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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