柔顺机构设计理论与实例

柔顺机构设计理论与实例  
出版时间： 2015年版 
丛编项：机械工程前沿著作系列·机器人科学与技术丛书 
内容简介 
与传统刚性机构相比，柔顺机构具有高精度、无间隙、无摩擦、免润滑、可单件加工、重量轻和便于小型化等优点。 
　　《机械工程前沿著作系列·机器人科学与技术丛书：柔顺机构设计理论与实例》详细介绍了柔顺机构主要的建模和设计方法，全面总结了柔顺机构的综合方法，并分类整理了包含数百种柔性单元和柔顺装置的大型图库。《机械工程前沿著作系列·机器人科学与技术丛书：柔顺机构设计理论与实例》旨在启迪和引导设计人员开展柔顺机构的研发。 
　　《机械工程前沿著作系列·机器人科学与技术丛书：柔顺机构设计理论与实例》主要面向具有一定机构设计经验的工程师和产品研发人员。对非工程领域的设计人员和发明家们亦有很好的参考价值。 
目录 
第一部分 柔顺机构导论 
第1章 柔顺机构简介 
1.1 什么是柔顺机构？ 
1.2 柔顺机构有哪些优点？ 
1.3 柔顺机构带来了哪些挑战？ 
1.4 为什么柔顺机构的应用变得越来越普遍？ 
1.5 哪些基本概念可以帮助我们理解柔顺性？ 
1.5.1 刚度和强度的不同 
1.5.2 大柔度和高强度可以集于一身 
1.5.3 产生柔性的基本方法 
1.6 结论 
参考文献 
第2章 使用本书进行柔性装置设计 
2.1 内容纲要 
2.2 设计柔顺机构时的几点考虑 
2.2.1 疲劳失效 
2.2.2 获得大变形 
2.2.3 保持高离轴刚度 
2.2.4 力与变形之间的耦合 
2.3 在图库中寻找思路和概念 
2.4 柔顺机构建模 
2.4.1 根据变形大小选择建模方法 
2.4.2 解析建模法与近似建模法的比较 
2.5 综合出自己的柔顺机构 
2.5.1 修改图库中找到的概念设计 
2.5.2 替换现有的刚体机构 
2.5.3 从功能需求出发 
2.6 柔顺机构设计方法总结 
2.6.1 选择概念设计 
2.6.2 确定设计参数的取值 
扩展阅读 
 
第二部分 柔顺机构建模 
第3章 中行程柔性机构的分析 
3.1 引言 
3.2 挠曲梁的几何非线性建模 
3.3 梁约束模型 
3.4 实例分析：平行四边形柔性机构 
3.5 结论 
扩展阅读 
第4章 大挠度变形单元的建模 
4.1 引言 
4.2 大挠度的弯曲方程 
4.3 弯曲非线性方程的求解 
4.4 例子 
4.4.1 固定一铰接型柔性梁 
4.4.2 固定导向型柔性梁（双稳态机构） 
4.5 结论 
扩展阅读 
参考文献 
第5章 使用伪刚体模型 
5.1 引言 
5.2 平面梁的伪刚体模型 
5.3 伪刚体模型的应用：开关机构的实例研究 
5.3.1 设计方案I：短臂柔性铰链（SLFP）开关 
5.3.2 设计方案Ⅱ：柔性梁开关 
5.3.3 设计方案Ⅲ.固定一导向型柔性梁开关 
5.4 结论 
致谢 
参考文献 
附录伪刚体模型实例（LarryL.Howeu撰写） 
 
第三部分 柔顺机构综合 
第6章 基于自由度与约束拓扑的综合 
6.1 引言 
6.2 基本原理 
6.2.1 用旋量理论对运动进行建模 
6.2.2 用旋量理论对约束进行建模 
6.2.3 完备的自由度与约束空间图谱 
6.2.4 运动学等效 
6.3 FACT综合过程与案例研究 
6.3.1 柔性球铰探针 
6.3.2 XyO纳米定位台 
6.4 FAcT目前的功能以及未来的潜能 
致谢 
参考文献 
第7章 基于拓扑优化的综合 
7.1 什么是拓扑优化7 
7.2 柔顺机构的拓扑优化 
7.3 基结构法 
7.4 连续体法 
7.4.1 SIMP法 
7.4.2 均匀化法 
7.5 讨论 
7.6 优化算法 
致谢 
参考文献 
第8章 用刚体置换法进行综合 
8.1 定义、目的与局限性 
8.2 刚体置换法的步骤 
8.2.1 从刚体机构人手 
8.2.2 从预定任务人手 
8.2.3 从柔顺机构构型人手 
8.2.4 如何根据载荷、应变以及运动特性选择最佳构型7 
8.3 简单的自行车变速器设计 
参考文献 
第9章 基于模块法的综合 
9.1 引言 
9.2 通用的模块综合法 
9.3 基本模块 
9.3.1 柔顺双杆组 
9.3.2 柔顺四杆模块 
9.4 功能特性的弹性运动学表示 
9.4.1 柔度椭圆与瞬心 
9.4.2 柔度椭球 
9.4.3 特征运动旋量与特征力旋量 
9.5 分解方法与设计实例 
9.5.1 单点机构 
9.5.2 运用柔度椭球设计多端口机构 
9.5.3 基于瞬心的位移放大机构 
9.6 结论 
扩展阅读 
参考文献 
 
第四部分 柔顺机构图库 
第10章 图库的组织 
10.1 引言 
10.2 分类 
10.2.1 机构的组成单元 
10.2.2 机构 
10.2.3 分类方法的局限性 
10.3 柔顺机构图库 
10.4 结论 
参考文献 
第11章 机构的组成单元 
11.1 柔性件 
11.1.1 梁（beams） 
11.1.2 转动副（frevolule） 
11.1.3 平移（ftranslate） 
11.1.4 虎克铰（universal） 
11.2 刚体关节 
11.2.1 旋转（revolutel） 
11.2.2 平移（prismatic） 
11.2.3 虎克铰（funiversal） 
11.2.4 其他 
参考文献 
第12章 机构 
12.1 基本机构 
12.1.1 四杆机构ffour_barmechanisms） 
12.1.2 六杆机构fsix_barmechanisms） 
12.2 运动学 
12.2.1 平移（translional） 
12.2.2 旋转 
12.2.3 平移-旋转 
12.2.4 平行运动 
12.2.5 直线 
12.2.6 特定的运动路径 
12.2.7 行程放大 
12.2.8 空间定位 
12.2.9 变胞 
12.2.10 棘轮 
12.2.11 锁 
12.2.12 其他 
12.3 动力学 
12.3.1 能量存储 
12.3.2 稳定性 
12.3.3 恒力／常力 
12.3.4 力放大器 
12.3.5 阻尼 
12.3.6 模态 
12.3.7 其他 
参考文献 
第13章 应用实例 
13.1 机构的组成单元：柔性单元（flexibleelements） 
13.2 机构：运动学（kinematic） 
13.3 机构：运动力学（kinetic） 
参考文献