前言
高等機構學（Advanced Kinematics and Dynamics of Mechanisms）是在機械原理（Theory of Machine and Mechanisms）課程的基礎上繼續(xù)深入研究機構結構、機構運動分析和機構綜合的課程。在研究內容方面，從平面機構的分析與綜合擴展到空間機構的分析與綜合，從轉子慣性力的平衡擴展到機構慣性力的平衡，從剛性構件擴展到彈性構件，從單自由度機構擴展到多自由度機構，從簡單的高副機構擴展到瞬心線高副機構和共軛曲線高副機構等，研究方法也轉變?yōu)橐杂嬎銠C為工具，以高等數學中的坐標變換與矩陣運算為主的解析法。
高等機構學是機械設計及理論學科研究生的主要學位課程之一。目前，全國各高校在開設這一課程時，由于缺少教材，基本上是導師自選參考書，自擬講稿，再輔以機構學領域的一些參考書。因此，迫切需要編寫研究生用高等機構學教材。但是，機械設計及理論學科以及相關學科的研究生數量較少，教材需求量不大，研究生教材的出版十分困難。機械工業(yè)出版社對該教材的出版給予了大力支持和幫助，作者深表感謝。
本書是根據機構學的發(fā)展現狀、最新科學技術在機構學中的應用以及與機構學交叉學科的發(fā)展情況，在原《高等機構學》講義的基礎上修訂而成。
在內容的編排上，保留了原教材的主要內容，刪減了與機械原理課程重復的內容和強調圖解法的機構學幾何基礎，采用了充分利用計算機的解析法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的幾何作圖設計法，增加了高副機構的基本理論和反映最新科技發(fā)展的機器人機構、仿生機構等內容，突出了更高層次的機構設計及其創(chuàng)新設計，并在每章后設置了習題，供課后練習之用。由于機械設計及理論學科是研究機械共性的基礎學科，所涉及的內容十分廣泛，各高等工科學校結合自己的專業(yè)特色，在該學科的研究方向設置上的差別非常大，為適合不同的研究方向，本書在內容選擇上采取了寬口徑的模式，各校在使用本書時可結合各自的特色增減教學內容。
機構學的研究方法有兩大類型，即圖解法和解析法。隨著數學方法的普及和計算機技術的發(fā)展，數學不斷融入機構學，促進了現代機構學的快速發(fā)展。本書在編寫中，基本以解析方法為主，特別強調矢量法和矩陣法為主的解析方法，沒有涉及復數法、對偶數等其他方法。
參加本書編寫的有：張春林，趙自強，李志香，馬超。全書由張春林教授、趙自強老師統(tǒng)稿，并擔任主編。
本書承蒙北京工業(yè)大學余躍慶教授審閱，并提出許多寶貴的修改意見，作者深表感謝。
在本書的編寫過程中，一些研究生也在公式推導與錄入方面做了大量工作，這里一并表示感謝。
本書可作為高等學校機械設計及理論學科的研究生教材，或機械類本科生高年級學生選修課教材，還可作為機械原理教師的參考用書。
由于作者水平有限，難免會存在誤漏欠妥之處，竭誠歡迎讀者批評指正。
張春林
前言
第一章緒論1
第一節(jié)機構學的發(fā)展現狀與動向1
第二節(jié)高等機構學的研究內容8
習題9
第二章高等機構學的數學基礎10
第一節(jié)概述10
第二節(jié)矢量與其運算11
第三節(jié)常用坐標變換13
第四節(jié)常用矩陣運算19
第五節(jié)非線性方程組的數值解法26
第六節(jié)常微分方程組的數值解法33
習題35
第三章機構的結構理論36
第一節(jié)機構的組成理論36
第二節(jié)機構的自由度41
第三節(jié)平面機構的結構分析48
第四節(jié)平面運動鏈的結構綜合51
第五節(jié)空間運動鏈的型綜合57
習題60
第四章機構的運動分析62
第一節(jié)概述62
第二節(jié)平面機構的運動分析62
第三節(jié)空間機構的運動分析65
習題90
第五章低副機構的運動綜合92
第一節(jié)概述92
第二節(jié)平面剛體導引機構的運動綜合94
第三節(jié)空間剛體導引機構的運動綜合102
第四節(jié)軌跡發(fā)生機構的運動綜合109
第五節(jié)函數發(fā)生機構的運動綜合114
習題121
第六章高副機構基礎122
第一節(jié)概述122
第二節(jié)瞬心線及其性質123
第三節(jié)瞬心線機構及其應用128
第四節(jié)共軛曲線及其方程130
第五節(jié)共軛曲線機構及其應用134
習題135
第七章機器人機構簡介137
第一節(jié)概述137
第二節(jié)機器人機構運動學139
第三節(jié)機器人機構靜力學146
第四節(jié)機器人機構動力學簡介148
習題149
第八章仿生機構概述150
第一節(jié)概述150
第二節(jié)仿生機構的生物運動學基礎152
第三節(jié)仿生機構158
習題166
第九章平面機構的平衡167
第一節(jié)概述167
第二節(jié)平面機構的平衡原理167
第三節(jié)平面機構慣性力的平衡172
第四節(jié)平面機構慣性力矩的平衡179
習題183
第十章機構彈性動力學184
第一節(jié)概述184
第二節(jié)含有彈性構件的機構動力學分析方法184
第三節(jié)凸輪機構彈性動力學187
第四節(jié)連桿機構彈性動力學191
第五節(jié)簡單機械系統(tǒng)的彈性動力學204
習題206
第十一章機械系統(tǒng)動力學208
第一節(jié)單自由度機械系統(tǒng)動力學208
第二節(jié)多自由度機械系統(tǒng)動力學213
習題217
參考文獻219
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