具体描述
本书是根据“机构设计”教材第1版编写的。内容包括：机械设计过程；机构学的近况及发展；机构运动规律的创造性设计方法；机械型式综合；机构的运动分析；连杆机构的解析法设计和运动几何学方法设计；空间连杆及机器人机构；凸轮机构；行星轮系；机构的组合方式和组合机构的综合。每章后附有习题。
本书可作为高等工业院校机械类专业的教材，亦可作为机械类专业研究生的教材及科技人员的参考书。
好的，以下是一本名为《机构设计》的书籍的简介，内容详尽且不包含该书的实际内容： --- 书名：《机构设计》 图书简介： 《机构设计》是一部深入探讨现代工程实践中机构动力学、结构优化与系统集成的权威性著作。本书并非仅仅局限于传统机械原理的机械复述，而是以一种前瞻性的视角，审视了从微纳尺度到宏观系统的各类功能性机构的演化、原理与实现路径。其核心关切在于，如何在特定的性能指标（如精度、可靠性、能效、适应性）约束下，构建出具有预期行为的复杂物理系统。 本书的结构严谨，脉络清晰，旨在为读者构建一个从基础概念到高级应用的完整认知框架。全书共分为五个主要部分，每一部分都围绕机构设计的关键要素展开深入剖析。 第一部分：机构理论基础与建模 本部分奠定了全书的理论基石。它首先回顾了机构学的基本公理与运动学分析方法，重点阐述了开链、闭环机构的自由度计算，并引入了拓扑学在机构分析中的应用。与传统教材不同，本书强调了空间运动的复杂性，详细讲解了四元数法和齐次变换矩阵在描述复杂运动链中的优势与局限。 此外，本部分对机构的动力学建模进行了详尽的讨论，涵盖了牛顿-欧拉法、拉格朗日法在复杂多体系统中的适用性。特别之处在于，本书引入了先进的约束理论，如拟约束（Pseudo-constraints）和柔顺约束（Compliant Constraints）的概念，为设计具有内在容错性的柔顺机构提供了理论支撑。对机构的静力学平衡分析也进行了提升，引入了虚功原理和有限元思想在初步结构分析中的应用。 第二部分：关键机构单元的设计与优化 机构设计的核心在于对基本运动单元的选择、组合与优化。《机构设计》系统地分析了各种标准与非标准的运动副（Kinematic Pairs），不仅仅停留在齿轮、凸轮等经典范式上，更着重于对新型摩擦副、可重构关节和自适应连接件的性能评估。 在凸轮设计方面，本书突破了传统函数拟合的范畴，引入了基于优化算法的曲线生成方法，以解决高速运动中的冲击和振动问题。对于齿轮传动，则侧重于非圆齿轮、行星轮系的传动比精确控制以及齿面接触应力的多目标优化。 柔顺机构（Compliant Mechanisms）是本书的亮点之一。本章详细探讨了弹性变形在实现运动功能中的潜力，讲解了如何利用材料的固有特性来替代传统的运动副。从线弹性梁理论出发，逐步过渡到有限元分析在柔顺铰链设计中的应用，强调了应力集中点和疲劳寿命的预测。 第三部分：复杂机构系统的集成与控制 现代机构往往是多功能集成体，其设计过程必须与控制策略紧密耦合。《机构设计》将机构学与控制理论进行了有效的衔接。本部分首先分析了机构的运动学误差传递模型（Error Propagation Models），特别是针对冗余驱动和欠驱动系统的误差分配问题。 在系统集成方面，本书强调了机构-传感器-执行器的协同设计。详细介绍了如何利用机构本身的几何特性来简化传感器的设计，例如在机构中嵌入应变计或利用电容变化进行位置反馈。对于并联机构（Parallel Manipulators），本书提供了统一的运动学解耦方法，并讨论了在工作空间边界附近实现精确控制的挑战。 控制策略的融入体现在对机构固有频率和模态的分析上。通过对机构振动特性的掌握，读者可以更好地设计阻尼结构或采用主动隔振技术，确保机构在高动态条件下的性能。 第四部分：先进机构设计方法论 本部分关注的是如何利用现代计算工具和设计哲学来应对复杂性。《机构设计》系统介绍了面向性能的设计（Performance-Driven Design）流程。这包括如何建立精确的性能指标体系，并利用参数化建模技术（如Bézier曲线、NURBS）来描述机构的几何形态。 优化方法是贯穿始终的主线。本书不仅讨论了传统的梯度下降法，更深入介绍了全局优化算法，如遗传算法（GA）、模拟退火（SA）以及粒子群优化（PSO）在机构布局和参数寻优中的具体实施案例。重点在于如何处理多约束和多目标优化问题，例如同时追求高刚度、小体积和低摩擦的机构设计。 此外，本书还探讨了面向制造的设计（Design for Manufacturing, DFM）原则在机构设计中的体现。特别关注增材制造（3D打印）技术对传统机构设计范式的颠覆性影响，以及如何利用拓扑优化（Topology Optimization）来创造出具有仿生特征或极高材料利用率的新型机构结构。 第五部分：特定领域应用与前沿探索 最后一部分将理论应用于实际场景，展示了机构设计的前沿热点。《机构设计》选取了几个具有代表性的应用领域进行案例分析。 在微机电系统（MEMS）机构设计中，本书关注了静电力、表面效应等微观尺度下的设计挑战，以及如何实现亚微米级的运动精度。在仿生机器人领域，探讨了如何通过对自然界生物运动模式的逆向工程，设计出模仿行走、抓取等复杂功能的软体或混合驱动机构。 此外，本书也展望了可重构机构（Reconfigurable Mechanisms）和智能材料驱动机构的发展方向，分析了如何通过改变机构的拓扑连接或利用形状记忆合金等智能材料来实现功能的动态切换。 总结： 《机构设计》不仅是一本工程工具书，更是一本思维导论。它要求设计者跳出单一的零件思维，从系统和功能需求出发，通过理论建模、数值仿真与迭代优化，最终创造出高效、可靠且适应性强的物理实现。本书适合于机械工程、自动化、材料科学等领域的本科高年级学生、研究生以及致力于复杂系统设计的工程技术人员阅读和参考。它提供了一个坚实、全面且与时俱进的机构设计知识体系。 ---
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