機械原理

前言

本書是在北京市高等教育精品教材建設重點支持項目資助下，依據(jù)2006～2010年教育部高等學校機械學科教學指導委員會機械基礎課程教學指導分委員會編寫的《機械原理課程教學基本要求》（報批稿）及《機械原理課程教學基本要求》編制說明，結合北京市9所院校的本課程特色，以及在“機械原理”課程的體系改革、內(nèi)容建設和教學方法探索上所取得的一系列成果的基礎上編寫而成的。本書內(nèi)容力圖體現(xiàn)以“設計為主線”的指導思想，在加強基礎理論、基本方法和基本技能培養(yǎng)的基礎上，以機構和機械系統(tǒng)設計為主線，注重機構和機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計能力的培養(yǎng)。為體現(xiàn)“設計為主線”的思想，本書精簡了機構分析的有關內(nèi)容。為充分體現(xiàn)“分析為設計服務”這一理念，本書將“機構的運動分析”內(nèi)容歸人到“平面連桿機構的分析與設計”中，將“平面機構的力分析”歸入到“機械的摩擦與效率”中，并且其有關內(nèi)容的多少和難易程度以滿足機構設計的要求為準則。為達到“機構和機械創(chuàng)新設計能力培養(yǎng)”的目的，書中在大量介紹機構的應用和設計實例的基礎上，重點突出了綜合設計實例和機構的創(chuàng)新設計，加強了機械系統(tǒng)運動方案設計，并將空間連桿機構和機器人機構引入到本書中，拓寬了機構分析和設計的廣度和深度。本書的內(nèi)容量是按照50～70學時編寫的，每章后面都配有精選的思考題與習題。此外，本書還配有《機械原理教學輔導與習題解答》，它既有對教材內(nèi)容的總結與歸納，又指出了重點和難點內(nèi)容，特別是典型例題、常見錯誤和習題解答的內(nèi)容，對讀者有極大幫助。參加本書編寫的院校有北京航空航天大學、北京石油化工學院、北京工業(yè)大學、北京印刷學院、北京建筑工程學院、北京交通大學、北京林業(yè)大學、中國農(nóng)業(yè)大學、北京化工大學9所院校。編寫人員有郭衛(wèi)東（第0章，第7章）、劉占民（第1章）、趙京（第2章部分）、張曉玲（第2章部分，第3章）、王躍進（第4章）、竇蘊平（第5章）、李德才（第6章，第11章）、司慧（第8章）、張云文（第9章）、張莉彥（第10章）。本書由郭衛(wèi)東任主編，負責全書的統(tǒng)稿、修改和定稿工作。本書是在科學出版社毛瑩編輯的策劃和組織下編寫完成的，在此深表謝意，同時對為本書作出貢獻的其他人員一并表示感謝。本書在編寫過程中參考了一些同類教材和著作，在此也對這些教材和著作的作者表示誠摯的謝意。由于編者水平有限，書中欠妥之處在所難免，誠望讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　本書是在北京市高等教育精品教材建設重點支持項目的資助下，總結了北京市9所高校“機械原理”課程教學的研究成果，并結合十多位教師多年從事本課程教學的經(jīng)驗編寫完成的。其特點是在夯實機構學基礎理論知識的同時，在一定程度上拓展新的研究成果和理論，進一步加強理論與工程實際問題的聯(lián)系。　　全書分為12章，包括緒論、機構的組成原理、平面連桿機構分析與設計、凸輪機構及其設計、齒輪機構及其設計、輪系、其他常用機構、空間連桿機構及機器人機構、機械中的摩擦與機械效率、機械系統(tǒng)動力學基礎、機械的平衡和機構系統(tǒng)的運動方案設計。　　本書可作為高等學校機械類各專業(yè)的教學用書，也可供機械工程領域的工程技術人員參考。

書籍目錄

前言第0章 緒論　0.1 機械原理研究的對象　　0.1.1 機器及其特征　　0.1.2 機構及其特征　0.2 機械原理課程研究的主要內(nèi)容　　0.2.1 機械原理課程研究的主要內(nèi)容　　0.2.2 機械原理課程研究的方法　0.3 機械原理課程的地位、作用及學習方法　　0.3.1 機械原理課程的地位和作用　　0.3.2 機械原理課程的學習方法　思考題與習題第1章 機構的組成原理　1.1 機構的組成及機構運動簡圖　　1.1.1 機構的組成要素——構件、運動副　　1.1.2 運動鏈與機構　　1.1.3 機構運動簡圖　1.2 平面機構的自由度　　1.2.1 機構具有確定運動的條件　　1.2.2 平面機構自由度計算　　1.2.3 平面機構自由度計算時的注意事項　1.3 平面機構的組成原理與結構分析　　1.3.1 平面機構的組成原理　　1.3.2 平面機構的結構分析　　1.3.3 平面機構的高副低代　1.4 綜合實例　思考題與習題第2章 平面連桿機構分析與設計　2.1 平面連桿機構的類型、特點與應用　　2.1.1 平面連桿機構的特點　　2.1.2 平面四桿機構的基本形式與應用　　2.1.3 平面四桿機構的演化形式與應用　2.2 平面連桿機構的工作特性　　2.2.1 運動特性　　2.2.2 傳力特性　2.3 平面機構的運動分析　　2.3.1 平面機構運動分析的目的與方法　　2.3.2 用速度瞬心法對平面機構進行速度分析　　2.3.3 解析法作平面機構的運動分析　2.4 平面連桿機構的設計　　2.4.1 平面連桿機構設計的基本問題　　2.4.2 圖解法設計平面四桿機構　　2.4.3 解析法設計平面四桿機構　　2.4.4 實驗法設計平面四桿機構　思考題與習題第3章 凸輪機構及其設計　3.1 凸輪機構的應用及分類　　3.1.1 凸輪機構的應用　　3.1.2 輪機構的分類　3.2 從動件運動規(guī)律及其選擇　　3.2.1 凸輪機構的工作循環(huán)及基本名詞術語　　3.2.2 從動件常用運動規(guī)律　　3.2.3 從動件運動規(guī)律的組合　　3.2.4 從動件運動規(guī)律的選擇　3.3 圖解法設計凸輪廓線　　3.3.1 凸輪廓線設計的基本原理　　3.3.2 移動從動件盤形凸輪機構凸輪廓線的設計　　3.3.3 擺動從動件盤形凸輪機構凸輪廓線的設計　3.4 解析法設計凸輪廓線　　3.4.1 移動滾子從動件盤形凸輪機構凸輪廓線的設計　　3.4.2 移動平底從動件盤形凸輪機構凸輪廓線的設計　　3.4.3 擺動滾子從動件盤形凸輪機構凸輪廓線的設計　　3.4.4 圓柱凸輪廓線的設計　3.5 凸輪機構基本尺寸的確定　　3.5.1 凸輪機構的壓力角　　3.5.2 凸輪基圓半徑的確定　　3.5.3 滾子半徑的選擇　　3.5.4 平底寬度的確定　　3.5.5 從動件偏置方向的確定　3.6 凸輪機構的計算機輔助設計　思考題與習題第4章 齒輪機構及其設計　4.1 齒輪機構的類型及特點　　4.1.1 平面齒輪機構　　4.1.2 空間齒輪機構　4.2 齒廓嚙合基本定律及漸開線齒廓　　4.2.1 齒廓嚙合基本定律　　4.2.2 漸開線的形成及其特性　　4.2.3 漸開線函數(shù)及漸開線方程式　　4.2.4 漸開線齒廓的嚙合特性　4.3 漸開線標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸　　4.3.1 齒輪各部分的名稱　　4.3.2 齒輪的基本參數(shù)　　4.3.3 漸開線齒輪的幾何尺寸計算　　4.3.4 內(nèi)齒輪和齒條　4.4 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動　　4.4.1 正確嚙合條件　　4.4.2 正確安裝條件　　4.4.3 連續(xù)傳動條件　4.5 漸開線齒廓的切削加工　　4.5.1 漸開線齒廓切削加工的基本原理　　4.5.2 根切現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因　　4.5.3 標準齒輪無根切的最少齒數(shù)　4.6 變位齒輪概述　　4.6.1 問題的提出　　4.6.2 變位齒輪的概念　　4.6.3 避免根切的最小變位系數(shù)　　4.6.4 變位齒輪的幾何尺寸　　4.6.5 變位齒輪傳動　4.7 斜齒圓柱齒輪機構　　4.7.1 斜齒圓柱齒輪齒面的形成　　4.7.2 斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及幾何尺寸計算　　4.7.3 斜齒圓柱齒輪的當量齒數(shù)　　4.7.4 斜齒圓柱齒輪嚙合傳動　　4.7.5 斜齒圓柱齒輪傳動特點　　4.7.6 交錯軸斜齒輪傳動　4.8 蝸桿蝸輪機構　　4.8.1 蝸桿蝸輪機構傳動及特點　　4.8.2 蝸桿蝸輪機構的正確嚙合條件　　4.8.3 蝸桿蝸輪機構的基本參數(shù)及幾何尺寸計算　4.9 圓錐齒輪機構　　4.9.1 圓錐齒輪機構的傳動特點　　4.9.2 圓錐齒輪的背錐與當量齒數(shù)　　4.9.3 圓錐齒輪的幾何尺寸計算　思考題與習題第5章 輪系第6章 其他常用機構第7章 空間連桿機構及機器人機構第8章 機械中的摩擦與機械效率第9章 機械系統(tǒng)動力學基礎第10章 機械的平衡第11章 機構系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)方案設計參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第0章　緒論本章主要介紹機械原理課程的研究對象和研究內(nèi)容，以及機械原理課程的地位、作用及學習方法，使讀者對課程的性質(zhì)、主要內(nèi)容等方面有一個初步的了解，為進一步學習本課程打好基礎。0.1　機械原理研究的對象機械原理是機器與機構原理的簡稱，是以機器和機構為研究對象的一門學科。0.1.1　機器及其特征在日常生活和工作中，我們接觸和見過很多機器，從家庭用的洗衣機、電風扇到工廠使用的各種機床，從汽車、起重機到機器人、宇宙飛船等。機器的種類繁多，構造、用途和性能也各不相同。雖然我們對機器已經(jīng)有了一定的感性認識，但一部機器究竟是怎樣組成的，它有哪些特征？為了說明這些問題，首先來分析以下兩個實例。圖0-1所示為一臺內(nèi)燃機。主體部分由缸體1、活塞2、連桿3和曲軸4等組成。當燃氣在缸體內(nèi)燃燒膨脹而推動活塞移動時，通過連桿帶動曲軸繞其軸線轉(zhuǎn)動。為使曲軸得到連續(xù)的轉(zhuǎn)動，必須定時地送進燃氣和排出廢氣，這是由缸體兩側(cè)的凸輪5′，通過頂桿6、控制進氣閥7和排氣閥8，使其定時關閉和打開來實現(xiàn)的。曲軸4的轉(zhuǎn)動通過齒輪4′、5傳遞給凸輪5′，再通過桿件6，使閥門7和8的運動與活塞2的移動位置保持某種配合關系。機械原理作為一門學科，并不研究某種特定的機器或機構，而是研究機構與機器在運動與動力學方面的共性問題，并著重研究常用機構的運動設計問題。機械原理課程研究的內(nèi)容可歸納為“分析”和“綜合”兩大類。分析：對已有機器或機構在組成、運動和動力學等方面作分析，以了解和掌握機器或機構的運動和動力學特性。綜合：就是按照給定的運動和傳力等方面的要求和條件，選擇機構的類型（包括創(chuàng)造新機構），并設計出與運動有關的機件的幾何形狀（如凸輪輪廓）和尺寸（如連桿長度）。由于不涉及各機件的強度、材料選擇和具體的結構形狀等問題，故機構的綜合實質(zhì)上是機構運動簡圖設計，簡稱機構設計。機構的分析與綜合雖然出發(fā)點和目的不同，但是在解決機器的結構和運動問題時，兩者往往是緊密相關的，并由此構成機械原理研究的主要內(nèi)容。1.機構的組成分析研究機構的組成要素和組成原理，判斷機構運動的可能性和確定性，為合理組成各種機構和創(chuàng)造新機構探索基本規(guī)律。2.常用機構的分析與設計以設計為主線，介紹各種常用機構的類型、功用和特點，分析各種機構的傳動特性，研究機構在滿足給定運動和傳力等要求時的尺寸或幾何形狀的設計方法。3.機構組合系統(tǒng)的分析與設計研究由若干基本機構組成機構系統(tǒng)的連接方式，典型組合機構的分析與設計，以及機構系統(tǒng)運動方案設計準則。4.機械的若干動力學問題著重研究機械中的摩擦與機械效率對機構運動的影響，探討機械在已知質(zhì)量和外力的作用下的真實運動規(guī)律，解決機械在運轉(zhuǎn)中周期性速度波動和機械中慣性力不平衡等問題。O.2.2 機械原理課程研究的方法研究機械原理問題的方法有圖解法和解析法兩大類。圖解法主要是通過作圖求解機構運動和設計問題，特點是幾何概念清晰，直觀易懂，便于判斷結果正確與否。在解決問題的過程中，側(cè)重于形象思維；解析法是在建立了數(shù)學模型的基礎上，通過計算求解獲得有關分析和設計結果，特點是應用計算機會使計算變得快捷而精確，在解決問題的過程中，側(cè)重于邏輯思維。

編輯推薦

《普通高等教育機械類國家級特色專業(yè)系列規(guī)劃教材?北京市高等教育精品教材立項項目:機械原理》由北京市高等教育精品教村建設重點支持項目、匯聚多所高校教師的教學經(jīng)驗和教學改革成果，加強對學生分析能力，設計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，注重基礎知識，強化工程應用，兼顧內(nèi)容擴展，配套有《機械原理教學輔導與習題解答》。

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