机构数值分析与综合

    书籍
    数学书籍
    本书是介绍有关机构运动学和动力学模型建立、程序计算、主要参数优化方法及应用的著作，建立和提出了机构分析的基本规则和一般方法，探索出动力学方程列求解方法，推导和建立了适用于该方法的杆件动力学方程。从简单机构到复杂机构、从平面机构到空间机构，分析的对象涉及凸轮机构、组合机构以及几种典型的变换传动机构。对包括印刷、纺织、农业及加工机械在内的常用机构的典型实例作了运动学和动力学分析，其中动力学分析，除个别例子外，全部应用作者提出的动力学方程序列求解方法。
本书在机构的分析方法，特别是动力学分析方法上进行了探索性研究，在机构综合方面利用vb或vc平台的可视化特点，采用人机对话方法，对机构参数寻优。提出复优化方法，将机构的运动学和动力学模型用于机构参数优化。
本书可作为高等院校机械类专业高年级学生和研究生的必修课或选修课教材，也可供相关教师、研究人员及从事机械设计的工程技术人员参考。

赵匀，浙江理工大学教授，浙江大学、沈阳农业大学博士生导师。1981年毕业于东北农学院，师从蒋亦元院士，获工学硕士学位。现为浙江大学农业机械化工程学科带头人，担任中国农业工程学会副理事长，浙江省农业工程学会理事长，中国机构学专业委员会委员。多年来一直从事农机和机构计算机辅助分析与设计方面的教学和研究工作。完成和正在承担3项国家自然科学基金项目，主持1项国家973前期研究专项，2项省重点项目以及多项省部级科研项目。出版了国内外第一部比较系统地介绍农机计算机分析与设计方面的专著《农机计算机辅助分析与设计》，在国内外各种核心期刊上发表论文60余篇，获得省部级奖励3项，其中作为第一完成人获得省科技进步奖一等奖1项。获得省教育厅奖励3项，国家发明专利3项，国家实用新型专利12项。...

序1.
序2
前言
第1章 概述
1.1 本书简介
1.2 机构数值分析与综合的方法
第2章 计算机机构分析的理论基础
2.1 概述
2.2 方程求根
2.3 数值积分
2.4 常微分方程的数值解法
2.5 第二类拉格朗日方程
2.6 刚体复合运动微分方程及其应用规则
2.7 矩阵法在机构学中的应用
2.8 力的坐标变换
第3章 机构计算机分析的规则和方法
3.1 概述
3.2 计算机机构分析的规定
3.3 运动学分析的一般步骤和方法
3.4 动力学分析的一般步骤和方法

　　机构分析与综合是机械设计与制造的上游工作，其研究历史悠久，前人在这个领域给我们留下了丰硕的成果。信息技术的发展为这个传统学科带来了新的生机，拓宽了其原有的研究领域，但是有关这方面的系统著作并不多见。作者从20世纪80年代后期开始，在发明新机构、设计和研制新机械的同时，在国家自然科学基金项目支持下，开展机构数值分析与综合的研究。近两年，指导课题组内几位教授、博士和博士生将研究成果梳理成章，完成了这本书的写作，并得到华夏英才基金资助。.
　　本书除了建立运动学和动力学理论模型外，还编制了理论计算的程序框图，使读者对模型和数值计算之间的关系有所了解，比附上程序语言更容易理解和掌握数值计算在机构学上的应用方法。
　　本书的主要内容是机构的运动学和动力学建模、数值计算和参数优化，比较系统地阐述了机构分析的规则和方法，利用所述规则和方法，由简到繁，从二维到三维，由基本机构到组合机构，进行了数值分析。研究领域涉及连杆机构、凸轮机构和各种变速传动机构。并针对纺织机械、印刷机械、农业机械和金属加工机械等实例作出了分析、建立模型和编制程序框图。虽然在机构参数优化设计方面所占篇章不多，机构分析的内容和方法实际也是机构参数优化的重要组成部分。传统优化设计基本没有列入本书内容，本书着重阐述了机构优化的新方法。
　　本书在以下方面进行了探索：
　　1．推导出解析形式刚体复合运动动力学方程。
　　2．提出了动力学方程序列求解法，取代传统的矩阵求解法。结合该方法，系统地阐述了机构数值分析的规则和方法，并在本书的全部实例分析中运用。其中主要内容有：
　　1)推导出以铰链点为矩心的力矩方程，与质心力学方程形成新的机构动力学方程组，以适应机构动力学方程序列求解方法，该解析形式动力学方程组是本书机构动力学分析基本方程。
　　2)机构反三角函数惟一值计算。
　　3)不同驱动形式曲柄动力学方程及求解方法。
　　4)摩擦力和力矩确定和计算方法，解决容易被忽视的正压力对摩擦力方向干扰的问题。
　　5)杆件切线、法线方向设定后，相邻杆件的力矩方程。..
　　3．偏心齿轮传动和偏心链轮传动的原理和计算方法，对新发明的偏心链轮传动插秧机分插机构进行了理论研究。
　　4．在实例分析中，对绝大多数机构首次进行了动力学分析，包括部分三维机构的分析。
　　5．在平面连杆机构综合方面，提出了刚体导引不同的方法和理论模型。
　　6．基于可视化的人机交互优化方法解决复杂多目标机构运动学优化问题。
　　7．刚体导引所设计的机构虽然能够满足工作轨迹和角位移，但是由于未进行动力学分析和优化而不能满足现代机构的高速运转和使用可靠性要求。本书提出了复优化方法：第一次优化是以轨迹、角位移和机构是否干涉等运动学参数作为目标获得理想参数范围，将其边值作为约束条件；第二次优化是将动力学要求作为目标函数获得最优参数。
　　本书具体编写分工如下：第1章由陈建能博士生和赵匀教授执笔，第2章和第3章由赵匀教授执笔，第4章由赵匀教授和黄文清博士生执笔，第5章由孙树理副教授执笔，第6章由俞高红博士生执笔，第7章由赵匀教授执笔，第8章由赵匀教授、李革教授、赵凤芹博士和张国凤博士生执笔，第9章由赵匀教授和武传宇博士执笔，第10章由赵匀教授和黄文清博士生执笔，第11章由竺志超教授、武传宇博士、陈建能博士生和赵匀教授执笔。李革教授、俞高红博士生和陈建能博士生协助赵匀教授参加了全书的校审工作。
　　以上各位除了孙树理副教授为浙江大学城市学院教师外，其他作者均为浙江大学和浙江理工大学的教师和博士生。
　　在本书正式出版后，与之配套的程序软件将在整理完善后登记注册，并进入市场。
　　本书在撰写过程中，由于作者水平所限，以及时间仓促，一定有不少缺点和错误之处，敬请读者批评指正。...