現代機械設計手冊：單行本機構設計（第二版）

《現代機械設計手冊》第二版單行本共20個分冊，涵蓋了機械常規設計的所有內容。各分冊分別為：《機械零部件結構設計與忌》《機械製圖及精度設計》《機械工程材料》《連接件與緊固件》《軸及其連接件設計》《軸承》《機架、導軌及機械振動設計》《彈簧設計》《機構設計》《機械傳動設計》《減速器和變速器》《潤滑和密封設計》《液力傳動設計》《液壓傳動與控制設計》《氣壓傳動與控制設計》《智慧裝備系統設計》《丁.業機器人系統設計》《疲勞強度可靠性設計》《逆向設計與數位化設計》《創新設計與綠色設計》。

本書為《機構設計》，主要介紹了機構的基本知識和結構分析、基於杆組合解析法對平面機構的運動分析和受力分析、連杆機構的設計及運動分析、齒輪機構設計、凸輪機構設計、間歇機構設計、空間機構設計、組合機構設計、機構選型範例等。本書可作為機械設計人員和有關工程技術人員的工具書，也可供高等院校相關專業師生參考。

1篇 機構

第1章 機構的基本知識和結構分析
1.1機構的定義和組成11-3
1.1.1機構相關名詞術語和定義11-3
1.1.2運動副及分類11-3
1.2機構運動簡圖11-5
1.2.1定義11-5
1.2.2構件運動的規範符號11-5
1.2.3構件及機構簡圖11-6
1.2.4機構運動簡圖的繪製11-17
1.3機構自由度計算11-18
1.3.1機構自由度的定義11-18
1.3.2平面機構自由度的計算11-18
1.3.3公共約束的意義和判定方法11-22
1.3.4單閉環空間機構自由度的計算11-22
1.3.5多閉環空間機構自由度的計算11-25
1.4平面機構高副低代11-29
1.4.1高副低代滿足條件11-29
1.4.2高副低代方法11-29
1.4.2.1曲線接觸的高副機構11-29
1.4.2.2曲線和直線接觸的高副機構11-30
1.5平面機構的組成原理和結構分析11-31
1.5.1平面機構的組成原理11-31
1.5.2平面機構基本杆組分類11-31
1.5.2.1無油缸和氣缸的基本杆組的分類11-31
1.5.2.2含油缸、氣缸基本杆組分類11-32
1.5.3平面機構級別的判定11-32
1.5.3.1不含油缸、氣缸機構的判別11-32
1.5.3.2含油缸、氣缸機構的判別11-36

第2章 基於杆組解析法對平面機構的運動分析和受力分析
2.1機構運動分析11-38
2.1.1平面機構運動分析解析法基本方法簡介11-38
2.1.2杆組法運動分析數學模型和副程式11-38
2.1.2.1杆組法運動分析數學模型11-38
2.1.2.2杆組法運動分析副程式11-43
2.1.2.3應用實例11-47
2.1.3不錯機構的運動分析11-49
2.1.4基於瞬心法對平面機構的速度分析11-51
2.1.4.1速度瞬心和機構中瞬心的數目11-51
2.1.4.2機構中瞬心位置的確定11-51
2.1.4.3速度瞬心在平面機構速度分析中的應用實例11-52
2.2平面機構的力分析11-53
2.2.1基於杆組解析法對機構的受力分析11-54
2.2.1.1杆組法受力分析數學模型11-54
2.2.1.2杆組法受力分析副程式11-55
2.2.1.3杆組法受力分析例題11-57
2.2.2計及運動副摩擦時機構的受力分析11-58
2.2.2.1移動副的摩擦受力分析法11-58
2.2.2.2轉動副的摩擦受力分析法11-59
2.2.2.3應用實例11-60

第3章 連杆機構的設計及運動分析
3.1平面連杆機構的類型及其應用11-62
3.1.1平面四杆機構的結構形式11-62
3.1.2平面四杆機構的基本特性11-63
3.1.3平面四杆機構的應用示例11-64
3.2平面連杆機構的運動分析11-65
3.2.1速度瞬心法運動分析11-65
3.2.2解析法運動分析11-66
3.3平面連杆機構設計11-68
3.3.1剛體導引機構設計11-68
3.3.2函數機構設計（解析法）11-71
3.3.3軌跡機構的設計11-75
3.4氣液動連杆機構11-77
3.4.1氣液動連杆機構位置參數的計算和選擇11-77
3.4.2氣液動連杆機構運動參數和動力參數的計算11-78
3.4.3氣液動連杆機構的設計11-79

第4章 齒輪機構設計
4.1基本概念11-80
4.1.1瞬心及瞬心線11-81
4.1.2齒輪副的節曲面11-83
4.1.3齒輪副的齒面11-84
4.2瞬心線機構11-86
4.2.1瞬心線機構數學模型11-86
4.2.2瞬心線機構連續運動的封閉條件11-86
4.2.3解析法設計瞬心線機構11-87
4.2.3.1已知中心距和一個構件的瞬心線函數11-87
4.2.3.2已知中心距和一個構件的運動規律11-89
4.3共軛曲線機構設計及應用實例11-91
4.3.1平面嚙合共軛曲線機構11-91
4.3.1.1共軛曲面的定義及成形原理11-91
4.3.1.2平面嚙合共軛曲線機構11-92
4.3.2共軛曲線機構設計相關數學基礎11-93
4.3.2.1常用向量代數11-93
4.3.2.2座標變換11-94
4.3.3平面共軛曲線機構設計11-98
4.3.3.1基於運動學法設計共軛曲線機構11-98
4.3.3.2基於包絡法設計共軛曲線機構11-102
4.3.3.3基於齒廓法線法設計共軛曲線機構11-104
4.3.4共軛曲線機構誘導法曲率的計算11-109
4.3.5平面嚙合的根切界限曲線條件方程11-112
4.4定軸齒輪機構的應用11-114
4.4.1齒輪傳動機構的類型及應用11-114
4.4.2定軸齒輪機構傳動比計算11-116
4.4.3齒輪結構設計11-117
4.5行星齒輪機構設計11-120
4.5.1行星輪系基礎知識11-120
4.5.2行星輪系各構件角速度之間的關係11-121
4.5.3行星輪系各輪齒數和行星輪數的選擇11-123
4.5.4行星輪系的均載裝置11-125

第5章 凸輪機構設計
5.1凸輪機構的基礎知識11-128
5.1.1凸輪機構的組成及常用名詞術語11-128
5.1.2凸輪機構的類型特點及封閉方式11-129
5.1.3凸輪機構設計的相關問題11-132
5.1.3.1凸輪機構的壓力角11-132
5.1.3.2基圓半徑Rb、圓柱凸輪最小半徑Rmin和滾子半徑Rr11-134
5.1.3.3凸輪理論輪廓的最小曲率半徑ρcmin與Rb的關係11-137
5.1.3.4滾子半徑Rr的確定11-137
5.2從動件運動規律及數學模型11-138
5.2.1常用從動件運動規律分類11-138
5.2.2基本運動規律的參數曲線11-140
5.2.3常用組合運動規律應用11-145
5.3盤形凸輪工作輪廓的設計11-145
5.3.1作圖法11-145
5.3.2解析法11-149
5.4空間凸輪的設計11-152
5.5圓弧凸輪工作輪廓設計11-153
5.5.1單圓弧凸輪（偏心輪）11-153
5.5.2多圓弧凸輪11-153
5.6凸輪及滾子結構、材料、強度、精度、表面粗糙度及工作圖11-155
5.6.1凸輪及滾子結構11-155
5.6.2常用材料、熱處理及極限應力11-157
5.6.3凸輪機構強度計算11-158
5.6.4強度校核及許用應力11-158
5.6.5凸輪精度及表面粗糙度11-158
5.6.6凸輪工作圖11-158

第6章 間歇機構設計
6.1棘輪機構11-160
6.1.1棘輪機構的常見形式11-160
6.1.2外嚙合齒齧式棘輪機構運動設計11-161
6.2槽輪機構的設計11-163
6.2.1槽輪機構的常見形式11-163
6.2.2平面槽輪機構運動設計11-165
6.2.3球面槽輪機構運動設計11-167
6.2.4橢圓齒輪槽輪組合機構運動設計11-168
6.2.5行星齒輪槽輪組合機構運動設計11-169
6.3不完全齒輪機構設計11-174

第7章 空間機構設計
7.1空間機構基礎知識11-179
7.1.1空間機構的組成原理11-179
7.1.2空間機構的數學基礎11-183
7.1.2.1回轉變換矩陣11-183
7.1.2.2多項式方程解法11-187
7.1.2.3非線性方程組解法(牛頓法)11-188
7.2空間機構的運動分析11-188
7.2.1運動分析基礎11-188
7.2.2空間機構的位移分析11-191
7.2.3空間機構的速度、加速度分析11-194
7.3空間機構的受力分析11-196
7.3.1空間閉鏈機構的受力分析11-196
7.3.1.1空間閉鏈機構的靜力分析11-196
7.3.1.2空間閉鏈機構的動力分析11-199
7.3.2空間開鏈機構的受力分析11-200
7.3.2.1空間開鏈機構的靜力分析11-200
7.3.2.2空間開鏈機構的動力分析11-201
7.4空間閉鏈機構設計11-201
7.4.1空間閉鏈機構設計基本問題11-201
7.4.1.1設計空間與約束條件11-201
7.4.1.2設計要求與可行方案數目11-202
7.4.1.3型綜合與尺寸綜合11-202
7.4.2空間閉鏈機構的設計方法11-202

第8章 組合機構設計
8.1組合機構的組合方式及其特性11-207
8.2凸輪連杆組合機構11-213
8.2.1固定凸輪-連杆機構11-213
8.2.2轉動凸輪-連杆機構11-214
8.2.3聯動凸輪-連杆機構11-217
8.3齒輪-連杆組合機構11-218
8.3.1行星輪系與Ⅱ級杆的組合機構11-218
8.3.2四杆機構與周轉輪系的組合機構11-221
8.3.3五杆機構與齒輪機構的組合機構11-224
8.4凸輪-齒輪組合機構11-226
8.4.1週期變速運動的凸輪-齒輪機構11-226
8.4.2按預定軌跡運動的凸輪-齒輪機構11-227
8.4.3週期停歇運動的凸輪-齒輪機構11-228
8.5鏈-連杆組合機構11-229

第9章 機構選型範例
9.1勻速轉動機構11-231
9.1.1定傳動比勻速轉動機構11-231
9.1.2有級變速機構11-236
9.1.3無級變速機構11-238
9.2非勻速轉動機構11-240
9.3往復運動機構11-243
9.4急回運動機構11-251
9.5行程放大機構11-252
9.6可調行程機構11-256
9.7間歇運動機構11-259
9.8超越止動及單向機構11-269
9.9換向機構11-271
9.10差動補償機構11-275
9.11氣、液驅動機構11-279
9.12增力及加持機構11-284
9.13實現預期軌跡的機構11-292

參考文獻11-300