本書在李瑞琴主編的《機械原理（雙色）》的基礎上修訂而成。本書以培養(yǎng)學生的機械運動系統方案創(chuàng)新設計能力為目標，始終貫穿以創(chuàng)新設計為主線的設計思想，并融入現代機構學學科前沿。 全書分為三篇共14章。第一篇為基本機構及常用機構的運動學設計，主要介紹機構的組成原理及各種機構的類型、運動特點、功能和設計方法，包括緒論、機構的結構分析與綜合、平面連桿機構及其設計、凸輪機構及其設計、齒輪機構及其設計、輪系及其設計、間歇運動機構、其他常用機構。第二篇為機械的動力學設計，主要介紹機械運轉過程中的若干動力學問題，包括平面機構的力分析、機械的效率和自鎖、機械的運轉及其速度波動的調節(jié)、機械的平衡。第三篇為執(zhí)行機構系統的方案設計和機構學的發(fā)展及學科前沿，執(zhí)行機構系統的方案設計主要介紹設計的一般流程、執(zhí)行機構的型綜合及系統協調設計；機構學的發(fā)展主要介紹其發(fā)展的三個階段及代表性成果；現代機構學學科前沿主要介紹變胞機構、柔順機構、移動機器人和并聯機器人四個現代機構學的重要分支。正文及附錄A給出了機械原理重要名詞術語的英文表達。本書使用二維碼技術嵌入了若干個與核心內容密切相關的Matlab程序，使用智能手機掃描二維碼即可獲得Matlab程序清單及運行結果。另外，本書還穿插有多個關于中外古機構的小故事。 本書可作為高等院校機械工程學科各專業(yè)機械原理課程的教學用書，也可作為相關專業(yè)的研究生、科研人員及工程技術人員的參考用書。
李瑞琴，女，1964年出生，博士，教授，博士生導師。中北大學現代機械設計理論與方法學科帶頭人，山西省教學名師。 1985年7月至今，在中北大學從事機械設計及理論學科的科研與教學工作。 2006.01-2006.07 英國King’s College London大學機械工程系，訪問學者。
第一篇 基本機構及常用機構的運動學設計
第1章 緒論1
§11 機械原理的研究對象和研究內容1
111 機械原理的研究對象1
112 機械原理研究的主要內容2
§12 機械原理課程的地位和作用3
§13 機械原理課程的學習目的和方法4
131 機械原理課程的學習目的4
132 機械原理課程的學習方法5
第2章 機構的結構分析與綜合7
§21 機構的組成及機構運動簡圖7
211 構件與運動副7
212 運動鏈和機構9
213 平面機構運動簡圖10
§22 機構的自由度計算及機構運動確定條件15
221 平面機構的自由度15
222 機構具有確定運動的條件15
223 計算平面機構自由度時應注意的事項16
§23 機構的高副低代、結構分析和組成原理22
231 平面機構的高副低代22
232 平面機構的結構分析23
233 平面機構的組成原理26
習題26
第3章 平面連桿機構及其設計29
§31 平面連桿機構的類型和應用29
311 平面連桿機構的特點29
312 平面四桿機構的基本類型29
313 平面四桿機構的演化32
§32 平面連桿機構的運動特性和傳力特性35
321 平面鉸鏈四桿機構有曲柄的條件35
322 急回特性和行程速度變化系數36
323 平面四桿機構的壓力角和傳動角38
324 平面四桿機構的死點位置40
325 平面四桿機構的運動連續(xù)性41
§33 平面連桿機構的運動功能、設計要求及設計方法42
331 平面連桿機構的運動功能42
332 平面連桿機構的設計要求及設計方法44
§34 剛體導引機構的設計45
341 幾何法設計剛體導引機構的基本原理45
342 實現連桿兩個位置的平面四桿機構的設計46
343 實現連桿三個位置的平面四桿機構的設計47
§35 函數生成機構的設計49
351 機構的剛化反轉法及相對轉動極點49
352 實現兩連架桿兩組對應位置的鉸鏈四桿機構的設計50
353 實現兩連架桿三組對應位置的鉸鏈四桿機構的設計51
354 實現兩連架桿兩組對應位置的曲柄滑塊機構的設計52
§36 急回機構的設計52
361 用幾何法設計急回機構52
362 用解析法設計急回機構54
§37 軌跡生成機構的設計55
371 用連桿曲線圖譜法設計軌跡生成機構55
372 用解析法設計軌跡生成機構56
§38 用速度瞬心法進行平面機構的速度分析57
381 平面機構運動分析的目的和方法57
382 速度瞬心的概念和分類58
383 速度瞬心位置的確定58
384 速度瞬心法在平面機構速度分析中的應用60
§39 用相對運動圖解法進行平面機構的運動分析61
391 同一構件上兩點間的速度和加速度的關系62
392 組成移動副兩構件的重合點間的速度和加速度的關系65
§310 用復數矢量法進行平面機構的運動分析67
3101 鉸鏈四桿機構的運動分析67
3102 曲柄滑塊機構的運動分析69
3103 導桿機構的運動分析70
§311 平面連桿機構的計算機輔助設計71
3111 桿組法子程序的設計72
3112 桿組法子程序在運動分析中的應用79
3113 輸出數據的檢驗81
§312 拓展閱讀：Planar Multibar Linkage and its Design82
3121 Sixbar Linkages82
3122 GrashofType Rotatability Criteria for Higher Order Linkages82
3123 Cognate linkages84
習題87
第4章 凸輪機構及其設計93
§41 凸輪機構的應用和分類93
411 凸輪機構的組成和應用93
412 凸輪機構的分類95
413 凸輪機構的特點98
§42 從動件的運動規(guī)律98
421 凸輪機構的基本名詞術語98
422 從動件的運動規(guī)律100
423 從動件運動規(guī)律的組合106
424 從動件運動規(guī)律的設計107
§43 圖解法設計凸輪廓線109
431 凸輪廓線設計的反轉法原理109
432 直動從動件盤形凸輪廓線的設計110
433 擺動從動件盤形凸輪廓線的設計112
§44 解析法設計凸輪廓線114
441 直動滾子從動件盤形凸輪廓線的設計114
442 直動平底從動件盤形凸輪廓線的設計115
443 擺動滾子從動件盤形凸輪廓線的設計116
444 擺動平底從動件盤形凸輪廓線的設計117
445 刀具中心軌跡的坐標計算118
§45 凸輪機構的壓力角及基本尺寸的設計119
451 凸輪機構的壓力角119
452 凸輪機構基本尺寸的設計122
§46 拓展閱讀：Computeraided Design of Cam Mechanism127
習題131
第5章 齒輪機構及其設計135
§51 齒輪機構的類型和特點135
511 平面齒輪機構135
512 空間齒輪機構137
§52 齒廓嚙合基本定律及漸開線齒形138
521 齒廓嚙合基本定律138
522 漸開線的形成及其特性139
523 漸開線方程140
§53 漸開線標準直齒圓柱齒輪的基本參數和尺寸計算142
531 外齒輪142
532 內齒輪144
533 齒條145
§54 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動146
541 漸開線齒輪傳動的特性146
542 漸開線齒輪傳動的正確嚙合條件147
543 漸開線齒輪連續(xù)傳動的條件148
544 標準中心距和安裝中心距151
545 漸開線齒輪與齒條的嚙合特點152
§55 漸開線齒輪的加工原理153
551 仿形法153
552 范成法154
553 用標準齒條型刀具加工標準齒輪156
554 漸開線齒輪的根切現象及避免根切的方法157
§56 變位齒輪傳動159
561 變位齒輪的概念159
562 變位齒輪的幾何尺寸計算160
563 變位齒輪傳動的類型164
§57 平行軸斜齒圓柱齒輪機構165
571 斜齒圓柱齒輪齒面的形成及嚙合特點165
572 斜齒圓柱齒輪的標準參數及基本尺寸167
573 斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件168
574 斜齒圓柱齒輪傳動的重合度169
575 斜齒圓柱齒輪的當量齒數170
576 斜齒圓柱齒輪的變位和幾何尺寸的計算171
577 斜齒圓柱齒輪機構的特點及應用172
§58 蝸桿蝸輪機構173
581 蝸桿蝸輪的形成173
582 蝸桿蝸輪機構的標準參數及正確嚙合條件174
583 蝸桿蝸輪機構的基本參數和尺寸計算175
584 蝸桿蝸輪機構的變位177
585 蝸桿蝸輪機構的特點及應用177
§59 直齒圓錐齒輪機構179
591 直齒圓錐齒輪齒廓的形成179
592 背錐與當量齒輪180
593 直齒圓錐齒輪的基本參數及嚙合條件與特點180
594 直齒圓錐齒輪的幾何尺寸計算182
習題185
第6章 輪系及其設計189
§61 輪系的類型189
611 定軸輪系189
612 周轉輪系190
613 復合輪系191
§62 定軸輪系的傳動比計算191
621 傳動比大小的計算192
622 主、從動輪的轉向關系192
§63 周轉輪系的傳動比計算194
631 周轉輪系傳動比計算的基本思路194
632 周轉輪系傳動比的計算195
633 周轉輪系傳動比計算的注意事項196
§64 復合輪系的傳動比計算198
641 復合輪系傳動比的計算方法198
642 復合輪系的傳動比計算舉例198
§65 輪系的設計201
651 定軸輪系的設計201
652 周轉輪系的設計203
§66 輪系的功能206
661 實現大傳動比傳動206
662 實現變速與換向傳動207
663 實現分路傳動207
664 實現運動的合成與分解207
665 利用行星輪輸出的復雜運動實現某些特殊功能209
§67 拓展閱讀：Efficiency of Planetary
Gear Trains211
習題213
第7章 間歇運動機構217
§71 槽輪機構217
711 槽輪機構的組成和工作原理217
712 槽輪機構的類型217
713 槽輪機構的特點和應用219
714 槽輪機構的設計219
715 槽輪機構的動力特性221
§72 棘輪機構222
721 棘輪機構的組成和工作原理222
722 棘輪機構的類型和特點223
723 棘輪機構的設計225
§73 不完全齒輪機構228
731 不完全齒輪機構的組成、工作特點及類型228
732 不完全齒輪機構的設計要點229
§74 凸輪式間歇運動機構230
741 凸輪式間歇運動機構的組成和工作原理230
742 凸輪式間歇運動機構的特點和應用231
§75 間歇運動機構設計的共性問題231
習題232
第8章 其他常用機構233
§81 萬向聯軸節(jié)233
811 單萬向聯軸節(jié)233
812 雙萬向聯軸節(jié)234
§82 螺旋機構235
821 螺旋機構的組成和傳動特點235
822 螺旋機構的特點及應用236
§83 組合機構237
831 組合機構的基本概念238
832 按基本機構的名稱分類238
833 組合機構的設計240
834 組合機構的應用249
習題250
第二篇 機械的動力學設計
第9章 平面機構的力分析253
§91 平面機構力分析的目的和方法253
911 機構力分析的目的253
912 機構力分析的方法253
§92 構件的慣性力254
921 做平面移動與繞定軸轉動的構件254
922 做平面復雜運動的構件255
§93 不考慮摩擦的機構動態(tài)靜力分析255
931 用圖解法進行機構的動態(tài)靜力分析256
932 用解析法進行機構的動態(tài)靜力分析259
§94 考慮摩擦的機構動態(tài)靜力分析262
941 機構運動副中的摩擦262
942 用圖解法進行機構的動態(tài)靜力分析268
943 用解析法進行機構的動態(tài)靜力分析270
習題273
第10章 機械的效率和自鎖278
§101 機械的效率278
1011 作用在機械上的力278
1012 機械效率的表達形式278
1013 機械效率的計算279
§102 機械的自鎖282
1021 運動副的自鎖282
1022 機械自鎖的條件283
§103 提高機械效率的途徑285
習題285
第11章 機械的運轉及其速度波動的調節(jié)289
§111 作用在機械上的力及機械的運轉過程289
1111 作用在機械上的力289
1112 機械的運轉過程291
§112 機械系統的等效動力學模型292
1121 研究機械系統運轉過程的方法292
1122 等效轉動慣量、等效質量、等效力矩、等效力的求解293
§113 機械系統的運動方程及求解297
1131 等效構件的運動方程297
1132 運動方程的求解299
§114 周期性速度波動的調節(jié)301
1141 周期性變速穩(wěn)定運轉過程中的功能關系301
1142 機械運轉的速度不均勻系數303
1143 周期性變速穩(wěn)定運轉速度波動的調節(jié)304
§115 非周期性速度波動的調節(jié)308
1151 非周期性速度波動產生的原因308
1152 非周期性速度波動的調節(jié)方法309
§116 拓展閱讀：Flywheel Design310
習題312
第12章 機械的平衡316
§121 機械平衡的目的、分類與方法316
1211 機械平衡的目的316
1212 機械平衡的分類316
1213 機械平衡的方法317
§122 剛性轉子的平衡設計317
1221 剛性轉子的靜平衡設計317
1222 剛性轉子的動平衡設計321
§123 剛性轉子的平衡試驗324
1231 剛性轉子的靜平衡試驗324
1232 剛性轉子的動平衡試驗325
1233 剛性轉子的平衡精度326
§124 撓性轉子的平衡328
1241 撓性轉子及其變形328
1242 撓性轉子的平衡原理及平衡方法329
§125 平面機構的平衡設計329
1251 平面機構慣性力的平衡條件330
1252 機構總慣性力的完全平衡330
1253 機構總慣性力的部分平衡334
習題337
第三篇 執(zhí)行機構系統的方案設計和機構學的發(fā)展及學科前沿
第13章 執(zhí)行機構系統的方案設計340
§131 執(zhí)行機構系統方案設計的一般流程340
§132 功能分析與功能元求解343
1321 功能分析343
1322 功能元求解345
§133 執(zhí)行機構系統的功能原理設計346
1331 功能原理的構思和選擇346
1332 功能原理的創(chuàng)造性設計方法348
§134 執(zhí)行機構的型綜合349
1341 執(zhí)行機構型綜合的基本原則349
1342 機構的選型353
1343 機構的構型355
§135 執(zhí)行機構系統的協調設計358
1351 執(zhí)行機構系統協調設計的要求358
1352 機械運動循環(huán)圖設計360
1353 機械運動循環(huán)圖的設計步驟與方法362
1354 機械運動循環(huán)圖的作用367
習題368
第14章 機構學的發(fā)展及學科前沿370
§141 機構學的發(fā)展及現代機構特征370
1411 機構學的發(fā)展370
1412 現代機構的特征371
§142 現代機構學學科前沿372
1421 變胞機構372
1422 柔順機構377
1423 移動機器人386
§143 拓展閱讀：Parallel Manipulators for Robot393
1431 Functional Requirements393
1432 Structural Characteristics394
1433 Enumeration of Planar Parallel Manipulators395
1434 Enumeration of Spherical
Parallel Manipulators396
1435 Enumeration of Spatial Parallel Manipulators397
附錄A 機械原理重要名詞術語中英文對照400
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