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PREFACE1

前言1

INTRODUCTION1

绪论1

第一篇机构结构学6

第一章 基础知识6

CHAPTER 1 BASIC CONCEPTS6

PART 1STRUCTURE OF MECHANISMS6

第一节 基本概念6

第二节 运动链的拓扑图9

二、运动链的双色拓扑图11

一、运动链的拓扑图11

三、拓扑图的有关术语及定义11

第三节 拓扑图的矩阵表示11

CHAPTER 2 TOPOLOGIAL STRUCTURAL CHARACTERISTICS OF KINEMATIC CHAINS15

1．2 Topologlcal Graphs of Kinematic Chains15

二、有向拓扑图的关联矩阵15

1．1 Terminology of Mechanlsm Theory15

一、无向拓扑图的矩阵表示15

第二章 运动链拓扑结构特征15

三、双色拓扑图的邻接矩阵15

1．3 Matrixes of Graphs15

第一节 活动度方程15

第二节 运动链结构单元类型17

三、主动副与主支杆17

二、活动度方程17

一、活动度定义17

第三节 运动链构件类型及其联接关系21

二、运动链结构单元类型21

一、基本运动链21

一、运动链基本参数23

第四节 运动链回路长度及其组合关系23

二、运动链拓扑胚图类型23

一、平面拓扑图与非平面拓扑图26

四、拓扑图基本回路矩阵26

第五节 单开链约束特性与运动链耦合度26

三、平面拓扑图两孔长度分配26

二、运动链拓扑图的最短回路26

2．2 Types of Structural Unlts of Kinematlc Chains35

2．1 Moblity Eouaion of Mechanlsms35

2．3 Types of Links of Kinematlc Chains35

2．4 Tyees of Loops of Kinematic Chains35

2．5 Constraint Characteristics of Simple-Opened-Chains and the Coupled Degree of Kinematic Chains35

CHAPTER 3 STRUCTURAL ANALYSIS OF MECHANISMS35

二、单开链约束特性35

第一节 机构结构分解路线的自动生成35

第三章 机构结构分析及其自动生成35

五、运动链结构分解路线的矩阵表示35

四、运动链耦合度k的物理意义35

三、运动链耦合度k35

一、运动链与单开链35

第二节 基本运动链的判定39

二、机构结构分解路线算法（耦合度k—算法）39

一、数学知识39

第三节 机构活动度类型及其判定41

二、活动度类型的判定准则42

一、活动度类型42

第四节 消极子运动链及其判定42

二、消极子运动链的特点44

三、消极子运动链的判定44

第五节 主动副存在准则44

一、消极自由度与消极子运动链44

第六节 运动链同构判定45

第一节 概述53

一、基本知识53

二、运动链拓扑结构的表示方法53

三、点的关联度与图的关联度码53

四、运动链同构判定53

第四章 机构结构类型综合及其自动生成53

3．1 Automatic Generation of The Ordred Slmple-Opened-Chains of a Mechanism53

3．2 Test for Basic Kinematlc Chains53

3．3 Test for Types of Degree of Freedom53

3．4 Test for Kinematic Chains with Unmovable Subchains53

3．5 Criteria for Seeking Driving Kinematlc PAairs53

3．6 Test for lsomorphism of Kinematic Chains53

CHAPTER 4 STRUCTURAL SYNTHESIS OF MECHANESMS53

第二节 单铰基本运动链的结构类型综合（单开链叠加法）54

第三节 含复铰基本运动链的结构类型综合（单开链叠加法）60

四、生成基本运动链邻接矩阵算法60

三、基本运动链拓扑图的生成60

二、单开链运动事数目的分配60

一、结构类型综合的主要步骤60

四、基本运动链双色拓扑图的生成66

一、单开链的双色图66

三、单开链运动副数目及单开链长度的确定66

二、结构类型综合的主要步骤66

第四节 单铰基本运动链的结构类型综合（胚图插点法）66

二、举例67

第五节 活动度 F≥1 运动链的结构类型综合67

一、结构类型综合的主要步骤67

CHAPTER 5 CREATIVE DESLGN OF STRUCTURAL TYPES OF MECHANLSMS70

4．5 Structural Synthesis of Kinematic Chalns with DOF≥170

4．4 Structural Synthesis of Baslc Kinematc Chalns only with Revolute Pairs Based upon Contract Graphs70

4．3 Structural Synthesis of Basic Kinematic Chains wtth Multi-Opened-Chains70

4．2 Structural Synthesls of Basic Kinematic Chalns Only with Revolute Pairs Based upon Simple-Opened-Chains70

4．1 lntroductlon70

一、由转动副组成的 F≥1 运动链的结构类型综合70

二、由转动副和移动副组成的F≥1运动链的结构类型综合70

第五章 机构创新设计的结构类型综合及其结构类型优选70

第一节 机构结构类型创新设计的系统方法70

第二节 变冲程内燃机驱动机构的结构类型优选71

一、变冲程内燃机的工作原理80

第三节 行星齿轮传动连杆式均载机构的结构类型优选80

二、变冲程内燃机设计任务及要求80

三、驱动机构的结构类型综合80

四、结构类型优选的评定准则及优选的结构类型80

CHAPTER 6 KINEMATIC ANALYSIS OF MECHANISMS86

PART 2 KINEMATICS OF MECHANISMS86

5．3The Creative Design of a Multi-link Load Balancing Mechanism for Planetary Gearing86

5．1 A Systematlcal Methodology for Creative Mechanlsm Design86

5．2 The Creative Design of an Varable-Stroke lntemalcombustion Engine Mechanlsm86

第二篇机构运动学86

一、连杆式均载机构的工作原理86

二、连杆式均载机构的拓扑结构要求86

三、连杆式均载机构的结构类型综合86

四、结构类型优选的评定准则及优选的结构类型86

第一节 概述86

第六章 机构运动分析86

第二节 单开链基本单元的运动分析87

第三节 机构运动分析的序单开链法96

五、>0单开链的运动分析96

四、<0 单开链的运动相容性条件96

三、含主动副、=0单开链的运动分析96

二、不含主动副、=0单开链的运动分析96

一、单构件运动分析96

二、运动分析方程104

四、加速度分析的线性叠加法104

三、速度 分析的线性叠加法104

五、机构的装配构形104

六、机构结构分解路线的优选原则104

第四节 序单开链法运动分析的自动生成104

一、基本原理104

CHAPTER 7 CONFLGURATION ANALYSIS OF MECHANISMS115

二、位置分析框图115

三、速度、加速度分析框图115

四、举例115

第七章 机构装配构形115

第一节 概述115

6．2 Kinematlc Analysis of Simple-opened Chains115

6．3 Kinematic analysis of Mechanisms Based Upon Ordered Simple-Opened-Chalns115

6．4 Automatic Generation of kinematlc Analysis of Mechanisms115

6．1 lntroductlon115

第二节 连续法基本理论116

六、连续法算法126

一、基础知识126

二、连续法的基本思想126

三、连续法解方程组的主要步骤126

第三节 两回路基本运动链的装配构形126

八、系数同伦法126

七、齐次化方法126

四、同伦路径126

五、路径跟踪126

第四节 三回路基本运动链的装配构形128

二、Ⅱ型三回路基本运动链的装配构形135

三、Ⅲ型三回路基本运动链的装配构形135

第五节 四回路基本运动链的装配构形135

一、Ⅰ型三回路基本运动链的装配构形135

7．1 lntroduction139

7．2 Basic Theory and Algorithm of the Continuation Homotopy Method139

7．3 Configurations of Basic Kinematic Chain with two Loops139

7．4 Configurations of Basic Kinematic Chain with Three Loops139

第一节 概述139

第八章 机构运动综合139

7．5 Configurations of Basic Kinematic Chain with Four Loops139

CHAPTER 8 KINEMATIC SYNTHESIS OF MECHANISMS139

第二节 单开链基本单元的运动综合方程140

第三节 铰链四杆机构的精确点综合144

四、建立机构运动综合方程的主要步骤144

二、铰链两杆组运动综合方程144

三、铰链三杆组运动综合方程144

一、刚体构件位移方程144

一、函数综合151

二、刚体导引综合151

三、轨迹综合151

第四节 多杆机构精确点综合151

二、铰链六杆机构的函数综合155

一、运动分析的数学模型155

一、两自由度铰链五杆机构轨迹综合155

第五节 机构近似运动综合155

CHAPTER 9 KINEMATIC ERROR ANALYSIS AND SYNTHSEIS OF MECHANISMS165

8．5 Approximation Positlon synthesis of Llnkages Using the Continuation-Optimizaion Method and the Optimization-Continuation method165

8．4 Precision Position Synthesis of Multi-Link Linkages165

一、机构近似运动综合的连续一优化法165

8．3 Preclslon Position Synthesis of four-Link Lindges165

8．2 Kinematic Synthesis Equations of Simple-Opened-Chains165

8．1 lntroduction165

第一节 概述165

第九章 机构运动误差分析与综合165

二、机构近似运动综合的优化一连续法165

第二节 机构运动误差分析的序单开链法166

一、单开链基本单元的运动误差分析178

第三节 机构运动误差综合的单位矢量法178

三、序单开链法机构运动误差分析的自动生成178

二、机构运动误差分析的序单开链法178

CHAPTER 10 KINETOSTATIC ANALYSIS OF MECHANISMS185

第一节 概述185

第十章 机构动力学分析185

第三篇机构动力学185

三、运动误差综合的主要步骤185

二、运动误差综合单位矢量法的基本理论185

一、机构运动误差的显式方程185

9．1 lntroduction185

9．2 Kinematlc Error Analysis of Mechanisms Based Upon Ordered simple-Opened-Chains185

9．3 A Unit vector Method for Kinematic Error Synthesis of Mechanisms185

PART 3 DYNAMICS OF MECHANISMS185

第三节单开链基本单元的动力分析186

第二节 机构动力分析的静定性条件186

一、单构件动力分析192

二、=0单开链的动力分析192

三、>0单开链的支反力相容性条件192

四、<0单开链的动力分析192

第四节机构动力学分析的序单开链法（Newton-Euler原理）192

一、基本原理194

第五节 序单开链法（Newton-Euler原理）动力分析的自动生成194

三、动力分析的线性叠加原理194

二、动力学分析方程（Newton-Euler原理）194

三、举例197

二、动力学分析框图197

一、数学模型197

第六节 机构动力学分析的序单开链法（虚功原理）197

一、基本原理203

10．2 Statically Detemmlnate System203

第一节 概述203

第十一章 机构动力学响应203

四、茹可夫斯基原理203

三、动力学分析方程（虚功原理）203

二、运动学关系203

CHAPTER 11 DYNAMIC ANALYSIS OF MECHANISMS203

10．6 Kinetostatlc Analysis of Mechanlsms Based Upon Orderde Simple-Opened-Chains (Principle of virual Work)203

10．5 Automatic Generation of Kinetostatic analysis of Mechanisms203

10．4 Klnetostatic Analysls of Mechanlsms Based Upom Ordered Simple-Opene-Chains (Newton-Euler's principle)203

10．3 Klnetostatic Analysls of Slmple-Opened-Chains203

10．1 introductlon203

第二节 机构动力学响应方程204

一、不含支反力的动力学响应方程214

二、动力学响应方程的生成214

三、运动微分方程的求解214

四、含支反力的动力学响应方程214

五、举例214

第三节 动力学响应方程的耦合性214

12．5 Balancing of Shakingforce of Lindages——the Numerlcal Method by a Few Separated Posltlons224

12．4 Balancing of Shaking Moment of Lindages——the Substltution Methods of Moment of Momentum224

12．3 Balancing of Shaking Force of Linkges——the Substltutlon Methods of Mass Moment224

12．2 Fundament224

12．1 lntroductlon224

CHAPTER 12 BALANCING OF LINKAGES224

11．3 Generalized Speed and the Simplified Dynamic Eguatlons224

11．2 Dynamic Analysis Equations of mechanisms224

11．1 lntroduction224

APPENDIX224

REFERENCE224

一、广义速率224

二、广义速率形式的动力学响应方程224

三、简化动力学响应方程的基本原理224

四、举例224

第十二章连杆机构动平衡224

第一节 概述224

第二节 机构平衡的基本条件224

第三节 摆动力完全平衡的质量矩替代法226

六、连枝构件的选择原则250

七、举例250

第四节 摆动力矩完全平衡的动量矩替代法250

五、最少配重数250

一、质量矩替代法的基本思想250

二、连权构件的质量矩及其替代质量矩250

四、摆动力完全平衡判据——通路定理250

三、机构摆动力完全平衡条件250

四、机构摆动力矩的完全平衡条件272

一、动量矩替代法的基本思想272

二、连枝构件的动量矩及其替代动量矩272

三、树枝构件的摆动力完全平衡条件272

第五节 摆动力完全平衡的有限位置法272

七、举例272

六、惯性配重272

五、最少惯性配重数272

附录A作者已发表的有关空间机构理论研究的学术论文题目280

一、基本思想280

二、机构的总质量矩280

三、摆动力完全平衡条件280

四、确定摆动力完全平衡条件的主要步骤280

附录B 关于机械系统基本理论研究课题的建议282

参考文献284

后记293