日本图解机械工学入门系列–从零开始学机构学（原著第2版）

该书通过插图解说机构学学的基础理论，描述了连杆机构、凸轮机构、摩擦传动机构、齿轮传动机构、挠性传动机构，说明机构类型和工作原理及应用。理念先进，形式活泼。该书的作者和译者均是在高等院校多年从事机械工程教育的教师，有丰富的教学经验，书中融汇了作者的多年实践教学经验。 本书适合普通本科非机械类、高职机械类学生阅读，也适合对相关知识感兴趣的自学者阅读。

本书通过图解形式讲解机构学的基础理论知识，描述了连杆机构、凸轮机构、摩擦传动机构、齿轮传动机构、挠性传动机构，解说了各种常见机构类型及其工作原理和应用。本书侧重于常用的机构学知识，为了简明易懂地说明相关知识内容，使用了大量的插图和简图。此外，在每章的后都附有习题，读者可以通过习题的练习来巩固对每章内容的学习。本书适合普通本科非机械类、高职机械类学生阅读，也适合对相关知识感兴趣的自学者阅读。

作者简介：宇津木谕，武藏工业大学研究生院博士研究生（机械工学专业）毕业 工学博士；武藏工业大学（现 东京都市大学）、几德工业大学（现 神奈川工科大学）兼职讲师；科学技术学园专门（专科）学校 讲师；科学技术学园高级中学（2013年3月退休）。住野和男，1971年，东海大学工学部机械工学专业毕业 大学本科；工学院大学学生创造活动支援室（梦想工厂），责任讲师（2013年9月去世）。林俊一，2000年，横滨国立大学工学研究科生产工学专业毕业，工学硕士；工学院大学专科学校机械3D与CAD研究室，兼职讲师（2008年3月末退休）。译者简介：王明贤，管理学博士、教授，辽宁省沈阳市人，燕山大学管理科学与工程专业博士毕业。现任天津商业大学管理学院教授，主要从事产品质量控制和风险管理等工作，曾获得天津市科技进步二等奖、三等奖及天津市产学研突出贡献奖等。主要著（译）作有《现代质量管理（第二版）》(清华大学出版社，2014)、《彩色图解力学入门》(化学工业出版社，2019)、《生活中密不可分的热科学》（化学工业出版社，2019）、《生产管理入门》（化学工业出版社，2020）、《从零开始学机械力学》（化学工业出版社，2021）等。

第1章　机构学概述

1.1　机构的作用  2

1.2　构件和运动副  7

1.3　连杆机构的组成  11

习题  16

第2章　机构和运动的基础

2.1　物体的运动  18

2.2　机构的位置、速度、加速度  23

2.3　机构的自由度  27

习题  31

第3章　连杆机构的类型和运动

3.1　平面连杆机构  34

3.2　曲柄滑块机构  42

3.3　空间连杆机构  48

3.4　连杆机构的运动  50

3.5　连杆机构的应用  57

习题  61

第4章　凸轮机构的类型和运动

4.1　凸轮机构的分类和平面凸轮的类型  64

4.2　空间凸轮  70

4.3　凸轮的运动和凸轮曲线  74

4.4　设计凸轮曲线的解析法  78

4.5　特殊的凸轮和机构  85

4.6　凸轮机构的使用方法  89

习题  92

第5章　摩擦传动的类型和运动

5.1　摩擦传动和摩擦力的概述  94

5.2　摩擦轮传动的角速度比 100

5.3　摩擦轮的使用方法 108

习题  112

第6章　齿轮传动机构的类型和运动

6.1　齿轮的类型和名称  114

6.2　标准直齿轮  121

6.3　齿轮轴固定的齿轮传动 126

6.4　齿轮轴运动的齿轮传动 132

6.5　非圆齿轮机构 136

习题 138

第7章　挠性传动的类型和运动

7.1　挠性传动的类型 140

7.2　挠性传动的运动 150

7.3　挠性传动的使用方法 162

习题 166

习题解答 167

附录 185

文献 199

原著第2版前言

以前，汽车和机器人等基本上都是利用机械结构和机械装置来进行控制，但现在大多采用计算机控制，维护和管理人员也由机械技术人员转变为电子技术人员，汽车的发动机也因为空气污染问题逐步由内燃机换成电动机。

但是，汽车在除发动机以外的结构中，仍需要使轮胎进行转动、进行前进或倒退的切换、悬挂车轮（车轴）、进行方向控制等方面的机构。

另外，机器人也是同样的，它不仅需要电子基板，在腕部和脚以及其他的可动部位还需要齿轮、连杆、凸轮、传动带等机构。

因此，为了使机械、器具等完成规定的动作，无论它们电子化程度多高，各种部件的组合和机构也都是需要的。如此一来，对于从事机械设计的机械技术人员来说，学习各种机构和运动原理是重要的。它能提升设计技能，增加机械设计构思的灵感。

本次修订中，在综合考虑各位读者的希望、意见以及评论的基础上，进行了内容的新设、追加和删除，以简明易懂为目标，再次探讨了各页的内容。作为其中的一环，按照现有的JIS标准和日本机械协会推荐的术语对本书涉及的专业术语进行了统一。在其他书籍

或资料中，因出版时间的不同多少会有采用不同术语的问题，这些读者可以通过说明或者公式进行内容的对比，这样就应该能够理解了。在各章的末尾也都布置了练习题，希望读者通过自行解题，来检验对章节内容的理解程度。

希望对机构学有兴趣的读者能够阅读本书。

后，在本书的出版过程中，欧姆社的书籍编辑部的诸位做了很多艰苦的工作。在此，我向他们表示衷心的感谢。

作者　　

2018年6月

原著第1版前言

机械由各种零部件组装而成，并能够实现一系列的预定动作。为了使机械能够实现要求的动作，设计和制造机械装置的机械工程师们首先需要考虑的问题是采用什么样的机构和结构更好。同时，为了制造出具体的结构，要进行尺寸、规格和材料的选择，还要进行成品零部件的采购以及加工等。我相信大家都听说过“自动装置”这一用语，传统的“自动装置”就是指能够完成一系列动作的机构。

近，以机器人为代表的机构，都是通过计算机来进行控制的。但是，在手臂和脚的结构中，除了有提供动力的电动机外，还有组合齿轮、连杆、凸轮、传动带等机构。只有采用这些机构，才能够实现手腕运动以及行走等动作。

为了使机械能够实现要求的动作，需要机构；也可认为机构是机械工程师构思的具体体现。因此，机构的知识是机械工程师的基础知识，设计机械时的基础知识就是“机构学”。

本书以初学机构学的学生和从事实际工作的初级技术人员为读者对象，主要侧重于常用的机构学知识，数学公式和计算只保留到必要的精度。另外，为了使知识内容简单易懂，使用了大量的插图和简图。

此外，在每章的后都附有练习题，读者可以通过习题来检验对每章内容的理解程度。希望读者能够自行进行章后习题的练习，并对照本书后面的参考答案，确认内容的掌握程度，以便深入学习。

我希望本书能成为一本打开机构学之门的钥匙。同时，期盼本书能够对从现在开始学习机构学的读者有所帮助。

后，在编写本书的过程中，参考了各种文献，在此对这些文献的作者表示由衷的感谢。

作者　　

2006年10月