本書在李瑞琴主編的《機械原理（雙色）》的基礎(chǔ)上修訂而成。本書以培養(yǎng)學(xué)生的機械運動系統(tǒng)方案創(chuàng)新設(shè)計能力為目標，始終貫穿以創(chuàng)新設(shè)計為主線的設(shè)計思想，并融入現(xiàn)代機構(gòu)學(xué)學(xué)科前沿。 全書分為三篇共14章。第一篇為基本機構(gòu)及常用機構(gòu)的運動學(xué)設(shè)計，主要介紹機構(gòu)的組成原理及各種機構(gòu)的類型、運動特點、功能和設(shè)計方法，包括緒論、機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合、平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計、凸輪機構(gòu)及其設(shè)計、齒輪機構(gòu)及其設(shè)計、輪系及其設(shè)計、間歇運動機構(gòu)、其他常用機構(gòu)。第二篇為機械的動力學(xué)設(shè)計，主要介紹機械運轉(zhuǎn)過程中的若干動力學(xué)問題，包括平面機構(gòu)的力分析、機械的效率和自鎖、機械的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)、機械的平衡。第三篇為執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)的方案設(shè)計和機構(gòu)學(xué)的發(fā)展及學(xué)科前沿，執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)的方案設(shè)計主要介紹設(shè)計的一般流程、執(zhí)行機構(gòu)的型綜合及系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計；機構(gòu)學(xué)的發(fā)展主要介紹其發(fā)展的三個階段及代表性成果；現(xiàn)代機構(gòu)學(xué)學(xué)科前沿主要介紹變胞機構(gòu)、柔順機構(gòu)、移動機器人和并聯(lián)機器人四個現(xiàn)代機構(gòu)學(xué)的重要分支。正文及附錄A給出了機械原理重要名詞術(shù)語的英文表達。本書使用二維碼技術(shù)嵌入了若干個與核心內(nèi)容密切相關(guān)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(jié)果。另外，本書還穿插有多個關(guān)于中外古機構(gòu)的小故事。 本書可作為高等院校機械工程學(xué)科各專業(yè)機械原理課程的教學(xué)用書，也可作為相關(guān)專業(yè)的研究生、科研人員及工程技術(shù)人員的參考用書。
李瑞琴，女，1964年出生，博士，教授，博士生導(dǎo)師。中北大學(xué)現(xiàn)代機械設(shè)計理論與方法學(xué)科帶頭人，山西省教學(xué)名師。 1985年7月至今，在中北大學(xué)從事機械設(shè)計及理論學(xué)科的科研與教學(xué)工作。 2006.01-2006.07 英國King’s College London大學(xué)機械工程系，訪問學(xué)者。
第一篇 基本機構(gòu)及常用機構(gòu)的運動學(xué)設(shè)計
第1章 緒論1
§11 機械原理的研究對象和研究內(nèi)容1
111 機械原理的研究對象1
112 機械原理研究的主要內(nèi)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(xué)習(xí)目的和方法4
131 機械原理課程的學(xué)習(xí)目的4
132 機械原理課程的學(xué)習(xí)方法5
第2章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合7
§21 機構(gòu)的組成及機構(gòu)運動簡圖7
211 構(gòu)件與運動副7
212 運動鏈和機構(gòu)9
213 平面機構(gòu)運動簡圖10
§22 機構(gòu)的自由度計算及機構(gòu)運動確定條件15
221 平面機構(gòu)的自由度15
222 機構(gòu)具有確定運動的條件15
223 計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項16
§23 機構(gòu)的高副低代、結(jié)構(gòu)分析和組成原理22
231 平面機構(gòu)的高副低代22
232 平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析23
233 平面機構(gòu)的組成原理26
習(xí)題26
第3章 平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計29
§31 平面連桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用29
311 平面連桿機構(gòu)的特點29
312 平面四桿機構(gòu)的基本類型29
313 平面四桿機構(gòu)的演化32
§32 平面連桿機構(gòu)的運動特性和傳力特性35
321 平面鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件35
322 急回特性和行程速度變化系數(shù)36
323 平面四桿機構(gòu)的壓力角和傳動角38
324 平面四桿機構(gòu)的死點位置40
325 平面四桿機構(gòu)的運動連續(xù)性41
§33 平面連桿機構(gòu)的運動功能、設(shè)計要求及設(shè)計方法42
331 平面連桿機構(gòu)的運動功能42
332 平面連桿機構(gòu)的設(shè)計要求及設(shè)計方法44
§34 剛體導(dǎo)引機構(gòu)的設(shè)計45
341 幾何法設(shè)計剛體導(dǎo)引機構(gòu)的基本原理45
342 實現(xiàn)連桿兩個位置的平面四桿機構(gòu)的設(shè)計46
343 實現(xiàn)連桿三個位置的平面四桿機構(gòu)的設(shè)計47
§35 函數(shù)生成機構(gòu)的設(shè)計49
351 機構(gòu)的剛化反轉(zhuǎn)法及相對轉(zhuǎn)動極點49
352 實現(xiàn)兩連架桿兩組對應(yīng)位置的鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計50
353 實現(xiàn)兩連架桿三組對應(yīng)位置的鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計51
354 實現(xiàn)兩連架桿兩組對應(yīng)位置的曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計52
§36 急回機構(gòu)的設(shè)計52
361 用幾何法設(shè)計急回機構(gòu)52
362 用解析法設(shè)計急回機構(gòu)54
§37 軌跡生成機構(gòu)的設(shè)計55
371 用連桿曲線圖譜法設(shè)計軌跡生成機構(gòu)55
372 用解析法設(shè)計軌跡生成機構(gòu)56
§38 用速度瞬心法進行平面機構(gòu)的速度分析57
381 平面機構(gòu)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(gòu)速度分析中的應(yīng)用60
§39 用相對運動圖解法進行平面機構(gòu)的運動分析61
391 同一構(gòu)件上兩點間的速度和加速度的關(guān)系62
392 組成移動副兩構(gòu)件的重合點間的速度和加速度的關(guān)系65
§310 用復(fù)數(shù)矢量法進行平面機構(gòu)的運動分析67
3101 鉸鏈四桿機構(gòu)的運動分析67
3102 曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析69
3103 導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析70
§311 平面連桿機構(gòu)的計算機輔助設(shè)計71
3111 桿組法子程序的設(shè)計72
3112 桿組法子程序在運動分析中的應(yīng)用79
3113 輸出數(shù)據(jù)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(xí)題87
第4章 凸輪機構(gòu)及其設(shè)計93
§41 凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和分類93
411 凸輪機構(gòu)的組成和應(yīng)用93
412 凸輪機構(gòu)的分類95
413 凸輪機構(gòu)的特點98
§42 從動件的運動規(guī)律98
421 凸輪機構(gòu)的基本名詞術(shù)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(shè)計107
§43 圖解法設(shè)計凸輪廓線109
431 凸輪廓線設(shè)計的反轉(zhuǎn)法原理109
432 直動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計110
433 擺動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計112
§44 解析法設(shè)計凸輪廓線114
441 直動滾子從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計114
442 直動平底從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計115
443 擺動滾子從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計116
444 擺動平底從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計117
445 刀具中心軌跡的坐標計算118
§45 凸輪機構(gòu)的壓力角及基本尺寸的設(shè)計119
451 凸輪機構(gòu)的壓力角119
452 凸輪機構(gòu)基本尺寸的設(shè)計122
§46 拓展閱讀：Computeraided Design of Cam Mechanism127
習(xí)題131
第5章 齒輪機構(gòu)及其設(shè)計135
§51 齒輪機構(gòu)的類型和特點135
511 平面齒輪機構(gòu)135
512 空間齒輪機構(gòu)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(shù)和尺寸計算142
531 外齒輪142
532 內(nèi)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(xiàn)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(gòu)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(shù)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(shù)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(gòu)的特點及應(yīng)用172
§58 蝸桿蝸輪機構(gòu)173
581 蝸桿蝸輪的形成173
582 蝸桿蝸輪機構(gòu)的標準參數(shù)及正確嚙合條件174
583 蝸桿蝸輪機構(gòu)的基本參數(shù)和尺寸計算175
584 蝸桿蝸輪機構(gòu)的變位177
585 蝸桿蝸輪機構(gòu)的特點及應(yīng)用177
§59 直齒圓錐齒輪機構(gòu)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(shù)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(xí)題185
第6章 輪系及其設(shè)計189
§61 輪系的類型189
611 定軸輪系189
612 周轉(zhuǎn)輪系190
613 復(fù)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(zhuǎn)向關(guān)系192
§63 周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算194
631 周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算的基本思路194
632 周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算195
633 周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算的注意事項196
§64 復(fù)合輪系的傳動比計算198
641 復(fù)合輪系傳動比的計算方法198
642 復(fù)合輪系的傳動比計算舉例198
§65 輪系的設(shè)計201
651 定軸輪系的設(shè)計201
652 周轉(zhuǎn)輪系的設(shè)計203
§66 輪系的功能206
661 實現(xiàn)大傳動比傳動206
662 實現(xiàn)變速與換向傳動207
663 實現(xiàn)分路傳動207
664 實現(xiàn)運動的合成與分解207
665 利用行星輪輸出的復(fù)雜運動實現(xiàn)某些特殊功能209
§67 拓展閱讀：Efficiency of Planetary
Gear Trains211
習(xí)題213
第7章 間歇運動機構(gòu)217
§71 槽輪機構(gòu)217
711 槽輪機構(gòu)的組成和工作原理217
712 槽輪機構(gòu)的類型217
713 槽輪機構(gòu)的特點和應(yīng)用219
714 槽輪機構(gòu)的設(shè)計219
715 槽輪機構(gòu)的動力特性221
§72 棘輪機構(gòu)222
721 棘輪機構(gòu)的組成和工作原理222
722 棘輪機構(gòu)的類型和特點223
723 棘輪機構(gòu)的設(shè)計225
§73 不完全齒輪機構(gòu)228
731 不完全齒輪機構(gòu)的組成、工作特點及類型228
732 不完全齒輪機構(gòu)的設(shè)計要點229
§74 凸輪式間歇運動機構(gòu)230
741 凸輪式間歇運動機構(gòu)的組成和工作原理230
742 凸輪式間歇運動機構(gòu)的特點和應(yīng)用231
§75 間歇運動機構(gòu)設(shè)計的共性問題231
習(xí)題232
第8章 其他常用機構(gòu)233
§81 萬向聯(lián)軸節(jié)233
811 單萬向聯(lián)軸節(jié)233
812 雙萬向聯(lián)軸節(jié)234
§82 螺旋機構(gòu)235
821 螺旋機構(gòu)的組成和傳動特點235
822 螺旋機構(gòu)的特點及應(yīng)用236
§83 組合機構(gòu)237
831 組合機構(gòu)的基本概念238
832 按基本機構(gòu)的名稱分類238
833 組合機構(gòu)的設(shè)計240
834 組合機構(gòu)的應(yīng)用249
習(xí)題250
第二篇 機械的動力學(xué)設(shè)計
第9章 平面機構(gòu)的力分析253
§91 平面機構(gòu)力分析的目的和方法253
911 機構(gòu)力分析的目的253
912 機構(gòu)力分析的方法253
§92 構(gòu)件的慣性力254
921 做平面移動與繞定軸轉(zhuǎn)動的構(gòu)件254
922 做平面復(fù)雜運動的構(gòu)件255
§93 不考慮摩擦的機構(gòu)動態(tài)靜力分析255
931 用圖解法進行機構(gòu)的動態(tài)靜力分析256
932 用解析法進行機構(gòu)的動態(tài)靜力分析259
§94 考慮摩擦的機構(gòu)動態(tài)靜力分析262
941 機構(gòu)運動副中的摩擦262
942 用圖解法進行機構(gòu)的動態(tài)靜力分析268
943 用解析法進行機構(gòu)的動態(tài)靜力分析270
習(xí)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(xí)題285
第11章 機械的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)289
§111 作用在機械上的力及機械的運轉(zhuǎn)過程289
1111 作用在機械上的力289
1112 機械的運轉(zhuǎn)過程291
§112 機械系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型292
1121 研究機械系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程的方法292
1122 等效轉(zhuǎn)動慣量、等效質(zhì)量、等效力矩、等效力的求解293
§113 機械系統(tǒng)的運動方程及求解297
1131 等效構(gòu)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(diào)節(jié)301
1141 周期性變速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)過程中的功能關(guān)系301
1142 機械運轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)303
1143 周期性變速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)速度波動的調(diào)節(jié)304
§115 非周期性速度波動的調(diào)節(jié)308
1151 非周期性速度波動產(chǎn)生的原因308
1152 非周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法309
§116 拓展閱讀：Flywheel Design310
習(xí)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(zhuǎn)子的平衡設(shè)計317
1221 剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡設(shè)計317
1222 剛性轉(zhuǎn)子的動平衡設(shè)計321
§123 剛性轉(zhuǎn)子的平衡試驗324
1231 剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡試驗324
1232 剛性轉(zhuǎn)子的動平衡試驗325
1233 剛性轉(zhuǎn)子的平衡精度326
§124 撓性轉(zhuǎn)子的平衡328
1241 撓性轉(zhuǎn)子及其變形328
1242 撓性轉(zhuǎn)子的平衡原理及平衡方法329
§125 平面機構(gòu)的平衡設(shè)計329
1251 平面機構(gòu)慣性力的平衡條件330
1252 機構(gòu)總慣性力的完全平衡330
1253 機構(gòu)總慣性力的部分平衡334
習(xí)題337
第三篇 執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)的方案設(shè)計和機構(gòu)學(xué)的發(fā)展及學(xué)科前沿
第13章 執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)的方案設(shè)計340
§131 執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)方案設(shè)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(gòu)系統(tǒng)的功能原理設(shè)計346
1331 功能原理的構(gòu)思和選擇346
1332 功能原理的創(chuàng)造性設(shè)計方法348
§134 執(zhí)行機構(gòu)的型綜合349
1341 執(zhí)行機構(gòu)型綜合的基本原則349
1342 機構(gòu)的選型353
1343 機構(gòu)的構(gòu)型355
§135 執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計358
1351 執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計的要求358
1352 機械運動循環(huán)圖設(shè)計360
1353 機械運動循環(huán)圖的設(shè)計步驟與方法362
1354 機械運動循環(huán)圖的作用367
習(xí)題368
第14章 機構(gòu)學(xué)的發(fā)展及學(xué)科前沿370
§141 機構(gòu)學(xué)的發(fā)展及現(xiàn)代機構(gòu)特征370
1411 機構(gòu)學(xué)的發(fā)展370
1412 現(xiàn)代機構(gòu)的特征371
§142 現(xiàn)代機構(gòu)學(xué)學(xué)科前沿372
1421 變胞機構(gòu)372
1422 柔順機構(gòu)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(shù)語中英文對照400
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