机构设计及运动仿真分析实例

第1章绪论1

11机构设计概述1

111机构设计的发展趋势1

112典型机构研究意义1

12机构系统仿真分析概述2

121机构运动仿真分析应用及意义2

122机构运动仿真分析过程2

123运动仿真分析方法和软件介绍2

13Pro/ENGINEER软件概述3

131Pro/ENGINEER的特点和优势3

132Pro/ENGINEER软件的机构运动仿真功能4

133Pro/ENGINEER软件的运动仿真分析方法4

第2章平面连杆机构8

21平面连杆机构概述8

211平面连杆机构的应用和特点8

212平面连杆机构的类型9

22铰链四杆机构9

221铰链四杆机构的特性9

222铰链四杆机构的设计11

223铰链四杆机构的运动仿真分析实例12

23曲柄滑块机构22

231曲柄滑块机构的设计22

232曲柄滑块机构的运动仿真分析实例22

24导杆机构29

241导杆机构的设计29

242导杆机构的运动仿真分析实例29

25平面连杆机构运动仿真分析方法拓展34

第3章凸轮机构37

31凸轮机构概述37

311凸轮机构的结构与特性37

312凸轮机构的类型37

313凸轮机构从动件的运动规律设计38

314各类凸轮传动的基本设计过程40

32盘形凸轮机构41

321盘形凸轮机构的设计41

322盘形凸轮机构的运动仿真分析实例43

33移动凸轮机构51

331移动凸轮机构的设计51

332移动凸轮机构的运动仿真分析实例51

34圆柱凸轮机构59

341圆柱凸轮机构的设计59

342圆柱凸轮机构的运动仿真分析实例60

35凸轮机构运动仿真分析方法拓展67

第4章齿轮机构69

41齿轮机构概述69

42渐开线直齿圆柱齿轮机构73

421渐开线直齿圆柱齿轮机构的设计73

422渐开线直齿圆柱齿轮机构的运动仿真分析实例79

43渐开线斜齿圆柱齿轮机构92

431渐开线斜齿圆柱齿轮机构的设计92

432渐开线斜齿圆柱齿轮机构的运动仿真分析实例94

44渐开线直齿圆锥齿轮机构106

441渐开线直齿圆锥齿轮机构的设计106

442渐开线直齿圆锥齿轮机构的运动仿真分析实例109

45渐开线齿轮齿条机构129

451渐开线齿轮齿条机构的设计129

452渐开线齿轮齿条机构的运动仿真分析实例129

46齿轮机构运动仿真分析方法拓展135

第5章轮系机构138

51轮系机构概述138

511轮系分类138

512轮系的应用140

52定轴轮系设计及运动仿真实例143

521传动比计算143

522定轴轮系的设计143

523定轴轮系运动仿真分析实例144

53周转轮系设计及运动仿真实例153

531传动比计算153

532周转轮系的设计154

533周转轮系运动仿真分析实例156

54轮系运动仿真分析方法拓展166

第6章间歇运动机构167

61间歇运动机构概述167

62槽轮机构171

621槽轮机构的设计171

622槽轮机构的运动仿真分析实例172

63棘轮机构183

631棘轮机构的设计183

632棘轮机构的运动仿真分析实例184

参考文献197

本书综合介绍了机械机构设计理论与Pro/ENGINEER 软件应用的相关知识，是一本兼顾理论与实践的机构设计参考书。编者结合多年的机械设计教学经验与Pro/ENGINEER 软件实际应用体会，从便于机械机构设计者自学的角度出发，融经验及技巧于一体的典型实例进行讲解，使读者能够对机构设计理论及其在Pro/ENGINEER 软件平台上进行运动仿真分析的实际应用都有全面的掌握。

全书强调理论知识和应用实例相结合，使读者轻松地掌握机械机构设计理论，熟练应用Pro/ENGINEER 软件进行机构运动仿真分析。在内容结构上，本书从常用机构的设计理论入手，以典型机构设计为实例，由浅入深、循序渐进地讲解了从基本零件的设计、装配到机构运动仿真分析的整个流程。读者只需按照书中的步骤进行设计、操作，就能理解并掌握机构设计及其在Pro/ENGINEER 软件下运动仿真分析的方法。本书中附赠所有的机构运动仿真分析实例所需的零件（prt）文件及最后生成的装配（asm）文件（利用二维码或网址进行下载），可供读者练习使用。

本书适合机构研究和设计人员以及高等工科院校机械类和近机类专业的师生参考使用，也可作为学习掌握Pro/ENGINEER 基本操作的机械工程技术人员的参考用书。

本书以机械原理等课程介绍的机构设计知识为基础，综合运用三维CAD技术、运动仿真技术，结合典型工程案例循序渐进地介绍各类机构的设计、分析方法。全书共9章，内容包括概述、平面连杆机构数字化设计与仿真、凸轮机构数字化设计与仿真、齿轮机构及轮系数字化设计与仿真、间隙机构数字化设计与仿真、组合机构数字化设计与仿真、万向联轴节与螺旋机构的运动仿真、机构动力学分析、机械运动方案设计综合案例。附录中给出了实验报告与实训报告和练习。

第1章 机构设计概述 1

1.1 机构概念及要素 1

1.1.1 机构概念 1

1.1.2 机构要素 1

1.2 机构运动简图 2

1.3 机械设计过程 7

1.4 常规设计方法 9

第2章 平面连杆机构设计 11

2.1 平面连杆机构概述 11

2.1.1 平面四杆机构的基本形式及其演化 11

2.1.2 平面四杆机构的工作特性 18

2.2 平面连杆机构设计方案分析 21

2.2.1 平面四杆机构的设计步骤和要求 21

2.2.2 平面四杆机构设计的进展 21

2.3 平面连杆机构设计的实施 22

2.3.1 图解法设计平面连杆机构 22

2.3.2 解析法设计平面连杆机构 26

2.3.3 平面连杆机构结构设计 29

2.3.4 平面连杆机构结构设计要点 35

2.4 平面连杆机构最优化设计 37

第3章 凸轮机构设计 42

3.1 凸轮机构概述 42

3.1.1 凸轮机构的基本结构 42

3.1.2 凸轮机构的分类及特点 42

3.2 凸轮从动件运动规律 44

3.2.1 运动规律的参数名称和定义 44

3.2.2 运动规律方程及特性 45

3.3 凸轮设计方案分析 47

3.3.1 凸轮的设计步骤和要求 47

3.3.2 凸轮机构设计的进展 48

3.4 平面凸轮机构基本尺寸设计 48

3.4.1 凸轮基本尺寸 49

3.4.2 从动件尺寸设计 51

3.5 凸轮机构设计实施 54

3.5.1 图解法设计凸轮机构 54

3.5.2 解析法设计凸轮机构 59

3.5.3 凸轮机构强度设计 61

3.5.4 凸轮机构结构设计 62

3.6 凸轮机构最优化设计 65

3.6.1 凸轮优化设计的基本问题 65

3.6.2 凸轮机构优化实例 66

第4章 齿轮机构的设计 68

4.1 概述 68

4.2 齿轮类型选择要点 69

4.3 齿轮材料及热处理选择要点 70

4.4 齿轮主要参数选择及设计要点 70

4.4.1 圆柱齿轮传动参数选择计算及设计要点 70

4.4.2 圆弧齿轮传动参数选择计算及设计要点 74

4.4.3 圆锥齿轮传动参数选择计算及设计要点 75

4.5 齿轮机构结构设计要点 76

4.5.1 齿轮结构形式 76

4.5.2 满足加工工艺性的齿轮结构设计要点 78

4.5.3 齿轮结构设计应考虑的其他问题 81

4.6 齿轮的布置与齿轮传动系统结构设计要点 84

4.6.1 齿轮的布置与安装 84

4.6.2 齿轮传动与其他传动形式的配置选择要点 87

4.7 蜗杆传动及其设计要点 88

4.7.1 蜗杆传动的类型 88

4.7.2 蜗杆传动的主要参数选择要点及应用场合 89

4.7.3 蜗杆传动结构设计要点分析 92

第5章 间歇运动机构的设计 98

5.1 间歇运动机构概述 98

5.2 棘轮机构设计要点 98

5.2.1 棘轮机构的基本形式与工作特点 98

5.2.2 齿式棘轮机构的参数选择与设计要点 101

5.2.3 摩擦式棘轮机构的参数选择与设计要点 104

5.2.4 棘轮机构的应用实例 106

5.2.5 擒纵机构 109

5.3 槽轮机构设计要点 110

5.3.1 槽轮机构的基本形成工作特点 110

5.3.2 槽轮机构的运动分析 112

5.3.3 槽轮机构的动力学计算 117

5.3.4 槽轮机构设计要点 118

5.3.5 具有特殊结构和工作要求的槽轮机构的设计要点 119

5.4 不完全齿轮机构设计要点 123

5.4.1 不完全齿轮机构基本形式与工作特点 123

5.4.2 不完全齿轮机构的啮合过程 123

5.4.3 齿顶干涉问题与主动轮首、末齿齿顶高系数的确定 124

5.4.4 锁止弧的设计要点 125

5.4.5 从动轮的停歇时间与运动时间 126

5.5 凸轮间歇运动机构设计要点 126

5.5.1 共轭盘形分度凸轮机构设计 126

5.5.2 弧面分度凸轮机构设计要点 127

5.5.3 圆柱分度凸轮机构设计要点 128

第6章 组合机构设计 130

6.1 组合机构总论 130

6.1.1 基本机构的定义 130

6.1.2 组合机构的兴起 131

6.1.3 组合机构的类型 134

6.1.4 组合机构的运动特性 141

6.2 凸轮-连杆机构 142

6.2.1 凸轮-连杆机构的应用 142

6.2.2 凸轮-连杆机构的设计要点 144

6.3 齿轮-连杆机构的常用形式 145

6.3.1 齿轮-连杆机构的工程应用 145

6.3.2 齿轮-连杆机构的组成规则 147

6.3.3 齿轮-连杆机构的设计要点 149

6.4 齿轮-凸轮机构 150

6.4.1 齿轮-凸轮机构的应用 150

6.4.2 齿轮-凸轮机构的设计要点 150

6.5 轮系的设计 152

6.5.1 轮系及其分类 152

6.5.2 轮系及其运动学分析 153

6.5.3 轮系的选型和运动要点分析 156

6.6 其他组合机构的设计 158

6.6.1 连杆-连杆机构设计要点 158

6.6.2 连杆-槽轮机构设计要点 160

6.6.3 槽轮-槽轮机构设计要点 161

参考文献 162 2100433B