机械原理

机械原理是一门介绍各类机械产品中常用机构设计的基本知识、基本理论和基本方法的重要技术基础课程。机构在产品设计中占有很重要的位置，是整个产品构成中不可缺少的一个部分。它与产品设计有着不可分割的内在联系，与构成产品的各种要素有着千丝万缕的联系，直接影响产品的功能、形态等*基本的要素。机构除了直接满足和达到产品的基本功能外，还对改善和扩展产品功能起到显著的作用。为适应“新工科”教学改革的需求，开展基于系统观的机械原理课程项目式教学的探索与实践，本书注重培养学生设计基本机构的能力和现代机器运动方案分析设计能力，使学生进行知识的运用和创新思维的训练，激发学生的好奇心和主动性，培养其解决工程实际问题的能力。本书针对2l世纪科学技术的发展，针对机械类各专业对现代机械设计中机构设计与选型方面的要求，从提高学生创新设计能力入手，加强工程设计和实践内容，注重设计技能的基本训练，由专业教育转向通识教育，拓宽学生的知识面，全面提高学生的综合素质。本书着眼于整个机械系统，着重培养学生的创新设计能力，不仅向学生介绍机械设计的基本原理与方法，还通过对工程实际设计中问题的剖析，提高学生独立工作和解决实际问题的能力。本书在教学体系和教学内容上,进行教学边界再设计，注重激发学生的求知欲望，调动学习的积极性，开阔思路，让学生了解更多更新的机械设计理论和技术。在内容取舍上，本书注重先进性与实用性，知识面的广阔性；在内容编排上，遵从由浅入深的认识规律，采取突出重点、照顾知识面的原则，注意共性与特性的分析，将设计内容和设计方法有机地融合，加强学生机构设计的训练，从而使学生既能掌握本课程的核心内容，又有利于培养学生的创新意识和工程设计能力。为了不失本课程的结构特点，突出机械产品中常用机构设计的一般规律，给学生清晰的设计思路，全书采用文字、图表及图文对照的形式，文字叙述力求简明、通俗。参加本书编写的有杨家军（绪论，第2、8章）、程远雄（第4、9章）、许剑锋（第1章）、毛宽民（第6、7章）、刘伦洪（第3章）、张俐（第5章）。全书由杨家军、程远雄、许剑峰主编。本书在编写过程中，得到了华中科技大学机械设计与汽车工程系相关教师的热情鼓励与大力支持，他们对本书提出了许多宝贵的意见和建议；在本书出版过程中，华中科技大学出版社的领导和编辑给予了很大的支持与帮助，并付出了辛勤劳动。编者在此谨向他们表示真挚的谢意！由于编者水平有限，书中不当之处在所难免，恳请各方面专家和广大读者批评指正。

本书以机械类专业的学生为对象，着重培养学生的创新能力、机械系统方案设计能力；以机构系统运动方案设计为主线，重点讨论连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、间歇机构等常用机构设计的一般规律和方法。本次修订，主要删除了部分陈旧知识，并增加了机器人机构、机器人结构设计的内容，另外配套了与课程有关的数字资源（PPT、视频、动画等），读者扫描二维码即可阅读数字资源，方便读者更好地学习这门课程。本书可作为高等学校机械类专业机械原理课程的基础教材，可供高等学校有关专业的师生和企业工程技术人员参考。

华中科技大学机械学院教授、博士生导师、机械设计与汽车工程系副主任、全国机械原理研究会副理事长、中南地区及湖北省理事长；湖北省机械传动学会副理事长，全国机械设计创新大赛组委会副秘书长，省精品课程负责人，华中科技大学---广东凯特高新精密滚动功能部件技术研发工程中心主任。在机构创新设计、智能机械与控制、数字制造、机械动力学及机械优化设计等方面取得了一批高水平的科研成果。在重要学术刊物上发表论文40余篇。主编《机械原理》、《机械创新设计技术》、《机械设计原理与方法》、《机械系统创新设计》等国家规划及平台教材，曾获教学名师及国家与省级教学成果一、二等奖。

绪论(1)

0.1机械设计概述(1)

0.2机械原理与创新设计(8)

0.3机构的发展趋势(10)

习题(14)

第1章平面机构具有确定运动的条件(15)

1.1机械系统(15)

1.2机械的组成及运动副(17)

1.3平面机构具有确定运动的条件(22)

1.4平面机构自由度的计算(26)

习题(28)

第2章平面连杆机构及其设计(31)

2.1平面四杆机构的基本形式、演变及其应用(31)

2.2平面四杆机构设计中的共性问题(36)

2.3平面四杆机构的设计(43)

2.4平面连杆机构的解析综合(55)

习题(63)

第3章凸轮机构及其设计(67)

3.1凸轮机构的组成和分类(67)

3.2从动件常用的运动规律(72)

3.3盘形凸轮机构基本尺寸的确定(77)

3.4盘形凸轮轮廓曲线的设计(81)

3.5凸轮机构设计(92)

习题(98)

第4章齿轮机构及其设计(101)

4.1齿轮机构的类型与特点(101)

4.2渐开线直齿圆柱齿轮机构(104)

4.3渐开线斜齿圆柱齿轮机构(122)

4.4直齿锥齿轮机构(130)

4.5变位齿轮设计(134)

习题(150)

第5章齿轮系及其设计(154)

5.1定轴齿轮系及其传动比(154)

5.2周转齿轮系及其传动比(155)

5.3复合齿轮系及其传动比(159)

5.4齿轮系的应用(161)

5.5行星轮系设计(166)

5.6其他行星传动简介(168)

习题(171)

第6章其他常用机构(175)

6.1间歇运动机构(175)

6.2广义机构(183)

6.3具有其他功能的机构(191)

6.4螺旋机构(198)

6.5万向联轴节(199)

6.6行星滚柱丝杠副(202)

习题(205)

第7章机械系统运动方案设计(207)

7.1机械系统运动方案设计(207)

7.2执行机构运动规律设计(208)

7.3执行机构运动协调设计(213)

7.4机械运动循环图设计(216)

习题(218)

第8章机构创新设计(220)

8.1机构选型(220)

8.2机构构型的创新设计(223)

8.3基于功能分析的机构设计(233)

8.4机械系统设计实例(239)

8.5机构设计方案的评价(243)

习题(245)

第9章机械系统的动力学设计(249)

9.1平面机构的平衡设计(249)

9.2机械的运动过程(256)

9.3机械系统动力学模型及运动方程式(259)

9.4机械系统的真实运动规律(267)

9.5机械系统的动力学设计(270)

习题(281)

复习思考题(285)

综合练习题(287)

参考文献(292) 

本书以机械类专业的学生为对象，着重培养学生的创新能力、机械系统方案设计能力；以机构系统运动方案设计为主线，重点讨论连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、间歇机构等常用机构设计的一般规律和方法。本次修订，主要删除了部分陈旧知识，并增加了机器人机构、机器人结构设计的内容，另外配套了与课程有关的数字资源（PPT、视频、动画等），读者扫描二维码即可阅读数字资源，方便读者更好地学习这门课程。本书可作为高等学校机械类专业机械原理课程的基础教材，可供高等学校有关专业的师生和企业工程技术人员参考。

华中科技大学机械学院教授、博士生导师、机械设计与汽车工程系副主任、全国机械原理研究会副理事长、中南地区及湖北省理事长；湖北省机械传动学会副理事长，全国机械设计创新大赛组委会副秘书长，省精品课程负责人，华中科技大学---广东凯特高新精密滚动功能部件技术研发工程中心主任。在机构创新设计、智能机械与控制、数字制造、机械动力学及机械优化设计等方面取得了一批高水平的科研成果。在重要学术刊物上发表论文40余篇。主编《机械原理》、《机械创新设计技术》、《机械设计原理与方法》、《机械系统创新设计》等国家规划及平台教材，曾获教学名师及国家与省级教学成果一、二等奖。