機(jī)械原理

前言

　　現(xiàn)代機(jī)械是“由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的、用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和（或）機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)”（美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)，1984年）。在日常生活和工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)中，以機(jī)電一體化產(chǎn)品為代表，現(xiàn)代機(jī)械已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。無(wú)論是工程技術(shù)人員還是在校學(xué)習(xí)的各類(lèi)學(xué)生，對(duì)現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造和使用都表現(xiàn)出了極大的興趣。機(jī)械原理課程主要研究的內(nèi)容與機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有著非常密切的聯(lián)系，其教學(xué)內(nèi)容的改革應(yīng)當(dāng)適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需要，脫離“純機(jī)械”的束縛，加強(qiáng)與微電子技術(shù)的結(jié)合。這種觀點(diǎn)已經(jīng)成為一種廣泛的共識(shí)?！　”窘滩脑跐M足教育部高等學(xué)校機(jī)械原理課程教學(xué)基本要求的基礎(chǔ)上，力求引入一些現(xiàn)代機(jī)械的基本概念、機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制原理和方法等內(nèi)容。教材包括了步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)、直線電機(jī)和一些新型驅(qū)動(dòng)裝置的介紹，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的逆問(wèn)題及其求解方法，機(jī)電一體化常用機(jī)構(gòu)，機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型和機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制方面的基本知識(shí)等內(nèi)容?！　”窘滩耐黄屏藗鹘y(tǒng)的以基本機(jī)構(gòu)安排章節(jié)的方法，采用了機(jī)械運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生、傳遞變換、檢測(cè)和控制這樣一個(gè)新的體系。教材共分5篇?！　〉?篇為機(jī)械運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生和變換。在學(xué)習(xí)了這部分內(nèi)容后，學(xué)生就會(huì)對(duì)各種形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的發(fā)生條件、各種驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)輸出形式和各種機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式變換的功能、機(jī)構(gòu)的組成等方面的問(wèn)題有初步的了解。　　第2篇為機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析和設(shè)計(jì)。重點(diǎn)介紹了各種機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和設(shè)計(jì)的基本理論和方法，突出了適用于計(jì)算機(jī)的解析法的介紹，保留了部分方便實(shí)用的圖解法的教學(xué)內(nèi)容?！　〉?篇為機(jī)械系統(tǒng)的靜力與動(dòng)力分析和設(shè)計(jì)。機(jī)械系統(tǒng)靜力分析和設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角、摩擦分析等，機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力分析和設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析，平衡，機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程及其應(yīng)用等?！　〉?篇為機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的測(cè)定及機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制原理。重點(diǎn)介紹了用于測(cè)定運(yùn)動(dòng)參數(shù)的傳感器的基本原理、機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型的建立、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析的傳遞函數(shù)和狀態(tài)空間描述等機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制的基本概念，最后以系統(tǒng)速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)為例介紹了機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制的原理和方法?！　〉?篇為機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的概念設(shè)計(jì)和新的研究課題。重點(diǎn)介紹了機(jī)械運(yùn)動(dòng)概念設(shè)計(jì)的一些方法，其中基于功能、結(jié)構(gòu)、約束的方法和基于機(jī)構(gòu)特征矩陣的方法都是近些年出現(xiàn)的面向計(jì)算機(jī)的方法。除此之外，還重點(diǎn)介紹了幾種新型的傳動(dòng)裝置，目的是使學(xué)生對(duì)這些傳動(dòng)裝置有一些了解，同時(shí)也是為了啟發(fā)學(xué)生的思維。

內(nèi)容概要

　　《普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材：機(jī)械原理（第2版）》在第1版的基礎(chǔ)上，根據(jù)使用情況和教育部機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)新制定的“機(jī)械原理課程教學(xué)基本要求”的精神進(jìn)行了修訂?！　　镀胀ǜ叩冉逃笆晃濉眹?guó)家級(jí)規(guī)劃教材：機(jī)械原理（第2版）》主要包括機(jī)械運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生和變換、機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析和設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)的靜力與動(dòng)力分析和設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)控制基本原理、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程及新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究等。第2版所作的主要修改是對(duì)部分內(nèi)容進(jìn)行了整合和充實(shí)，增強(qiáng)了各章節(jié)之間的邏輯關(guān)系，使內(nèi)容連續(xù)貫通，更加適用于課堂講解，更加便于學(xué)生的學(xué)習(xí)和理解。在第1章到第11章后面增加了“機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)賞析”，其內(nèi)容是對(duì)本章的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，以開(kāi)闊學(xué)生機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路，幫助他們了解目前機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和方法的發(fā)展趨勢(shì)?！　　镀胀ǜ叩冉逃笆晃濉眹?guó)家級(jí)規(guī)劃教材：機(jī)械原理（第2版）》可作為高等學(xué)校機(jī)械類(lèi)各專(zhuān)業(yè)機(jī)械原理課程的教材，也可作為機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制等相關(guān)課程的教學(xué)參考書(shū)，還可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

緒論0.1 機(jī)械、機(jī)構(gòu)和機(jī)器0.2 機(jī)械原理學(xué)科的形成和發(fā)展概況及本課程教學(xué)內(nèi)容第1篇 機(jī)械運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生和變換第1章 構(gòu)件、約束和運(yùn)動(dòng)副1.1 構(gòu)件及其分類(lèi)1.2 構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)約束1.3 運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi)思考題及習(xí)題機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)賞析－1第2章 機(jī)械系統(tǒng)常用的驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)傳遞變換裝置2.1 電動(dòng)機(jī)2.1.1 電動(dòng)機(jī)的基本原理與分類(lèi)2.1.2 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線及其控制2.1.3 控制電動(dòng)機(jī)2.2 內(nèi)燃機(jī)2.2.1 內(nèi)燃機(jī)的基本原理2.2.2 內(nèi)燃機(jī)的特性曲線2.3 流體傳動(dòng)2.4 其他新型驅(qū)動(dòng)裝置2.5 機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)介思考題及習(xí)題機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)賞析－2第3章 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)3.1 運(yùn)動(dòng)鏈、機(jī)構(gòu)3.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3.3 機(jī)構(gòu)的數(shù)字存儲(chǔ)3.4 機(jī)構(gòu)的自由度3.4.1 機(jī)構(gòu)自由度的概念3.4.2 機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式3.5 機(jī)構(gòu)的組成原理思考題及習(xí)題機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)賞析－3第2篇 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析和設(shè)計(jì)第4章 速度瞬心及其應(yīng)用4.1 速度瞬心的概念及其確定方法4.2 速度瞬心在機(jī)構(gòu)速度分析中的應(yīng)用4.3 瞬心線和瞬心線機(jī)構(gòu)4.4 共軛曲線和共軛曲線機(jī)構(gòu)4.5 在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)分析中的高副低代思考題及習(xí)題機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)賞析－4第5章 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和設(shè)計(jì)5.1 平面連桿機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用5.2 平面連桿機(jī)構(gòu)的基本運(yùn)動(dòng)特性5.2.1 曲柄存在條件5.2.2 搖桿的極限位置和機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)特性5.3 連桿機(jī)構(gòu)的演化5.4 平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的解析法5.4.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和設(shè)計(jì)解析法中方程組的求解方法5.4.2 平面連桿機(jī)構(gòu)正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的直角坐標(biāo)法5.4.3 平面連桿機(jī)構(gòu)的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析5.5 運(yùn)動(dòng)副間隙對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的影響5.6 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)5.6.1 平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的圖解法5.6.2 平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的位移矩陣法思考題及習(xí)題機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)賞析－5第6章 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)6.1 凸輪機(jī)構(gòu)的組成及其應(yīng)用6.2 凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì)6.3 凸輪的輪廓曲線設(shè)計(jì)思考題及習(xí)題機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)賞析－6第7章 齒輪機(jī)構(gòu)與輪系的運(yùn)動(dòng)分析和設(shè)計(jì)7.1 齒廓嚙合基本定律和共軛齒廓的展成加工7.2 漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.2.1 漸開(kāi)線的形成及其性質(zhì)7.2.2 漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)7.2.3 漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的幾何尺寸和基本參數(shù)7.2.4 漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)7.2.5 漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)7.3 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.3.1 斜齒輪的端面和法面7.3.2 斜齒輪的嚙合傳動(dòng)7.4 蝸桿蝸輪傳動(dòng)7.4.1 阿基米德蝸桿和蝸輪的加工、中間平面7.4.2 蝸桿蝸輪的嚙合傳動(dòng)7.5 直齒錐齒輪傳動(dòng)7.5.1 背錐和當(dāng)量齒輪7.5.2 直齒錐齒輪幾何尺寸的計(jì)算及嚙合傳動(dòng)7.6 輪系的運(yùn)動(dòng)分析和設(shè)計(jì)7.6.1 定軸輪系的運(yùn)動(dòng)分析和設(shè)計(jì)7.6.2 周轉(zhuǎn)輪系的運(yùn)動(dòng)分析和設(shè)計(jì)7.6.3 混合輪系的運(yùn)動(dòng)分析和設(shè)計(jì)思考題及習(xí)題機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)賞析－7第8章 其他常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和設(shè)計(jì)8.1 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)8.1.1 棘輪機(jī)構(gòu)8.1.2 槽輪機(jī)構(gòu)8.1.3 不完全齒輪機(jī)構(gòu)8.2 螺旋機(jī)構(gòu)8.3 空間連桿機(jī)構(gòu)思考題及習(xí)題機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)賞析－8第3篇 機(jī)械系統(tǒng)的靜力與動(dòng)力分析和設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)控制基本原理第9章 機(jī)械系統(tǒng)的靜力分析和設(shè)計(jì)9.1 壓力角和傳動(dòng)角9.2 死點(diǎn)9.3 機(jī)械中的摩擦、自鎖和效率9.3.1 運(yùn)動(dòng)副中的摩擦和自鎖9.3.2 考慮運(yùn)動(dòng)副摩擦機(jī)構(gòu)的力分析9.3.3 機(jī)械的效率和自鎖思考題及習(xí)題機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)賞析－9第10章 機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力分析和設(shè)計(jì)10.1 平面連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析方法10.2 機(jī)械的平衡10.2.1 剛性轉(zhuǎn)子的平衡10.2.2 撓性轉(zhuǎn)子的平衡簡(jiǎn)介10.2.3 機(jī)構(gòu)的平衡簡(jiǎn)介10.3 剛性構(gòu)件組成的單自由度機(jī)械系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)10.3.1 剛性構(gòu)件組成的單自由度機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型10.3.2 機(jī)械系統(tǒng)各種穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的條件10.4 考慮構(gòu)件彈性時(shí)的機(jī)械動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介思考題及習(xí)題機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)賞析－10第11章 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的測(cè)控技術(shù)簡(jiǎn)介11.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成11.2 機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的檢測(cè)裝置11.3 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制的動(dòng)力學(xué)模型11.4 機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)思考題及習(xí)題機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)賞析－11第4篇 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程及新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究第12章 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程第13章 新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)學(xué)新的研究課題簡(jiǎn)介13.1 漸開(kāi)線少齒差傳動(dòng)13.2 擺線針輪傳動(dòng)13.3 諧波齒輪傳動(dòng)13.4 活齒傳動(dòng)13.5 機(jī)構(gòu)學(xué)的－些新的研究課題思考題及習(xí)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　拉曳件是指主要承受拉力的構(gòu)件，例如一些傳動(dòng)裝置中的帶、鋼帶、繩索、鏈條等?！　。?）按照構(gòu)件在機(jī)械傳動(dòng)中的功能，可將構(gòu)件分為機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件?！　C(jī)架是指被固定而作為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的參考系的構(gòu)件。當(dāng)機(jī)構(gòu)是安裝在地面上時(shí)，通常以與地面固接的構(gòu)件為機(jī)架；如果機(jī)構(gòu)安裝在某一運(yùn)動(dòng)的物體上，則取相對(duì)這一運(yùn)動(dòng)物體固定不動(dòng)的構(gòu)件為機(jī)架?！　≡瓌?dòng)件是指將運(yùn)動(dòng)和力傳人到機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件，有時(shí)又稱(chēng)為主動(dòng)件?！　≡跈C(jī)構(gòu)中除機(jī)架和原動(dòng)件以外的其余構(gòu)件稱(chēng)為從動(dòng)件。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。從動(dòng)件還可以再分為傳動(dòng)構(gòu)件、輸出構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件等?！　≡趫D1-1所示的機(jī)械系統(tǒng)中，通常以內(nèi)燃機(jī)的缸體為機(jī)架，活塞為原動(dòng)件，曲柄和連桿均為從動(dòng)件；驅(qū)動(dòng)其他機(jī)械所需要的力和運(yùn)動(dòng)通過(guò)曲柄得到，因此，曲柄為輸出構(gòu)件，而連桿為傳動(dòng)構(gòu)件?！　。?）構(gòu)件還可以按照其幾何和運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行分類(lèi)，如凸輪、齒輪、摩擦輪、滑塊、導(dǎo)槽、桿件等。很多機(jī)構(gòu)的名稱(chēng)都來(lái)源于構(gòu)件的名稱(chēng)，如齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等?！　V義來(lái)講，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件可以是有形的，也可以是無(wú)形的，只要它在傳遞運(yùn)動(dòng)和力或在運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)引的過(guò)程中能完成一些確定的運(yùn)動(dòng)任務(wù)，都可以將其視為一個(gè)構(gòu)件。例如液態(tài)介質(zhì)或氣態(tài)介質(zhì)、具有可塑性的顆粒狀物質(zhì)等，只要這些物質(zhì)能夠充滿所提供的空腔，在運(yùn)動(dòng)的傳遞過(guò)程中起到了必不可少的作用，都可以看作為壓力構(gòu)件。此外，在現(xiàn)代機(jī)械中，機(jī)械運(yùn)動(dòng)的計(jì)算機(jī)控制程序等也可以看作是一個(gè)構(gòu)件。

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