本書邀請了國內(nèi)外當(dāng)代機(jī)構(gòu)學(xué)的華人權(quán)威學(xué)者,就機(jī)構(gòu)學(xué)中一些熱點問題的最新研究成果作了較為全面的闡述,內(nèi)容涵蓋拓?fù)錂C(jī)構(gòu)學(xué)、基于約束螺旋理論的并聯(lián)機(jī)構(gòu)自由度分析、并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用、混合驅(qū)動機(jī)構(gòu)、柔順機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計、變胞原理和變胞機(jī)構(gòu)、并聯(lián)機(jī)構(gòu)綜合的微分幾何方法、平面機(jī)構(gòu)的分析與綜合、凸輪機(jī)構(gòu)的分析與綜合、基元式機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計及機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計等。
《現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)進(jìn)展(第1卷)》適用于機(jī)械工程學(xué)科的研究生教學(xué),對從事機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的科研工作者及工程技術(shù)人員亦有重大參考價值。
《現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)進(jìn)展》聘請了中國(大陸、香港、臺灣)和英國等多名華人機(jī)構(gòu)學(xué)者參加撰寫。他們從機(jī)構(gòu)學(xué)發(fā)展史和研究現(xiàn)狀的角度,在不同的研究方向上較系統(tǒng)地介紹了各位學(xué)者的研究成果。內(nèi)容涵蓋拓?fù)錂C(jī)構(gòu)學(xué)、基于約束螺旋理論的并聯(lián)機(jī)構(gòu)自由度分析、并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用、混合驅(qū)動機(jī)構(gòu)、柔順機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計、變胞原理和變胞機(jī)構(gòu)、并聯(lián)機(jī)構(gòu)綜合的微分幾何方法、平面機(jī)構(gòu)的分析與綜合、凸輪機(jī)構(gòu)的分析與綜合、基元式機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計及機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計等!冬F(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)進(jìn)展》對揭示現(xiàn)代機(jī)械的機(jī)構(gòu)組成原理,總結(jié)新機(jī)構(gòu)創(chuàng)造與應(yīng)用方法,建立滿足特定性能的現(xiàn)代機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計理論有著十分重要的意義,將為我國現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計、創(chuàng)新和發(fā)明提供較系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和有效、實用的方法。
在人類文明和社會發(fā)展的進(jìn)程中,制造業(yè)始終是創(chuàng)造社會物質(zhì)財富的主要源泉。在當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢下,各國的綜合國力和競爭能力在很大程度上體現(xiàn)于制造業(yè)和先進(jìn)制造技術(shù)。在制造技術(shù)中,產(chǎn)品的設(shè)計能力占有十分重要的位置。機(jī)械產(chǎn)品的核心是機(jī)構(gòu),因此現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)理論的研究是機(jī)械結(jié)構(gòu)及其系統(tǒng)的基礎(chǔ),是現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品發(fā)明創(chuàng)造的源泉,是提高國家制造業(yè)水平和國際競爭能力的關(guān)鍵。由于機(jī)構(gòu)設(shè)計決定了產(chǎn)品的創(chuàng)新性,因此,現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)的研究對提高我國機(jī)械學(xué)的學(xué)術(shù)水平和機(jī)械產(chǎn)品的國際競爭能力有著十分重要的意義。
《現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)進(jìn)展》一書聘請了中國(大陸、香港、臺灣)和英國等多名華人機(jī)構(gòu)學(xué)者參加撰寫。他們從機(jī)構(gòu)學(xué)發(fā)展史和研究現(xiàn)狀的角度,在不同的研究方向上較系統(tǒng)地介紹了各位學(xué)者的研究成果。該書的出版是他們集體智慧和辛勤勞動的結(jié)晶,它對揭示現(xiàn)代機(jī)械的機(jī)構(gòu)組成原理,總結(jié)新機(jī)構(gòu)創(chuàng)造與應(yīng)用方法,建立滿足特定性能的現(xiàn)代機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計理論有著十分重要的意義,將為我國現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計、創(chuàng)新和發(fā)明提供較系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和有效、實用的方法。
國家自然科學(xué)基金委員會工程與材料科學(xué)部將現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)研究作為制造領(lǐng)域重點的基礎(chǔ)研究方向,并持續(xù)支持了我國現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)的研究。許多機(jī)構(gòu)學(xué)者獲得了國家自然科學(xué)基金的資助,產(chǎn)生了不少創(chuàng)新的理論和重要的應(yīng)用成果,對我國機(jī)構(gòu)學(xué)發(fā)展和自主產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計起到了積極的推動作用!冬F(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)進(jìn)展》一書的出版也體現(xiàn)了這一點。
我相信《現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)進(jìn)展》的編寫和出版會對我國機(jī)械科學(xué)領(lǐng)域的研究人員、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計與工程技術(shù)人員、研究生和大學(xué)生有重要的參考價值,對推動我國現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)研究、提升我國現(xiàn)代機(jī)械裝備和產(chǎn)品的自主創(chuàng)新能力將起到積極的作用。
鄒慧君,1958年4月畢業(yè)于上海交通大學(xué)船舶動力系,現(xiàn)為上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。長期從事機(jī)械系統(tǒng)和機(jī)電一體化系統(tǒng)計算機(jī)輔助概念設(shè)計、機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)械動力學(xué)、單自由度和多自由度可控機(jī)構(gòu)設(shè)計及空間凸輪機(jī)構(gòu)空間廓面CAD/CAM等方面研究。
鄒慧君教授已培養(yǎng)和正在培養(yǎng)博士研究生26名、碩士研究生36名。主講機(jī)械原理、機(jī)械動力學(xué)、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計原理等課程。先后主持30多項科研項目,其中包括國家自然科學(xué)基金項目3項,博士點基金項目2項,上海市科技發(fā)展基金項目3項。主編出版了《高等機(jī)械原理》、《機(jī)械原理》(面向21世紀(jì)教材)、《機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計》、《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計原理》、《機(jī)械系統(tǒng)概念設(shè)計》、《機(jī)械原理》(普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材)等16部著作。在重要學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇(其中有近50篇被El收錄)。
鄒慧君教授1994年獲首屆寶鋼優(yōu)秀教師一等獎(全國性),1998年獲上海市優(yōu)秀教材一等獎,1999年獲國家科技進(jìn)步二等獎。由于十多年來在機(jī)構(gòu)系統(tǒng)概念設(shè)計理論和方法研究方面的開創(chuàng)性工作,2002年獲中國機(jī)械工程學(xué)會機(jī)構(gòu)學(xué)專業(yè)委員會學(xué)術(shù)創(chuàng)新獎。自1992年起已主持全國機(jī)構(gòu)學(xué)專業(yè)委員會工作十多年,為推動我國機(jī)構(gòu)學(xué)現(xiàn)代化和國際化作出重要貢獻(xiàn),2006年獲中國機(jī)械工程學(xué)會機(jī)構(gòu)學(xué)專業(yè)委員會學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)獎。現(xiàn)為中國機(jī)械工程學(xué)機(jī)械傳動分會副主任、機(jī)構(gòu)學(xué)專業(yè)委員會主任、上海市現(xiàn)代設(shè)計法研究會秘書長。他還擔(dān)任《機(jī)械設(shè)計與研究》(全國科技論文統(tǒng)計源期刊、美國El Page One收錄期刊)主編,《機(jī)械工程學(xué)報》,《機(jī)械傳動》和高等教育出版社英文期刊《Frontiers of Mechanical Engineering in China)的編委。
第一章 中國機(jī)構(gòu)學(xué)20年主要研究成果和發(fā)展展望
1.1 引言
1.2 機(jī)械學(xué)的內(nèi)涵及其在科技發(fā)展中的作用
1.2.1 機(jī)械學(xué)的內(nèi)涵
1.2.2 機(jī)構(gòu)學(xué)的發(fā)展
1.2.3 機(jī)構(gòu)學(xué)是機(jī)械工程創(chuàng)新設(shè)計的基礎(chǔ)
1.3 中國機(jī)構(gòu)學(xué)20年主要研究成果
1.3.1 概述
1.3.2 連桿機(jī)構(gòu)的分析與綜合理論和方法研究逐步深入,成果顯著
1.3.3 凸輪機(jī)構(gòu)理論和應(yīng)用研究初見成效
1.3.4 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計和機(jī)械產(chǎn)品概念設(shè)計成為機(jī)構(gòu)學(xué)新的分支
1.3.5 深入開展機(jī)器人理論與技術(shù)研究,研究成果矚目
1.3.6 可控機(jī)構(gòu)分析和綜合的研究日益深化
1.3.7 廣泛深入地開展機(jī)構(gòu)動力學(xué)研究
1.3.8 機(jī)構(gòu)學(xué)的發(fā)展大大推動了機(jī)械原理課程的改革
1.4 機(jī)構(gòu)學(xué)發(fā)展展望
1.4.1 現(xiàn)代機(jī)構(gòu)類型綜合和機(jī)構(gòu)設(shè)計的新理論新方法研究
1.4.2 機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計理論和方法的研究
1.4.3 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)概念設(shè)計理論、方法及計算機(jī)輔助實現(xiàn)的研究
1.4.4 微機(jī)構(gòu)和微動機(jī)構(gòu)的理論和應(yīng)用研究
1.4.5 仿生機(jī)構(gòu)的研究和應(yīng)用
1.4.6 操作機(jī)器人機(jī)構(gòu)和步行機(jī)機(jī)構(gòu)的研究和開發(fā)
1.4.7 機(jī)構(gòu)和機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)的研究
1.4.8 傳統(tǒng)的典型機(jī)構(gòu)的設(shè)計理論和方法研究仍需深入
1.5 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
第二章 現(xiàn)代機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)學(xué)
2.1 概述
2.1.1 現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)
2.1.2 現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)
2.2 串聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)渚C合
2.2.1 串聯(lián)機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
2.2.2 機(jī)構(gòu)的方位特征矩陣
2.2.3 串聯(lián)機(jī)構(gòu)方位特征方程
2.2.4 串聯(lián)機(jī)構(gòu)的拓?fù)渚C合
2.3 單回路機(jī)構(gòu)的拓?fù)渚C合
2.3.1 單回路機(jī)構(gòu)的過約束性及其分類
2.3.2 單回路機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征
2.3.3 單回路機(jī)構(gòu)的拓?fù)渚C合
2.3.4 過約束回路的拓?fù)漕愋?
2.4 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征
2.4.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成
2.4.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)方位特征方程
2.4.3 機(jī)構(gòu)活動度
2.4.4 機(jī)構(gòu)耦合度
2.4.5 基本運動鏈與變拓?fù)錂C(jī)構(gòu)
2.4.6 活動度類型與拓?fù)淇刂平怦钚?
2.5 并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)湓O(shè)計方法及其應(yīng)用
2.5.1 拓?fù)湓O(shè)計方法
2.5.2 2T-2R并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)湓O(shè)計
2.5.2 2T一2R并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)湓O(shè)計
2.6 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第三章 少自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)
3.1 機(jī)構(gòu)的自由度分析
3.1.1 引言
3.1.2 關(guān)于螺旋理論
3.1.3 傳統(tǒng)的Grubler-Kutzbach公式
3.1.4 修正的Grabler-Kutzbach公式
3.1.5 計算自由度的幾條規(guī)則
3.1.6 實例分析
3.1.7 機(jī)構(gòu)實現(xiàn)確定運動的條件
3.2 對稱少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的“約束螺旋綜合理論”和型綜合
3.2.1 對稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)的綜合原理
3.2.2 四自由度和五自由度機(jī)構(gòu)的綜合
3.3 少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的無限多的螺旋運動
3.3.1 末端運動螺旋系的所有軸線在空間的分布
3.3.2 主螺旋的節(jié)距
參考文獻(xiàn)
第四章 并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用
4.1 概述
4.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀
4.2.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型
4.2.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)性能評價指標(biāo)
4.2.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計方法
4.2.4 并聯(lián)機(jī)器人標(biāo)定
4.2.5 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用
4.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型
4.3.1 運動副類型
4.3.2 運動支鏈類型
4.3.3 機(jī)器人末端運動基
4.3.4 機(jī)器人末端運動單元
4.3.5 運動單元的運算
4.3.6 G集和機(jī)器人末端運動特征分類
4.3.7 基于運動基與G集的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型
4.4 并聯(lián)機(jī)器人性能評價指標(biāo)
4.4.1 Jacobian矩陣
4.4.2 機(jī)器人工作空間
4.4.3 機(jī)器人奇異位形
4.4.4 系統(tǒng)的解耦、各向同性和極值求解的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
4.4.5 速度各向同性和速度極值指標(biāo)
4.4.6 承載各向同性和承載能力極值指標(biāo)
4.4.7 變形剛度各向同性和變形剛度極值指標(biāo)
4.4.8 誤差各向同性和誤差極值指標(biāo)
4.5 空間模型與并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計
4.5.1 平面二自由度并聯(lián)機(jī)器人的空間模型
4.5.2 平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人的空間模型
4.5.3 空間三自由度DELTA并聯(lián)機(jī)器人的空間模型
4.5.4 并聯(lián)結(jié)構(gòu)六維力與力矩傳感器設(shè)計
參考文獻(xiàn)
第五章 混合輸入機(jī)構(gòu)
5.1 可控機(jī)構(gòu)的分類、應(yīng)用及發(fā)展概況
5.1.1 精確實現(xiàn)給定運動的研究概況與可控機(jī)構(gòu)的分類
5.1.2 可調(diào)機(jī)構(gòu)
5.1.3 變轉(zhuǎn)速輸入機(jī)構(gòu)
第六章 柔順機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計
第七章 變胞原理和變胞機(jī)構(gòu)的發(fā)展
第八章 并聯(lián)機(jī)構(gòu)綜合的微分幾何方法
第九章 平面連桿機(jī)構(gòu)的分析與綜合
第十章 現(xiàn)代凸輪機(jī)構(gòu)分析與綜合
第十一章 基元式機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計
第十二章 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計
第十三章 機(jī)電一體化系統(tǒng)方案設(shè)計
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