现代机器与装备的机构创新设计——特征溯源型综合理论及应用

目录 前言 **章绪论1 1.1正确认识现代机械和机器1 1.2机构发展历史及其应用3 1.3机器与机构的构型综合方法5 1.4本书内容11 参考文献13第二章现代机器的功能结构与开发过程 21 2.1引言21 2.2现代机器的功能结构21 2.2.1物理结构21 2.2.2功能逻辑结构23 2.2.3复杂机器的功能逻辑结构24 2.3现代机器的产品开发过程24 2.3.1机械产品开发一般过程24 2.3.2机器运动方案设计27 2.3.3机器运动方案设计过程与功能逻辑结构27 2.3.4本书研究的目的29 参考文献30 第三章基于任务需求的运动特征定义、提取、表达与分类31 3.1引言31 3.2运动特征的定义31 3.3机构的拓扑结构表达34 3.3.1运动副类型的描述35 3.3.2相邻运动副间的方位描述36 3.3.3开链机构的拓扑结构表达36 3.3.4闭链机构的拓扑结构表达37 3.3.5拓扑结构说明38 3.4基于任务需求的特征提取与特征表达39 3.5运动特征分类44 3.6运动特征的简易表达46 3.7本章小结52 参考文献53 第四章运动特征的运算法则与完备性证明54 4.1引言54 4.2运动特征的等效条件54 4.3运动特征的衍生法则55 4.3.1特征线平行二维串联R特征56 4.3.2特征线平行三维串联R特征59 4.3.3平行四边形Pa副： ｛R（B1， ω）R（M1， ω）｝∩｛R（B2， ω）R（M2， ω）｝，（B1M1 B2M2）62 4.3.4特征线平行的串联U特征63 4.3.5串联S特征64 4.3.6平行四边形U∧副：｛U（B1， u， v）U（M1， u， v）｝∩｛U（B2， u， v）U（M2， u， v）｝，（B1M1 B2M2）65 4.3.7U 副：｛U（B1， u， v）U（M1， u， v）｝∩｛U（B2， u， v）U（M2， u， v）｝∩｛U（B3， u， v）U（M3， u， v）｝，（B1M1 B2M2 B3M3）66 4.4运动特征的迁移法则68 4.4.1T特征68 4.4.2R特征69 4.5运动特征的交换法则72 4.6运动特征的分组法则73 4.7运动特征的基代换法则75 4.8运动特征的复制与增广法则77 4.9运动特征的融合法则80 4.10运算法则的简易表达80 4.11本章小结87 参考文献87 第五章机构末端至支链末端的特征溯源设计88 5.1引言88 5.2运动特征求交法则88 5.3机构末端至支链末端的特征溯源流程90 5.4求交法则的图形化简易表达96 5.5本章小结100 参考文献100第六章支链末端至关节的特征溯源设计101 6.1引言101 6.2运动特征求并法则101 6.3支链末端至关节的特征溯源流程104 6.4求并法则的图形化简易表达107 6.5本章小结114第七章关节特征的拓扑构造115 7.1引言115 7.2简单关节拓扑构造115 7.3复合关节拓扑构造117 7.4变构态的关节拓扑构造122 7.5特种关节125 7.6本章小结127 参考文献127 第八章运动特征集聚方法与定性评价指标129 8.1引言129 8.2特征集聚定性分析129 8.3运动特征集聚与纯度分析131 8.4驱动副的选取方法135 8.5定性评价指标135 8.6本章小结140 参考文献140 第九章面向复杂任务需求的特征溯源流程141 9.1引言141 9.2特征溯源型综合方法的流程141 9.3运动特征分组方法143 9.4本章小结144 参考文献144 第十章运动特征集聚与设计的案例分析145 10.1引言145 10.2末端特征分析案例H4机构145 10.3可移动式着陆器的运动特征设计148 10.3.1可移动式着陆器的运动特征提取与融合148 10.3.2机器人的运动特征分组152 10.4本章小结154 参考文献154 第十一章固定式着陆器特征溯源设计155 11.1引言155 11.2具有｛R（A， u）｝｛S（N）｝着陆腿的固定式着陆器特征溯源设计155 11.2.1RMC确定以及数综合155 11.2.2RMCLMC的溯源： ｛R（N， u）｝157 11.2.3LMCJMC的溯源与关节拓扑构造162 11.2.4着陆腿结构的确定与优选164 11.2.5固定式着陆器构型167 11.3具有姿态调整功能的固定式着陆器特征溯源设计167 11.3.1运动特征提取167 11.3.2RMC确定以及数综合168 11.3.3RMCLMC的溯源169 11.3.4着陆器的腿构型设计170 11.3.5LMCJMC的溯源与关节拓扑构造170 11.3.6具有姿态调整能力的着陆器构型171 11.4总结172 参考文献172 第十二章可移动式着陆器特征溯源设计173 12.1引言173 12.2具有三支链移位腿的可移动式着陆器特征溯源173 12.2.1RMC确定以及数综合173 12.2.2RMCLMC的溯源174 12.2.3LMCJMC的溯源与关节拓扑构造177 12.2.4移位腿机构的确定与优选177 12.2.5具有三支链移位腿的可移动式着陆器182 12.3机构桁架功能融合的可移动式着陆器的特征溯源设计183 12.3.1腿的机构桁架功能融合方法183 12.3.2功能融合腿末端特征的确定与数综合184 12.3.3支链末端特征的确定184 12.3.4支链的设计194 12.3.5具有被动支链的功能融合腿的构型与优选194 12.3.6功能融合腿的着陆巡视机器人197 12.4具有桁架与机构转化的可移动式着陆器设计198 12.4.1总体设计思想与流程198 12.4.2拓扑结构设计200 12.4.3运动特征添加至桁架的规则202 12.4.4着陆器的桁架设计 203 12.4.5功能融合腿的着陆巡视机器人217 12.5具有着陆地形适应能力的可移动式着陆器设计217 12.6总结220 参考文献221 第十三章大型仿生恐龙机器人特征溯源设计222 13.1引言222 13.2大型仿生恐龙机器人运动特征设计222 13.2.1运动特征需求222 13.2.2机器人的特征分组225 13.3头部｛S（N）｝设计226 13.3.1RMC确定以及数综合226 13.3.2RMCLMC的溯源227 13.3.3LMCJMC的溯源与关节拓扑构造229 13.3.4驱动副选取229 13.3.5尾部构型229 13.4尾部n ｛（N， u）R（N， v）｝运动特征设计231 13.4.1RMC确定以及数综合231 13.4.2RMCLMC的溯源231 13.4.3LMCJMC的溯源与关节拓扑构造234 13.4.4驱动副选取234 13.4.5尾部构型234 13.5腿部｛U（N， u， v）R（B， u）｝运动特征溯源236 13.5.1RMC确定以及数综合236 13.5.2RMCLMC的溯源236 13.5.3LMCJMC的溯源与关节拓扑构造237 13.5.4驱动副选取237 13.5.5机械腿构型238 13.6大型仿生恐龙239 13.7本章小结239 参考文献239 附录一符号与标记240 附录二运动特征溯源法则244 附录三支链类型256 附录四数学工具263 参考文献274