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本书共分11章，主要介绍机构学的发展现状、动向及高等机构学研究的内容，机构学中的常用数学基础知识、机构的结构原理、空间机构及其开链机构自由度的计算和机构的型综合等内容。本书是针对研究生层次的高等机构学教材，旨在培养学生的机构学科研能力。

目录前言章绪论1节机构学的发展现状与动向1第二节高等机构学的研究内容8习题9第二章高等机构学的数学基础10节概述10第二节矢量与其运算11第三节常用坐标变换13第四节常用矩阵运算19第五节非线性方程组的数值解法26第六节常微分方程组的数值解法33习题35第三章机构的结构理论36节机构的组成理论36第二节机构的自由度41第三节平面机构的结构分析48第四节平面运动链的结构综合51第五节空间运动链的型综合57习题60第四章机构的运动分析62节概述62第二节平面机构的运动分析62第三节空间机构的运动分析65习题90第五章低副机构的运动综合92节概述92第二节平面刚体导引机构的运动综合94第三节空间刚体导引机构的运动综合102第四节轨迹发生机构的运动综合109第五节函数发生机构的运动综合114习题121第六章高副机构基础122节概述122第二节瞬心线及其性质123第三节瞬心线机构及其应用128第四节共轭曲线及其方程130第五节共轭曲线机构及其应用134习题135第七章机器人机构简介137节概述137第二节机器人机构运动学139第三节机器人机构静力学146第四节机器人机构动力学简介148习题149第八章仿生机构概述150节概述150第二节仿生机构的生物运动学基础152第三节仿生机构158习题166第九章平面机构的平衡167节概述167第二节平面机构的平衡原理167第三节平面机构惯性力的平衡172第四节平面机构惯性力矩的平衡179习题183第十章机构弹性动力学184节概述184第二节含有弹性构件的机构动力学分析方法184第三节凸轮机构弹性动力学187第四节连杆机构弹性动力学191第五节简单机械系统的弹性动力学204习题206第十一章机械系统动力学208节单自由度机械系统动力学208第二节多自由度机械系统动力学213习题217参考文献219

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前言

前言高等机构学（Advanced Kinematics and Dynamics of Mechanisms）是在机械原理（Theory of Machine and Mechanisms）课程的基础上继续深入研究机构结构、机构运动分析和机构综合的课程。在研究内容方面，从平面机构的分析与综合扩展到空间机构的分析与综合，从转子惯性力的平衡扩展到机构惯性力的平衡，从刚性构件扩展到弹性构件，从单自由度机构扩展到多自由度机构，从简单的高副机构扩展到瞬心线高副机构和共轭曲线高副机构等，研究方法也转变为以计算机为工具，以高等数学中的坐标变换与矩阵运算为主的解析法。 高等机构学是机械设计及理论学科研究生的主要学位课程之一。目前，全国各高校在开设这一课程时，由于缺少教材，基本上是导师自选参考书，自拟讲稿，再辅以机构学领域的一些参考书。因此，迫切需要编写研究生用高等机构学教材。但是，机械设计及理论学科以及相关学科的研究生数量较少，教材需求量不大，研究生教材的出版十分困难。机械工业出版社对该教材的出版给予了大力支持和帮助，作者深表感谢。 本书是根据机构学的发展现状、科学技术在机构学中的应用以及与机构学交叉学科的发展情况，在原《高等机构学》讲义的基础上修订而成。 在内容的编排上，保留了原教材的主要内容，删减了与机械原理课程重复的内容和强调图解法的机构学几何基础，采用了充分利用计算机的解析法代替传统的几何作图设计法，增加了高副机构的基本理论和反映科技发展的机器人机构、仿生机构等内容，突出了更高层次的机构设计及其创新设计，并在每章后设置了习题，供课后练习之用。由于机械设计及理论学科是研究机械共性的基础学科，所涉及的内容十分广泛，各高等工科学校结合自己的专业特色，在该学科的研究方向设置上的差别非常大，为适合不同的研究方向，本书在内容选择上采取了宽口径的模式，各校在使用本书时可结合各自的特色增减教学内容。 机构学的研究方法有两大类型，即图解法和解析法。随着数学方法的普及和计算机技术的发展，数学不断融入机构学，促进了现代机构学的快速发展。本书在编写中，基本以解析方法为主，特别强调矢量法和矩阵法为主的解析方法，没有涉及复数法、对偶数等其他方法。 参加本书编写的有：张春林，赵自强，李志香，马超。全书由张春林教授、赵自强老师统稿，并担任主编。 本书承蒙北京工业大学余跃庆教授审阅，并提出许多宝贵的修改意见，作者深表感谢。 在本书的编写过程中，一些研究生也在公式推导与录入方面做了大量工作，这里一并表示感谢。 本书可作为高等学校机械设计及理论学科的研究生教材，或机械类本科生高年级学生选修课教材，还可作为机械原理教师的参考用书。 　　由于作者水平有限，难免会存在误漏欠妥之处，竭诚欢迎读者批评指正。 张春林