本书主要内容包括绪论、机构设计基础知识、连杆机构综合、连杆机构的运动分析、凸轮机构设计、齿轮系、其他常用机构简介、虚拟样机技术的应用、机构优化设计、机器人机构及其设计、机械系统的动力学设计等，简化了传统机械原理的部分内容，增加了虚拟仿真技术和优化及机器人相关知识，增加了特色教学案例、思政和创新的相关内容，以适应新工科和新形势的要求。 本书主要面向机器人工程、智能制造工程、机械工程（卓越工程师）等新工科专业的本科生，可作为高等院校机械类各专业少学时（32～48学时）“机械原理”或“机械设计基础”的教学用书，也可供其他近机类、非机类专业本科生和相关工程技术人员参考。

第1章绪论1 1.1机械设计概述1 1.2设计过程2 1.3机构和机器7 1.4运动学和动力学8 1.5设计的其他方法9 1.6多解9 1.7人机工程学10 1.8工程报告10 1.9本课程的主要内容10 习题与思考题11 第2章机构设计基础知识12 2.1机构的组成12 2.1.1构件和运动副12 2.1.2运动链和机构16 2.1.3柔性铰链和折纸机构17 2.2机构运动简图的绘制21 2.3机构的自由度22 2.3.1平面机构的自由度22 2.3.2空间机构的自由度24 2.3.3计算机构自由度需要注意的事项24 2.4机构和结构26 2.5连杆机构变换27 2.6实际设计中需要考虑的问题31 2.7平面连杆机构的构成——杆组法33 2.7.1基本杆组构成33 2.7.2基本杆组分析36 习题与思考题37 第3章连杆机构综合39 3.1连杆机构综合的类型39 3.2平面连杆机构的传动特性41 3.2.1运动特性41 3.2.2传力特性47 3.3尺寸综合50 3.3.1两位置综合图解法50 3.3.2三位置综合图解法54 3.4急回机构设计59 3.4.1急回铰链四杆机构设计59 3.4.2急回曲柄滑块机构设计62 3.4.3急回六杆机构设计62 3.5连杆曲线64 习题与思考题67 第4章连杆机构的运动分析69 4.1机构运动分析的图解法70 4.1.1速度的瞬心70 4.1.2用瞬心进行速度分析75 4.1.3滑动速度80 4.2加速度分析80 4.3机构运动分析的解析法82 4.3.1矢量环法83 4.3.2杆组法90 习题与思考题93 第5章凸轮机构设计95 5.1凸轮机构概述95 5.2凸轮机构的分类及主要技术指标96 5.2.1凸轮机构分类96 5.2.2变量及符号98 5.2.3凸轮机构的运动过程和基本参数99 5.2.4运动约束的型式100 5.2.5运动进程的型式100 5.3svaj运动线图101 5.4双停凸轮设计——svaj函数的选择101 5.4.1凸轮设计的基本定律103 5.4.2简谐运动规律103 5.4.3摆线运动规律104 5.4.4多项式运动规律104 5.4.5组合函数105 5.4.6双停凸轮的SCCA函数108 5.5单停凸轮设计——svaj函数的选择110 5.6精确路径运动(CPM)112 5.7凸轮尺寸的确定113 5.7.1压力角113 5.7.2偏距和初始圆半径的选择115 5.7.3倾翻力矩——平底从动件115 5.7.4曲率半径——滚子/平底从动件116 5.8凸轮廓线的设计117 5.8.1基本原理——反转法117 5.8.2凸轮廓线设计的图解法118 5.8.3凸轮廓线设计的解析法119 习题与思考题120 第6章齿轮系123 6.1齿轮机构的作用与分类123 6.2齿轮机构的特点125 6.2.1齿廓啮合基本定律125 6.2.2渐开线齿轮啮合传动的特点126 6.2.3渐开线标准直齿圆柱齿轮的参数设计129 6.3渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动132 6.3.1正确啮合条件132 6.3.2无侧隙啮合条件133 6.3.3连续传动条件（重合度）134 6.4渐开线齿轮的加工及根切变位136 6.4.1渐开线齿轮的加工136 6.4.2渐开线齿廓的根切138 6.4.3变位圆柱齿轮传动的原理和分类139 6.4.4变位齿轮传动的应用和变位系数的选择141 6.5斜齿轮143 6.5.1渐开线斜齿圆柱齿轮的齿面形成143 6.5.2渐开线斜齿圆柱齿轮的基本参数143 6.5.3平行轴斜齿圆柱齿轮传动146 6.6其他齿轮传动147 6.6.1交叉轴斜齿轮147 6.6.2蜗杆和蜗轮147 6.6.3锥齿轮和准双曲面齿轮148 6.7轮系149 6.7.1轮系的分类149 6.7.2轮系传动比计算150 6.7.3轮系的应用155 6.7.4轮系的设计158 习题与思考题160 第7章其他常用机构简介162 7.1间歇运动机构162 7.1.1棘轮机构162 7.1.2槽轮机构165 7.1.3不完全齿轮机构166 7.1.4凸轮式间歇运动机构167 7.2三构件螺旋机构168 7.3带轮、链轮机构168 7.4万向联轴器169 7.5组合机构170 7.6开式链机构171 7.7柔顺机构与微型机械171 习题与思考题173 第8章虚拟样机技术的应用175 8.1ADAMS应用基础175 8.1.1ADAMS软件介绍175 8.1.2ADAMS/View介绍175 8.2连杆机构建模及仿真分析177 8.2.1连杆机构案例介绍177 8.2.2ADAMS软件启动及工作环境设置177 8.2.3连杆机构模型的创建179 8.2.4约束施加183 8.2.5运动施加186 8.2.6添加测量187 8.2.7仿真及后处理187 8.3凸轮机构建模及仿真分析189 8.3.1凸轮机构案例介绍189 8.3.2ADAMS软件启动及工作环境设置189 8.3.3凸轮机构模型绘制190 8.3.4约束施加192 8.3.5运动施加196 8.3.6添加测量196 8.3.7仿真及后处理196 8.4齿轮机构建模及仿真分析(轮齿接触)197 8.4.1齿轮机构案例介绍197 8.4.2ADAMS软件启动及工作环境设置197 8.4.3齿轮机构模型绘制198 8.4.4约束施加200 8.4.5运动施加201 8.4.6添加测量201 8.4.7仿真及后处理202 习题与思考题203 第9章机构优化设计204 9.1机构优化设计的概述204 9.1.1优化设计的定义与特点204 9.1.2优化设计的一般步骤205 9.2平面连杆机构的优化设计206 9.2.1优化设计的目标与性能指标206 9.2.2运动生成机构综合206 9.2.3平面连杆机构优化案例207 9.3平面凸轮机构的优化设计209 9.3.1平面凸轮机构的性能参数和评价指标209 9.3.2凸轮机构的优化设计方法209 9.3.3实际工程案例210 9.4齿轮变位系数的优化选择211 9.4.1变位齿轮设计的作用与基本逻辑211 9.4.2变位系数优化选择的一般建模思路212 习题与思考题213 第10章机器人机构及其设计214 10.1机器人机构概述214 10.2机器人的分类及主要技术指标215 10.2.1机器人的分类215 10.2.2机器人的主要技术指标221 10.3机器人机构224 10.3.1串联机器人机构227 10.3.2并/混联机器人机构230 10.3.3移动机器人机构234 10.4驱动与传动机构236 10.4.1常用的驱动器236 10.4.2传动机构与机器人用减速器239 10.5机器人应用案例244 10.5.1工业机器人244 10.5.2冶炼行业机器人245 10.5.3柔性机器人抓手246 习题与思考题247 第11章机械系统的动力学设计249 11.1机械系统的动力学设计概述249 11.2机械系统运行过程250 11.2.1机械运转的三个阶段250 11.2.2作用在机械上的驱动力和工作阻力251 11.3机械系统动力学基础252 11.3.1机械系统等效力学模型252 11.3.2机械系统动力学方程及求解253 11.4机械系统速度波动及调节255 11.4.1非周期性速度波动及其调节255 11.4.2周期性速度波动及其调节256 11.4.3飞轮设计258 11.5平面机构的平衡设计262 11.5.1平面机构摆动力的平衡条件262 11.5.2机构摆动力的完全平衡263 11.5.3机构摆动力的部分平衡264 11.6刚性转子的平衡设计265 11.6.1静平衡设计265 11.6.2动平衡设计268 习题与思考题271 参考文献273