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第1章　平面连杆机构的运动分析1

1-1 坐标变换及坐标变换矩阵1

一、共原点笛卡儿坐标系间的旋转变换1

二、不共原点笛卡儿坐标系间的坐标变换3

三、齐次坐标及其变换5

四、刚体作空间运动时的位移矩阵7

五、绕任意轴转动的坐标变换矩阵7

1-2 封闭向量多边形法8

一、独立封闭形个数9

二、用封闭向量多边形法建立机构的位置方程组9

三、机构位置方程组的求解9

四、平面连杆机构的速度和加速度分析10

1-3 复数法13

一、平面连杆机构位移分析的复数法13

二、平面连杆机构速度分析的复数法13

三、平面连杆机构加速度分析的复数法14

1-4 平面连杆机构的分类及其代号15

一、杆组的分类及其代号15

二、平面连杆机构的分类及其代号15

1-5　平面杆组的装配构形16

一、平面Ⅱ级杆组16

二、平面Ⅲ级杆组19

三、平面Ⅳ级杆组57

1-6 平面连杆机构的装配构形59

一、平面四杆机构59

二、平面五杆机构65

三、平面Ⅱ级六杆机构67

四、平面Ⅲ级六杆机构72

五、其他平面多杆高级连杆机构79

1-7 平面连杆机构极限位置的确定82

一、确定机构极限位置的理论82

二、确定机构极限位置的算例83

第2章 空间连杆机构的运动分析90

2-1 方向余弦矩阵法90

一、机构运动的几何等同性条件90

二、用空间机构运动的几何等同性条件建立机构的位置方程91

2-2　完全有效元素法92

一、矩阵闭环方程及其展开92

二、机构位置方程组的求解95

三、速度分析95

四、加速度分析95

五、完全有效元素法的特点97

2-3 确定一类空间连杆机构装配构形的程序97

一、程序的结构及功用97

二、程序的输入97

2-4 单闭环单自由度空间连杆机构的装配构形100

一、空间四杆机构的装配构形100

二、空间五杆机构的装配构形101

三、空间六杆机构的装配构形110

四、空间七杆机构的装配构形121

第3章 机械手的位姿分析124

3-1 机械手的直接问题124

一、机械手的位姿方程124

二、机械手的位姿正解125

三、机械手的速度正解127

四、机械手的加速度正解128

3-2 机械手的间接问题128

一、机械手的位姿逆解128

二、机械手的速度逆解130

三、机械手的加速度逆解130

3-3　机械手间接问题的树状解131

一、三关节机械手的树状解131

二、四关节机械手的树状解136

三、五关节机械手的树状解141

3-4 机械手的绝对速度和绝对加速度144

一、绝对位矢的递推计算公式144

二、绝对角速度和绝对角加速度的递推计算公式144

三、构件上点的绝对速度和绝对加速度的递推计算公式145

第4章 机构的运动误差分析150

4-1 概述150

4-2 机构运动误差分析的全微分法150

一、位置误差150

二、速度、加速度误差151

三、算例152

第5章 机构的动力分析154

5-1 机构的力分析154

一、引言154

二、不考虑摩擦时的机构力分析154

三、考虑摩擦时的平面机构力分析155

5-2 机器真实运动的求解160

一、等效力学模型160

二、运动方程式161

三、真实运动的求解162

第6章 平面机构的平衡166

6-1　平面机构平衡的基本条件166

一、机构的总质心166

二、机构的惯性主矢和惯性主矩166

三、机构惯性主矢和惯性主矩的平衡条件167

6-2 机构惯性力平衡的线性独立向量法168

一、线性独立向量法168

二、用加配重的办法能完全平衡平面连杆机构惯性力的条件170

三、最少配重数目172

6-3 机构惯性力平衡时配重计算的最优化方法172

一、惯性力完全平衡的最优化方法173

二、惯性力部分平衡的最优化方法173

三、最优化方法173

四、算例173

第7章 机器人机构的动力分析177

7-1 刚体的转动惯量和惯量矩阵177

一、刚体的转动惯量和回转半径178

二、刚体对任意轴的转动惯量、惯量积和惯量矩阵179

三、惯量矩阵的平行移轴定理180

四、惯量椭球181

五、惯量主轴182

六、刚体的动量矩和动能的惯量矩阵表示183

7-2 机器人动力学分析的凯恩方程186

一、刚体的凯恩动力学方程186

二、机械手的偏速度和偏角速度188

三、机械手的关节驱动力和驱动力矩191

四、机械手的关节约束反力和约束反力矩194

7-3 机器人动力学分析的拉格郎日方法198

一、刚体的拉格郎日方程198

二、刚体拉格郎日方程与凯恩动力学方程的相同性199

第8章 平面凸轮机构的设计与反求设计200

8-1 直动从动件盘状凸轮机构的设计与反求设计200

一、直动滚子从动件盘状凸轮机构的设计200

二、直动滚子从动件盘状凸轮机构的反求设计204

三、直动斜底从动件盘状凸轮机构的设计206

四、直动斜底从动件盘状凸轮机构的反求设计208

8-2 摆动从动件盘状凸轮机构的设计与反求设计211

一、摆动滚子从动件盘状凸轮机构的设计212

二、摆动滚子从动件盘状凸轮机构的反求设计216

三、摆动斜底从动件盘状凸轮机构的设计223

四、摆动斜底从动件盘状凸轮机构的反求设计228

五、摆动平底从动件盘状凸轮机构的设计与反求设计234

8-3　平面凸轮机构数值反求设计中的关键技术241

一、导数dr/dθ的计算241

二、凸轮四大角和从动件行程的确定243

三、推杆运动规律解析式的确定243

8-4　平面凸轮机构设计与反求设计的实例计算243

一、直动滚子从动件盘状凸轮机构设计与反求设计的实例计算243

二、直动斜底从动件盘状凸轮机构设计与反求设计的实例计算245

三、摆动滚子从动件盘状凸轮机构设计与反求设计的实例计算247

四、摆动斜底从动件盘状凸轮机构设计与反求设计的实例计算248

五、摆动平底从动件盘状凸轮机构设计与反求设计的实例计算250

第9章 机构的运动综合252

9-1 机构运动综合的解方程组法252

一、按从动件的急回特性设计平面连杆机构252

二、按主动件和从动件的对应位置设计平面连杆机构259

三、按给定的连杆位置设计平面连杆机构265

9-2 空间四杆机构的运动综合271

一、空间四杆机构的函数综合271

二、空间四杆机构的刚体导引综合276

9-3 机构运动综合的最优化方法281

一、数学模型的建立282

二、优化方法的选择283

三、优化设计实例284

附录　非线性代数方程组的求解方法291

1　求解非线性代数方程组的一般迭代法292

一、简单迭代法292

二、牛顿—拉夫逊法292

三、詹重禧法293

2 求解多元多项式方程组的消元方法297

一、基本概念297

二、吴方法298

三、m=n的基组结式消元法302

四、m≥n的结式消元法306

主要参考文献309

一、主要引文309

二、作者近期论著310