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第一章 空间机构的组成和应用1

一、空间机构组成的某些概念1

1．构件及其自由度1

2．运动副的自由度和分类1

3．运动链和机构4

二、空间机构在一些轻工业机械中的应用7

三、空间机构在一些农业机械中的应用12

四、空间机构在一些飞机和汽车上的应用17

五、空间机构在一些轴向活塞机械中的应用25

六、空间机构在其他机械和仪表中的一些应用29

七、空间开式运动链的机构及其在工业机械手等中的应用37

八、空间开式运动链的自由度公式及末杆的自由度分析40

1．空间开式运动链的自由度公式40

2．空间开式运动链中末杆的自由度分析41

九、空间机构的自由度公式及计算49

1．空间单封闭形机构的自由度公式49

2．空间单封闭形机构的自由度计算50

3．空间多封闭形机构的自由度公式56

4．空间多封闭形机构的自由度计算57

十、空间封闭形机构的组成研究60

1．单封闭形机构的组成研究60

2．多封闭形机构的组成研究64

第二章 空间机构研究中的方向余弦矩阵法基础71

一、共原点的坐标变换和刚体的定点转动71

1．绕一个坐标轴旋转的坐标变换71

2．绕两个坐标轴旋转的坐标变换73

3．任意旋转的坐标变换74

4．刚体的定点转动76

二、方向余弦矩阵的性质和应用77

1．方向余弦矩阵的性质77

2．坐标系绕某任意轴旋转的方向余弦矩阵的推导79

3．方向余弦矩阵的应用80

三、方向余弦矩阵的导数和刚体的瞬时转动83

1．方向余弦矩阵的一次导数和角速度矩阵83

2．方向余弦矩阵的二次导数和角加速度矩阵86

3．刚体转动中点的速度和加速度86

4．用欧拉角表示刚体定点转动中的角速度87

1．不共原点的坐标变换88

四、不共原点的坐标变换和刚体的一般运动88

2．刚体的位移矩阵和螺旋位移参数90

3．用逆矩阵运算法求刚体的位移矩阵92

4．刚体一般运动中点的速度和加速度96

五、用矩阵法研究复杂的相对运动98

1．复杂相对运动中的位置、速度和加速度关系式98

2．封闭性的矩阵方程式102

六、空间机构分析中坐标系的选定原则与有关参数的计算公式103

1．坐标系的选定103

2．某些参数的计算公式105

七、空间机构运动的几何等同性条件107

1．机构运动的几何等同性107

2．导出纯角度关系式的第一类等同性条件108

3．导出包含长度复杂关系式的第二类等同性条件111

二、机械手手部运动的位置和姿态的分析115

1．描述手部位置和姿态的矩阵方程式115

一、概说115

第三章 空间开链型机构的运动分析115

2．手部位置和姿态矩阵方程式的应用119

3．手部位移的分析124

三、机械手的间接位置问题的求解126

1．间接位置问题的性质和求解方法126

2．RRPRR机械手中运动参数的求解127

3．RRRRRR机械手中运动参数的求解131

4．间接位置问题的树状解135

四、机械手运动中的速度和加速度分析137

五、机械加工中通用夹具的旋转角分析140

1．绕坐标轴旋转的空间角度求解公式140

2．双斜线向量的方向余弦表达式143

3．双斜平面的法线、迹线和最大斜度线向量的数学解析146

4．夹具旋转角度的求解示例152

第四章 空间闭链型机构的位移分析157

一、概说157

二、空间三杆低副机构159

1．含有一个球面副的空间三杆低副机构159

2．含有两个球面副的空间三杆低副机构162

1．圆球和空心圆柱面形成线接触的空间三杆机构164

三、空间三杆高副机构164

2．平面对球面为点接触的空间拨杆机构167

3．圆柱面对圆柱面为点接触的空间拨杆机构174

4．直线对圆弧为点接触的空间拨杆机构181

四、空间四杆RCCC及RRRR机构185

1．RCCC机构186

2．球面RRRR机构189

3．本涅特RRRR机构191

五、含有两个相邻球面副的空间四杆机构195

1．RSSR、RSSP及RRSS机构196

2．RSS′R及RSS′P机构199

六、含有一个球面副的空间四杆机构203

1．RSCR、RSCP、RRSC及RPSC机构203

2．RSRC、RSPC及RSPS′机构207

七、其他空间四杆机构211

1．RSCS机构211

2．含有一个圆球与固定圆柱槽形成线接触高副以及三个转动副的空间四杆机构212

3．含有一个圆球与转动圆柱槽形成线接触高副和两个转动副、一个圆柱副的空间四杆机构216

1．RRRSR、RRRSP、RRPSR机构218

八、含有一个球面副的空间五杆机构218

2．RRSRR、RRSRP、RRSPP机构230

九、含有一个平面副的空间五杆机构237

1．RRERR机构237

2．RERRR机构241

十、含有两个圆柱副的空间五杆机构242

1．RRCRC、RCRCR和RCRRC机构242

2．RRCCR及RRRCC机构249

1．RRPRCR机构254

十一、空间六杆机构254

2．特殊6R机构263

十二、空间七杆机构268

1．RPPRRRR机构268

2．用于平行轴等速传动的7R机构274

十三、求解非线性方程和非线性方程组的迭代法和牛顿法277

1．迭代法278

2．解非线性方程的牛顿法280

3．解非线性方程组的牛顿法283

1．特殊位置的涵义286

一、空间闭链型机构的特殊位置286

第五章 空间闭链型机构的运动分析286

2．特殊位置的求法289

3．空间四杆RCCC机构的特殊位置291

4．本涅特4R机构的特殊位置294

5．空间四杆RSSR和RSSP机构的特殊位置295

二、空间三杆高副机构的速度和加速度分析296

1．概说296

2．啮合点的位置、速度和加速度297

3．接触点的相对速度和相对加速度299

4．接触点的相对速度、相对加速度和沿轮廓移动的速度、加速度关系300

5．有某些特殊尺度的空间三杆高副机构的分析300

三、空间低副机构的速度和加速度分析304

1．概说304

2．空间四杆RCCC机构的分析305

3．空间四杆RSSR和RSSP机构的分析307

4．空间四杆RSS′R和RSS′P机构的分析307

5．空间四杆RSCR机构的分析309

1．空间五杆RRSRR机构的位移和速度分析310

四、空间机构的运动分析计算例题310

2．空间八杆三封闭形机构的位移和轨迹分析317

第六章 空间机构的动力分析327

一、空间机构的运动方程式327

二、空间机构中等效力矩和等效力的求法329

三、空间机构中等效转动惯量和等效质量的求法331

四、构件惯性力的确定333

1．一般方法333

2．质量替代法335

1．概说337

五、单闭合空间机构受力分析中的单个示力副法337

2．示力副中约束反力的确定340

3．其余运动副中约束反力的确定343

六、某些单闭合空间机构的受力分析344

1．空间四杆RCCC机构344

2．万向联轴节机构349

3．空间四杆RSSR机构355

4．空间四杆RSCR机构358

5．空间五杆RRSRR机构361

参考文献363