全書共有十三章。第一章主要介紹機械、機器、機構(gòu)的基本概念;第二章到第四章,主要介紹機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析、機構(gòu)運動分析和機構(gòu)受力分析;第五章到第九章,主要介紹連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、間歇運動機構(gòu)等常用機構(gòu)的設計;第十章介紹空間機構(gòu)和機器人機構(gòu);第十一章介紹機構(gòu)系統(tǒng)的設計與機械系統(tǒng)運動方案的設計;第十二章和第十三章主要介紹飛輪設計和平衡設計。創(chuàng)新設計的思想與內(nèi)容融于各章中。
《機械原理》教材是在教育部頒布的教學基本要求的指導下,以設計為主線,以加強基本理論、基本方法和基本知識為基礎,以培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新設計能力為目標編寫的。在編寫中,參考了國內(nèi)和國外同類教材的特點,結(jié)合作者多年的教學科研經(jīng)驗,引入了一些新內(nèi)容。
本書的編寫特點如下:
1)教材按照機構(gòu)分析、機構(gòu)設計、機構(gòu)系統(tǒng)和運動方案設計及機構(gòu)動力學設計的內(nèi)容編寫,形成完整的機械原理課程體系。
2)教材內(nèi)容中淡化圖解法,強化解析法。如機構(gòu)運動分析、力分析、連桿機構(gòu)綜合、凸輪機構(gòu)設計、平衡設計等,均淡化了圖解法,突出了解析法,符合現(xiàn)代科學技術的發(fā)展趨勢。
3)教材對傳統(tǒng)機械原理內(nèi)容進行了修改、整合與拓展。如在緒論中重新定義了機構(gòu)的基本概念,使其更具有時代特點。機構(gòu)自由度的計算內(nèi)容拓展到變胞機構(gòu)和線性相關的概念;把機構(gòu)組成原理拓展到機構(gòu)創(chuàng)新設計;放棄了傳統(tǒng)的利用效率判斷機構(gòu)自鎖的方法,改為利用運動副的自鎖判斷機構(gòu)的自鎖;利用運動副中的總反力作用在摩擦錐或摩擦圓之內(nèi)來判斷機構(gòu)的自鎖,不但與運動副的摩擦內(nèi)容一致,而且概念清晰,方法實用。把摩擦與自鎖機構(gòu)設計相結(jié)合,也強化了設計主線。在連桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)的解析法設計中,引入了簡單的幾何代數(shù)法,簡化了數(shù)學運算過程。本教材還增加了空間機構(gòu)、機器人機構(gòu)、機構(gòu)創(chuàng)新設計、機構(gòu)系統(tǒng)設計與運動方案設計等內(nèi)容,完善了從簡單機構(gòu)設計到復雜機構(gòu)系統(tǒng)設計的整體內(nèi)容;同時簡化了齒輪機構(gòu)中的變位齒輪、斜齒輪、錐齒輪、蝸桿機構(gòu)以及其他常用機構(gòu)的內(nèi)容。把機構(gòu)動態(tài)靜力分析、摩擦與自鎖、考慮摩擦的力分析等內(nèi)容整合為機構(gòu)的力分析。
4)為了突出教材的新穎性,學習了國外同類教材的插圖風格,采用了平面彩色渲染圖和一些三維實物圖形,代替了傳統(tǒng)的黑白線條圖形,層次分明,有益于對教材內(nèi)容的理解。
5)改革了課后習題的體系與內(nèi)容。本教材的習題內(nèi)容分為理解練習、分析與設計練習和自測練習三個組成部分,形成一套完整的課后訓練系統(tǒng)。習題的選編在加強基本理論、基本概念和基本方法的基礎上,采用與工程實踐相結(jié)合的題目,突出了理論與實踐相結(jié)合的訓練目的,使學生逐步提高解決工程設計中的實際問題以及進行創(chuàng)新的能力。
6)引入了一些國外教材中的基本概念和基本方法。如局部自由度改為冗余自由度、虛約束改為冗余約束;機械動平衡設計中,國內(nèi)教材是把轉(zhuǎn)子內(nèi)的各不平衡力分解到兩個校正平面上,然后在兩個校正平面分別進行力系平衡計算。本教材采用了轉(zhuǎn)子中各不平衡力直接對兩個校正面求力矩的方法,減少了力系分解,計算更為簡單。
7)引入了作者的一些科研成果。如第二章曲柄齒輪齒條機構(gòu)自由度的計算中,作者提出了自由度線性相關的概念,解決了一些特殊機構(gòu)自由度計算中存在的爭議;把機構(gòu)組成原理進行了拓展,突出了機構(gòu)的創(chuàng)新設計。
8)本教材是在張春林、張穎主編的《機械原理》(英漢雙語)教材的基礎上改編的,增加了許多內(nèi)容。
9)本教材的習題引入了機構(gòu)學中的部分新內(nèi)容,如柔順機構(gòu)、微機構(gòu)、電磁機構(gòu)以及含有柔性構(gòu)件的機構(gòu),此類習題可開拓學生的視野,培養(yǎng)學生創(chuàng)新設計的思維方式。
機 械 原 理前言 10)每章結(jié)束后,增加了各章的總結(jié),有利于對各章內(nèi)容的復習。
參加本教材編寫的教師有:張春林(第一章,第二章,第三章),王立勇(第四章),趙自強(第五章,第六章,第七章),李志香(第八章),馬超(第九章,第十章,第十一章),馮欣欣(第十二章,第十三章),張穎(習題整理)。全書由張春林教授及趙自強老師負責統(tǒng)稿。
本教材于2012年出版后,通過教學實踐的檢驗,在教學內(nèi)容、課程體系和章節(jié)結(jié)構(gòu)等方面,較好地滿足了教學改革和人才培養(yǎng)的要求。
經(jīng)過三年多的使用,根據(jù)作者自查和用戶意見反饋,結(jié)合目前常用的二維碼新技術,為方便學生學習,對本教材進行修改、補充和完善。修訂的基本思路為:
1)保持原教材的基本結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)容特色。
2)引入二維碼技術,方便學生理解各類典型機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成特點及運動特點。
3)進一步優(yōu)化與工程實際相結(jié)合的練習題目,以提升學生解決實際問題的能力。
4)更正了一些文字錯誤和繪圖錯誤。
為減少本書的不當之處,歡迎廣大讀者批評指正。
感謝我的博士生團隊為本書的修訂所做的工作。
由于作者水平有限,難免存在錯誤、疏漏之處,敬請廣大讀者批評指正。
張春林于北京光大花園
前言
第一章緒論
第一節(jié)機械總論
第二節(jié)機械原理課程的研究對象與
內(nèi)容
第三節(jié)學習機械原理課程的目的與
方法
本章總結(jié)
習題
第二章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析
第一節(jié)運動鏈與機構(gòu)
第二節(jié)機構(gòu)運動簡圖
第三節(jié)機構(gòu)自由度的計算
第四節(jié)機構(gòu)分析與創(chuàng)新
第五節(jié)機構(gòu)結(jié)構(gòu)的拓展內(nèi)容簡介
本章總結(jié)
習題
第三章平面機構(gòu)的運動分析
第一節(jié)平面機構(gòu)運動分析概述
第二節(jié)用速度瞬心法對機構(gòu)進行速度
分析
第三節(jié)用相對運動圖解法對機構(gòu)進行
運動分析
第四節(jié)用解析法對機構(gòu)進行運動
分析
本章總結(jié)
習題
第四章平面機構(gòu)的力分析
第一節(jié)平面機構(gòu)力分析概述
第二節(jié)計入慣性力的機構(gòu)力分析
第三節(jié)計入摩擦的機構(gòu)力分析
第四節(jié)自鎖機構(gòu)分析與設計
本章總結(jié)
習題
第五章平面連桿機構(gòu)及其設計
第一節(jié)平面連桿機構(gòu)的特點與基本
形式
第二節(jié)平面連桿機構(gòu)的基本性質(zhì)
第三節(jié)平面連桿機構(gòu)的設計
本章總結(jié)
習題
第六章凸輪機構(gòu)及其設計
第一節(jié)凸輪機構(gòu)概述
第二節(jié)從動件的運動規(guī)律及其設計
第三節(jié)凸輪輪廓曲線的設計
第四節(jié)凸輪機構(gòu)基本尺寸的設計
第五節(jié)凸輪廓線的計算機輔助
設計
本章總結(jié)
習題
第七章齒輪機構(gòu)及其設計
第一節(jié)齒輪機構(gòu)的分類
第二節(jié)齒廓嚙合
第三節(jié)漸開線齒廓及其嚙合特點
第四節(jié)漸開線標準直齒圓柱齒輪基本
參數(shù)和幾何尺寸
第五節(jié)漸開線直齒圓柱齒輪機構(gòu)的嚙合
傳動
第六節(jié)漸開線圓柱齒輪的加工及其
根切現(xiàn)象
第七節(jié)變位齒輪傳動概述
第八節(jié)平行軸斜齒圓柱齒輪機構(gòu)
第九節(jié)蝸桿傳動
第十節(jié)錐齒輪機構(gòu)
本章總結(jié)
習題
第八章輪系及其設計
第一節(jié)輪系及其分類
第二節(jié)定軸輪系傳動比的計算
第三節(jié)周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算
第四節(jié)混合輪系傳動比的計算
第五節(jié)行星輪系設計中的若干
問題
第六節(jié)其他類型的行星輪系簡介
本章總結(jié)
習題
第九章螺旋機構(gòu)、萬向機構(gòu)以及間歇
運動機構(gòu)簡介
第一節(jié)螺旋機構(gòu)
第二節(jié)萬向機構(gòu)
第三節(jié)棘輪機構(gòu)
第四節(jié)槽輪機構(gòu)
第五節(jié)凸輪式間歇運動機構(gòu)
第六節(jié)不完全齒輪機構(gòu)
本章總結(jié)
習題
第十章空間連桿機構(gòu)及機器人
機構(gòu)
第一節(jié)空間連桿機構(gòu)概述
第二節(jié)機器人機構(gòu)概述
本章總結(jié)
習題
第十一章機構(gòu)系統(tǒng)及運動方案的
設計
第一節(jié)機構(gòu)系統(tǒng)設計概述
第二節(jié)機構(gòu)系統(tǒng)的運動協(xié)調(diào)設計
第三節(jié)機構(gòu)系統(tǒng)的組成方法
第四節(jié)機械系統(tǒng)運動方案的設計
本章總結(jié)
習題
第十二章機械系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)及速度波動
的調(diào)節(jié)
第一節(jié)機械運轉(zhuǎn)過程分析
第二節(jié)機械系統(tǒng)的等效動力學模型
第三節(jié)機械系統(tǒng)的運動方程及其求解
第四節(jié)周期性速度波動及其調(diào)節(jié)
第五節(jié)非周期性速度波動及其調(diào)節(jié)
本章總結(jié)
習題
第十三章機械的平衡設計與實驗
第一節(jié)機械平衡概述
第二節(jié)剛性轉(zhuǎn)子的平衡設計
第三節(jié)剛性轉(zhuǎn)子的平衡實驗
第四節(jié)平面機構(gòu)的平衡簡介
本章總結(jié)
習題
參考文獻