本書是根據(jù)教育部高等學(xué)校機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的“機(jī)械原理課程教學(xué)基本要求”編寫的。全書內(nèi)容從機(jī)構(gòu)分析,機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),機(jī)構(gòu)系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)到機(jī)械動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì),遵循以設(shè)計(jì)為主線,以加強(qiáng)基本概念、基本理論、基本方法,理論與工程實(shí)踐相結(jié)合為指導(dǎo)思想,對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械原理的內(nèi)容進(jìn)行了整合與拓展。
本書是根據(jù)教育部高等學(xué)校機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制訂的《機(jī)械原理課程教學(xué)基本要求》,以設(shè)計(jì)為主線,以加強(qiáng)基本理論、基本方法和基本知識(shí)為基礎(chǔ),以培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)編寫的。在編寫中,既汲取了國(guó)內(nèi)外同類教材的優(yōu)點(diǎn),又結(jié)合作者多年的教學(xué)科研經(jīng)驗(yàn),也根據(jù)本課程與時(shí)俱進(jìn)的要求,引入了一些新內(nèi)容。
一、編寫本書指導(dǎo)思想的說(shuō)明
1.繼承、去舊、增新、拓展、創(chuàng)新
繼承機(jī)械原理的傳統(tǒng)經(jīng)典內(nèi)容;刪除過(guò)于陳舊內(nèi)容,如用圖解法設(shè)計(jì)凸輪廓線等;增加新內(nèi)容,如變胞機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算等;拓展機(jī)械原理的一些內(nèi)容,如自由度的線性相關(guān),柔性機(jī)構(gòu)等;加強(qiáng)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新內(nèi)容,如利用機(jī)構(gòu)組成原理進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等。
2.強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)基本理論、基本方法和基本知識(shí)的培養(yǎng)
為適應(yīng)“加強(qiáng)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)”的改革思想,加強(qiáng)了機(jī)構(gòu)的基本概念、機(jī)構(gòu)分析與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的內(nèi)容,為機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
3.強(qiáng)調(diào)以設(shè)計(jì)為主線,培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)意識(shí)與學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方法貫穿全書
機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析部分增加了利用機(jī)構(gòu)組合原理進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的內(nèi)容,將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析納入機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的性能檢驗(yàn),并在機(jī)構(gòu)力分析中增加了利用摩擦特性設(shè)計(jì)自鎖機(jī)構(gòu)的內(nèi)容;連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部分突出了連桿機(jī)構(gòu)的演化與變異設(shè)計(jì),增加了連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾何代數(shù)法;凸輪機(jī)構(gòu)部分增加了偏距的設(shè)計(jì)等內(nèi)容;機(jī)械平衡突出為機(jī)械平衡設(shè)計(jì);機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)強(qiáng)調(diào)了飛輪設(shè)計(jì)!霸O(shè)計(jì)”主線貫穿了全書。
4.理論與實(shí)踐相結(jié)合,強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用能力
盡量引入工程實(shí)例,把習(xí)題分為理解、分析與設(shè)計(jì)、自測(cè)練習(xí)三部分。選編了很多結(jié)合工程實(shí)踐的習(xí)題,有利于培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
5.提高可讀性,改革插圖風(fēng)格
本書插圖采用三維實(shí)物圖和灰度圖,層次分明。改進(jìn)插圖促進(jìn)對(duì)理論與方法的理解。
二、本書體系的說(shuō)明
為突出設(shè)計(jì)主線,本書的體系為:機(jī)構(gòu)分析-機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-機(jī)構(gòu)系統(tǒng)及運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)-機(jī)械動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)。從機(jī)構(gòu)組成與分析入手,建立機(jī)構(gòu)的基本概念,再進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析與受力分析,學(xué)習(xí)研究機(jī)構(gòu)性能的方法。進(jìn)而講述各種機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念與方法,并在掌握幾種典型基本機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法后,再講述基本機(jī)構(gòu)如何組合成機(jī)構(gòu)系統(tǒng)及其運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)。最后講述考慮到動(dòng)力學(xué)因素的機(jī)械系統(tǒng)的平衡設(shè)計(jì)與飛輪設(shè)計(jì),從而形成了完整的機(jī)構(gòu)及其系統(tǒng)的教學(xué)體系。
緒論
第一節(jié) 機(jī)械總論
第二節(jié) 機(jī)械原理課程的研究對(duì)象與內(nèi)容
第三節(jié) 學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程的目的與方法
第四節(jié) 機(jī)械原理發(fā)展過(guò)程簡(jiǎn)介
習(xí)題
第一章 機(jī)械原理的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
第一節(jié) 矢量及其運(yùn)算
第二節(jié) 坐標(biāo)變換與矩陣運(yùn)算
第三節(jié) 非線性方程組的數(shù)值解法
第二章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析
第一節(jié) 運(yùn)動(dòng)鏈與機(jī)構(gòu)
第二節(jié) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
第三節(jié) 機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算
第四節(jié) 機(jī)構(gòu)分析與創(chuàng)新
第五節(jié) 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的拓展內(nèi)容簡(jiǎn)介
習(xí)題
第三章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析
第一節(jié) 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析概述
第二節(jié) 用速度瞬心法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行
速度分析
第三節(jié) 用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行
運(yùn)動(dòng)分析
第四節(jié) 用解析法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析
習(xí)題
第四章 平面機(jī)構(gòu)的力分析
第一節(jié) 平面機(jī)構(gòu)力分析概述
第二節(jié) 計(jì)入慣性力的機(jī)構(gòu)力分析
第三節(jié) 計(jì)人摩擦的機(jī)構(gòu)力分析
第四節(jié) 自鎖機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)
習(xí)題
第五章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)
第一節(jié) 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與基本
形式
第二節(jié) 平面連桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)
第三節(jié) 平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
習(xí)題
第六章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)
第一節(jié) 凸輪機(jī)構(gòu)概述
第二節(jié) 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)
第三節(jié) 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)
第四節(jié) 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)
第五節(jié) 凸輪廓線的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
第六節(jié) 凸輪機(jī)構(gòu)的受力分析
習(xí)題
第七章 齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)
第一節(jié) 齒輪機(jī)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(diǎn)
第四節(jié) 漸開線標(biāo)準(zhǔn)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(jī)構(gòu)的嚙合傳動(dòng)
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(dòng)設(shè)計(jì)
第八節(jié) 平行軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)
第九節(jié) 蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
第十節(jié) 圓錐齒輪機(jī)構(gòu)
習(xí)題
第八章 輪系及其設(shè)計(jì)
第一節(jié) 輪系及其分類
第二節(jié) 定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算
第三節(jié) 周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算
第四節(jié) 混合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算
第五節(jié) 行星輪系設(shè)計(jì)中的其他問(wèn)題
第六節(jié) 其他類型的行星輪系簡(jiǎn)介
習(xí)題
第九章 其他類型機(jī)構(gòu)
第一節(jié) 螺旋機(jī)構(gòu)
第二節(jié) 萬(wàn)向機(jī)構(gòu)
第三節(jié) 棘輪機(jī)構(gòu)
第四節(jié) 槽輪機(jī)構(gòu)
第五節(jié) 凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)
第六節(jié) 不完全齒輪機(jī)構(gòu)
第七節(jié) 摩擦輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
第八節(jié) 廣義機(jī)構(gòu)概述
習(xí)題
第十章 空間連桿機(jī)構(gòu)及機(jī)器人機(jī)構(gòu)
第一節(jié) 空間連桿機(jī)構(gòu)概述
第二節(jié) 機(jī)器人機(jī)構(gòu)概述
第三節(jié) 機(jī)器人機(jī)構(gòu)的正解與逆解簡(jiǎn)介
習(xí)題
第十一章 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)及其運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)
第一節(jié) 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述
第二節(jié) 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)
第三節(jié) 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的組成方法
第四節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)
習(xí)題
第十二章 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)
第一節(jié) 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程分析
第二節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型
第三節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程
第四節(jié) 周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)
第五節(jié) 非周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)
習(xí)題
第十三章 機(jī)械的平衡設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)
第一節(jié) 機(jī)械平衡概述
第二節(jié) 剛性轉(zhuǎn)子的平衡設(shè)計(jì)
第三節(jié) 剛性轉(zhuǎn)子的平衡實(shí)驗(yàn)
第四節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的平衡簡(jiǎn)介
習(xí)題
機(jī)械原理中英文名詞術(shù)語(yǔ)對(duì)照表
參考文獻(xiàn)
機(jī)械原理課程是機(jī)械設(shè)計(jì)及理論學(xué)科中研究機(jī)械科學(xué)中具有共性的基礎(chǔ)理論和設(shè)計(jì)方法的課程,所以其內(nèi)容是機(jī)械設(shè)計(jì)及理論學(xué)科的重要內(nèi)容之一。
通過(guò)前面的說(shuō)明已經(jīng)知道,機(jī)器種類眾多,但組成機(jī)器的機(jī)構(gòu)種類是有限的。因?yàn)槿魏螜C(jī)械都是由機(jī)構(gòu)組成的,所以研究機(jī)構(gòu)的組成,運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力設(shè)計(jì)就是研究機(jī)械中的共性問(wèn)題。
二、機(jī)械原理發(fā)展過(guò)程簡(jiǎn)介
機(jī)械的使用減輕或代替了人類的勞動(dòng),改善了人類的生活條件,促進(jìn)了人類社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展。但長(zhǎng)期以來(lái),人們只是憑匠人的言傳身教來(lái)制造機(jī)械,沒(méi)有理論與方法的指導(dǎo),也缺少圖樣記載,因此古代機(jī)械的發(fā)展不但比較緩慢,而且很多古代機(jī)械已經(jīng)失傳。
17世紀(jì)的歐洲文藝復(fù)興和18世紀(jì)初期的工業(yè)革命,推動(dòng)了機(jī)械工業(yè)的空前發(fā)展,這時(shí),迫切需要用有關(guān)機(jī)器的理論來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn),就是在這種形勢(shì)下,德國(guó)人勒洛(Reuleaux)于1875年出版了《機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)》,奠定了機(jī)械原理的基礎(chǔ)。限于當(dāng)時(shí)的條件,分析和設(shè)計(jì)方法采用了作圖方法。在同期,俄國(guó)人契比雪夫(Chebyshev)應(yīng)用代數(shù)法解決了機(jī)構(gòu)的近似設(shè)計(jì)問(wèn)題,機(jī)械原理逐漸形成了一門獨(dú)立的技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科,為指導(dǎo)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了理論與方法,促進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的大發(fā)展。20世紀(jì)30年代,各國(guó)開始對(duì)機(jī)器和機(jī)構(gòu)的理論進(jìn)行比較深入地研究。以德國(guó)學(xué)者為代表的機(jī)構(gòu)學(xué)專家以幾何學(xué)為基礎(chǔ),對(duì)各類機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,取得了很大的成就。直到現(xiàn)在,很多教科書中仍然采用幾何法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)。蘇聯(lián)的機(jī)構(gòu)學(xué)專家運(yùn)用代數(shù)法對(duì)機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行了深入研究,在機(jī)構(gòu)精確度、包絡(luò)理論、空間機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域做出了很大貢獻(xiàn)。我國(guó)機(jī)構(gòu)學(xué)家劉仙洲教授,先后在北洋大學(xué)、東北大學(xué)、清華大學(xué)等多所大學(xué)任教,奠定了我國(guó)機(jī)械原理的基礎(chǔ)。
第二次世界大戰(zhàn)以后,隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明與普及,機(jī)器與機(jī)構(gòu)的理論研究取得飛速發(fā)展。數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的結(jié)合,使得過(guò)去不能解決的問(wèn)題變得容易了。以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ),以計(jì)算機(jī)為工具的機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)方法正在沖擊傳統(tǒng)的幾何方法;優(yōu)化設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、仿生設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化正在豐富機(jī)械原理課程的內(nèi)容。
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),我國(guó)機(jī)械原理的課程體系發(fā)生了很大變化。由機(jī)構(gòu)分析與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)并重的課程體系發(fā)展到以設(shè)計(jì)為主線的課程體系,突出了設(shè)計(jì)內(nèi)容,特別是突出了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的內(nèi)容,為培養(yǎng)自主型設(shè)計(jì)人員提供理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
……