目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 創新設計 1
1.2 基本概念 5
1.2.1 機械裝置的基素：構件與運動副 5
1.2.2 運動鏈、結構與機構 9
1.2.3 機械裝置的簡化表達 10
1.2.4 自由度與約束 11
1.2.5 結構分析與結構綜合 11
1.3 典型的機械裝置 12
1.4 幾種常用創新設計方法的比較 16
1.5 本書內容 20
參考文獻 21
第2章 圖譜法的雛形——精確約束設計原理 24
2.1 自由度線與約束線 24
2.1.1 自由度線 25
2.1.2 約束線 25
2.1.3 自由度（或約束）線圖 27
2.2 自由度（約束）的等效線 28
2.3 冗餘線 35
2.4 自由度線圖與約束線圖之間的對偶關繫——圖譜法的萌芽 39
2.5 基於圖譜法的瞬時自由度分析 46
2.5.1 自由度計算的基本公式 46
2.5.2 自由度分析的圖譜法 47
2.5.3 實例分析 49
2.6 本章小結 53
參考文獻 54
第3章 線圖分析法的數學基礎 55
3.1 自由度線與約束線的數學描述 55
3.1.1 直線與Plucker坐標 55
3.1.2 偶量與Plucker坐標 57
3.1.3 直線與偶量的物理意義 58
3.2 自由度線與約束線之間對偶關繫的數學描述 60
3.2.1 兩直線的互易積 60
3.2.2 直線與偶量的互易積 61
3.2.3 兩偶量的互易積 61
3.3 自由度（約束）線圖的數學描述 62
3.3.1 線集、線簇及分類 62
3.3.2 不同幾何條件下的線集相關性判別 64
3.3.3 線空間 72
3.3.4 偶量空間 77
3.3.5 自由度（或約束）等效線的數學解釋 79
3.3.6 子空間 83
3.4 自由度線圖與其對偶約束線圖之間幾何關繫的數學描述 84
3.4.1 線簇及偶量集的互易積 84
3.4.2 Blanding法則的廣義化 85
3.4.3 對偶線（子）空間的求解 86
3.5 自由度與對偶約束圖譜 89
3.5.1 自由度＆約束線空間圖譜（隻含直線及偶量）的繪制 89
3.5.2 實例分析 100
3.6 本章小結 103
參考文獻 103
第4章 圖譜法創新設計初探 105
4.1 兩個簡單的構型設計實倒 106
4.2 同維子空間 111
4.3 常見運動副的自由度＆約束線圖 117
4.3.1 簡單運動副的自由度＆約束線圖 117
4.3.2 運動子鏈的自由度＆約束線圖 119
4.3.3 復雜鉸鏈的自由度＆約束線圖 122
4.4 圖譜法構造運動鏈 126
4.4.1 特定約束作用下的運動副空間 126
4.4.2 利用約束＆自由度線圖構造運動鏈 130
4.4.3 不同自由度＆約束線圖下所對應的常用運動鏈 132
4.5 運動副（或約束）空間的分解 145
4.6 一個稍復雜的設計實例 147
4.7 本章小結 149
參考文獻 150
第5章 圖譜設計的旋量解析 151
5.1 旋量及其互易性 152
5.1.1 旋量 152
5.1.2 運動旋量和力旋量 154
5.1.3 旋量的互易積 157
5.1.4 特殊幾何條件下的H易旋量對 159
5.2 旋量繫及其互易性 163
5.2.1 旋量繫的定義 163
5.2.2 旋量繫維數（或旋量集的相關性）的一般判別方法 166
5.2.3 特殊幾何條件下旋量繫（旋量集）的維數——特殊旋量繫 168
5.2.4 旋量繫的分類及其線圖表達 172
5.3 互易旋量繫——自由度空間與約束空間 187
5.3.1 互易旋量繫 187
5.3.2 旋量繫與其互易旋量繫之間的幾何關繫 188
5.3.3 互易旋量空間線圖表達及圖譜繪制 189
5.3.4 自由度空間與約束空間 190
5.4 旋量空間中包含同維線子空間的條件 192
5.4.1 理論基礎 192
5.4.2 設計實例 194
5.5 本章小結 196
參考文獻 196
第6章 典型機械裝置的自由度&約束線圖 199
6.1 機構自由度分析中的困難與困惑 199
6.2 經典機構及其自由度＆約束線圖 208
6.3 可提供剛性約束的可拆連接 218
6.4 一些典型的單自由度機械約束裝置 221
6.5 位移子群＆子流形與自由度＆約束線圖之間的映射 223
6.6 本章小結 231
參考文獻 232
第7章 並/混聯機械裝置的創新設計 235
7.1 並/混聯機器及其應用 235
7.2 並聯機構中的旋量繫及旋量空間 239
7.3 並聯機構的圖譜化構型綜合 244
7.3.1 實用型並聯機構的構型分布特征 244
7.3.2 一般綜合過程 246
7.3.3 並聯機構驅動副的選取 248
7.3.4 構型綜合實例 250
7.4 混聯裝置的圖譜化創新設計 275
7.4.1 五軸混聯機械裝置的結構特點 276
7.4.2 一種高靈活性五軸混聯機床的構型綜合實例 280
7.5 本章小結 285
參考文獻 285
第8章 柔性設計 288
8.1 柔性機構及其應用 288
8.2 與柔性有關的基本術語及主要性能指標 290
8.3 材料選擇 292
8.4 加工方法概述 293
8.5 基本及其等效自由度（或約束）模型 295
8.5.1 基本 295
8.5.2 基本（對稱結構）的等效自由度或約束模型 295
8.6 常見柔性鉸鏈及柔性機構的分類 299
8.6.1 柔性鉸鏈的分類與枚舉 299
8.6.2 常用柔性模塊（機構）的分類 305
8.7 柔性機構自由度分析的圖譜法和解析法 308
8.7.1 柔性機構自由度分析的圖譜法 309
8.7.2 柔性機構自由度分析的解析法 310
8.8 柔性機構構型綜合的圖譜法 314
8.8.1 構型綜合的基本思路 315
8.8.2 並聯式柔性機構的構型綜合 320
8.8.3 串/混聯式柔性機構的構型綜合 328
8.9 並/混聯柔性機構構型設計的深層考慮 329
8.9.1 簡單全並聯的實現條件 329
8.9.2 柔性機構的混聯實現 335
8.9.3 柔性機構的驅動空間 341
8.9.4 大行程柔性精微機構的構型綜合 345
8.10 柔性裝置圖譜化創新設計的應用實例 348
8.10.1 一種模塊化、可重構柔性教具的設計與使用 348
8.10.2 柔性重力梯度敏感機構的概念設計 353
8.11 柔性機構創新設計的幾種主要方法概述 355
8.11.1 與圖譜法相火的幾種設計方法 355
8.11.2 其他幾種構型設計方法 358
8.12 本章小結 361
參考文獻 361
附錄A 柔度矩陣的建模與坐標變換 367
A.1 柔度的坐標變換 367
A.2 空間柔度矩陣的建模 369
A.3 實例 372
參考文獻 374