论机构的自由度：寻找了150年的自由度通用公式

论机构的自由度：寻找了150年的自由度通用公式
出版时间：2011年版
内容简介
《论机构自由度:寻找了150年的自由度通用公式》的重要意义在于找到了从Chebyshev起寻找了150年的机构自由度通用公式，并进行了通用性的论证。作者希望通过《论机构自由度:寻找了150年的自由度通用公式》的论证能够获得学术共同体的进一步了解与认可，为工程界所应用。《论机构自由度:寻找了150年的自由度通用公式》首先介绍这个有150年历史的机构自由度问题的来龙去脉，介绍历史上先后出现的不服从Grübler-Kutzbach公式的反常机构，以及哪些学者研究过这个问题，特别介绍Gogu收集到的反常古典机构和现代并联机构。接着，《论机构自由度:寻找了150年的自由度通用公式》着重介绍基于反螺旋理论的自由度原理和通用统一的自由度公式，详细介绍如何用反螺旋理论做机构的约束分析，如何分析多自由度空间机构下机构自由度的多种性质，使读者能够对这个基于反螺旋理论的自由度原理有深入的了解。然后，《论机构自由度:寻找了150年的自由度通用公式》大部分篇幅集中以Gogu给出的所有反常机构的详尽例子和其他的一些重要复杂机构为例，介绍反螺旋求解方法和过程。以此证明我们方法的通用性和公式的统一性，以及该方法解决问题的强大能力，最终证明我们解决了自由度中存在的这个150年的问题。同时，这些详尽的例子也将帮助读者学会运用这个方法去计算各种不同机构的自由度，更希望能帮助工程师们掌握这种在实际设计时十分有用的方法和工具。《论机构自由度:寻找了150年的自由度通用公式》可供机械工程学科、控制科学等工程学科的教师、研究生和工程师参考，有益于创新研究和设计能力的培养和提高。
目录
前言
第一篇 螺旋理论
第1章 螺旋理论基础
1.1 直线的矢量方程
1.2 两直线的互矩
1.3 线矢量及螺旋
1.4 旋量的代数运算
1.4.1 两旋量的代数和
1.4.2 两旋量的互易积
1.5 刚体的瞬时运动
1.5.1 刚体的瞬时转动
1.5.2 刚体的瞬时移动
1.5.3 刚体的瞬时螺旋运动
1.6 刚体上作用的力
1.6.1 刚体上的作用力
1.6.2 刚体上作用的力偶
1.6.3 刚体上作用的力螺旋
参考文献
第2章 螺旋系的相关性与相逆性
2.1 螺旋系的概念
2.2 Grassmann线几何
2.3 旋量在不同几何空间下的相关性
2.4 螺旋系的反螺旋
2.4.1 反螺旋的概念
2.4.2 反螺旋物理意义的双重性
2.5 反螺旋系
2.6 反螺旋和被约束的运动
参考文献

第二篇 机构自由度的通用公式
第3章 绪论
3.1 机构自由度分析的困惑
3.1.1 教科书上对于自由度公式的评价
3.1.2 21世纪前后在并联机构分析和综合上的无奈
3.1.3 实际反例
3.2 回顾寻找统一公式的历史
3.3 自由度原理的分类
3.4 自由度的"GG问题"
3.5 基于反螺旋理论的自由度原理的形成及其优点
3.5.1 基于反螺旋理论的发展过程
3.5.2 基于反螺旋自由度理论的特点
3.6 关于自由度原理普适性的论证
3.6.1 学者的质疑
3.6.2 我们的认识
参考文献
第4章 基于反螺旋的自由度原理
4.1 自由度的概念和定义
4.2 螺旋的物理意义
4.2.1 运动副的螺旋表达
4.2.2 运动和约束的螺旋表达
4.3 反螺旋的计算和物理意义
4.3.1 在自由度分析中应用反螺旋求解的特点
4.3.2 反螺旋物理意义上的对偶性
4.4 传统的自由度计算公式
4.5 基于反螺旋的通用的自由度原理
4.5.1 1997年形成自由度的统一公式
4.5.2 修正的G-K公式
4.5.3 机构中构件的自由度
4.5.4 机构的名义自由度
4.6 基于反螺旋的过约束分析
4.6.1 公共约束
4.6.2 并联冗余约束
4.6.3 过约束的发生和类别
4.7 自由度性质
4.7.1 移动或转动
4.7.2 物体的转动轴线
4.7.3 瞬时自由度与全周自由度
4.7.4 非全域自由度
4.7.5 转动的一般形式
4.7.6 自运动
4.7.7 输入选择
4.7.8 广义运动副
4.7.9 简化自由度计算的几条规则
4.8 与并联机构相关的螺旋系理论
4.8.1 反螺旋的另一种代数法求解
4.8.2 机构的基本螺旋系
参考文献
第5章 简单机构的自由度分析
5.1 开链机构的自由度
5.2 平面机构的自由度
5.2.1 平面5杆机构自由度分析
5.2.2 Roberval，Nordon和Mabie机构
5.3 球面机构
5.4 滑块机构
5.4.1 Hervé平面双滑块机构
5.4.2 平面3滑块机构
5.4.3 空间4P机构
5.5 螺旋机构
5.5.1 共轴3H机构
5.5.2 单环5H机构分析
5.6 Phillips3杆机构
5.6.1 3杆SRR机构
5.6.2 共面汇交3R机构
5.6.3 共线3R机构
5.7 Sarrus机构
5.8 Cardan机构
5.8.1 UU串联链
5.8.2 RUUR转动链
5.8.3 RUPUR机构
5.9 Delassus机构
5.9.1 H-H-H-H型Delassus机构
5.9.2 H-H-H-P型
5.9.3 H-H-P-P型过约束机构
5.9.4 H-P-H-P型过约束机构
5.1 0Hervé机构
5.1 0.1 HervéCCC机构
5.1 0.2 Hervé6杆2R5H机构
5.1 1空间n杆单闭环机构
5.1 2具有"消极自由度"的2-C机构的自由度
参考文献
第6章 古典机构的自由度分析
6.1 Bennett机构分析
6.2 Goldberg机构及基于Bennett的组合机构
6.2.1 两个Bennett拼合的Goldberg5杆机构分析
6.2.2 3个Bennett机构拼合的Gordberg6杆机构
6.2.3 两个Bennett机构拼合的6杆机构
6.2.4 3个Bennett机构叠接的6杆机构
6.2.5 3个Bennett机构叠接GoldbergL形6杆机构
6.3 Waldron混联6杆机构
6.4 Myard机构
6.4.1 平面对称的Myard5杆机构
6.4.2 平面对称6杆Myard机构
6.5 Bricard机构
6.5.1 具有对称平面的Bricard机构
6.5.2 Trihedral三面体6R机构
6.6 Altmann机构
6.6.1 RKPR机构
6.6.2 4杆RQ-C-QR过约束机构
6.6.3 6杆双环RSC-C-RSC机构
6.6.4 6杆RC-RC-RSS机构
6.6.5 八机构
6.7 Schatz机构
6.7.1 Schatz机构的结构描述
6.7.2 4种情况下的机构仿真与分析
6.7.3 Schatz机构的自由度分析
参考文献
第7章 现代并联机构自由度分析
7.1 对称的并联机构
7.1.1 CRR机构
7.1.2 CPM机构
7.1.3 Tsai氏3自由度3-RRC机构
7.1.4 Hunt3-RPS机构
7.1.5 2移1转3自由度机构
7.1.6 Zlatanov和Gosselin4自由度并联机构
7.1.7 2R2T4自由度机构
7.1.8 5自由度3-RR（RRR）并联机构
7.1.9 Hervé3自由度移动柔性机构
7.1.1 0Gogu3自由度Isoglide3-T3机构
7.1.1 13-UU机构
7.1.1 23-RSR机构
7.2 具有不同自由度的UPU机构
7.2.1 Tsai氏3自由度移动3-UPU并联机构
7.2.2 非对称的3-UPU并联机构
7.2.3 Karouia和Hervé3自由度转动3-UPU并联机构
7.2.4 4自由度4-UPU机构
7.2.5 变化的5自由度3-UPU并联机构
7.3 非对称并联机构
7.3.1 Tricept
7.3.2 TriVariant
7.3.3 2自由度球面5杆机构
7.3.4 2自由度S/PRS/PSS机构
7.3.5 Carricato机构
7.3.6 Exechon机器人机构
7.4 分支含闭环的并联机构
7.4.1 Delta机构的自由度分析
7.4.2 含4R闭环的Tsai氏机构
7.4.3 H4操作机
7.4.4 Orthoglide机构
7.4.5 Star机构
7.5 几种特殊的并联机构
7.5.1 一个特殊UPU结构的3-UPU角台机构
7.5.2 不能相互转化的两个2-UPU机构
7.5.3 特殊的SP/SPR机构
7.5.4 Davies机构
参考文献
第8章 多环耦合机构自由度分析
8.1 混联空间机构的分析
8.2 Altmann的"Abb.3 4"机构
8.2.1 ABCDE闭环子机构
8.2.2 闭环子机构中构件3的运动
8.2.3 整个机构
8.3 双色HobermanSwitch-Pitch魔球机构
8.3.1 结构分析
8.3.2 3杆组运动链分析
8.3.3 8杆单环机构
8.3.4 双环13杆链
8.3.5 3环16杆链
8.3.6 整体机构
8.4 变形魔方机构
8.4.1 双网眼机构
8.4.2 4网眼机构
8.4.3 附加上第5个四边形运动链
8.4.4 整体6网眼机构
参考文献
第9章 机构奇异下的自由度
9.1 机构奇异的分类
9.2 3/3-SPUStewart机构主奇异下自由度
9.3 3/6-Stewart机构的奇异类型
9.4 6/6-Stewart机构奇异
9.5 3-RPS机构
9.6 5自由度3R2T机构的奇异
参考文献
第10章 实际中错误的机构自由度分析
10.1 两自由度转动平台
10.2 5自由度CT环境下手术操作机
10.3 3自由度3-PSR机构
10.4 大型激光器的光机精密装校设备
10.5 3-RPRU3自由度机构
10.6 6自由度运动模拟器
10.7 沿圆周做平移2自由度3-UU机构
第11章 机构实现确定运动的条件
11.1 多自由度机构实现确定运动的条件
11.2 输入干涉
11.2.1 第一类输入干涉
11.2.2 第二类输入干涉
11.3 输入选取原理
11.4 实例分析
参考文献