本書邀請了國內外當代機構學的華人權威學者，就機構學中一些熱點問題的最新研究成果作了較為全面的闡述，內容涵蓋拓撲機構學、基于約束螺旋理論的并聯(lián)機構自由度分析、并聯(lián)機構設計與應用、混合驅動機構、柔順機構分析與設計、變胞原理和變胞機構、并聯(lián)機構綜合的微分幾何方法、平面機構的分析與綜合、凸輪機構的分析與綜合、基元式機構創(chuàng)新設計、機構系統(tǒng)設計及機電一體化系統(tǒng)概念設計等。
在人類文明和社會發(fā)展的進程中，制造業(yè)始終是創(chuàng)造社會物質財富的主要源泉。在當今世界經(jīng)濟全球化的趨勢下，各國的綜合國力和競爭能力在很大程度上體現(xiàn)于制造業(yè)和先進制造技術。在制造技術中，產品的設計能力占有十分重要的位置。機械產品的核心是機構，因此現(xiàn)代機構學理論的研究是機械結構及其系統(tǒng)的基礎，是現(xiàn)代機械產品發(fā)明創(chuàng)造的源泉，是提高國家制造業(yè)水平和國際競爭能力的關鍵。由于機構設計決定了產品的創(chuàng)新性，因此，現(xiàn)代機構學的研究對提高我國機械學的學術水平和機械產品的國際競爭能力有著十分重要的意義。
《現(xiàn)代機構學進展》一書聘請了中國（大陸、香港、臺灣）和英國等多名華人機構學者參加撰寫。他們從機構學發(fā)展史和研究現(xiàn)狀的角度，在不同的研究方向上較系統(tǒng)地介紹了各位學者的研究成果。該書的出版是他們集體智慧和辛勤勞動的結晶，它對揭示現(xiàn)代機械的機構組成原理，總結新機構創(chuàng)造與應用方法，建立滿足特定性能的現(xiàn)代機構分析與設計理論有著十分重要的意義，將為我國現(xiàn)代機械的設計、創(chuàng)新和發(fā)明提供較系統(tǒng)的基礎理論和有效、實用的方法。
國家自然科學基金委員會工程與材料科學部將現(xiàn)代機構學研究作為制造領域重點的基礎研究方向，并持續(xù)支持了我國現(xiàn)代機構學的研究。許多機構學者獲得了國家自然科學基金的資助，產生了不少創(chuàng)新的理論和重要的應用成果，對我國機構學發(fā)展和自主產權的產品創(chuàng)新設計起到了積極的推動作用�！冬F(xiàn)代機構學進展》一書的出版也體現(xiàn)了這一點。
我相信《現(xiàn)代機構學進展》的編寫和出版會對我國機械科學領域的研究人員、機械產品設計與工程技術人員、研究生和大學生有重要的參考價值，對推動我國現(xiàn)代機構學研究、提升我國現(xiàn)代機械裝備和產品的自主創(chuàng)新能力將起到積極的作用。
鄒慧君，1958年4月畢業(yè)于上海交通大學船舶動力系，現(xiàn)為上海交通大學機械與動力工程學院教授、博士生導師。長期從事機械系統(tǒng)和機電一體化系統(tǒng)計算機輔助概念設計、機構學和機械動力學、單自由度和多自由度可控機構設計及空間凸輪機構空間廓面CAD／CAM等方面研究。
鄒慧君教授已培養(yǎng)和正在培養(yǎng)博士研究生26名、碩士研究生36名。主講機械原理、機械動力學、機械系統(tǒng)設計原理等課程。先后主持30多項科研項目，其中包括國家自然科學基金項目3項，博士點基金項目2項，上海市科技發(fā)展基金項目3項。主編出版了《高等機械原理》、《機械原理》（面向21世紀教材）、《機構系統(tǒng)設計》、《機械系統(tǒng)設計原理》、《機械系統(tǒng)概念設計》、《機械原理》（普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材）等16部著作。在重要學術期刊上發(fā)表學術論文200余篇（其中有近50篇被El收錄）。
鄒慧君教授1994年獲首屆寶鋼優(yōu)秀教師一等獎（全國性），1998年獲上海市優(yōu)秀教材一等獎，1999年獲國家科技進步二等獎。由于十多年來在機構系統(tǒng)概念設計理論和方法研究方面的開創(chuàng)性工作，2002年獲中國機械工程學會機構學專業(yè)委員會學術創(chuàng)新獎。自1992年起已主持全國機構學專業(yè)委員會工作十多年，為推動我國機構學現(xiàn)代化和國際化作出重要貢獻，2006年獲中國機械工程學會機構學專業(yè)委員會學術貢獻獎。現(xiàn)為中國機械工程學機械傳動分會副主任、機構學專業(yè)委員會主任、上海市現(xiàn)代設計法研究會秘書長。他還擔任《機械設計與研究》（全國科技論文統(tǒng)計源期刊、美國El Page One收錄期刊）主編，《機械工程學報》，《機械傳動》和高等教育出版社英文期刊《Frontiers of Mechanical Engineering in China）的編委。
第一章 中國機構學20年主要研究成果和發(fā)展展望
1.1 引言
1.2 機械學的內涵及其在科技發(fā)展中的作用
1.2.1 機械學的內涵
1.2.2 機構學的發(fā)展
1.2.3 機構學是機械工程創(chuàng)新設計的基礎
1.3 中國機構學20年主要研究成果
1.3.1 概述
1.3.2 連桿機構的分析與綜合理論和方法研究逐步深入，成果顯著
1.3.3 凸輪機構理論和應用研究初見成效
1.3.4 機構系統(tǒng)設計和機械產品概念設計成為機構學新的分支
1.3.5 深入開展機器人理論與技術研究，研究成果矚目
1.3.6 可控機構分析和綜合的研究日益深化
1.3.7 廣泛深入地開展機構動力學研究
1.3.8 機構學的發(fā)展大大推動了機械原理課程的改革
1.4 機構學發(fā)展展望
1.4.1 現(xiàn)代機構類型綜合和機構設計的新理論新方法研究
1.4.2 機構創(chuàng)新設計理論和方法的研究
1.4.3 機構系統(tǒng)概念設計理論、方法及計算機輔助實現(xiàn)的研究
1.4.4 微機構和微動機構的理論和應用研究
1.4.5 仿生機構的研究和應用
1.4.6 操作機器人機構和步行機機構的研究和開發(fā)
1.4.7 機構和機械系統(tǒng)動力學的研究
1.4.8 傳統(tǒng)的典型機構的設計理論和方法研究仍需深入
1.5 結論
參考文獻
第二章 現(xiàn)代機構拓撲結構學
2.1 概述
2.1.1 現(xiàn)代機械系統(tǒng)
2.1.2 現(xiàn)代機構學
2.2 串聯(lián)機構拓撲綜合
2.2.1 串聯(lián)機構的拓撲結構
2.2.2 機構的方位特征矩陣
2.2.3 串聯(lián)機構方位特征方程
2.2.4 串聯(lián)機構的拓撲綜合
2.3 單回路機構的拓撲綜合
2.3.1 單回路機構的過約束性及其分類
2.3.2 單回路機構的拓撲結構特征
2.3.3 單回路機構的拓撲綜合
2.3.4 過約束回路的拓撲類型
2.4 并聯(lián)機構的拓撲結構特征
2.4.1 并聯(lián)機構的結構組成
2.4.2 并聯(lián)機構方位特征方程
2.4.3 機構活動度
2.4.4 機構耦合度
2.4.5 基本運動鏈與變拓撲機構
2.4.6 活動度類型與拓撲控制解耦性
2.5 并聯(lián)機構拓撲設計方法及其應用
2.5.1 拓撲設計方法
2.5.2 2T-2R并聯(lián)機構拓撲設計
2.5.2 2T一2R并聯(lián)機構拓撲設計
2.6 小結
參考文獻
第三章 少自由度并聯(lián)機器人機構學
3.1 機構的自由度分析
3.1.1 引言
3.1.2 關于螺旋理論
3.1.3 傳統(tǒng)的Grubler-Kutzbach公式
3.1.4 修正的Grabler-Kutzbach公式
3.1.5 計算自由度的幾條規(guī)則
3.1.6 實例分析
3.1.7 機構實現(xiàn)確定運動的條件
3.2 對稱少自由度并聯(lián)機構的“約束螺旋綜合理論”和型綜合
3.2.1 對稱并聯(lián)機構的綜合原理
3.2.2 四自由度和五自由度機構的綜合
3.3 少自由度并聯(lián)機構的無限多的螺旋運動
3.3.1 末端運動螺旋系的所有軸線在空間的分布
3.3.2 主螺旋的節(jié)距
參考文獻
第四章 并聯(lián)機構設計與應用
4.1 概述
4.2 并聯(lián)機構研究現(xiàn)狀
4.2.1 并聯(lián)機構構型
4.2.2 并聯(lián)機構性能評價指標
4.2.3 并聯(lián)機構設計方法
4.2.4 并聯(lián)機器人標定
4.2.5 并聯(lián)機構的應用
4.3 并聯(lián)機構的構型
4.3.1 運動副類型
4.3.2 運動支鏈類型
4.3.3 機器人末端運動基
4.3.4 機器人末端運動單元
4.3.5 運動單元的運算
4.3.6 G集和機器人末端運動特征分類
4.3.7 基于運動基與G集的并聯(lián)機構的構型
4.4 并聯(lián)機器人性能評價指標
4.4.1 Jacobian矩陣
4.4.2 機器人工作空間
4.4.3 機器人奇異位形
4.4.4 系統(tǒng)的解耦、各向同性和極值求解的數(shù)學基礎
4.4.5 速度各向同性和速度極值指標
4.4.6 承載各向同性和承載能力極值指標
4.4.7 變形剛度各向同性和變形剛度極值指標
4.4.8 誤差各向同性和誤差極值指標
4.5 空間模型與并聯(lián)機構設計
4.5.1 平面二自由度并聯(lián)機器人的空間模型
4.5.2 平面三自由度并聯(lián)機器人的空間模型
4.5.3 空間三自由度DELTA并聯(lián)機器人的空間模型
4.5.4 并聯(lián)結構六維力與力矩傳感器設計
參考文獻
第五章 混合輸入機構
5.1 可控機構的分類、應用及發(fā)展概況
5.1.1 精確實現(xiàn)給定運動的研究概況與可控機構的分類
5.1.2 可調機構
5.1.3 變轉速輸入機構
第六章 柔順機構的分析與設計
第七章 變胞原理和變胞機構的發(fā)展
第八章 并聯(lián)機構綜合的微分幾何方法
第九章 平面連桿機構的分析與綜合
第十章 現(xiàn)代凸輪機構分析與綜合
第十一章 基元式機構創(chuàng)新設計
第十二章 機構系統(tǒng)設計
第十三章 機電一體化系統(tǒng)方案設計
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