機械原理

前言

為了適應(yīng)21世紀我國現(xiàn)代化建設(shè)的需要，培養(yǎng)高質(zhì)量的工程科學(xué)技術(shù)人才、教育部從1996年開始實施了“面向21世紀高等工程教育教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革計劃”，接著又決定建設(shè)國家工科基礎(chǔ)課程教學(xué)基地，這些措施推動了教育改革的深入發(fā)展，形成了一批有特色的課程體系和系列教材。由重慶大學(xué)國家工科基礎(chǔ)課程機械基礎(chǔ)教學(xué)基地組織編寫、機械工業(yè)出版社出版的“國家工科基礎(chǔ)課程教學(xué)基地機械基礎(chǔ)系列教材”就是其中之一。這套系列教材是國內(nèi)眾多資深教授的支持、指導(dǎo)和數(shù)十位長期從事教學(xué)和教學(xué)改革的教師辛勤勞動的結(jié)果，能夠滿足機械類專業(yè)人才培養(yǎng)的要求。這套系列教材緊密結(jié)合“機械類專業(yè)人才培養(yǎng)方案及教學(xué)內(nèi)容體系改革的研究與實踐”、“工程制圖與機械基礎(chǔ)系列課程教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的研究與實踐”兩個面向21世紀重大教學(xué)改革項目和國家工科基礎(chǔ)課程機械基礎(chǔ)教學(xué)基地建設(shè)，集中反映了重慶大學(xué)等高校圍繞人才培養(yǎng)，在改革機械基礎(chǔ)課程體系和教學(xué)內(nèi)容方面所取得的成果。這套系列教材的特色在于將機械基礎(chǔ)系列課程分為設(shè)計基礎(chǔ)和制造基礎(chǔ)兩類課群。以拓寬基礎(chǔ)、培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用機械基礎(chǔ)理論與現(xiàn)代設(shè)計分析方法進行機械設(shè)計和創(chuàng)新為宗旨，遵循認知規(guī)律，明確課程定位，突破各課程自身的傳統(tǒng)體系，基本上實現(xiàn)了系列課程的整體優(yōu)化。通過“機械認識實踐”的實踐教學(xué)，幫助學(xué)生建立機械的感性認識。制造基礎(chǔ)課群則對原機械制造的冷、熱加工專業(yè)課程進行了整合和改造，建立了適合寬口徑大機械專業(yè)的三個知識點——“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”、“材料成形工藝基礎(chǔ)”和“工程材料”。設(shè)計基礎(chǔ)課群對傳統(tǒng)的“機械設(shè)計”及“機械原理”進行了大膽的嘗試性整合，展示了在“機械創(chuàng)新設(shè)計”思維的引導(dǎo)下，運用“計算機圖形學(xué)”、“機械CAD／CAE技術(shù)基礎(chǔ)”等現(xiàn)代設(shè)計方法和手段進行機械設(shè)計主線。這套系列教材較好地體現(xiàn)了面向21世紀機械類專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革的思路，對機械類專業(yè)機械基礎(chǔ)系列課程體系及教學(xué)內(nèi)容的改革進行了富有成效的探索與實踐。機械工業(yè)出版社出版這套教材，實為一件很有意義的事，其將為全國機械基礎(chǔ)課程體系的教改與教學(xué)提供又一套很有特色的教材。

內(nèi)容概要

本書是根據(jù)機械基礎(chǔ)系列課程教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革與實踐的成果，按照教育部頒發(fā)的相關(guān)“教學(xué)基本要求”而編寫的。為了滿足不同類型學(xué)校的教學(xué)需求，在基本教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上作了適當?shù)臄U充，并安排了少量作為選修的內(nèi)容。    本書以“設(shè)計”為主線，內(nèi)容包括緒論、機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、平面連桿機構(gòu)及其分析與設(shè)計、凸輪機構(gòu)及其設(shè)計、齒輪機構(gòu)及其設(shè)計、輪系及其設(shè)計、其他常用機構(gòu)、機械動力學(xué)及機械系統(tǒng)的方案設(shè)計等八章。    本書可作為高等學(xué)校機械類各專業(yè)的教學(xué)用書，也可供非機類學(xué)生及機械工程領(lǐng)域的研究生和科研設(shè)計人員參考。

書籍目錄

序第2版前言第1版前言緒論  第一節(jié)機器的功能結(jié)構(gòu)及機構(gòu)  第二節(jié)機械總體方案設(shè)計的內(nèi)容及機械原理課程的定位與任務(wù)  第三節(jié)機械原理課程的主要內(nèi)容、基本要求與學(xué)習(xí)方法 　 一、機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計  　二、常用機構(gòu)的設(shè)計  　三、機械動力學(xué)  　四、機械系統(tǒng)的方案設(shè)計  　思考題第一章機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計  第一節(jié)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及簡圖  　一、構(gòu)件與自由度  　二、運動副與約束  　三、運動副的封閉  　四、運動鏈、機構(gòu)及簡圖  第二節(jié)機構(gòu)的自由度計算    一、機構(gòu)自由度計算公式    二、機構(gòu)具有確定運動的條件    三、平面機構(gòu)中的虛約束、局部自由度及    復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu)  第三節(jié)  平面運動鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計的公式推導(dǎo)    法    一、公式推導(dǎo)法的若干設(shè)定    二、平面運動鏈的結(jié)構(gòu)公式及型數(shù)綜    合  第四節(jié)  按基本桿組的機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計與    結(jié)構(gòu)分析    一、平面低副機構(gòu)的組成原理    二、基本桿組    三、機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計的桿組法    四、平面機構(gòu)中的高副低代    五、機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析  習(xí)題第二章  平面連桿機構(gòu)及其分析與設(shè)計  第一節(jié)概述  第二節(jié)平面連桿機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)與分類    一、平面連桿機構(gòu)的基本運動學(xué)結(jié)構(gòu)    二、四桿機構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副和曲柄存在的條件    三、平面四桿機構(gòu)的基本類型與演化    四、平面多桿及多自由度機構(gòu)  第三節(jié)平面連桿機構(gòu)的基本特性及運動分析    一、平面連桿機構(gòu)的運動特性及其應(yīng)用    二、平面連桿機構(gòu)的基本工作特性與參數(shù)    三、平面連桿機構(gòu)的運動分析  第四節(jié)平面連桿機構(gòu)的運動學(xué)尺寸綜合    一、平面連桿機構(gòu)運動學(xué)尺寸綜合的內(nèi)容與方法    二、平面連桿機構(gòu)的綜合方程及剛體位移矩陣    三、實現(xiàn)剛體鉿定位置的平面四桿機構(gòu)——剛體導(dǎo)引機構(gòu)的綜合    四、實現(xiàn)兩連架桿預(yù)期運動規(guī)律的平面四稈機構(gòu)綜合    五、實現(xiàn)預(yù)期軌跡的平面四桿機構(gòu)綜合  　六、平面四桿機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計（簡介）   習(xí)題第三章  凸輪機構(gòu)及其設(shè)計  第一節(jié)概述  　一、凸輪機構(gòu)的組成  　二、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用　　……第四章　齒輪機構(gòu)及其設(shè)計第五章　輪系及其設(shè)計第六章　其他常用機構(gòu)第七章　機械動力學(xué)第八章　機械系統(tǒng)的方案設(shè)計參考文獻讀者信息反饋表

章節(jié)摘錄

插圖：第一節(jié)機器的功能結(jié)構(gòu)及機構(gòu)機器是人類通過長期生活及實踐創(chuàng)造出來的技術(shù)裝置，用以代替或減輕人的體力與腦力勞動，完成某種特定的功能；實現(xiàn)某種工藝（工作）過程的機械化、自動化與智能化；有效地提高工作效率、工作精確性與可靠性。機器的應(yīng)用，極大地擴充了人的能力與活動空間，改善與提高了人類的生活水平與生活質(zhì)量，是人類發(fā)現(xiàn)與利用自然規(guī)律的結(jié)果，是人類既適應(yīng)自然又改造自然的強有力的工具，是社會生產(chǎn)力的重要組成部分。機器的功能就是實現(xiàn)物料、能量、信息的傳遞與交換。根據(jù)所實現(xiàn)的功能，機器可分以下三大類：1）工作（或工藝）機器。實現(xiàn)對物料的某種工作或工藝過程，作出機械功。如改變物料的形狀、尺寸及某些物理性質(zhì)；改變物料的位置與姿態(tài)等，例如金屬切削機床、軋鋼機、壓力加工機械、輕紡機械、食品機械以及各種起重機、運輸機等。2）力能機器。實現(xiàn)其他種類的能量與機械能之間的轉(zhuǎn)換。如各種動力機器：內(nèi)燃機、汽輪機、電動機、發(fā)電機等。3）信息機器。主要實現(xiàn)其他形式的信息t（如電磁、熱、壓力、變形等）與機械運動信息間的傳遞與轉(zhuǎn)換。如各種計量、檢測機；機械運算與邏輯處理機，繪圖、打印、復(fù)印機以及各種操作機等。機器的結(jié)構(gòu)雖是千差萬別的，但就其功能結(jié)構(gòu)而言，現(xiàn)代機器一般都由動力子系統(tǒng)、傳動子系統(tǒng)、執(zhí)行子系統(tǒng)及測控子系統(tǒng)組成。就其功能實現(xiàn)而言，機器最根本的共性特征是通過“機械運動”來實現(xiàn)上述各物理量的傳遞和變換。因而機器的最基本功能結(jié)構(gòu)是能實現(xiàn)運動的傳遞與變換的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)——機構(gòu)。一般將機器與機構(gòu)統(tǒng)稱為“機械”。隨著社會與技術(shù)的發(fā)展與進步，機械的功能與結(jié)構(gòu)也在不斷地發(fā)展與變化。如智能機器人，航空、航天器，仿生機械，微型機械等現(xiàn)代機械，將電子、信息、測控、傳感、甚至動力等器械，與機械結(jié)構(gòu)有機融為一體，上述的功能劃分已變得模糊，使機械具有更強的可調(diào)控性，更廣泛的適應(yīng)性。一機可以多用，一機已集合了多種功能。但不論如何變化，作為機械，實現(xiàn)運動與力的傳遞與變換的機械結(jié)構(gòu)仍然是其主體。機械原理就是研究機器與機構(gòu)，特別是機構(gòu)的結(jié)構(gòu)、運動及動力學(xué)原理及其設(shè)計理論與方法的一門基本課程。通過前面各門課程的學(xué)習(xí)與實踐，對機器的功用、基本結(jié)構(gòu)有了較系統(tǒng)、深入的認識。而本課程將從運動學(xué)、動力學(xué)等更加綜合、系統(tǒng)的角度來認識、分析和設(shè)計機器的共性與基本功能組成——機構(gòu)及其組合系統(tǒng)。圖0.1 所示的單缸四沖程內(nèi)燃機，它屬于動力機器，其工作循環(huán)（四個沖程）如圖0-2所示。其基本功能是將燃氣的熱能轉(zhuǎn)換為機械能，輸出機械功。其主要功能子系統(tǒng)是由氣缸2、活塞3、連桿6及曲軸9等實體所組成的可動聯(lián)接系統(tǒng)。

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