机械原理(普通高等教育

本书是根据教育B高等学校工科基础课程教学基本要求，结合编者多年来教学改革的实践经验以及当前中国机械工业发展的需求编写而成的。
机械原理是高等学校机械类各专业的一门核心基础课程，作为前期基础理论知识和后续专业课程的一个桥梁纽带，其在机械类人才培养中具有重要的地位。机械原理课程知识点多、面广，在教学中需要将这些知识点进行有效衔接，形成系统的知识体系。在新工科背景下，要更加注重培养学生的工程实践能力和创新能力，以提升他们的综合素质。
本书图解法和解析法并重，加强了机械原理、计算机知识及相关基础理论的结合。针对机构的运动分析、平面四杆机构设计和凸轮轮廓曲线设计等知识点，根据解析法特点重新设计作业题目，增强学生对各种知识的融合，拓宽学生理论学习的深度和广度，搭建各门课程间的桥梁，形成不同课程知识点间的纽带。
本书特色之处还在于：做了数字资源融合、交互的创新尝试。通过手机或平板电脑扫描教材中的二维码，可以直接看到相应机构的动画演示，从而促进学生对知识点的掌握和理解。这样做的目的是：让静止的机构动起来，使学生对各机构运动的感性认识更为直观，从而提升课程教学的质量和效果。
本书挖掘了机械原理学科在中国的发展历史，让学生乃至广大读者更深入地了解到中华民族在机械发展史上取得的伟大成就。同时引入了机械创新设计实例，第13章中的两个实例是编者指导学生在上海市机械工程创新设计大赛中的获奖作品。另外，各章开始列出了学习成果达成要求，以和工程教育专业认证相适应。
参加本书编写的有李千(第1章)、董琴(第2章)、吴恩启(第3、4章)、李天箭(第5、9章)、孙福佳(第6、7章)、汪昌盛(第8、10章)、顾春兴(第11章)、王新华(第12章)、王飞(第13章),吴薇、王瀚和刘芳负责练习题的整理及程序的调试。全书各章节由吴恩启、王新华、董琴、钱炜和丁晓红等进行统稿和整理。本书编写过程中参考了国内外一些同类教材及著作，引用了一些著者的插图和资料，在参考文献中已尽可能逐一列出，在此一并表示真诚的感谢!由于编者水平所限，书中难免存在错误和不当之处，敬请各位机械原理授课教师及广大读者批评指正。
编者2023年9月于上海理工大学

本书共分为13章,内容包括绪论、机构的结构分析、平面连杆机构、平面机构的运动分析、凸轮机构、齿轮机构、轮系、其他常用机构、机械的效率和自锁、机械的平衡、机械系统动力学分析、机械系统方案设计、机械创新设计实例等。全书各章节知识点阐述清楚、深入浅出,学习成果达成要求明确,而且注重理论和实际的结合。教材做了数字资源融合、交互的创新尝试，读者扫描书中二维码可以直接看到机构的动画演示。

吴恩启，工学博士，硕士生导师，副教授，加拿大多伦多大学访问学者。现任教于上海理工大学机械工程学院。长期从事机械原理、机械设计等课程的教研工作，指导学生在“全国大学生机械创新设计大赛”等创新比赛中荣获国家级奖项7项。作为主要成员，获上海市级教学成果奖一等奖2项、二等奖1项。主持和参加省部级以上研究课题7项，在IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement、Journal of Reinforced Plastics and Composites等刊物上发表学术论文30余篇。

第1章 绪论1
1.1 机械原理的研究对象和内容 1
1.2 机构的发展历史及现状 3
1.3学习机械原理的目的及方法11
思考与练习 12
第2章机构的结构分析13
2.1 机构的组成及分类13
2.2 机构运动简图及其绘制19
2.3 机构自由度的计算23
2.4 平面机构的组成原理、结构分类及分析 29
思考与练习 34
第3章平面连杆机构39
3.1 平面连杆机构概述39
3.2 平面四杆机构的类型41
3.3平面四杆机构的特性46
3.4 平面四杆机构的设计48
思考与练习 54
第4章平面机构的运动分析60
4.1 平面机构运动分析概述60
4.2 用瞬心法对机构进行速度分析61
4.3 用相对运动图解法对机构进行运动分析63
4.4 用解析法对机构进行运动分析68
思考与练习 73
第5章 凸轮机构79
5.1 凸轮机构概述79
5.2凸轮机构的分类及常用参数80
5.3推杆的运动规律84
5.4 凸轮轮廓曲线的设计89
5.5凸轮机构基本尺寸和参数的确定93
思考与练习 96
第6章 齿轮机构100
6.1 齿轮机构概述 100
6.2 齿廓啮合基本定律及共轭齿廓选择 103
6.3 渐开线及渐开线齿廓 104
6.4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 106
6.5 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动109
6.6 渐开线齿廓的加工及根切现象 115
6.7 渐开线变位齿轮 117
6.8 斜齿圆柱齿轮机构 122
6.9 直齿圆锥齿轮机构 129
6.10 蜗轮蜗杆传动机构133
思考与练习136
第7章 轮系139
7.1 齿轮系及其分类 139
7.2定轴轮系的传动比 140
7.3 周转轮系的传动比 142
7.4 复合轮系的传动比 144
7.5 轮系的应用 146
7.6 轮系的效率 148
7.7 轮系的设计 150
7.8轮系的变异 153
思考与练习155
第8章 其他常用机构159
8.1棘轮机构 159
8.2 槽轮机构 163
8.3 不完全齿轮机构 166
8.4凸轮式间歇运动机构 168
8.5螺旋机构 169
思考与练习170
第9章 机械的效率和自锁172
9.1机械效率 172
9.2摩擦 175
9.3自锁 180
思考与练习182
第10章 机械的平衡184
10.1 机械平衡概述184
10.2 刚性转子的平衡计算185
10.3 刚性转子的平衡实验189
10.4 平面机构的平衡191
思考与练习193
第11章机械系统动力学分析195
11.1机械动力学分析概述195
11.2机械的力分析195
11.3机械运转过程分析198
11.4 机械系统的等效动力学模型199
11.5 机械系统运动方程的求解203
11.6 机械运转的速度波动204
11.7 机械周期性速度波动的调节205
思考与练习210
第12章机械系统方案设计213
12.1机械系统方案设计概述213
12.2机械系统运动方案设计213
12.3 机构的选型及组合方式216
12.4机械运动方案拟定示例224
思考与练习229
第13章  机械创新设计实例230
13.1  实例1  小鸡破壳230
13.2  实例2  仿生甲虫235
思考与练习239
参考文献240

本书共分为13章,内容包括绪论、机构的结构分析、平面连杆机构、平面机构的运动分析、凸轮机构、齿轮机构、轮系、其他常用机构、机械的效率和自锁、机械的平衡、机械系统动力学分析、机械系统方案设计、机械创新设计实例等。全书各章节知识点阐述清楚、深入浅出,学习成果达成要求明确,而且注重理论和实际的结合。教材做了数字资源融合、交互的创新尝试，读者扫描书中二维码可以直接看到机构的动画演示。

吴恩启，工学博士，硕士生导师，副教授，加拿大多伦多大学访问学者。现任教于上海理工大学机械工程学院。长期从事机械原理、机械设计等课程的教研工作，指导学生在“全国大学生机械创新设计大赛”等创新比赛中荣获国家级奖项7项。作为主要成员，获上海市级教学成果奖一等奖2项、二等奖1项。主持和参加省部级以上研究课题7项，在IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement、Journal of Reinforced Plastics and Composites等刊物上发表学术论文30余篇。