本書在李瑞琴主編的《機(jī)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(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)，始終貫穿以創(chuàng)新設(shè)計(jì)為主線的設(shè)計(jì)思想，并融入現(xiàn)代機(jī)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(jī)構(gòu)及常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì)，主要介紹機(jī)構(gòu)的組成原理及各種機(jī)構(gòu)的類型、運(yùn)動特點(diǎn)、功能和設(shè)計(jì)方法，包括緒論、機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合、平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)、凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)、齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)、輪系及其設(shè)計(jì)、間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)、其他常用機(jī)構(gòu)。第二篇為機(jī)械的動力學(xué)設(shè)計(jì)，主要介紹機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的若干動力學(xué)問題，包括平面機(jī)構(gòu)的力分析、機(jī)械的效率和自鎖、機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)、機(jī)械的平衡。第三篇為執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)學(xué)的發(fā)展及學(xué)科前沿，執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)主要介紹設(shè)計(jì)的一般流程、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型綜合及系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)；機(jī)構(gòu)學(xué)的發(fā)展主要介紹其發(fā)展的三個(gè)階段及代表性成果；現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)科前沿主要介紹變胞機(jī)構(gòu)、柔順機(jī)構(gòu)、移動機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人四個(gè)現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)的重要分支。正文及附錄A給出了機(jī)械原理重要名詞術(shù)語的英文表達(dá)。本書使用二維碼技術(shù)嵌入了若干個(gè)與核心內(nèi)容密切相關(guān)的Matlab程序，使用智能手機(jī)掃描二維碼即可獲得Matlab程序清單及運(yùn)行結(jié)果。另外，本書還穿插有多個(gè)關(guān)于中外古機(jī)構(gòu)的小故事。 本書可作為高等院校機(jī)械工程學(xué)科各專業(yè)機(jī)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(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)械工程系，訪問學(xué)者。
第一篇 基本機(jī)構(gòu)及常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì)
第1章 緒論1
§11 機(jī)械原理的研究對象和研究內(nèi)容1
111 機(jī)械原理的研究對象1
112 機(jī)械原理研究的主要內(nèi)容2
§12 機(jī)械原理課程的地位和作用3
§13 機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)目的和方法4
131 機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)目的4
132 機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)方法5
第2章 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合7
§21 機(jī)構(gòu)的組成及機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖7
211 構(gòu)件與運(yùn)動副7
212 運(yùn)動鏈和機(jī)構(gòu)9
213 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖10
§22 機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算及機(jī)構(gòu)運(yùn)動確定條件15
221 平面機(jī)構(gòu)的自由度15
222 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件15
223 計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)16
§23 機(jī)構(gòu)的高副低代、結(jié)構(gòu)分析和組成原理22
231 平面機(jī)構(gòu)的高副低代22
232 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析23
233 平面機(jī)構(gòu)的組成原理26
習(xí)題26
第3章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)29
§31 平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用29
311 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)29
312 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型29
313 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化32
§32 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性和傳力特性35
321 平面鉸鏈四桿機(jī)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(jī)構(gòu)的壓力角和傳動角38
324 平面四桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置40
325 平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動連續(xù)性41
§33 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動功能、設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)方法42
331 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動功能42
332 平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)方法44
§34 剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)45
341 幾何法設(shè)計(jì)剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的基本原理45
342 實(shí)現(xiàn)連桿兩個(gè)位置的平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)46
343 實(shí)現(xiàn)連桿三個(gè)位置的平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)47
§35 函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)49
351 機(jī)構(gòu)的剛化反轉(zhuǎn)法及相對轉(zhuǎn)動極點(diǎn)49
352 實(shí)現(xiàn)兩連架桿兩組對應(yīng)位置的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)50
353 實(shí)現(xiàn)兩連架桿三組對應(yīng)位置的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)51
354 實(shí)現(xiàn)兩連架桿兩組對應(yīng)位置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)52
§36 急回機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)52
361 用幾何法設(shè)計(jì)急回機(jī)構(gòu)52
362 用解析法設(shè)計(jì)急回機(jī)構(gòu)54
§37 軌跡生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)55
371 用連桿曲線圖譜法設(shè)計(jì)軌跡生成機(jī)構(gòu)55
372 用解析法設(shè)計(jì)軌跡生成機(jī)構(gòu)56
§38 用速度瞬心法進(jìn)行平面機(jī)構(gòu)的速度分析57
381 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)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(jī)構(gòu)速度分析中的應(yīng)用60
§39 用相對運(yùn)動圖解法進(jìn)行平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析61
391 同一構(gòu)件上兩點(diǎn)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(diǎn)間的速度和加速度的關(guān)系65
§310 用復(fù)數(shù)矢量法進(jìn)行平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析67
3101 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析67
3102 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析69
3103 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析70
§311 平面連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)71
3111 桿組法子程序的設(shè)計(jì)72
3112 桿組法子程序在運(yùn)動分析中的應(yīng)用79
3113 輸出數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)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(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)93
§41 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類93
411 凸輪機(jī)構(gòu)的組成和應(yīng)用93
412 凸輪機(jī)構(gòu)的分類95
413 凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)98
§42 從動件的運(yùn)動規(guī)律98
421 凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語98
422 從動件的運(yùn)動規(guī)律100
423 從動件運(yùn)動規(guī)律的組合106
424 從動件運(yùn)動規(guī)律的設(shè)計(jì)107
§43 圖解法設(shè)計(jì)凸輪廓線109
431 凸輪廓線設(shè)計(jì)的反轉(zhuǎn)法原理109
432 直動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)110
433 擺動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)112
§44 解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線114
441 直動滾子從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)114
442 直動平底從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)115
443 擺動滾子從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)116
444 擺動平底從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)117
445 刀具中心軌跡的坐標(biāo)計(jì)算118
§45 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角及基本尺寸的設(shè)計(jì)119
451 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角119
452 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)122
§46 拓展閱讀：Computeraided Design of Cam Mechanism127
習(xí)題131
第5章 齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)135
§51 齒輪機(jī)構(gòu)的類型和特點(diǎn)135
511 平面齒輪機(jī)構(gòu)135
512 空間齒輪機(jī)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(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和尺寸計(jì)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(biāo)準(zhǔn)中心距和安裝中心距151
545 漸開線齒輪與齒條的嚙合特點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具加工標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算160
563 變位齒輪傳動的類型164
§57 平行軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)165
571 斜齒圓柱齒輪齒面的形成及嚙合特點(diǎn)165
572 斜齒圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)量齒數(shù)170
576 斜齒圓柱齒輪的變位和幾何尺寸的計(jì)算171
577 斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用172
§58 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)173
581 蝸桿蝸輪的形成173
582 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)及正確嚙合條件174
583 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)和尺寸計(jì)算175
584 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的變位177
585 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用177
§59 直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)179
591 直齒圓錐齒輪齒廓的形成179
592 背錐與當(dāng)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(diǎn)180
594 直齒圓錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算182
習(xí)題185
第6章 輪系及其設(shè)計(jì)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(jì)算191
621 傳動比大小的計(jì)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(jì)算194
631 周轉(zhuǎn)輪系傳動比計(jì)算的基本思路194
632 周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計(jì)算195
633 周轉(zhuǎn)輪系傳動比計(jì)算的注意事項(xiàng)196
§64 復(fù)合輪系的傳動比計(jì)算198
641 復(fù)合輪系傳動比的計(jì)算方法198
642 復(fù)合輪系的傳動比計(jì)算舉例198
§65 輪系的設(shè)計(jì)201
651 定軸輪系的設(shè)計(jì)201
652 周轉(zhuǎn)輪系的設(shè)計(jì)203
§66 輪系的功能206
661 實(shí)現(xiàn)大傳動比傳動206
662 實(shí)現(xiàn)變速與換向傳動207
663 實(shí)現(xiàn)分路傳動207
664 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的合成與分解207
665 利用行星輪輸出的復(fù)雜運(yùn)動實(shí)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(yùn)動機(jī)構(gòu)217
§71 槽輪機(jī)構(gòu)217
711 槽輪機(jī)構(gòu)的組成和工作原理217
712 槽輪機(jī)構(gòu)的類型217
713 槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用219
714 槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)219
715 槽輪機(jī)構(gòu)的動力特性221
§72 棘輪機(jī)構(gòu)222
721 棘輪機(jī)構(gòu)的組成和工作原理222
722 棘輪機(jī)構(gòu)的類型和特點(diǎn)223
723 棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)225
§73 不完全齒輪機(jī)構(gòu)228
731 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的組成、工作特點(diǎn)及類型228
732 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)229
§74 凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)230
741 凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的組成和工作原理230
742 凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用231
§75 間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的共性問題231
習(xí)題232
第8章 其他常用機(jī)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(jī)構(gòu)235
821 螺旋機(jī)構(gòu)的組成和傳動特點(diǎn)235
822 螺旋機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用236
§83 組合機(jī)構(gòu)237
831 組合機(jī)構(gòu)的基本概念238
832 按基本機(jī)構(gòu)的名稱分類238
833 組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)240
834 組合機(jī)構(gòu)的應(yīng)用249
習(xí)題250
第二篇 機(jī)械的動力學(xué)設(shè)計(jì)
第9章 平面機(jī)構(gòu)的力分析253
§91 平面機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法253
911 機(jī)構(gòu)力分析的目的253
912 機(jī)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(yùn)動的構(gòu)件255
§93 不考慮摩擦的機(jī)構(gòu)動態(tài)靜力分析255
931 用圖解法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析256
932 用解析法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析259
§94 考慮摩擦的機(jī)構(gòu)動態(tài)靜力分析262
941 機(jī)構(gòu)運(yùn)動副中的摩擦262
942 用圖解法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析268
943 用解析法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析270
習(xí)題273
第10章 機(jī)械的效率和自鎖278
§101 機(jī)械的效率278
1011 作用在機(jī)械上的力278
1012 機(jī)械效率的表達(dá)形式278
1013 機(jī)械效率的計(jì)算279
§102 機(jī)械的自鎖282
1021 運(yùn)動副的自鎖282
1022 機(jī)械自鎖的條件283
§103 提高機(jī)械效率的途徑285
習(xí)題285
第11章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)289
§111 作用在機(jī)械上的力及機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過程289
1111 作用在機(jī)械上的力289
1112 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過程291
§112 機(jī)械系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型292
1121 研究機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)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(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動方程及求解297
1131 等效構(gòu)件的運(yùn)動方程297
1132 運(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn)過程中的功能關(guān)系301
1142 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)303
1143 周期性變速穩(wěn)定運(yùn)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(jī)械的平衡316
§121 機(jī)械平衡的目的、分類與方法316
1211 機(jī)械平衡的目的316
1212 機(jī)械平衡的分類316
1213 機(jī)械平衡的方法317
§122 剛性轉(zhuǎn)子的平衡設(shè)計(jì)317
1221 剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡設(shè)計(jì)317
1222 剛性轉(zhuǎn)子的動平衡設(shè)計(jì)321
§123 剛性轉(zhuǎn)子的平衡試驗(yàn)324
1231 剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡試驗(yàn)324
1232 剛性轉(zhuǎn)子的動平衡試驗(yàn)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(jī)構(gòu)的平衡設(shè)計(jì)329
1251 平面機(jī)構(gòu)慣性力的平衡條件330
1252 機(jī)構(gòu)總慣性力的完全平衡330
1253 機(jī)構(gòu)總慣性力的部分平衡334
習(xí)題337
第三篇 執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)學(xué)的發(fā)展及學(xué)科前沿
第13章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)340
§131 執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)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(jì)方法348
§134 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型綜合349
1341 執(zhí)行機(jī)構(gòu)型綜合的基本原則349
1342 機(jī)構(gòu)的選型353
1343 機(jī)構(gòu)的構(gòu)型355
§135 執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)358
1351 執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)的要求358
1352 機(jī)械運(yùn)動循環(huán)圖設(shè)計(jì)360
1353 機(jī)械運(yùn)動循環(huán)圖的設(shè)計(jì)步驟與方法362
1354 機(jī)械運(yùn)動循環(huán)圖的作用367
習(xí)題368
第14章 機(jī)構(gòu)學(xué)的發(fā)展及學(xué)科前沿370
§141 機(jī)構(gòu)學(xué)的發(fā)展及現(xiàn)代機(jī)構(gòu)特征370
1411 機(jī)構(gòu)學(xué)的發(fā)展370
1412 現(xiàn)代機(jī)構(gòu)的特征371
§142 現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)科前沿372
1421 變胞機(jī)構(gòu)372
1422 柔順機(jī)構(gòu)377
1423 移動機(jī)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(jī)械原理重要名詞術(shù)語中英文對照400
書單推薦
