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本书详细阐述了常用机构的工作原理、分析及设计方法，按照机构学理论体系分为机构结构学基础篇、机构运动学基础篇、机械动力学基础篇、机械系统方案设计篇。机构结构学基础篇包括常用机构的结构分析与数型综合与创新设计；机构运动学基础为本书的重点，包括平面机构的运动分析与综合，典型平面机构（凸轮机构、齿轮机构、轮系等）及设计；机械动力学基础篇包括平面机构的力分析、机械系统动力学基础、机械的平衡、柔性机构及其设计；机械系统方案设计篇包括概述，功能设计，执行系统的方案设计，原动机与传动系统的选择，机械系统的运动参数设计，方案评价与决策，最后还给出了两个设计实例。此外，本书在第1版的基础上还增加了“柔性机构及其设计”一章，概述性地介绍了该领域的基本概念与经典理论。作为对主要内容的必要补充与深化，本书还包含5个附录，包括特种机构、平面刚体运动的数理基础、图论的基本知识、综合性虚拟仿真题目及机械系统方案与创新设计题目。本书可作为高等院校机械工程类专业的本科教材，也可作为相关专业的研究生、科研人员与工程技术人员的参考用书。
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前言第1章绪论1.1机器、机构与机械1.2运动与约束1.3力学与机构学1.4数学与机构学1.5机构分析与综合1.6辅助工具及软件1.7机构设计与工程实践1.8机构创新设计过程1.9机构设计实例——小型扑翼机构的设计1.10机械原理课程的学习内容与目标1.11机械原理课程的学习方法1.12如何使用本书辅助阅读材料习题第一篇机构结构学基础篇第2章常用机构2.1机构的组成2.1.1构件2.1.2运动副2.1.3运动链与机构2.2机构的表达2.3常用机构的特点及应用2.3.1连杆机构2.3.2凸轮机构2.3.3齿轮机构2.3.4轮系2.3.5间歇运动机构2.3.6螺旋机构2.3.7联轴器与万向联轴器2.3.8挠性传动机构2.3.9柔性机构2.3.10组合机构2.4本章小结辅助阅读材料习题第3章机构的结构分析3.1研究简史3.2机构自由度的概念3.3平面机构的自由度计算公式3.3.1平面机构自由度计算的基本公式3.3.2局部自由度3.3.3冗余约束3.3.4公共约束3.3.5综合实例*3.4空间机构的自由度计算3.4.1CGK公式3.4.2通用的自由度计算公式3.5机构的确定性运动3.5.1机构具有确定运动的条件*3.5.2输入选取与变自由度机构3.6机构存在曲柄的条件——格拉霍夫定理3.7机构的组成原理3.7.1基于杆组的平面机构组成原理*3.7.2基于运动功能模块的机构组成原理3.8本章小结辅助阅读材料习题第4章机构的数型综合与创新设计4.1机构综合的分类4.1.1数综合4.1.2型综合4.1.3尺度综合4.2机构创新设计方法4.2.1概述4.2.2发展趋势4.3枚举法4.3.1对已有机构的分类枚举4.3.2基于自由度计算公式的枚举法4.4演化法4.4.1机构的倒置4.4.2运动学等效置换4.4.3其他方法4.5组合法4.5.1基于不同方式的简单组合4.5.2借助数学工具的模块组合4.6本章小结辅助阅读材料习题第二篇机构运动学基础篇第5章平面机构的运动分析5.1平面机构运动分析的图解法5.1.1位置分析的图解法5.1.2速度、加速度多边形法5.2平面机构速度分析的瞬心法5.2.1速度瞬心的概念5.2.2机构瞬心的确定5.2.3机构速度分析的瞬心法5.2.4机构瞬心的应用实例5.3平面机构位置分析的解析法5.3.1基本原理：闭环方程5.3.2复数法*5.4平面机构位置分析的数值解法5.5平面机构速度、加速度分析的解析法5.5.1直接对位置方程求一、二阶导数5.5.2复数法5.5.3运动影响系数法5.5.4向量法5.5.5综合实例5.6平面机构运动分析的虚拟样机仿真法5.7运动学性能分析与评价5.7.1急回特性5.7.2传动性能5.7.3运动可行域与工作空间5.8本章小结辅助阅读材料习题第6章平面机构的运动综合6.1平面机构运动综合的基本问题6.2运动综合的两种主要方法6.3平面机构运动综合的图解法6.3.1特殊函数生成问题的设计——给定行程的机构设计6.3.2刚体导引机构的设计6.3.3设计函数生成机构的刚化反转法6.4平面机构运动综合的解析法6.4.1位移矩阵法6.4.2复数法（双杆组法）6.4.3其他解析方法6.5基于图谱法或实验法的轨迹综合*6.6平面机构运动学优化设计概述6.7本章小结辅助阅读材料习题第7章凸轮机构及其设计7.1凸轮机构的发展简史7.2凸轮机构的运动与传力特性7.2.1凸轮机构的工作循环7.2.2从动件的运动表达7.2.3从动件的运动规律7.2.4凸轮机构的压力角7.3凸轮机构的廓线设计7.3.1基本原理7.3.2图解法7.3.3解析法7.3.4虚拟样机法7.4凸轮机构基本参数的确定7.4.1滚子半径的确定7.4.2平底宽度的确定7.4.3基圆半径的确定7.5凸轮机构设计的计算机辅助设计方法7.6本章小结辅助阅读材料习题第8章齿轮机构及其设计8.1齿轮机构的发展简史8.2齿廓曲线8.2.1齿廓啮合基本定律8.2.2共轭齿廓8.2.3渐开线齿廓8.3渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸8.3.1齿轮的各部分名称8.3.2基本参数8.3.3几何尺寸8.4渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动8.4.1正确啮合条件8.4.2标准安装与非标准安装8.4.3啮合传动过程8.4.4连续传动与重合度8.5渐开线齿轮的加工原理8.5.1加工原理8.5.2根切现象8.6渐开线变位齿轮机构简介8.6.1变位齿轮8.6.2变位齿轮传动8.7斜齿圆柱齿轮机构8.7.1斜齿圆柱齿轮齿面的形成8.7.2斜齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸8.7.3斜齿圆柱齿轮的啮合传动8.7.4斜齿圆柱齿轮的当量齿数8.7.5斜齿圆柱齿轮传动的特点8.8直齿锥齿轮机构8.8.1锥齿轮机构的传动特点8.8.2锥齿轮的背锥与当量齿数8.8.3直齿锥齿轮的基本参数与尺寸计算8.8.4直齿锥齿轮的啮合传动8.9蜗杆蜗轮机构8.9.1蜗杆蜗轮机构传动及特点8.9.2蜗杆蜗轮机构正确啮合条件8.9.3蜗杆蜗轮机构的基本参数及几何尺寸8.10本章小结辅助阅读材料习题第9章轮系及其设计9.1定轴轮系的传动比计算9.1.1理论基础9.1.2平面定轴轮系的传动比计算9.1.3空间定轴轮系的传动比计算9.2周转轮系的传动比计算9.2.1周转轮系的分类9.2.2周转轮系的传动比计算9.2.3计算实例9.3混合轮系
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本书是在第1版的基础上，根据近几年教学实践的经验，结合工程教育改革及新工科发展的需要修订而成的。为方便教学，此次修订维持了第1版教材的主体内容，只是对知识体系做了一定幅度的调整，并对各章的具体内容进行了适当的增删与革新。在知识体系方面，将第1版的分析篇、设计篇调整为机构结构学基础篇（第2~4章）、机构运动学基础篇（第5~9章）、机械动力学基础篇（第10~12章）和机械系统方案设计篇（第14章）。新版更加强化以“设计”为主线，即按照“构型（创新）设计—运动学设计—动力学设计—系统方案设计”的教学顺序来编排。教学实践表明，这一体系有助于实施项目化教学。在内容上，为便于自学，每章新增了“本章学习目标”“内容导读”“思考题”“本章小结”版块，大幅增加了“知识扩展”方面的内容。鉴于柔性机构学日益成熟并变得不可或缺，增加了“柔性机构及其设计”一章（第13章）。“机械系统的方案设计”一章中更加突出多自由度机构的创新设计主题，以适应当前装备制造业发展的需要。此外，适当地增加了有关机构的数值分析、优化设计等方面的内容。为贯彻实施基于成果导向教育（Outcome-Based Education，OBE）理念的教学，增强机械原理教学的实效性，大幅增加了习题数量，尤其是源于真实项目的虚拟仿真与工程设计基础类题目的数量。本书按64学时编写，但目前一般院校的实际学时数均达不到此数，故教师在使用本书时应根据各院校自身的情况和不同的专业要求，对教材内容进行取舍。书中加“*”号的部分为选学内容。本书由于靖军、赵宏哲主编。来自北京航空航天大学、北京科技大学、北京交通大学、北京邮电大学、中国农业大学机械原理教学团队的多位教师合作编写了本书。葛广昊、李国鑫等博士、硕士研究生参与了书中部分图及运动仿真的制作，在此表示感谢！本书的修订，参阅了国内外大量的同类教材及著作，在此向这些文献的作者表示衷心感谢！这里特别向天津大学张策教授致敬，其撰写的《机械工程史》给本书的修订以灵感和启迪。本书沿袭第1版对信息技术（特别是二维码技术）全面使用的方式，对第1版中的大多数图进行了更新，升级为立体感更强的半实体图，希望能给读者带来全新的阅读体验。由于编者水平有限，书中难免有疏漏之处，敬请读者批评指正。编者
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