حرکت در ماشین‌ها نیروهای فوق‌العاده را ایجاد می‌کند. نیروهای ناخواسته سبب مختل شدن حرکت ماشین و یا خرابی و شکست قطعات آن می‌شود. تحلیل نیروهای مزبور و کاهش نیروهای ناخواسته مسئله‌ای است که در دینامیک ماشین به آن پرداخته می‌شود. برای تحلیل نیروهای ناشی از حرکت، نخست به تحلیل خود حرکت و سپس به تحلیل نیروها و درنهایت به کاهش و یا توازن نیروها پرداخته می‌شود.

فصل اول کتاب به آشنایی با مکانیزم‌های مختلف و تشریح مفاهیم بنیادی می‌پردازد. دراین فصل به مسائلی چون سینماتیک، طراحی: تحلیل و نستز، مکانیزم‌ها، اهرم‌بندی صفحه‌ای، تصویر، تحلیل قید، درجات آزادی اضافی و اهرم‌بندی با کوپلر محرک می‌پردازد.

در این بخش آمده است: مکانیزم‌ها، مجموعه سرهم‌بندی‌شده‌ای از اعضای صلب‌اند که توسط مفصل‌ها به هم متصل می‌شوند. مکانیزم‌ها، حرکت و کار مکانیکی را از یک یا چند محرک به یک یا چند عضو «خروجی» انتقال می‌دهد.

در فصل دوم به تحلیل سرعت و شتاب مکانیزم به کمک روش ترسیمی پرداخته می‌شود. اگرچه این روش نسبت به روش برداری و تحلیلی با تقریب همراه است، ولی به دلیل دادن بینش عمیق نسبت به مقادیر و جهت سرعت‌ها و شتاب‌ها و نیز دسترسی سریع به جواب، روش ارزشمندی به‌شمار می‌رود.

در فصل سوم روش ترسیمی را برای مکانیزم‌هایی با اتصالات لغزشی عضوها نسبت به هم که متفاوت از اتصالات مفصلی‌اند، به‌کار برده می‌شود. دراین فصل معادلات عمومی سرعت و شتاب، حالت‌های خاص برای معادلات سرعت و شتاب، اهرم‌بندی‌ها با مفصل‌های لغزشی دورانی، تماس غلتشی، تماس بادامکی و نقاط منطبق کلی را مورد بررسی قرار می‌دهد.

فصل چهارم به مرکز آنی سرعت و دوران عضوها در مکانیزم پرداخته که از آن برای حل مسایل سرعت استفاده می‌شود. این روش برای به‌دست آوردن سرعت نقاط و یا سرعت زاویه‌ای عضوهای مختلف، مناسب است.

در فصل پنجم از روش تحلیل برداری و حلقه بسته برای بررسی سینماتیک مکانیزم‌ها استفاده می‌شود. روابط حاصل دراین فصل برای تعدادی از مکانیزم‌های شناخته شده، آورده شده است. از این روابط که به‌صورت جدول دراین فصل تنظیم شده‌اند، می‌توان در نوشتن برنامه‌های رایانه‌ای برای سینماتیکی موقعیت، سرعت و شتاب مکانیزم در هر وضعیتی بهره جست.

فصل ششم این کتاب به تحلیل سینماتیکی جعبه دنده‌ها اختصاص دارد. که دراین فصل جعبه‌ دنده‌های خورشیدی از سه روش مختلف مورد بررسی قرار می‌گیرند.

درنهایت در فصل‌های پایانی، به تحلیل نیرویی مکانیزم‌ها و نیروهای لرزاننده و توازن محورها می‌پردازد.

به‌طورکلی موضوع کتاب به دو دسته تقسیم می‌شود. موضوع نخست شامل شیوه‌های تعیین موقعیت‌ها، سرعت‌ها و شتاب‌های نقاط در اعضای مکانیزم‌ها و موقعیت‌های زاویه‌ای، سرعت‌های زاویه‌ای و شتاب‌های زاویه‌ای اعضای مزبور است. این موارد همان شیوه‌های تحلیل سینماتیکی‌اند. موضوع دوم، ارائه شیوه‌هایی برای تعیین هندسه یک مکانیزم به‌صورت ریاضی برای ایجاد مجموعه‌ای از نقاط و یا سرعت‌ها و شتاب‌های موردنیاز است.

از ویژگی‌های این کتاب، می‌توان به تنوع مسایل حل شده و تمرینی در هر فصل، ارائه روش‌های ترسیمی و برداری برای تحلیل مکانیزم‌ها که منجر به نوشتن برنامه‌های رایانه‌ای درهر موقعیتی می‌شود، اشاره کرد. هم‌چنین سینماتیک مکانیزم (مفاصل گردشی – لغزشی) به‌دلیل تعمق بیشتر در فصول جداگانه‌ای آورده شده است.

فصل 1) معرفی مکانیزم‌ها.................................................................................. 1

1-1- دورنمای تاریخی............................................................................................. 1

1-2- سینماتیک..................................................................................................... 2

1-3- طراحی: تحلیل و سنتز (ترکیب)......................................................................... 3

1-4- مکانیزم‌ها...................................................................................................... 4

1-5- اهرم‌بندی صفحه‌ای......................................................................................... 9

1-6- تصور (تجسم)................................................................................................ 13

1-7- تحلیل قید...................................................................................................... 15

1-8- تحلیل قیدی اهرم‌بندی‌های فضایی..................................................................... 23

1-9- درجات آزادی اضافی (هرز)................................................................................ 29

1-10- اهرم‌بندی‌های فوق قید.................................................................................. 32

1-11- استفاده از معیار قابلیت حرکت......................................................................... 37

1-12- وارونگی....................................................................................................... 37

1-13- چارچوب‌های مرجع........................................................................................ 39

1-14- محدودیت‌های حرکتی.................................................................................... 40

1-15- تحریک........................................................................................................ 41

1-16- اهرم‌بندی با کوپلر محرک................................................................................ 47

1-17- محدودیت‌های حرکت برای مکانیزم لنگ – لغزنده.................................................. 48

مسائل منتخب تمرینی........................................................................................... 50

فصل 2) تحلیل گرافیکی موقعیت، سرعت و شتاب مکانیزم‌هایی با مفصل‌های

چرخشی یا مفصل‌های کشویی ثابت................................................................... 63

2-1- مقدمه.......................................................................................................... 63

2-2- تحلیل موقعیت به‌صورت گرافیکی........................................................................ 64

2-3- چندضلعی‌های سرعت صفحه‌ای........................................................................ 65

2-4- تحلیل گرافیکی شتاب...................................................................................... 69

2-5- تحلیل گرافیکی مکانیزم چهار میله‌ای.................................................................. 72

2-6- تحلیل گرافیکی مکانیزم لنگ – لغزنده.................................................................. 82

2-7- قضیه تصویر (نقش) سرعت............................................................................... 85

2-8- قضیه تصویر (نقش) شتاب................................................................................ 89

2-9- حل توسط وارون.............................................................................................. 96

2-10- روش‌های خاص در تحلیل سرعت و شتاب مکانیزمهای پیچیده................................ 102

مسائل منتخب حل شده......................................................................................... 109

مسائل منتخب تمرینی........................................................................................... 115

فصل 3) اهرم‌بندی‌ها با تماس غلتشی و لغزشی – مفصل‌ها در لغزنده‌هایی با تماس

متحرک............................................................................................................... 137

3-1- مقدمه.......................................................................................................... 137

3-2- چارچوب‌های مرجع.......................................................................................... 138

3-3- معادلات عمومی سرعت و شتاب....................................................................... 140

3-4- حالت‌های خاص برای معادلات سرعت و شتاب..................................................... 147

3-5- اهرم‌بندی‌ها با مفصل‌های لغزشی دورانی........................................................... 150

3-6- تماس غلتشی............................................................................................... 156

3-7- تماس بادامکی............................................................................................... 168

3-8- نقاط منطبق کلی........................................................................................... 177

مسایل منتخب حل شده......................................................................................... 186

مسایل منتخب تمرینی........................................................................................... 202

فصل 4) مرکز آنی سرعت................................................................................... 229

4-1- مقدمه.......................................................................................................... 229

4-2- تعریف........................................................................................................... 230

4-3- اثبات وجود مراکز آنی سرعت............................................................................. 230

4-4- مکان مرکز آنی با استفاده از جهت‌های دو سرعت................................................. 232

4-5- مرکز آنی در مفصل چرخشی............................................................................. 233

4-6- مرکز آنی یک لغزنده روی منحنی........................................................................ 233

4-7- مرکز آنی یک مفصل کشویی............................................................................. 233

4-8- مرکز آنی برای زوجی با تماس غلتشی............................................................... 234

4-9- مرکز آنی برای تماس اتصال بادامکی در حالت کلی................................................ 234

4-10- سنترود....................................................................................................... 236

4-11- قضیه آرنولد – کندی....................................................................................... 238

4-12- نمودار دایره به‌عنوان رهیافتی برای پیدا کردن مراکز آنی......................................... 241

4-13- استفاده از مراکز آنی: روش شعاع – چرخشی.................................................... 242

4-14- یافتن مراکز آنی با استفاده از برنامه‌های تقشه‌کشی........................................... 252

مسایل منتخب حل شده......................................................................................... 252

مسایل منتخب تمرینی........................................................................................... 258

فصل 5) تشریح اهرم‌بندی‌ها به‌صورت تحلیلی...................................................... 273

5-1- مقدمه.......................................................................................................... 273

5-2- نمایش‌های موقعیت، سرعت و شتاب................................................................. 274

5-3- معادلات حلقه بسته تحلیلی برای اهرم‌بندی‌های چهار میله‌ای................................ 278

5-4- معادلات تحلیلی برای جسم صلب پس از اینکه خواص سینماتیکی دو نقطه پیدا شدند. 289

5-5- معادلات تحلیلی برای مکانیزم‌های لنگ – لغزنده................................................... 283

5-6- معادلات تحلیلی برای وارون لنگ – لغزنده............................................................ 307

5-7- معادلات تحلیلی برای مکانیزم RPRPو.................................................................. 319

5-8- معادلات تحلیلی برای یک مکانیزم RRPPو............................................................ 329

5-9- معادلات تحلیلی برای پرگار بیضی...................................................................... 335

5-10- معادلات تحلیلی برای مکانیزم اولدهام............................................................... 341

5-11- روش معادله حلقه یا حلقه بسته برای مکانیزم‌های مرکب..................................... 347

5-12- معادلات حلقه بسته برای مکانیزم‌های با جفت‌های برتر........................................ 359

5-13- تفاوت‌های نمادگذاری: بردارها و اعداد مختلط...................................................... 365

مسائل منتخب حل شده......................................................................................... 369

مسائل منتخب تمرینی........................................................................................... 375

فصل 6) دستگاه چرخ‌دنده‌ها................................................................................ 391

6-1- دستگاه چرخ‌دهنده‌ها....................................................................................... 391

6-2- جهت چرخش................................................................................................. 391

6-3- دستگاه چرخ‌دنده‌های ساده.............................................................................. 393

6-4- دستگاه چرخ‌دنده‌های مرکب.............................................................................. 396

6-5- دستگاه چرخ‌دنده‌های خورشیدی....................................................................... 404

مسائل منتخب حل شده......................................................................................... 423

مسائل منتخب تمرینی........................................................................................... 438

فصل 7) تحلیل نیرویی مکانیزمها.......................................................................... 473

7-1- مقدمه.......................................................................................................... 473

7-2- حل مسائل از طریق سینتیک ذرات..................................................................... 475

7-3- تعادل دینامیکی سیستم‌های صلب.................................................................... 486

7-4- نمودار ممان چرخشی و فلایویل......................................................................... 493

7-5- نمودار ممان چرخشی و نوسان سرعت در شافت خروجی...................................... 493

7-6- فلایویل (چرخ لنگر).......................................................................................... 496

7-7- فلایویل یک موتور احتراقی درونسوز.................................................................... 498

7-8- عبارت‌های تحلیلی ممان چرخشی.................................................................... 502

مسائل منتخب حل شده......................................................................................... 503

مسائل منتخب تمرینی........................................................................................... 526

فصل 8) نیروهای لرزاننده و توازن محورها............................................................ 565

8-1- مقدمه.......................................................................................................... 565

8-2- توازن تک‌صفحه‌ای (استاتیک)............................................................................ 566

8-3- توازن چندصفحه‌ای (دینامیکی).......................................................................... 571

8-4- توازن جرم‌های رفت و برگشتی.......................................................................... 578

8-5- عبارت‌هایی برای نیروهای داخلی....................................................................... 585

8-6- توازن ماشین‌های چندسیلندری........................................................................ 588

مسائل منتخب حل شده......................................................................................... 598

مسائل منتخب تمرینی........................................................................................... 613

فهرست مراجع...................................................................................................... 643