152

3.1.1 单自由度基本机构及其特性152

3.1.2 两自由度基本机构及其特性153

3.2 基本机构的变异154

3.2.1 变更机构的机架——倒置154

3.2.2 改变运动副及构件的尺寸158

3.2.3 改变运动副的形状160

3.2.4 改变运动副的位置161

3.2.5 增加辅助构件162

3.3 常用变异机构的特性和应用163

3.3.1 棘轮机构163

3.3.2 槽轮机构167

3.3.3 不完全齿轮机构171

3.3.4 球面连杆机构（万向联轴器）175

3.4 机构的组合179

3.4.1 机构的串联组合179

3.4.2 机构的并联组合185

3.4.3 机构的反馈组合189

3.4.4 机构的运载组合191

3.4.5 机构的时序组合192

习题194

第4章 机械运动系统方案设计200

4.1 概述200

4.2 从机器功能要求出发设计机械运动系统方案201

4.2.1 使用要求与机器的功能201

4.2.2 机器功能与机械运动系统201

4.2.3 机械运动系统方案的设计过程202

4.3 从构件数、运动副数及其合理配置要求出发设计机械运动系统方案210

4.3.1 构件数、运动副数与机构自由度的关系210

4.3.2 运动副在构件上配置的方法210

4.3.3 构件连接方法212

4.3.4 基本结构的变异214

4.3.5 机械运动系统方案的确定方法217

习题221

第5章 平面连杆机构设计224

5.1 平面连杆机构的基本设计命题224

5.2 图解法设计实现给定位置的四杆机构225

5.2.1 半角转动法的基本几何关系225

5.2.2 实现给定连杆有限相离位置的四杆机构设计227

5.2.3 实现给定两连架杆对应角位移的铰链四杆机构设计234

5.2.4 实现给定行程速比系数K的四杆机构设计240

5.3 实验法设计实现给定连杆轨迹的四杆机构242

5.3.1 实验法242

5.3.2 图谱法242

5.4 解析法设计铰链四杆机构243

5.4.1 给定连杆位置设计铰链四杆机构243

5.4.2 给定轨迹上5点及主动（或从动）连架杆相应位置的铰链四杆机构设计247

5.4.3 实现给定两连架杆对应位置的铰链四杆机构设计248

5.4.4 要求实现给定轨迹的铰链四杆机构设计249

习题250

第6章 凸轮机构设计256

6.1 从动件的常用运动规律及其选择256

6.1.1 多项式类基本运动规律257

6.1.2 三角函数类基本运动规律260

6.1.3 组合运动规律（改进型运动规律）262

6.1.4 从动件运动规律的选择264

6.2 根据从动件位移规律绘制凸轮廓线265

6.2.1 对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构265

6.2.2 偏置尖顶移动从动件盘形凸轮机构267

6.2.3 尖顶摆动从动件盘形凸轮机构268

6.2.4 滚子从动件盘形凸轮机构269

6.2.5 平底从动件盘形凸轮机构271

6.3 从动件的许用压力角和凸轮的基圆半径273

6.3.1 机构自锁与从动件的许用压力角273

6.3.2 凸轮机构压力角与基圆半径274

6.3.3 按结构、强度确定凸轮基圆半径279

6.4 凸轮廓线的解析式280

6.5 空间凸轮机构281

6.5.1 移动从动件圆柱凸轮机构281

6.5.2 摆动从动件圆柱凸轮机构282

6.5.3 空间凸轮单向间歇运动机构283

习题285

第7章 齿轮啮合原理及机构设计289

7.1 渐开线和渐开线圆柱直齿轮289

7.1.1 共轭齿廓289

7.1.2 圆的渐开线及其性质289

7.1.3 渐开线标准圆柱直齿轮轮齿的排列（齿轮各部分名称和尺寸）291

7.2 平行轴间一对圆柱渐开线标准直齿轮机构296

7.2.1 一对渐开线齿廓啮合能保证传动比恒定296

7.2.2 一对渐开线齿轮的啮合过程297

7.2.3 一对渐开线直齿圆柱齿轮的连续传动条件298

7.2.4 齿轮作无侧隙传动的条件及标准安装中心距303

7.2.5 齿轮齿条啮合传动303

7.3 范成法加工渐开线齿轮304

7.3.1 轮齿齿廓的切制原理304

7.3.2 齿条刀加工渐开线标准齿轮306

7.3.3 用齿条型刀具切制标准圆柱直齿轮不发生根切的最少齿数308

7.4 齿轮的变位——非标准齿轮309

7.4.1 齿条型刀具加工直齿轮不根切的最小变位系数309

7.4.2 变位齿轮的尺寸变化309

7.4.3 一对变位齿轮传动的尺寸310

7.5 平行轴间渐开线斜齿圆柱齿轮314

7.5.1 斜齿轮的形成314

7.5.2 斜齿圆柱齿轮与斜齿条啮合315

7.5.3 斜齿轮标准参数，当量齿轮316

7.5.4 斜齿轮传动的优缺点318

7.6 相错轴间螺旋齿轮机构和蜗杆蜗轮机构319

7.6.1 螺旋齿轮机构319

7.6.2 蜗杆蜗轮机构320

7.7 相交轴间的圆锥齿轮机构323

7.8 平行轴间传动机构的其他齿形326

7.8.1 摆线齿形326

7.8.2 圆弧齿形328

7.8.3 任一对共轭曲线的作图求解329

7.9 齿轮机构设计331

7.9.1 齿轮机构中各对齿轮间传动比的选择和分配331

7.9.2 齿数设计332

习题335

第8章 机构组合系统的尺寸综合（设计）339

8.1 概述339

8.2 机构串联组合的尺寸综合340

8.2.1 方案一340

8.2.2 方案二342

8.2.3 方案三346

8.3 机构并联组合的尺寸综合347

8.3.1 四构件四移动副机构为基础机构的并联组合系统347

8.3.2 差动轮系为基础机构的并联组合系统348

8.4 机构反馈组合的尺寸综合352

8.5 机构运载组合的尺寸综合353

8.6 机构时序组合的尺寸综合353

习题356

第9章 机构的运动学性能分析360

9.1 机构运动分析的目的和方法360

9.2 用相对运动向量图解法分析机构的运动361

9.2.1 铰链四杆机构的速度和加速度分析——同一刚体上两点之间的运动关系362

9.2.2 导杆机构的速度和加速度分析——不同刚体上两点之间的运动关系367

9.2.3 有滚滑副的机构速度和加速度分析370

9.2.4 通过特殊点进行机构运动分析373

9.3 机构的运动线图377

9.4 用解析法分析机构的运动378

习题381

第10章 机构动力学性能分析384

10.1 概述384

10.2 作用在机构上的力，机器运动的3个阶段384

10.2.1 作用在机构上的力384

10.2.2 驱动力和工作阻力的形式385

10.2.3 机器运动的3个阶段386

10.3 等效力矩（力）和等效转动惯量（质量）388

10.4 机构运动方程式392

10.5 已知力作用下求机构的真实运动393

10.5.1 等效力矩为等效构件角位置函数时的运动求法394

10.5.2 等效力矩为等效构件角速度函数，等效转动惯量为常数时的运动求法396

10.6 周期性速度波动的调节——飞轮转动惯量的计算397

10.6.1 调节周期性速度波动的目的和方法397

10.6.2 机器运转的平均角速度和不均匀系数398

10.6.3 飞轮转动惯量的计算400

10.6.4 非周期性速度波动的概念403

10.7 回转体的平衡404

10.7.1 回转体平衡的目的和内容404

10.7.2 质量在同一回转平面内的转子的平衡405

10.7.3 质量不在同一回转平面内的转子的平衡406

10.7.4 转子不平衡量的表示方法与许用不平衡量410

习题413

参考文献418