平面机构拓扑结构理论及在机构创新设计中的应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1概述 1

1.2平面机构结构学研究现状 2

1.3平面机构结构创新设计 4

1.4本书的主要研究内容 5

参考文献 7

第2章 平面机构的拓扑描述及矩阵表示 13

2.1概述 13

2.2基本概念 13

2.3平面单铰运动链的拓扑描述及矩阵表示 15

2.3.1平面单铰运动链的单色拓扑描述 15

2.3.2平面单铰运动链的矩阵表示 16

2.4平面含复铰运动链的拓扑描述及矩阵表示 18

2.4.1平面含复铰运动链的双色拓扑描述 19

2.4.2平面含复铰运动链的矩阵表示 20

2.5平面齿轮-连杆运动链的拓扑描述及矩阵表示 23

2.5.1平面齿轮-连杆运动链的三色拓扑图描述 23

2.5.2平面齿轮-连杆运动链的矩阵表示 24

2.6平面凸轮-连杆运动链的拓扑图描述及矩阵表示 28

2.6.1平面凸轮-连杆运动链的三色拓扑图描述 28

2.6.2平面凸轮-连杆运动链的矩阵表示 30

2.7平面运动链拓扑图描述的计算机绘制生成 32

2.7.1平面单、复铰运动链拓扑图的计算机绘制 32

2.7.2平面含高副运动链拓扑描述的计算机绘制生成 36

参考文献 39

第3章 平面机构的同构、对称性及不动子链判别 40

3.1概述 40

3.2平面运动链的邻接链表及关联链表描述 40

3.2.1邻接链表的定义及性质 41

3.2.2关联链表的定义及性质 42

3.2.3邻接链表和关联链表的比较算法 45

3.3平面运动链同构识别的邻接链表法 46

3.3.1基于邻接链表的同构判别算法及步骤 46

3.3.2平面单铰运动链的同构判别 49

3.3.3平面含复铰运动链的同构判别 51

3.3.4平面齿轮-连杆运动链的同构判别 54

3.3.5齿轮系的同构判别 55

3.3.6平面凸轮-连杆运动链的同构判别 58

3.4平面运动链拓扑同构判别的等价电路法 60

3.4.1平面运动链拓扑缩图同构的充要条件 60

3.4.2平面运动链拓扑缩图等价电路 63

3.4.3拓扑同构判别的等价电路计算机实现 66

3.4.4同构判别算法的复杂性分析 70

3.5平面运动链的拓扑对称性判断 70

3.5.1拓扑对称性的定义及判断准则 71

3.5.2机构拓扑对称性的判断及机构分类 74

3.6平面运动链的结构分解及不动子链判别 75

3.6.1基于拓扑描述的平面运动链有序回路分解 75

3.6.2平面运动链的单开链结构分解方法 77

3.6.3平面运动链不动（消极）子链判别 79

参考文献 83

第4章 机构的结构组成原理与广义型转化理论 87

4.1概述 87

4.2机构结构组成 87

4.3基于结构单元的机构类型综合 90

4.4机构型转化基本原理 92

4.4.1平面连杆机构型转化基本单元 92

4.4.2型转化法原理及回路自由度的定义 96

4.5机构型转化法运动分析 99

4.5.1型转化法运动分析 99

4.5.2型转化法运动分析实例 101

4.6机构型转化力分析 102

4.6.1型转化法力分析原理 102

4.6.2型转化法力分析与运动分析的可逆性原理 102

4.6.3机构型转化力分析 103

4.6.4型转化法力分析实例 104

参考文献 106

第5章 基于单开链迭加法的平面机构结构类型综合 108

5.1概述 108

5.2平面机构结构类型综合的单开链迭加法 108

5.3基于单开链迭加法的平面单铰机构结构类型综合 111

5.3.1平面单铰运动链的单色拓扑描述及结构公式 111

5.3.2单开链的单色拓扑图描述 112

5.3.3确定单开链长度分配方案 113

5.3.4由单开链分配方案生成单铰运动链的关联矩阵 115

5.3.5平面单铰运动链类型综合的基本步骤 117

5.3.6平面单铰运动链的结构类型综合 118

5.4基于单开链迭加法的复铰运动链结构类型综合 119

5.4.1平面含复铰运动链的双色拓扑描述及结构公式 119

5.4.2单开链的双色拓扑图描述 121

5.4.3确定单开链长度分配方案 123

5.4.4单开链的迭加方式、构件数及运动副数的确定 125

5.4.5由单开链迭加生成含复铰运动链的关联矩阵 126

5.4.6平面含复铰运动链结构类型综合的基本步骤 130

5.4.7平面含复铰运动链的结构类型综合 132

5.5基于单开链迭加法的平面齿轮-连杆机构结构类型综合 134

5.5.1平面齿轮-连杆运动链的三色拓扑描述及结构公式 134

5.5.2基础依附链及单开链的拓扑图描述 135

5.5.3确定单开链迭加方式、齿轮顶点数、高副顶点数及焊点数分配方案 138

5.5.4由基础依附链及单开链生成齿轮-连杆运动链的关联矩阵 139

5.5.5平面齿轮-连杆运动链结构类型综合的基本步骤 145

5.5.6平面齿轮-连杆运动链的结构类型综合结果 146

参考文献 149

第6章 基于拓扑缩图法的平面机构结构类型综合 151

6.1概述 151

6.2基于缩图插点的平面单铰机构结构类型综合 151

6.3基于双色拓扑缩图插点法的平面含复铰机构结构类型综合 153

6.3.1综合方法的基本思想及主要步骤 153

6.3.2单自由度复铰运动链类型综合 155

6.4基于缩图插点法的平面单铰杆组结构类型综合 159

6.4.1单铰杆组的内部运动链及外部运动链 159

6.4.2平面单铰杆组结构属性方程式 161

6.4.3单铰杆组的类型综合主要步骤 162

6.4.4平面单铰杆组的结构类型综合 168

6.5基于双色拓扑缩图法的含复铰杆组结构类型综合 169

6.5.1含复铰杆组的结构特点及综合步骤 169

6.5.2平面含复铰的六杆杆组的类型综合 172

6.5.3平面含复铰的八杆杆组的类型综合 173

6.6基于双色拓扑缩图法的齿轮-连杆机构结构类型综合 176

参考文献 178

第7章 基于拓扑等价代换的平面机构结构类型综合 179

7.1概述 179

7.2基于拓扑图边等价代换进行含移动副机构结构类型综合 179

7.2.1拓扑图边等价代换类型综合法基本思想 179

7.2.2拓扑图边等价代换综合方法的主要步骤 180

7.2.3基于等价代换法的平面含移动副机构结构类型综合 181

7.3基于单色拓扑图顶点变色的平面含复铰机构结构类型综合 191

7.3.1拓扑图顶点变色综合方法的基本思想 192

7.3.2拓扑图顶点变色综合方法的主要步骤 193

7.3.3基于拓扑图顶点变色综合方法的综合实例 194

7.4基于双色拓扑图“低副高代”的含高副运动链结构类型综合 194

7.4.1低副高代综合方法的基本思想 195

7.4.2低副高代综合方法的主要步骤 196

7.4.3基于该方法的综合实例 196

参考文献 197

第8章 行星齿轮传动连杆式均载机构的类型综合及类型优选 198

8.1概述 198

8.2现有平面连杆式均载机构的拓扑结构分析 199

8.3平面连杆式均载机构的均载原理及拓扑结构要求 200

8.4平面连杆式均载机构的类型综合 202

8.4.1 K等于5的平面连杆均载机构的类型综合 202

8.4.2 K等于6的平面连杆式均载机构类型综合 207

8.5均载机构结构类型选优 213

8.5.1均载系数普遍表达式的推导 213

8.5.2均载机构的类型选优 217

参考文献 217

第9章 装载机工作装置的结构类型综合与尺度优化 219

9.1概述 219

9.2装载机工作装置的设计要求 219

9.2.1工作装置的基本结构 219

9.2.2工作装置设计的性能要求 220

9.3基于再生设计的机构结构类型综合 221

9.4装载机六杆工作装置的结构类型综合 222

9.4.1典型六杆工作装置的一般化 222

9.4.2六杆工作装置的拓扑设计要求 222

9.4.3六杆工作装置的结构类型综合 223

9.4.4六杆工作装置综合结果分析 225

9.5装载机八杆工作装置的结构类型综合与优选 226

9.5.1典型八杆工作装置的一般化 227

9.5.2八杆工作装置的拓扑设计要求 227

9.5.3八杆工作装置的结构类型综合 228

9.6装载机八杆工作装置的尺度优化 234

9.6.1八杆工作装置分析模型 234

9.6.2参数之间关系式的建立 239

9.6.3目标函数的建立 240

9.6.4约束条件的确定 241

9.6.5基于遗传算法的尺度优化 245

参考文献 248

第10章 电热驱动微夹钳的机构类型综合及设计制作 250

10.1概述 250

10.2微夹钳的拓扑结构设计 255

10.2.1设计方法的提出 255

10.2.2微夹钳刚性机构的选择准则 257

10.2.3微夹钳刚性机构类型综合 260

10.2.4微夹钳刚性机构类型的优选 273

10.3微夹钳的几何尺寸设计 276

10.3.1微夹钳柔性机构的转化 276

10.3.2基于刚度矩阵方法的微夹钳参数化建模 277

10.3.3微夹钳的制作及操作实验 282

参考文献 284

附录 A 平面机构运动链结构类型图谱 288

A1平面单铰机构的结构类型图谱 288

A1.1平面8杆1自由度单铰运动链结构类型图谱 288

A1.2平面9杆2自由度单铰运动链结构类型图谱 288

A1.3平面10杆3自由度单铰运动链结构类型图谱 289

A1.4平面10杆1自由度单铰运动链结构类型图谱 290

A2平面单铰基本运动链的结构类型图谱 292

A2.1当基本回路数为1时 292

A2.2当基本回路数为2时 293

A2.3当基本回路数为3时 293

A2.4当基本回路数为4时 293

A3平面单铰杆组的结构类型图谱 293

A3.1当基本回路数为1时 293

A3.2当基本回路数为2时 294

A3.3当基本回路数为3时 294

A3.4当基本回路数为4时 295

A4平面含复铰机构的结构类型图谱 298

A4.1平面8杆1自由度含复铰运动链结构类型图谱 298

A4.2平面9杆2自由度含复铰运动链结构类型图谱 299

A4.3平面10杆3自由度含复铰运动链结构类型图谱 301

A4.4平面10杆1自由度含复铰运动链结构类型图谱 307

A5平面含复铰基本运动链的结构类型图谱 336

A5.1当基本回路数为3时（7杆） 336

A5.2当基本回路数为4时（9杆） 336

A6平面含复铰八杆杆组结构类型图谱 338

A6.1当复铰因子为1时 338

A6.2当复铰因子为2时 344

A6.3当复铰因子为3时 351

A6.4当复铰因子为4时 355

A6.5当复铰因子为5时 357

A6.6当复铰因子为6时 357

A7平面含有移动副运动链的结构类型图谱 358

A7.1平面6杆1自由度含移动副运动链的结构类型图谱 358

A7.2平面7杆2自由度含移动副运动链的结构类型图谱 360

A7.3平面8杆3自由度含移动副运动链的结构类型图谱 363

A8平面齿轮-连杆机构的结构类型图谱 368

A8.1平面4连杆齿轮-连杆运动链结构类型图谱 368

A8.2平面5连杆齿轮-连杆运动链结构类型图谱 376