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第1章 数学基础1

1.1 共原点的坐标变换和刚体的定点转动1

1.1.1 坐标变换矩阵的推导1

1.1.2 方向余弦矩阵的性质2

1.1.3 方向余弦矩阵的表示3

1.1.4 刚体的定点转动7

1.1.5 方向余弦矩阵的应用8

1.2 方向余弦矩阵的导数和刚体的瞬时转动9

1.2.1 方向余弦矩阵的一次导数和角速度矩阵9

1.2.2 方向余弦矩阵的二次导数和角加速度矩阵11

1.2.3 刚体转动中点的速度和加速度13

1.3 不共原点的坐标变换和刚体的一般运动13

1.3.1 不共原点的坐标变换13

1.3.2 刚体的位移矩阵和螺旋位移参数14

1.3.3 Denavit-Hartenberg坐标变换15

1.4 刚体一般运动中点的速度和加速度17

1.5 旋量与刚体运动18

1.5.1 旋量、线矢量与偶量18

1.5.2 运动旋量与力旋量18

1.5.3 旋量的互易积与约束旋量20

1.5.4 旋量系及其分类22

1.5.5 运动旋量系与约束旋量系23

参考文献24

习题24

第2章 机构结构理论26

2.1 基本概念26

2.2 空间机构的自由度计算27

2.3 基于旋量理论的机构自由度分析33

2.4 平面机构的分类方法39

2.5 平面机构的数综合41

参考文献47

习题48

第3章 铰链四杆机构50

3.1 铰链四杆机构的尺寸型50

3.1.1 铰链四杆机构的空间模型50

3.1.2 机构的回路和分支54

3.1.3 各种类型四杆机构的运动生成55

3.2 铰链四杆机构的连杆曲线57

3.2.1 概述57

3.2.2 铰链四杆机构的连杆曲线方程及其性质58

3.3 同源机构62

3.3.1 Sylvester仿图仪62

3.3.2 Roberts-Chebyschev定理63

3.3.3 同源机构的应用及求法63

3.4 平行运动67

3.5 四杆机构的齿轮五杆同源机构69

参考文献70

习题70

第4章 三位置运动生成平面四杆机构综合72

4.1 刚体平面运动矩阵及铰链点公式的推导73

4.2 给定连架杆长度的三位置运动生成机构综合74

4.3 给定连架杆夹角的三位置运动生成机构综合76

4.4 给定连杆在第1位形瞬心点的三位置运动生成机构综合78

4.5 计算示例80

参考文献84

习题84

第5章 四、五位置运动与函数生成平面四杆机构综合86

5.1 四位置问题圆点与圆心曲线的生成87

5.1.1 有限分离四位置问题布氏曲线方程式的推导87

5.1.2 混合四位置问题各情况布氏曲线方程式系数表达式的推导89

5.2 机构解域的形成93

5.2.1 布氏曲线的有序表示93

5.2.2 角度映射关系的建立96

5.3 五位置问题布氏点求解公式的推导98

5.4 运动生成机构综合计算示例101

5.5 函数生成机构综合向运动生成机构综合的转换112

5.6 函数生成机构综合计算示例116

参考文献128

习题129

第6章 四、五位置运动与函数生成球面4R机构综合133

6.1 四位置问题球面布氏曲线方程式的推导134

6.2 布氏曲线的生成137

6.3 五位置问题球面布氏点表达式的推导139

6.4 运动生成机构综合计算示例141

6.5 函数生成机构综合向运动生成机构综合的转换147

6.6 函数生成机构综合计算示例150

参考文献155

习题156

第7章 平面连杆机构的运动分析157

7.1 二级机构的运动分析157

7.1.1 三转动副（RRR）二级组157

7.1.2 内副为移动副的（RPR）二级组159

7.1.3 外副之一为移动副的（RRP）二级组161

7.2 复杂平面连杆机构的位置分析162

7.2.1 位置方程的建立与求解162

7.2.2 用型转化法数值迭代求解164

参考文献165

习题165

第8章 空间单链连杆机构的运动分析168

8.1 RCCC机构运动分析168

8.1.1 位置分析168

8.1.2 速度分析171

8.1.3 加速度分析171

8.1.4 构件上任意点的运动分析173

8.2 串联机器人机构的位置分析177

8.2.1 机械手的位姿描述177

8.2.2 连杆变换矩阵178

8.2.3 3R机器人机构正向位置求解180

8.2.4 空间3R机器人正、反向位置求解181

8.2.5 PUMA 560机器人机构位置正反解分析182

8.3 串联机器人的雅可比矩阵186

8.3.1 雅可比矩阵的定义186

8.3.2 雅可比矩阵的求法187

参考文献189

习题189

第9章 平面无限接近运动几何学基础191

9.1 基本概念191

9.2 欧拉-萨弗里（Euler-Savary）方程193

9.3 曲率驻点曲线195

参考文献199

习题199

第10章 直线轨迹生成平面四杆机构综合200

10.1 用无限接近理论综合四杆直线机构200

10.1.1 基本理论200

10.1.2 一般情况下的四点接触直线机构综合201

10.1.3 特殊情况——鲍尔点位于连架杆所在直线上206

10.1.4 特殊情况——瞬心和一个固定铰链点重合208

10.2 混合四位置直线轨迹生成平面四杆机构综合212

参考文献220

习题221

第11章 并联机构222

11.1 概述222

11.2 并联机构的分类226

11.3 自由度计算与构型综合227

11.3.1 自由度计算227

11.3.2 构型综合简介229

11.4 运动分析232

11.4.1 位置分析232

11.4.2 速度分析235

11.5 基于雅可比矩阵的性能分析与评价236

11.5.1 奇异位形237

11.5.2 灵巧度与各向同性238

11.5.3 刚度性能240

参考文献241

习题241

第12章 柔性机构243

12.1 概述243

12.2 基本术语及主要性能指标245

12.3 材料选择247

12.4 基本柔性单元及其模型249

12.4.1 基本柔性单元的类型249

12.4.2 等效约束模型250

12.4.3 基本柔性单元的伪刚体模型251

12.5 柔性铰链的分类枚举255

12.6 平面柔性机构的运动学分析257

12.7 柔性机构的运动综合259

12.8 柔性机构的加工方法概述260

参考文献261

习题261

第13章 机构的动力分析264

13.1 刚体动力学基础264

13.1.1 刚体的线动量、角动量和质量参数264

13.1.2 惯量矩阵的变换及惯量椭球266

13.2 平面连杆机构的动力分析270

13.2.1 分离体分析方法270

13.2.2 连杆机构力分析的虚功方法273

13.3 空间RCCC机构及4R机构的动力分析273

13.3.1 空间RCCC机构的动力分析273

13.3.2 万向联轴器机构287

参考文献291

习题291

第14章 机构的平衡292

14.1 平面连杆机构的震动力完全平衡292

14.1.1 加配重完全平衡平面连杆机构的震动力292

14.1.2 用附加杆组法完全平衡平面机构的震动力295

14.2 平面连杆机构震动力和震动力矩的完全平衡297

14.2.1 平面连杆机构的震动力矩公式297

14.2.2 平面四杆机构的震动力矩公式及其平衡条件298

14.2.3 平面连杆机构震动力矩完全平衡的其他方法299

14.3 平面连杆机构震动力平衡后震动力矩的平衡——采用变速转子平衡方法301

14.4 空间机构震动力和震动力矩的平衡303

14.5 机构能量和输入转矩的平衡305

参考文献308

习题309