機械原理

前言

　　現代機械是“由計算機信息網絡協調與控制的、用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學任務的機械和（或）機電部件相互聯系的系統(tǒng)”（美國機械工程師協會，1984年）。在日常生活和工業(yè)、農業(yè)等各項生產活動中，以機電一體化產品為代表，現代機械已經有了廣泛的應用。無論是工程技術人員還是在校學習的各類學生，對現代機械的設計、制造和使用都表現出了極大的興趣。機械原理課程主要研究的內容與機電一體化產品的設計有著非常密切的聯系，其教學內容的改革應當適應工業(yè)發(fā)展的需要，脫離“純機械”的束縛，加強與微電子技術的結合。這種觀點已經成為一種廣泛的共識。　　本教材在滿足教育部高等學校機械原理課程教學基本要求的基礎上，力求引入一些現代機械的基本概念、機械運動的控制原理和方法等內容。教材包括了步進電機、伺服電機、直線電機和一些新型驅動裝置的介紹，機構運動學的逆問題及其求解方法，機電一體化常用機構，機械系統(tǒng)動態(tài)模型和機械運動控制方面的基本知識等內容?！　”窘滩耐黄屏藗鹘y(tǒng)的以基本機構安排章節(jié)的方法，采用了機械運動的產生、傳遞變換、檢測和控制這樣一個新的體系。教材共分5篇?！　〉?篇為機械運動及其產生和變換。在學習了這部分內容后，學生就會對各種形式的機械運動的發(fā)生條件、各種驅動裝置運動輸出形式和各種機構運動形式變換的功能、機構的組成等方面的問題有初步的了解?！　〉?篇為機械系統(tǒng)的運動分析和設計。重點介紹了各種機構運動分析和設計的基本理論和方法，突出了適用于計算機的解析法的介紹，保留了部分方便實用的圖解法的教學內容?！　〉?篇為機械系統(tǒng)的靜力與動力分析和設計。機械系統(tǒng)靜力分析和設計的主要內容包括機構的壓力角和傳動角、摩擦分析等，機械系統(tǒng)動力分析和設計的主要內容包括機構動態(tài)靜力分析，平衡，機械系統(tǒng)運動方程及其應用等?！　〉?篇為機械系統(tǒng)運動和動力參數的測定及機械運動控制原理。重點介紹了用于測定運動參數的傳感器的基本原理、機械系統(tǒng)動態(tài)模型的建立、系統(tǒng)運動分析的傳遞函數和狀態(tài)空間描述等機械運動控制的基本概念，最后以系統(tǒng)速度波動的調節(jié)為例介紹了機械運動控制的原理和方法?！　〉?篇為機械系統(tǒng)運動方案的概念設計和新的研究課題。重點介紹了機械運動概念設計的一些方法，其中基于功能、結構、約束的方法和基于機構特征矩陣的方法都是近些年出現的面向計算機的方法。除此之外，還重點介紹了幾種新型的傳動裝置，目的是使學生對這些傳動裝置有一些了解，同時也是為了啟發(fā)學生的思維。

內容概要

　　《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材：機械原理（第2版）》在第1版的基礎上，根據使用情況和教育部機械基礎課程教學指導分委員會新制定的“機械原理課程教學基本要求”的精神進行了修訂?！　　镀胀ǜ叩冉逃笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材：機械原理（第2版）》主要包括機械運動及其產生和變換、機械系統(tǒng)的運動分析和設計、機械系統(tǒng)的靜力與動力分析和設計及其運動控制基本原理、機構設計過程及新型傳動機構的研究等。第2版所作的主要修改是對部分內容進行了整合和充實，增強了各章節(jié)之間的邏輯關系，使內容連續(xù)貫通，更加適用于課堂講解，更加便于學生的學習和理解。在第1章到第11章后面增加了“機構設計賞析”，其內容是對本章的教學內容進行補充，以開闊學生機構設計的思路，幫助他們了解目前機構設計理論和方法的發(fā)展趨勢。　　《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材：機械原理（第2版）》可作為高等學校機械類各專業(yè)機械原理課程的教材，也可作為機械運動控制等相關課程的教學參考書，還可供有關工程技術人員參考。

書籍目錄

緒論0.1 機械、機構和機器0.2 機械原理學科的形成和發(fā)展概況及本課程教學內容第1篇 機械運動及其產生和變換第1章 構件、約束和運動副1.1 構件及其分類1.2 構件的運動約束1.3 運動副及其分類思考題及習題機構設計賞析－1第2章 機械系統(tǒng)常用的驅動和運動傳遞變換裝置2.1 電動機2.1.1 電動機的基本原理與分類2.1.2 驅動電動機的機械特性曲線及其控制2.1.3 控制電動機2.2 內燃機2.2.1 內燃機的基本原理2.2.2 內燃機的特性曲線2.3 流體傳動2.4 其他新型驅動裝置2.5 機械傳動簡介思考題及習題機構設計賞析－2第3章 機構結構的分析和設計3.1 運動鏈、機構3.2 機構運動簡圖3.3 機構的數字存儲3.4 機構的自由度3.4.1 機構自由度的概念3.4.2 機構自由度的計算公式3.5 機構的組成原理思考題及習題機構設計賞析－3第2篇 機械系統(tǒng)的運動分析和設計第4章 速度瞬心及其應用4.1 速度瞬心的概念及其確定方法4.2 速度瞬心在機構速度分析中的應用4.3 瞬心線和瞬心線機構4.4 共軛曲線和共軛曲線機構4.5 在機構運動和結構分析中的高副低代思考題及習題機構設計賞析－4第5章 平面連桿機構的運動分析和設計5.1 平面連桿機構及其應用5.2 平面連桿機構的基本運動特性5.2.1 曲柄存在條件5.2.2 搖桿的極限位置和機構的急回運動特性5.3 連桿機構的演化5.4 平面連桿機構運動分析的解析法5.4.1 機構運動分析和設計解析法中方程組的求解方法5.4.2 平面連桿機構正運動學分析的直角坐標法5.4.3 平面連桿機構的逆運動學分析5.5 運動副間隙對機構運動的影響5.6 平面連桿機構的運動設計5.6.1 平面連桿機構運動設計的圖解法5.6.2 平面連桿機構運動設計的位移矩陣法思考題及習題機構設計賞析－5第6章 凸輪機構的運動設計6.1 凸輪機構的組成及其應用6.2 凸輪機構從動件運動規(guī)律的設計6.3 凸輪的輪廓曲線設計思考題及習題機構設計賞析－6第7章 齒輪機構與輪系的運動分析和設計7.1 齒廓嚙合基本定律和共軛齒廓的展成加工7.2 漸開線直齒圓柱齒輪傳動7.2.1 漸開線的形成及其性質7.2.2 漸開線齒輪傳動的特點7.2.3 漸開線直齒圓柱齒輪的幾何尺寸和基本參數7.2.4 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動7.2.5 漸開線直齒圓柱齒輪傳動的運動設計7.3 斜齒圓柱齒輪傳動7.3.1 斜齒輪的端面和法面7.3.2 斜齒輪的嚙合傳動7.4 蝸桿蝸輪傳動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7.5 直齒錐齒輪傳動7.5.1 背錐和當量齒輪7.5.2 直齒錐齒輪幾何尺寸的計算及嚙合傳動7.6 輪系的運動分析和設計7.6.1 定軸輪系的運動分析和設計7.6.2 周轉輪系的運動分析和設計7.6.3 混合輪系的運動分析和設計思考題及習題機構設計賞析－7第8章 其他常用機構的運動分析和設計8.1 間歇運動機構8.1.1 棘輪機構8.1.2 槽輪機構8.1.3 不完全齒輪機構8.2 螺旋機構8.3 空間連桿機構思考題及習題機構設計賞析－8第3篇 機械系統(tǒng)的靜力與動力分析和設計及其運動控制基本原理第9章 機械系統(tǒng)的靜力分析和設計9.1 壓力角和傳動角9.2 死點9.3 機械中的摩擦、自鎖和效率9.3.1 運動副中的摩擦和自鎖9.3.2 考慮運動副摩擦機構的力分析9.3.3 機械的效率和自鎖思考題及習題機構設計賞析－9第10章 機械系統(tǒng)的動力分析和設計10.1 平面連桿機構動態(tài)靜力分析方法10.2 機械的平衡10.2.1 剛性轉子的平衡10.2.2 撓性轉子的平衡簡介10.2.3 機構的平衡簡介10.3 剛性構件組成的單自由度機械系統(tǒng)的真實運動10.3.1 剛性構件組成的單自由度機械系統(tǒng)的等效動力學模型10.3.2 機械系統(tǒng)各種穩(wěn)定運動的條件10.4 考慮構件彈性時的機械動力學簡介思考題及習題機構設計賞析－10第11章 機械系統(tǒng)運動的測控技術簡介11.1 機構運動控制系統(tǒng)的組成11.2 機械運動和動力參數的檢測裝置11.3 機械系統(tǒng)運動控制的動力學模型11.4 機械運動速度波動及其調節(jié)思考題及習題機構設計賞析－11第4篇 機構設計過程及新型傳動機構的研究第12章 機構設計過程第13章 新型傳動機構及機構學新的研究課題簡介13.1 漸開線少齒差傳動13.2 擺線針輪傳動13.3 諧波齒輪傳動13.4 活齒傳動13.5 機構學的－些新的研究課題思考題及習題參考文獻

章節(jié)摘錄

　　拉曳件是指主要承受拉力的構件，例如一些傳動裝置中的帶、鋼帶、繩索、鏈條等?！　。?）按照構件在機械傳動中的功能，可將構件分為機架、原動件和從動件。　　機架是指被固定而作為機構運動的參考系的構件。當機構是安裝在地面上時，通常以與地面固接的構件為機架；如果機構安裝在某一運動的物體上，則取相對這一運動物體固定不動的構件為機架。　　原動件是指將運動和力傳人到機構中的構件，有時又稱為主動件。　　在機構中除機架和原動件以外的其余構件稱為從動件。從動件的運動規(guī)律取決于原動件的運動規(guī)律和機構的結構。從動件還可以再分為傳動構件、輸出構件和運動引導構件等。　　在圖1-1所示的機械系統(tǒng)中，通常以內燃機的缸體為機架，活塞為原動件，曲柄和連桿均為從動件；驅動其他機械所需要的力和運動通過曲柄得到，因此，曲柄為輸出構件，而連桿為傳動構件。　?。?）構件還可以按照其幾何和運動特征進行分類，如凸輪、齒輪、摩擦輪、滑塊、導槽、桿件等。很多機構的名稱都來源于構件的名稱，如齒輪機構、凸輪機構等?！　V義來講，隨著科學技術的不斷發(fā)展，機構中的構件可以是有形的，也可以是無形的，只要它在傳遞運動和力或在運動的導引的過程中能完成一些確定的運動任務，都可以將其視為一個構件。例如液態(tài)介質或氣態(tài)介質、具有可塑性的顆粒狀物質等，只要這些物質能夠充滿所提供的空腔，在運動的傳遞過程中起到了必不可少的作用，都可以看作為壓力構件。此外，在現代機械中，機械運動的計算機控制程序等也可以看作是一個構件。

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