本教材按照教育部颁发的相关课程的“教学基本要求”编写。全书以培养学生的创新能力和机械系统方案设计能力为目标,在内容编排上贯穿了以设计为主线的思想,将全书内容进行了有机的组合。全书共分为5篇。第1篇中紧密结合几种典型机器的实例,引出一些基本概念。第2、3、4篇分别介绍了机构的组成和分析、常用机构及其设计和机械动力学的基础知识。“机械系统运动的方案设计和创新设计”作为第5篇,放在教材的后,简单介绍了创新方法——TRIZ理论,可结合课程设计和课外科技活动来讲授,以适应课程设计的改革和当前课外科技活动新形势的要求。
本书主要作为面向应用型普通高等院校机械类专业学生的教学用书,也可作为非机械类专业学生及有关工程技术人员的参考用书。
本书主要作为面向应用型普通高等院校机械类专业学生的教学用书,也可作为非机械类专业学生及有关工程技术人员的参考用书。本书先后重印了近20余次,本次已改版至第三版,对原版中的内容进行了更新与完善,深受师生欢迎.
序
“爆竹一声除旧,桃符万户更新。”在新年伊始,春节伊始,“十一五规划”伊始,来为“普通高等院校机械类精品教材”这套丛书写这个“序”,我感到很有意义。
近十年来,我国高等教育取得了历史性的突破,实现了跨越式的发展,毛入学率由低于10%达到了高于20%,高等教育由精英教育而跨入了大众化教育。显然,教育观念必须与时俱进而更新,教育质量观也必须与时俱进而改变,从而教育模式也必须与时俱进而多样化。
以国家需求与社会发展为导向,走多样化人才培养之路是今后高等教育教学改革的一项重要任务。在前几年,教育部高等学校机械学科教学指导委员会对全国高校机械专业提出了机械专业人才培养模式的多样化原则,各有关高校的机械专业都在积极探索适应国家需求与社会发展的办学途径,有的已制定了新的人才培养计划,有的正在考虑深刻变革的培养方案,人才培养模式已呈现百花齐放、各得其所的繁荣局面。精英教育时代规划教材、一致模式、雷同要求的一统天下的局面,显然无法适应大众化教育形势的发展。事实上,多年来,已有许多普通院校采用规划教材,就十分勉强,而又苦于无合适教材可用。
“百年大计,教育为本;教育大计,教师为本;教师大计,教学为本;教学大计,教材为本。”有好的教材,就有章可循,有规可依,有鉴可借,有道可走。师资、设备、资料(首先是教材)是高校的三大教学基本建设。
“山不在高,有仙则名。水不在深,有龙则灵。”教材不在厚薄,内容不在深浅,能切合学生培养目标,能抓住学生应掌握的要言,能做到彼此呼应、相互配套,就行,此即教材要精、课程要精,能精则名、能精则灵、能精则行。
华中科技大学出版社主动邀请了一大批专家,联合了全国几十个应用型机械专业,在全国高校机械学科教学指导委员会的指导下,保证了当前形势下机械学科教学改革的发展方向,交流了各校的教改经验与教材建设计划,确定了一批面向普通高等院校机械学科精品课程的教材编写计划。特别要提出的,教育质量观、教材质量观必须随高等教育大众化而更新。大众化、多样化决不是降低质量,而是要面向、适应与满足人才市场的多样化需求,面向、符合、激活学生个性与能力的多样化特点。“和而不同”,才能生动活泼地繁荣与发展。脱离市场实际的、脱离学生实际的一刀切的质量不仅不是“万应灵丹”,而是“千篇一律”的桎梏。正因为如此,为了真正确保高等教育大众化时代的教学质量,教育主管部门正在对高校进行教学质量评估,各高校正在积极进行教材建设、特别是精品课程、精品教材建设。也因为如此,华中科技大学出版社组织出版普通高等院校应用型机械学科的精品教材,可谓正得其时。
我感谢参与这批精品教材编写的专家们!我感谢出版这批精品教材的华中科技大学出版社的有关同志!我感谢关心、支持与帮助这批精品教材编写与出版的单位与同志们!我深信编写者与出版者一定会同使用者沟通,听取他们的意见与建议,不断提高教材的水平!
特为之序。
中国科学院院士
教育部高等学校机械学科指导委员会主任杨叔子
目录
第1篇总论
第1章绪论(1)
1.1机械原理课程的研究对象(1)
1.2机械原理课程的主要内容和学习方法(5)
1.3机械原理课程的地位和作用(7)
第2篇机构的组成和分析
第2章机构的组成及结构分析(9)
2.1研究机构结构的目的(9)
2.2机构的组成及其运动简图的绘制(10)
2.3平面机构自由度的计算及机构运动确定的条件(16)
2.4平面机构的高副低代、结构分析和组成原理(21)
本章重点、难点及知识拓展(26)
思考题与习题(27)
第3章平面机构的运动分析(31)
3.1机构运动分析的目的和方法(31)
3.2速度瞬心法及其在机构速度分析中的应用(32)
3.3用矢量方程图解法作机构的速度和加速度分析(35)
3.4用解析法作机构的运动分析(39)
本章重点、难点及知识拓展(50)
思考题与习题(50)
第4章平面机构的力分析(54)
4.1概述(54)
4.2运动副中摩擦力的确定(55)
4.3不考虑摩擦时机构的力分析(59)
4.4考虑摩擦时机构的力分析(65)
4.5机械的效率与自锁(67)
4.6提高机械效率的途径(74)
4.7摩擦在机械中的应用(74)
本章重点、难点及知识拓展(76)
思考题与习题(77)
第3篇常用机构及其设计
第5章平面连杆机构及其设计(81)
5.1概述(81)
5.2平面连杆机构的基本类型及其演化(82)
5.3平面连杆机构的工作特性(89)
5.4平面四杆机构的设计(96)
本章重点、难点及知识拓展(111)
思考题与习题(111)
第6章凸轮机构及其设计(115)
6.1凸轮机构的类型及应用(115)
6.2从动件的运动规律设计(118)
6.3凸轮轮廓曲线的设计(124)
6.4凸轮机构基本尺寸的设计(133)
本章重点、难点及知识拓展(141)
思考题与习题(142)
第7章齿轮机构及其设计(145)
7.1齿轮机构的应用和分类(145)
7.2渐开线齿轮的齿廓与啮合特性(147)
7.3渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸(153)
7.4渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动(157)
7.5渐开线齿廓的加工(163)
7.6变位齿轮传动(169)
7.7斜齿圆柱齿轮传动(175)
7.8直齿圆锥齿轮机构(180)
7.9蜗杆机构(184)
本章重点、难点及知识拓展(188)
思考题与习题(189)
第8章轮系及其设计(192)
8.1轮系及其分类(192)
8.2定轴轮系及其传动比(194)
8.3周转轮系及其传动比(198)
8.4复合轮系及其传动比(201)
8.5轮系的功用(203)
8.6行星轮系的类型选择及设计(206)
8.7其他类型的行星传动简介(210)
本章重点、难点及知识拓展(213)
思考题与习题(213)
第9章其他常用机构(216)
9.1棘轮机构(216)
9.2槽轮机构(222)
9.3不完全齿轮机构(227)
9.4螺旋机构(229)
9.5万向联轴节(233)
本章重点、难点及知识拓展(235)
思考题与习题(236)
第4篇机械系统的动力学
第10章机械系统的运转及其速度波动的调节(239)
10.1概述(239)
10.2机械的运动方程(243)
10.3机械系统运动方程的建立及其求解(247)
10.4机械系统速度波动的调节(251)
本章重点、难点及知识拓展(258)
思考题与习题(259)
第11章机械的平衡(263)
11.1机械平衡概述(263)
11.2刚性转子的平衡(264)
11.3刚性转子的平衡实验(268)
11.4机构的平衡(270)
本章重点、难点及知识拓展(275)
思考题与习题(276)
第5篇机械系统运动的方案设计和创新设计
第12章机械系统运动方案设计(279)
12.1概述(279)
12.2组合机构的创新设计(281)
12.3机构选型(289)
12.4机构系统运动循环图及其类型(292)
12.5机械运动方案设计(294)
12.6机械运动方案的评价体系和评价方法(300)
本章重点、难点及知识拓展(303)
思考题与习题(304)
第13章创新设计与TRIZ理论(307)
13.1常规设计与创新设计(307)
13.2创造性思维(309)
13.3创新设计的基本原理(313)
13.4TRIZ与创新思维(315)
附录A阿奇舒勒矛盾矩阵表(328)
参考文献(340)