机械系统基本理论 结构学·运动学·动力学PDF电子书下载

PREFACE 1

前言 1

INTRODUCTION 1

绪论 1

第一篇 机构结构学 6

第一章 基础知识 6

CHAPTER 1 BASIC CONCEPTS 6

PART 1 STRUCTURE OF MECHANISMS 6

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 CHAINS 15

1．2 Topologlcal Graphs of Kinematic Chains 15

二、有向拓扑图的关联矩阵 15

1．1 Terminology of Mechanlsm Theory 15

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 Graphs 15

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 Chains 35

2．1 Moblity Eouaion of Mechanlsms 35

2．3 Types of Links of Kinematlc Chains 35

2．4 Tyees of Loops of Kinematic Chains 35

2．5 Constraint Characteristics of Simple-Opened-Chains and the Coupled Degree of Kinematic Chains 35

CHAPTER 3 STRUCTURAL ANALYSIS OF MECHANISMS 35

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k 35

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 Mechanism 53

3．2 Test for Basic Kinematlc Chains 53

3．3 Test for Types of Degree of Freedom 53

3．4 Test for Kinematic Chains with Unmovable Subchains 53

3．5 Criteria for Seeking Driving Kinematlc PAairs 53

3．6 Test for lsomorphism of Kinematic Chains 53

CHAPTER 4 STRUCTURAL SYNTHESIS OF MECHANESMS 53

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 MECHANLSMS 70

4．5 Structural Synthesis of Kinematic Chalns with DOF≥1 70

4．4 Structural Synthesis of Baslc Kinematc Chalns only with Revolute Pairs Based upon Contract Graphs 70

4．3 Structural Synthesis of Basic Kinematic Chains wtth Multi-Opened-Chains 70

4．2 Structural Synthesls of Basic Kinematic Chalns Only with Revolute Pairs Based upon Simple-Opened-Chains 70

4．1 lntroductlon 70

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 MECHANISMS 86

PART 2 KINEMATICS OF MECHANISMS 86

5．3 The Creative Design of a Multi-link Load Balancing Mechanism for Planetary Gearing 86

5．1 A Systematlcal Methodology for Creative Mechanlsm Design 86

5．2 The Creative Design of an Varable-Stroke lntemalcombustion Engine Mechanlsm 86

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 MECHANISMS 115

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 Chains 115

6．3 Kinematic analysis of Mechanisms Based Upon Ordered Simple-Opened-Chalns 115

6．4 Automatic Generation of kinematlc Analysis of Mechanisms 115

6．1 lntroductlon 115

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 lntroduction 139

7．2 Basic Theory and Algorithm of the Continuation Homotopy Method 139

7．3 Configurations of Basic Kinematic Chain with two Loops 139

7．4 Configurations of Basic Kinematic Chain with Three Loops 139

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 Loops 139

CHAPTER 8 KINEMATIC SYNTHESIS OF MECHANISMS 139

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 MECHANISMS 165

8．5 Approximation Positlon synthesis of Llnkages Using the Continuation-Optimizaion Method and the Optimization-Continuation method 165

8．4 Precision Position Synthesis of Multi-Link Linkages 165

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 Lindges 165

8．2 Kinematic Synthesis Equations of Simple-Opened-Chains 165

8．1 lntroduction 165

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 MECHANISMS 185

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 lntroduction 185

9．2 Kinematlc Error Analysis of Mechanisms Based Upon Ordered simple-Opened-Chains 185

9．3 A Unit vector Method for Kinematic Error Synthesis of Mechanisms 185

PART 3 DYNAMICS OF MECHANISMS 185

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 System 203

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 MECHANISMS 203

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 Mechanisms 203

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

10．3 Klnetostatic Analysls of Slmple-Opened-Chains 203

10．1 introductlon 203

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 Posltlons 224

12．4 Balancing of Shaking Moment of Lindages——the Substltution Methods of Moment of Momentum 224

12．3 Balancing of Shaking Force of Linkges——the Substltutlon Methods of Mass Moment 224

12．2 Fundament 224

12．1 lntroductlon 224

CHAPTER 12 BALANCING OF LINKAGES 224

11．3 Generalized Speed and the Simplified Dynamic Eguatlons 224

11．2 Dynamic Analysis Equations of mechanisms 224

11．1 lntroduction 224

APPENDIX 224

REFERENCE 224

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