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。

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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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混合轮系的传动比计算
9.4轮系设计
9.4.1定轴轮系设计
9.4.2周转轮系设计
9.5本章小结
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习题
第三篇机械系统动力学基础篇
第10章平面机构的力分析
10.1机械动力学分析的研究历程
10.2作用在构件上的力
10.2.1作用在构件上的力
10.2.2构件惯性力和惯性力矩的确定
10.3不考虑摩擦情况下平面机构的动态静力分析
10.3.1构件组的静定条件
10.3.2平面机构的动态静力分析
10.3.3平衡力和平衡力矩的直接解析确定
10.3.4综合实例：单自由度扑翼机构的受力分析
10.4考虑运动副摩擦的机构力分析
10.4.1运动副中摩擦力的确定
10.4.2考虑运动副摩擦时的平面机构受力分析
10.5机械的自锁
10.5.1自锁的概念与意义
10.5.2典型机械的自锁条件
10.6机械效率
10.6.1机械效率的概念与计算
10.6.2机械效率与自锁
10.6.3提高机械效率的途径
10.7本章小结
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习题
第11章机械系统动力学基础
11.1机械的运转
11.1.1机械运转的三个阶段
11.1.2作用在机械上的已知外力
11.2机械系统的动力学建模
11.2.1基于拉格朗日方程的动力学模型
11.2.2单自由度机械系统的等效动力学模型
11.3机械动力学方程的建立与求解
11.3.1转化件动力学方程的两种形式
11.3.2等效力矩和等效转动惯量均为位置函数时机械运动的求解
11.4机械运转周期性速度波动的调节
11.4.1周期性速度波动产生的原因
11.4.2周期性速度波动的衡量指标
11.4.3周期性速度波动调节的基本原理
11.5本章小结
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习题
第12章机械的平衡
12.1机械平衡的发展简史
12.2机械平衡的分类
12.3刚性转子的平衡
12.3.1刚性转子不平衡的原因及分类
12.3.2静平衡原理及方法
12.3.3静平衡试验原理
12.3.4动平衡的力学分析与设计
12.3.5动平衡试验简介
12.3.6转子的平衡精度
12.4平面机构的平衡
12.4.1平面机构平衡的一般原理
12.4.2机构摆动力的完全平衡
12.4.3机构摆动力的部分平衡
12.4.4平行四杆机构的重力平衡
12.5本章小结
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习题
*第13章柔性机构学基础
13.1柔性机构的发展简史
13.2柔性机构的结构组成
13.2.1柔性单元
13.2.2柔性铰链
13.2.3柔性机构的分类与组成
13.3柔性机构的主要性能
13.4平面柔性机构的运动学分析
13.4.1基本柔性单元的伪刚体模型
13.4.2基于伪刚体模型法的平面柔性机构的运动学分析
13.5平面柔性机构的运动综合
13.6平面柔性机构的力学分析
13.6.1平面柔性机构的静力学分析
13.6.2平面柔性机构的动力学分析
13.7柔性机构的加工方法概述
13.8本章小结
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习题
第四篇机械系统方案设计篇
第14章机械系统的方案设计
14.1机械系统方案设计概述
14.1.1一般过程
14.1.2基本原则
14.2功能设计
14.2.1功能原理设计
14.2.2功能分析与工艺动作分解
14.3执行系统的方案设计
14.3.1执行机构的构型设计
14.3.2执行系统的协调设计
14.4原动机与传动系统的选择
14.4.1原动机的类型与特点
14.4.2原动机的选择
14.4.3传动系统形式的选择
14.5机械系统的运动参数设计
14.6方案评价与决策
14.7设计实例1：印刷机蘸油机构的方案设计
14.8设计实例2：多自由度微创手术机械手的方案设计
14.8.1功能原理设计
14.8.2构型综合与优选
14.8.3运动学分析与综合
14.8.4通过静力学分析确定驱动力矩
14.8.5具有重力自平衡功能的RCM机构设计
14.8.6样机试制
14.9本章小结
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习题
附录
附录 A特种功能机构
A.1直线运动机构
A.2平行导向机构
A.3仿图仪机构
A.4虚拟运动中心机构
A.5运动缩放机构
A.6肘杆机构
A.7变点机构
A.8平板折展机构
A.9变胞机构
A.10往复直线运动机构
A.11振荡机构
A.12间歇机构
A.13分度机构
A.14换向机构
A.15反向驱动机构
A.16联轴装置与虎克铰
A.17常力机构
A.18双稳态机构
A.19经典空间过约束机构
A.20常见的关节型工业机器人
A.21经典并联机器人
A.22发动机
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附录B平面刚体运动的数理基础
B.1坐标系
B.2向量
B.2.1向量的运算
B.2.2平面向量的复数表达
B.2.3向量对时间的导数运算及应用
B.3坐标变换
B.4平面刚体运动的基本描述
B.4.1刚体运动的一般定义
B.4.2刚体基本运动
B.4.3一般平面运动
B.5平面刚体的相对运动
B.5.1相对位置
B.5.2相对速度
B.5.3相对加速度
B.6速度瞬心
B.7刚体力学基础
B.7.1静力学分析的基本原理
B.7.2牛顿三定律
B.7.3动力学方程
B.7.4达朗贝尔原理
B.7.5功能转化定理
B.7.6虚位移原理
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附录C图论的基本知识
C.1图中涉及的基本概念
C.2树的遍历
C.3图的矩阵表达
C.4机构的拓扑图表达
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附录D综合性虚拟仿真题目
辅助阅读材料
附录E机械系统方案与创新设计题目
E.1飞机襟翼展开机构
E.2飞机起落架收放机构
E.3飞机飞行高度指示机构
E.4小型扑翼机构
E.5触觉机构
E.6单自由度柔性夹钳
E.7钢板翻转机构
E.8载货汽车的起重后板
E.9自动钻床送进机构
E.10自动打标机构
E.11榫槽成型半自动切削机构
E.12薄壁零件冲压机构
E.13半自动平压模切机
E.14平台印刷机主传动系统
E.15改型理发椅机构
E.16双人沙发床机构
E.17听课折椅机构
E.18洗瓶机推瓶机构
E.19图形放缩机构
E.20柔性可折叠伞
E.21适于狭小空间操作的抛光机器人
E.22自适应越障机器人
E.23仿生机构设计（项目实践）
E.24水果采摘机构设计（项目实践）
参考文献