高等机构学 02
《高等机构学》PPT课件
U1x
A
CS1x DS1y E B 2 A
CS1y DS1x F
U1y
A
CS1y DS1x F B 2 A
CS1x DS1y E
U1x 3.182;U1y 4.436
u U1x2 U1y2 (3.182)2 (4.436)2 5.46
arcsin U1y arcsin 4..436 125.7
高等机构学
学号： 主讲：
2、挡风玻璃刮水器
自由度的计算
•
M 3(L 1) 2J1 J2 L6 J1 7 M 3 (6 1) 2 7 1
（e） 折叠椅
L=4; J1=2; M=3(4-1)-2*4=1
折叠椅的结构简图
折叠椅的实物图
（m）可折叠的汽车收音机天线
L=4; J1=3; M=3(4-1)-2*3=3 可折叠的汽车收音机天线的结构简图 可折叠的汽车收音机天线的实
3
d3
dt
d 23
dt 2
故可得
AP
A Pt
A
n P
0 AP *3 je j(331o ) L222 je j2 AP *32 je j(331o )
AP *3[-sin(3 31o ) jcos(3 31o )]
L222[cos2 jsin2 ] AP *32[cos(3 31o ) jsin(3 31o )]
感谢下 载
W1x
A
CZ1x DZ1y E B 2 A
CZ1y DZ1x F
W1y
A
CZ1y DZ1x F B 2 A
CZ1x DZ1y E
W1x 1.468;W1y 3.362
w W1x2 W1y2 (1.468)2 (3.362)2 3.67
高等机构学 03
运动影响系数原理
虚设机构法
容易写出分支1的影响系数矩阵
S1 S2 0 G1 S1 ( P R1 ) S2 ( P R2 ) S3 S4 S5 S6 S4 ( P R4 ) S5 ( P R5 ) S6 ( P R6 )
其中
S1 (0 0 1) R1 A 2 S (1 0 0) R2 A 2 R R R R a S3 (a - A) a - A 4 5 6 3 S 4 S3 S5 S 2 S 6 ( S5 S 4 ) S5 S 4
运动影响系数原理
虚设机构法
（1） -1 （1） [G ]1： 0 （2） （2） -1 0 [G ]1： （3） -1 （3） [G ]1： 0 （1） （1） -1 u 2 [G ]3： （2） -1 （2） [G ]3： 2 （3） （3） -1 2 [G ]3：
[ S2 ( P R2 )]
l1 sin 1 l2 sin(1 2 ) l2 sin(1 2 ) [G ] l1 cos 1 l2 cos(1 2 ) l2 cos(1 2 ) 0 0
H1:1 S1 S1 ( P R1 ) l1 cos 1 l2 cos(1 2 ) l1 sin 1 l2 sin(1 2 ) 0 H1:2 S1 S 2 ( P R2 ) l2 cos(1 2 ) l2 sin(1 2 ) 0 H 2:1 S1 S 2 ( P R2 ) l2 cos(1 2 ) l2 sin(1 2 ) 0
《高等机构学》课件
机构组成
机构是由若干个构件通过一定的方式联接而成的，构件可以是杆、齿轮、轴承等。
机构组成的基本元素包括输入、输出和传动系统，其中传动系统是实现运动和力传 递的核心部分。
机构的运动形式包括平动、转动和复合运动，这些运动形式是由构件之间的相对运 动关系决定的。
机构分类
根据机构的结构特点，可以将机构分为简单机构和复杂机构，其中简单 机构包括连杆机构、齿轮机构等，复杂机构包括机器人、加工中心等。
旨在寻找满足特定性能要求的机构设计方案。
机构优化设计目标
02
提高机构性能、降低制造成本、优化结构参数等。
机构优化设计流程
03
建立数学模型、选择优化算法、进行优化计算、验证优化结果
。
机构优化设计方法
尺寸优化
通过调整机构中零部件的尺寸参数，以达到 优化性能的目的。
形状优化
改变机构中零部件的形状，以改善机构的运 动性能和受力情况。
随着技术的不断发展，其他新型机构的应 用领域将更加广泛，其结构形式和运动特 性也将不断优化。
THANKS
感谢观看
机构选型
机构选型需要考虑的因素包括工作原理、结构特点、材料、制造成本等。
在实际应用中，需要根据具体的工作要求和条件选择合适的机构类型，以 达到最佳的工作效果和经济性。
机构选型还需要考虑机构的可靠性和维护性，选择可靠性高、维护方便的 机构可以降低使用成本和维护成本。
03
机构运动学
机构运动学基本概念
使用计算机仿真技术，模 拟机构的动态行为。
通过微分几何和线性代数 的知识，分析机构中各点
的速度和加速度。
动态仿真与优化
通过优化算法，改进机构 的结构和参数，提高机构
高等机构学
研究内容包括机 构设计、机构运 动、机构动力学 等
在机械、电子、 航空航天等领域 有广泛应用
对提高产品质量、 降低生产成本、 提高生产效率具 有重要作用
高等机构学的发展历程
起源与发展
起源：19世纪末 由德国学者提出
发展：20世纪初 逐渐形成体系
机构组成与分类
机构组成： 由多个构件 通过运动副 连接而成
运动副：连 接两个构件 允许相对运 动的部分
机构分类： 根据运动副 的类型和数 量进行分类
机构类型： 如铰链机构、 滑块机构、 齿轮机构等
机构特点： 每个机构都 有其独特的 运动特性和 功能
机构运动与动力
机构运动：机 构在运动过程 中各构件之间 的相对运动关
优化目标：提高机构性能降低成本提高生产效率 优化工具：包括计算机辅助设计（CD）、有限元分析（FE）、仿真 软件等
高等机构学的应用领域
机械工程领域
机械设计：利用 高等机构学原理 进行机械结构设 计
机械制造：利用 高等机构学原理 进行机械制造工 艺优化
机械控制：利用 高等机构学原理 进行机械控制系 统设计
生物力学与仿生学：研究如何将生物力学和仿生学应用于高等机构学以提高机构的生物 相容性和仿生性能。
纳米技术与微纳制造：研究如何将纳米技术与微纳制造应用于高等机构学以提高机构的 微型化和精密化。
绿色设计与可持续发展：研究如何将绿色设计与可持续发展应用于高等机构学以提高机 构的环保性和可持续性。
高等机构学的基本原理
查 尔 斯 ·达 尔 文 ： 提 出 了 “ 进 化 论”改变了人类对生物进化的 认识
托 马 斯 ·爱 迪 生 ： 发 明 了 电 灯 、 电话等众多发明推动了科技进 步
《高等机构学》课件
课堂参与 小组项目 个人报告 期末考试
20% 30% 30% 20%
结语
通过学习《高等机构学》课程，你将掌握机构的运作和组织原则，为未来的职业发展打下坚实的基础。
学习资源
教科书
指定教科书提供了详细的机构学知识和案例研 究，帮助学生深入学习和理解。
学术期刊
通过阅读学术期刊，学生可以了解最新的机构 学研究和实践。
在线学习平台
提供在线课程、讲座和练习资源，使学生能够 随时随地学习和复习。
虚拟学习社区
参与虚拟学习社区，与同学和教师交流经验和 观点，拓宽学习视野。
课程评估
《高等机构学》PPT课件
敬爱的同学们，欢迎大家参与今天的《高等机构学》PPT课件。在本课程中， 我们将深入探讨机构的运作和组织原则。
课程简介
通过本课程，学生将理解机构的定义、类型和重要性，以及机构对社会和组织的影响。
课程目标
1 学习机构理论
理解机构的核心理论和概 念，包括组织结构、权力 关系和组织文化。
2 分析机构中的问题
掌握分析机构中常见问题 的方法，如决策制定、冲 突解决和变革管理。
3 提升组织效能
学习提高机构效能的策略， 如领导力发展、团队建设 和绩效管理。
课程内容
组织结构
研究不同类型的组织结构，如功 能性、分工和矩阵结构，并了解 其特点和适用性。
团队合作
分析团队合作的关键要素，如协 作、沟通和有效决策，以提高组 织的协同效应。
组织绩效
探讨组织绩效的评估方法，包括 关键绩效指标的设定和绩效管理 的实施。
教学方法
1
讲座和案例分析
通过讲座和案例分析，让学生理解机构理论，并应用于实际场景中。
2
高等机构学 04
0 0; 0 0 0 1 0; 0 0 0 0 1; 0 0 0 0 0; 1 0 0 0 0; 0 1 0
基于约束螺旋理论的并联机构型综合
约束螺旋综合法的原理和步骤
——以3R2T对称五自由度并联机构的型综合为例
3.构造串联分支
由运动螺旋的不同线性组合或不同的排列来生成各种不同的串联分支。 在线性组合中必须保持所有运动螺旋的线性无关性。一般并联机构中不 含有螺旋副，为避免螺旋副的出现，$i1， $i2只能和$i3进行线性组合， 所得到转动副的一般形式为
空间汇交 力偶
空间的所有三个移动自由度
3R
3T
空间的所有三个转动自由度
基于约束螺旋理论的并联机构型综合
表2少自由度并联机构的分支约束螺旋系和机构约束螺旋系
基于约束螺旋理论的并联机构型综合
表2少自由度并联机构的分支约束螺旋系和机构约束螺旋系
基于约束螺旋理论的并联机构型综合
约束螺旋综合法的原理和步骤
本门课程的主要学习内容
基于螺旋理论的自由度分析原理 空间机构的位置分析 运动影响系数原理
基于约束螺旋理论的并联机构型综合
空间机构的奇异分析
机构学的其他问题
基于约束螺旋理论的并联机构型综合
机构型综合
即机构的构型设计，在给定机构期望自由度数和性 质的条件下 ,寻求机构的具体结构 ,包括运动副在空间 的布置和所有分支运动链的布置 ,运动副的数目 ,分支 的数目等。
对上式求反螺旋，可得机构约束螺旋系的标准基为
(12-13)
$r 0 0; 1 0 0 m1 0 $
r m2
0 0 0; 0 1 0
(12-14)
基于约束螺旋理论的 对称四自由度并联机构型综合
专 业 代 码、名称 - 考研教育网
专业代码、名称研究方向导师考试科目备注081301 建筑历史与理论 01中国建筑史02中国古代河系城市与建筑研究03当代建筑文化陈薇①英或日②中外建筑史③建筑设计或古建筑意向分析（历史）请自备图板及绘图工具081301 建筑历史与理论 01建筑遗产保护与利用02中国建筑历史03当代建筑文化朱光亚同上同等学力加试科目：宋清营造法式、西方古典建筑、古建筑考察选二 081302 建筑设计及其理论01城市设计理论与实践02公共建筑设计理论与方法02城镇历史地段的保护与更新仲德崑①英②建筑设计理论或城市规划设计理论③建筑设计同等学力加试科目：现代建筑理论、建筑设计 081302 建筑设计及其理论01建筑设计理论与方法02现在室内设计理论与方法黎志涛①英②建筑设计理论③建筑设计同等学力加试科目：现代建筑理论、建筑设计 081302 建筑设计及其理论01城市设计理论与方法02建筑和城市形态研究03可持续的城市与建筑设计王建国①英或日②建筑设计理论或城市规划设计理论③建筑设计或城市规划设计同等学力加试科目：现代建筑理论、建筑设计081302 建筑设计及其理论01建筑设计理论韩冬青①英②建筑设计理论③建筑设计同等学力加试科目：现代建筑理论、建筑设计 081303 城市规划与设计01城市空间发展理论02现代城市设计理论与方法03中小城镇规划理论段进①英②城市规划设计理论或建筑设计理论③城市规划设计或建筑设计（城规） 081303 城市规划与设计 01城市更新与名城保护02城市规划设计与理论研究03城市历史与理论董卫①英②城市规划设计理论③城市规划设计 081303 城市规划与设计 01城市规划设计理论与方法02城市保护与更新03城市住区设计理论阳建强①英或法②城市规划设计理论③城市规划设计081304 建筑技术科学 01现代建筑结构体系戴航①英②结构体系③建筑设计 081320 ★建筑景观学 01景园规划设计研究02城市环境设计与理论杜顺宝①英②城市规划设计理论或景园规划设计理论③建筑设计（城规） 081321 ★建筑遗产保护与管理 01建筑遗产保护与管理朱光亚（等）①英或日中外建筑史③中国文化史面向文科招生，也向建筑、城规专业招生专业代码、名称研究方向导师考试科目备注080201 机械制造及其自动化01CAD/CAM技术02制造系统自动化03敏捷制造与网络化制造易红①英或日或德或俄②工程矩阵理论或数理统计或数值分析③时间序列分析与系统辨识或机械设计或数字信号处理或线性振动理论或数控技术或计算机辅助设计或机电一体化原理及应用或控制理论与基础或机器人与自动化技术同等学力加试科目①现代机械设计方法②机械振动理论及应用或时序与系统辨识或计算机集成制造系统080201 机械制造及其自动化 01CAD/CAM技术02结构分析与广义优化03制造业信息化工程04网络化制造汤文成同上同上 080201 机械制造及其自动化01计算机监控与网络诊断02智能诊断与质量工程03机电设备维修与管理钟秉林同上同上080201 机械制造及其自动化01机电设备远程监控与故障诊断02汽车运行监控与故障诊断03测试技术与信号处理贾民平同上同上 080201 机械制造及其自动化01机械结构动态分析、优化与控制02结构振动、噪声主动及被动控制03现代网络协同设计技术陈南同上同上 080202 机械电子工程01机电系统的电磁兼容性02机电设备的质量检测与控制03缓冲隔振及人机关系蒋全兴同上同等学力加试科目①现代机械设计方法②机电一体化原理应用或电磁兼容性原理 080202 机械电子工程01机电系统工程与一体化技术02基于网络的动态信息检测与全过程质量控制03基于嵌入式系统技术的机电控制与自动化史金飞同上同上080202 机械电子工程01测控技术与智能系统02装备智能化贾民平同上同上 080202 机械电子工程01控制理论及数控技术应用02测试理论及智能仪器技术03机器人动力学及智能控制04生物信息获取分析与智能假肢技术王兴松同上同上 080203 机械设计及理论01微纳机电系统02表面工程与润滑理论03微尺度传热学与生物芯片04微型机器人与智能控制理论陈云飞①英或日或德或俄②工程矩阵理论或数理统计或数值分析③机械设计或传热学或流体力学或一般力学或计算机辅助设计同等学力加试科目①现代机械设计方法②高等机构学或机械振动理论应用或微机控制及自动化 080203 机械设计及理论01机器人机构学02内燃机动力学与先进配件技术王兴松同上同上 080204 车辆工程 01车辆动态优化设计技术及智能结构与技术在运载工具上的应用02基于网络的虚拟设计、生产组织与信息集成技术03轨道交通车辆系统关键技术研究04车辆操纵动力学控制研究陈南①英或日或德或俄②工程矩阵理论或数理统计或数值分析③时间序列分析与系统辨识或机械设计或数字信号处理或线性振动理论或数控技术或计算机辅助设计或机电一体化原理及应用或控制理论与基础或机器人与自动化技术同等学力加试科目①现代机械设计方法②现代汽车理论或动态信号测试与分析 080220 工业设计 01产品设计与产品可靠性02虚拟设计与设计可视化03计算机辅助工业设计&概念设计04工业设计艺术及理论易红①英②设计史论或机械设计或设计学概论③专业综合（6小时）或人机工程学或计算机辅助设计专业代码、名称研究方向导师考试科目备注080104 工程力学 01旋转机械振动控制与故障诊断02转子动力学理论与应用03 计算流体力学及工程应用陆颂元同土木学院080104工程力学专业动力工程系同等学力考生的加试科目请与动力系联系080402 测试计量技术及仪器 01多相流测量和燃烧诊断技术02能源环境监测方法与仪器03热工测量新技术04过程监测与智能化技术05电厂管理系统吕震中王式民①英②数值分析与线性代数或高等传热学③高等流体力学或微型计算机原理及接口技术或多相流测试理论技术或非线性光学 080701 工程热物理 01传热传质学及应用02多相流理论及应用03热力系统优化与节能04燃烧理论及应用05传热与流动的数值模拟施明恒归柯庭袁竹林①英或俄②数值分析或工程矩阵理论或高等传热学③高等工程热力学或高等流体力学或热能系统动态特性或动力机械运行特性及诊断或低温与制冷原理或数字信号处理或线性振动理论或燃烧理论与技术或线性系统理论或热工信息化技术及系统同上 080702 热能工程 01煤的洁净燃烧与气化02燃煤联合循环发电技术03热力系统建模与控制04大型火电机组优化运行05强化传热技术06燃烧技术与污染控制赵长遂沈湘林林中达周克毅沈炯顾璠段钰锋同上同上 080703 动力机械及工程 01发电机组振动理论及应用02动力设备的状态监测与诊断技术03发电设备状态检修技术04大型发电机组的控制与信息化05燃气/蒸汽联合循环发电技术徐治皋陆颂元周克毅杨建刚王培红同上同上 080704流体机械及工程 01流体机械特性及运行优化02流体机械振动控制03叶轮机械流动过程建模及设计优化杨建刚同上同上 080705 制冷与低温工程 01现代制冷技术与方法02制冷与空调系统的能源有效利用03制冷系统测控技术与系统优化04热泵技术及应用05低温技术与低温传热传质学张小松袁竹林同上同上 080706 化工过程机械 01化工过程自动化02干燥过程及设备03化工设备强度与振动04高效换热技术及设备吕剑虹同上同上 080720 ★能源信息技术 01热力系统建模与仿真技术02热工过程控制理论与应用03电厂监控与管理信息系统04热力设备状态监测与故障诊断05大型火电机组优化控制06参数检测与信息处理徐治皋吕剑虹虞维平林中达吕震中王培红同上同上 080721 ★能源环境工程 01燃烧污染物形成机理、监测与防治技术02固体废弃物能源化处理技术03工业废气、废液治理与能源化处理04洁净煤技术05能源环境管理与系统工程沈湘林金保升同上同上 080722 ★新能源技术 01太阳能的高效转换和利用02氢能开发与利用03风力发电与分布式能源系统04生物质能的转化与利用05天然气水合物能源利用06地热能利用施明恒顾璠同上同上 081404 供热、供燃气、通风及空调工程 01空气调节与制冷新技术02天然气热电冷三联供技术03暖通空调系统的数值模拟04人工环境及楼宇智能化05暖通空调系统设计与优化06室内空气品质监测与控制技术张小松①英②数值分析或高等传热学③低温与制冷原理或热工信息化技术及系统同上083002 环境工程01大气污染控制02固体废弃物处理与处置03工业废液无害化、资源化处理技术04污水处理技术赵长遂金保升归柯庭①英②高等传热学或数值分析与线性代数或高等流体力学或环境流体力学③高等工程热力学或燃烧理论或固体废弃物处理技术或燃烧化学与污染控制或气固两相流动与传热或大气污染控制同上专业代码、名称研究方向导师考试科目备注080902 电路与系统 01光纤通信用集成电路设计02高速高频集成电路设计03微波毫米波单片集成电路设计04生物体植入式集成电路王志功①英或德②模拟与数字电路③半导体集成电路与CAD或微波网络同等学力加试科目①射频集成电路设计基础②光纤通信用集成电路设计080902 电路与系统01集成电路器件模型和参数提取02高频集成电路设计03单片集成电路信号完整性黄风义①英②半导体器件物理③半导体集成电路与CAD或微波网络080902 电路与系统01超大规模集成电路设计02混合信号集成电路设计朱恩同上 080904 电磁场与微波技术 01工程电磁场理论及应用02天线与传播章文勋①英②数值分析或工程矩阵理论③电磁场的数学方法或数学物理方法或微波网络或高等工程电磁场理论同等学力加试科目:数值分析、工程矩阵理论、微波网络、高等工程电磁场理论选二080904 电磁场与微波技术01毫米波理论与技术孙忠良①英②数值分析或工程矩阵理论或电磁场边值问题数值分析③高等工程电磁场理论或微波网络或数学物理方法 080904 电磁场与微波技术01计算电磁学02无线通信系统中的射频技术03高速电路中的信号完整性洪伟①英②数值分析③微波网络或高等工程电磁场理论080904 电磁场与微波技术01毫米波无源电路与网络02多芯片模块封装效应的物理基础戎敖生①英②数值分析或工程矩阵理论③数学物理方法或微波网络或高等工程电磁场理论或数字信号处理080904 电磁场与微波技术01雷达与通信系统中的微波毫米波技术02毫米波亚毫米波成像03毫米波光电子技术窦文斌①英②数值分析或工程矩阵理论③数学物理方法或微波网络或高等工程电磁场理论同等学力加试科目：数值分析、工程矩阵理论、微波网络、高等工程电磁场理论选二 080904 电磁场与微波技术01天线与电磁兼容02电磁仿真技术03毫米波亚毫米波理论与技术徐金平①英②数值分析或工程矩阵理论或电磁场边值问题数值分析③数学物理方法或微波网络或高等工程电磁场理论080904 电磁场与微波技术01计算电磁学及快速算法02微波电路与天线的全波分析03电磁逆散射与电磁成像04异向介质的理论与实验研究崔铁军同上 080904 电磁场与微波技术01计算电磁学02微波毫米波理论与技术吴柯同上 080904 电磁场与微波技术01微波毫米波理论与技术02无线通信中的射频技术朱晓维同上 080904 电磁场与微波技术01微波毫米波理论与技术王蕴仪同上081001 通信与信息系统01超宽带无线通信技术02高速无线多媒体通信网络技术03现代通信中的信号处理和智能信息处理技术毕光国①英②通信原理(含编码与信息论基础)③随机过程或数字信号处理同等学力加试：工程矩阵理论或随机过程或现代数字信号处理选二081001 通信与信息系统01扩展频谱与宽带CDMA理论与技术02现代信号处理与通信03未来宽带移动通信理论与技术尤肖虎同上 081001 通信与信息系统01宽带移动通信理论与系统研究02通信中的信号处理03信道编译码技术赵春明同上 081001 通信与信息系统01高速无线互联网理论与技术02宽带多媒体通信03无线接入理论与技术沈连丰同上 081001 通信与信息系统01未来移动通信系统关键技术研究02现代信号处理及其在移动通信中应用研究03宽带多媒体移动无线通信研究高西奇同上 081001 通信与信息系统01无线信道的容量计算与信道编码理论02通信系统的信道估计和均衡技术03通信系统的信号发送和检测技术04新型通信网络结构及无线资源管理技术陈明同上 081002 信号与信息处理01智能信息处理02非线性信息处理03信号与信息处理陆佶人①英②通信原理（含编码与信息论基础）或工程矩阵理论③随机过程或数字信号处理 081002 信号与信息处理01多媒体信息处理02智能信息处理03通信信号处理吴乐南同上同等学力加试科目：工程矩阵理论、随机过程、现代数字信号处理选二 081002 信号与信息处理01数字图像处理与分析02通信系统中数字信号及图像处理03信息获取与处理邹采荣同上 081002 信号与信息处理01视觉与听觉信号处理02智能信息处理03多媒体通信吴镇扬同上 081002 信号与信息处理01通信信号处理02多媒体信号处理03智能信息处理04盲信号处理杨绿溪同上 081002 信号与信息处理01分布式信号处理与传感器网络02视频与图像信号处理中的反问题03信息论王桥同上不招同等学力 081002 信号与信息处理01语音信号处理02图像与视频信号处理03情感信息处理赵力同上同等学力加试科目：工程矩阵理论、随机过程、现代数字信号处理选二 081020 ★信息安全01信息安全理论与技术02无线网络安全03通信安全04生物特征识别与身份认证胡爱群裴文江①英②通信原理（含编码与信息论基础）③随机过程或数字信号处理专业代码、名称研究方向导师考试科目备注080104 工程力学 01MEMS结构的力学特性及其测量技术研究02光测力学与结构无损检测03新型材料的力学行为测量技术及其表征方法何小元①英②数值分析或固体力学基础③实验力学或数字图象处理 080104 工程力学 01脆性材料损伤机理及其本构模拟02复杂结构体系的损伤计算方法和失效过程仿真分析03大型复杂工程结构健康检测、损伤检测与状态评估李兆霞①英②有限元线性理论及其应用或数值分析③弹塑性力学或弹性力学 080104 工程力学 01结构的振动与波动理论研究02结构的振动与波动测控技术研究03大型隐蔽结构的波动反演方法及基础动态诊断与承载分析技术研究04基于光学积分成像的微小结构动态特性测试分析方法研究汪凤泉①英②数理统计或随机工程或数值分析③动态信号与系统分析或线性振动理论 080104 工程力学01结构非线性分析方法单建①英②有限元线性理论及其应用或数值分析③弹塑性力学或弹性力学 080402 测试计量技术及仪器01动态测试技术与仪器02振动控制汪凤泉①英②数理统计或数值分析③动态信号与系统分析或线性振动理论 081401 岩土工程01桩土共同作用理论02岩土工程测试与反分析03大型结构安全监测方法与技术04地基处理梁书亭①英②计算力学③复杂条件下的地基与基础工程或高等土力学 081402 结构工程01现代预应力结构02工程结构加固与改造03建筑物防灾设计吕志涛①英②计算力学③结构设计理论限招1人 081402 结构工程01现代预应力结构02工程结构加固与改造03建筑物防灾设计孟少平同上 081402 结构工程01大跨及高层结构分析及设计单建①英②计算力学（线性部分）③弹塑性力学或结构设计理论081402 结构工程01现代预应力结构工程02大型结构工程健康诊断03结构加固与改造郭正兴①英②计算力学③结构设计理论 081402 结构工程01结构新体系和新技术02结ā构安全评估03房屋整体迁移技术李爱群同上 081402 结构工程01工程结构损伤识别与健康诊断02结构加固与改造03建筑遗产保护曹双寅同上 081402 结构工程01工程结构损伤识别与健康诊断02结构加固与改造03建筑遗产保护邱洪兴同上 081403 市政工程01城市污水处理与资源化技术02城市（城镇）生态与水环境景观03区域供水及管网优化04有机废弃物资源化理论与技术05城市交通与环境王世和①英或日②数值分析或数理统计或微生物生理学或环境化学或高等流体力学③水污染控制理论与技术或环境工程理论基础 081405 防灾减灾工程及防护工程01多高层建筑抗震理论及应用技术02工程结构隔震、减震与振动控制03工程结构鉴定与加固改造程文穰①英②计算力学③工程结构抗震分析 081405 防灾减灾工程及防护工程01结构抗风抗震02结构隔震、减振和振动控制03结构健康监测李爱群同上 081405 防灾减灾工程及防护工程01组合、混合结构体系抗震分析及监控技术02多高层建筑结构、构筑物抗震减振及控制理论与设计方法03工程结构防灾安全性评价与健康诊断梁书亭同上 081405 防灾减灾工程及防护工程01多高层建筑抗震理论及应用技术02工程结构隔震、减振与振动控制03工程结构鉴定与加固改造04结构防灾安全性评价与健康诊断李兆霞同上 081405 防灾减灾工程及防护工程01多高层建筑抗震理论及应用技术02工程结构隔震、减振与振动控制03工程结构鉴定与加固改造04结构防灾安全性评价与健康诊断曹双寅同上 081405 防灾减灾工程及防护工程01多高层建筑抗震理论及应用技术02工程结构隔震、减振与振动控制03工程结构鉴定与加固改造04结构防灾安全性评价与健康诊断戴航同上 081405 防灾减灾工程及防护工程01多高层建筑抗震理论及应用技术02工程结构隔震、减振与振动控制03工程结构鉴定与加固改造04结构防灾安全性评价与健康诊断王修信同上 081406 桥梁与隧道工程01现代预应力结构体系及计算理论02现代桥梁结构设计理论03现代隧道结构分析与监控技术吕志涛①英②计算力学③桥梁结构分析或结构设计理论限招1名 081406 桥梁与隧道工程01现代预应力结构体系及计算理论02现代桥梁结构设计理论03现代隧道结构分析与监控技术孟少平同上 081406 桥梁与隧道工程01桥梁动力分析与抗灾设计02城市高架桥梁设计与隔震、减震03桥梁、隧道结构损伤检测与健康监测王修信同上 </TDā>081420 ★土木工程建造与管理01高层建筑施工技术理论02空间结构工程03地下结构工程04工程虚拟建造技术郭正兴①英或日②工程施工技术理论③结构设计理论 081420 ★土木工程建造与管理01虚拟技术与虚拟建设研究02建设企业和建设项目知识管理研究03建设项目信息化管理研究04现代房地产绿色开发及数字化开发研究05建设项目环境管理与评价研究李启明①英或德②工程经济学或工程施工技术理论③房地产开发与经营或工程项目管理 083002 环境工程01饮用水微污染净化02富营养化湖泊生态修复与生态水处理技术03生活污水除磷脱氮技术与装备04水处理过程地球温暖化气体溢出控制吕锡武①英或日②微生物生理学或高等物理化学或环境卫生学原理或环境化学③水处理原理或毒理学或生物化学 083002 环境工程01高性能水处理工艺、技术与原理02难降解有机废水的预处理及综合处理技术03城市污水生态处理与资源化技术04大气污染控制技术05环境、生态规划与管理王世和①英或日②数值分析或数理统计或微生物生理学或高等有机化学或环境化学③水污染控制理论与技术或环境工程理论基础或生物化学 120100 管理科学与工程01大型工程项目全寿命期集成化管理研究02建筑业和建筑企业管理03现代房地产项目绿色开发及数字化开发研究04现代设施管理成虎①英或德②工程经济学或工程施工技术理论③工程项目管理或房地产开发与经营 120100 管理科学与工程01建设项目全寿命周期管理系统研究02现代房地产投资与管理研究03网络环境下的建筑业和建筑企业管理04城市管理与设施管理系统05建设项目可持续管理与评价研究李启明①英或德②工程经济学工程施工技术理论或建筑设计理论③房地产开发与经营或工程项目管理专业代码、名称研究方向导师考试科目备注080300 光学工程 01光通信技术02光子学材料与技术03集成光子学与器件技术04非线性光学物理与技术05有机显示与发光技术崔一平徐春祥①英②数值分析或高等电动力学或高等物理化学③非线性光学或量子力学或高等有机化学（化学）080300 光学工程 01显示器件与技术02带电粒子光学及应用03光学图像处理及虚拟现实技术04纳米器件尹涵春王保平雷威李晓华①英或俄或日②数学物理方程或数值分析③高等电磁场理论或应用电子光学或非线性光学080901 物理电子学 01显示器件与技术02带电粒子光学及应用03电子图像处理及虚拟现实技术04真空微电子学05纳米器件尹涵春王保平雷威李晓华屠彦张晓兵①英或俄或日②数学物理方程或数值分析③高等电磁场理论或应用电子光学或显示技术同等学力加试科目①量子物理学②信息技术基础080901 物理电子学01光通信理论、器件与技术02高速宽带光网理论与技术03微波光子学及系统技术04光子集成及平面光路技术05测量及仪表中的光波技术06电子系统可靠性技术孙小菡①英或俄②数学物理方程或数值分析或光导波技术或通信原理（含编码与信息论基础）③导波光学或光波通信理论与系统080901 物理电子学01全光通信器件及技术02新型光子学材料与技术03非线性光学物理与技术04光学传感与检测技术05集成光子学与器件技术崔一平徐春祥①英②数值分析或高等电动力学或高等物理化学③非线性光学或量子力学或高等有机化学（化学） 080901 物理电子学01微波/毫米波理论与技术02微波/毫米波光子学03/微波/毫米波电子学丁德胜①英②数学物理方法或数值分析或工程矩阵理论③高等电磁场理论或高等微波技术080903 微电子与固体电子学01VLSI器件物理学与新型半导体器件02VLSI电路和微电子系统设计许居衍①英或俄②VLSI物理学③VLSI系统设计与无锡58所联合招生 080903 微电子与固体电子学01MEMS计算机辅助设计02微系统技术与应用03纳电子器件物理黄庆安①英②数值分析或数学物理方程或半导体器件物理或VLSI工艺原理③量子力学或线性振动理论或硅微机械加工技术或VLSI系统设计 080903 微电子与固体电子学01系统芯片研究02集成电路设计方法学03嵌入式电子系统研究时龙兴①英②半导体器件物理或通信原理(含编码与信息论基础)③VLSI系统设计或数字信号处理专业代码、名称研究方向导师考试科目备注070104 应用数学 01偏微分方程及其应用02生物数学王明新①英②偏微分方程③泛函分析应用数学系不招收同等学力070104 应用数学 01运筹与优化02大规模最优化潘平奇①英②工程矩阵理论或数值分析③数学规划 070104 应用数学 01代数学陈建龙①英②基础代数③环与模范畴或同调代数 070104 应用数学01神经网络与信息处理02常微分方程与泛函微分方程理论。
高等机构学-文档资料
平面五杆平行四边形机构自由度计算
AD分支的运动螺旋系：
$1 0 0 1; 0 0 0
$2 0 0 1; a2 b2 0 y
分支的约束螺旋系为：
x
$1r 0 0 0; 1 0 0
$2r 0 0 0; 0 1 0
$3r 0 0 1; 0 0 0
基于螺旋理论的自由度分析原理 ➢ 螺旋的基本概念 ➢ 螺旋表示运动和受力 ➢ 运动副的螺旋表示 ➢ 螺旋的相关性 ➢ 螺旋的相逆性 ➢ 基于螺旋理论的自由度计算
基本概念
直线的plücker坐标:
z
方向向量 S
位置向量 r
线矩S0= r×S
O
直线表示为(S; S0)，满足S·S0=0。
S
r
y
x
一般，对偶矢量中 S·S0≠0，(S; S0)表示一个一般的螺旋
$1 1 0 0; 0 0 0
$2 0 1 0; 0 0 0 $3 0 0 0; d3 0 f3
$4 0 1 0; d4 0 f4
$5 1 0 0; 0 e5 0
分支的约束螺旋系为：
$i5 $i 4
zi $i3 xi $i1
yi $i2
$ 1 r 000 ;001
为垂直于U副十字平面的约束力偶。
与已知螺旋系相逆的反螺旋
当螺旋系同时含有若干线矢量和偶量
1 与此螺旋系相逆的线矢量，必须与所有偶量相垂直且与所有线矢量相交
2
与此螺旋系相逆的偶量必须与螺旋系的所有线矢量垂直
基于螺旋理论的自由度分析原理 ➢ 螺旋的基本概念 ➢ 螺旋表示运动和受力 ➢ 运动副的螺旋表示 ➢ 螺旋的相关性 ➢ 螺旋的相逆性 ➢ 基于螺旋理论的自由度计算
$2 0;s2
高等机构学第三章 机构结构理论
y
x z
二、运动链
若干构件通过运动副的连接而组成的可动构 件系统，称之为运动链。 按构件系统是否封闭，分为闭链系统和开链。 （1）闭链：构成封闭环式的运动链，称为闭链 闭链中，每个构件上至少有2个运动副元素。 闭链中有单环闭链和多环闭链，
闭链示意图
第三章 机构的结构理论
本章介绍机构的组成理论，空间开链与 空间闭链机构的自由度计算方法，平面机构的 结构分析与运用图论原理讨论平面运动链的结 构综合，介绍空间运动链的型综合。其目的是 为机构类型的创新设计提供理论基础。
§3-1 机构的组成理论
1．运动副 (1)运动副的自由度
运动副所能提供的最小约束为Cmin=1，最大 约束为Cmax=5。而运动副的自由度数为6减去运
按运动副的约束进行运动副分类 提供1个约束的运动副称为I类副， 提供2个约束的运动副称为II类副 提供3个约束的运动副称为III类副 提供4个约束的运动副称为IV类副 提供5个约束的运动副称为V类副
I类副提供1个约束， P1个I类副， 提供1P1个约束 II类副提供2个约束， P2个II类副， 提供2P2个约束 III类副提供3个约束，P3个III类副，提供3P3个约束 IV类副提供4个约束， P4个IV类副，提供4P4个约束 V类副提供5个约束， P5个V类副， 提供5P5个约束
每个Ⅳ类运动副有4个自由度，提供2个约束，
若机构中有 P4 个Ⅳ类副，将提供 2P4个约束。
每个Ⅴ类运动副有5个自由度，提供1个约束，
若机构中有 P5 个Ⅴ类副，提供 P5 个约束
机构自由度应为各可动构件自由度之和减 去各类运动副提供的约束总和
F 6n 5 p1 4 p2 3p3 2 p4 p5
高等机构学04影响系数原理讲义
0 S3
S4 S4 (P R4 )
S5 S5 (P R5 )
S6
S6 (P R6 )
其中
S1 (0 0 1)
S2
(0
1
0)
R1 R2
A A
2
S3 (a - A) a - A
S4
S3
R3 R4 R5 R6 a
S5
S2
S6 (S5 S4 ) S5 S4
直接法
对于空间少自由度并联机构，分支往往不足6自由度 ，可以用虚设机构法进行分析。
串联机构的影响系数
串联机构的二阶影响系数
用构造法得到2R链的运动影响系数
由式（7）可得
G [S1 (P R1)]T [S2 (P R2 )]T
其中 S1 S2 (0 0 1) P R1 (l1 c1 l2 c12 l1 s1 l2 s12 0) P R2 (l2 c12 l2s12 0)
影响系数定义
对式（2）再次求导
u qT [H ]q+[G]q
(4)
2u
[H ]ij qiq j
(5)
式中这些二阶偏导数定义为二阶影响系数，H即为二 阶影响系数矩阵，表示加速度与输入之间的映射关系。
操作臂的影响系数矩阵
平面2R机构的输入输出分别为：
u [x y]T , q [1 2 ]T 运动方程：
YSU
《高等机构学》
陈子明
燕山大学机械工程学院 2015年11月
本门课程的主要学习内容
螺旋理论基础 基于螺旋理论的自由度分析原理 空间机构的位置分析 运动影响系数原理 空间机构动力学 基于约束螺旋理论的并联机构型综合 空间机构的奇异分析
影响系数定义
一阶影响系数矩阵 - Jacobian矩阵 [G] 二阶影响系数矩阵 - Hessian矩阵 [H] 能够应用于机构的速度分析，加速度分析，误差 分析，受力分析，以及对机构性能的一些分析等方面。
高等机构学
读书报告阅读书目：高等机构学姓名：学号：指导老师：二〇一一年十一月高等机构学读书报告1.学科及图书概况1.1学科概述机构学是随着蒸气机的使用而形成和逐步发展起来的一门学科，已有一百多年的发展历史。
在当前世界性新技术革命的形势下，这一学科焕发了青春活力，发展极为迅速。
主要体现在以下一些方面：(1)由于新技术领域（如机器人、仿生机械）的发展，促使机构学迅速发展，并使机构学与其它学科融合而形成了一些新的分支。
(2)由于机械、仪器不断向高速、高精度，小型化发展，对其动力性能提出了愈来愈高的要求，因而研究机构的动力性能时，需要考虑机构中构件的变形、制造误差，运动间隙等的影响，促使机构的弹性动力学、振动、噪声和平街理论，机构的动力分析和综合等方面有了很大的发展。
(3)由于工业生产不断向机械化和自动化方向发展以及人们在日常生活中机械的应用也日渐广泛，要求提供适当的机构，以实现某些复杂，精巧的运动，因而推动机构综合方法的发展。
(4)由于电子计算机和一些新的数学工具的应用，使机构学的分析与设计方法大为改观。
当前机构的分析与综合方法其考虑问题的深度、复杂性，全面性和方法的有效性，在六十年代以前是难以想象的。
(5)由于机构学在生产和科学技术上的重要性，许多国家都很重视这一学科的发展，已经形成了较强的科研力量和一些研究中心。
迄今，已建立起世界性的机构学学术机构并创办了学术刊物。
在改革开放之后，我国机构学的研究恢复和发展较快。
当前每年有一次全国性的机构学学术会议，交流这一领域的研究成果。
此外，近年来我国不少从事机构学研究的同志在国内外发表了不少引人注目的研究成果。
在这样的形势下，机构学每年都有大量的论文、报告、专著发表。
从事机械设计，机械制造工作的工程技术人员以及从事教学和科研共作的广大科技工作者，为了能创造性地进行工作，都应该善于利用这些科研成果，使之转化为生产力，或者启迪自己的思维，在生产、教学和科研工作中进一步发展和创新。
高等教育学(第二章高等教育结构与功能)
全国各类高等教育总规模3105万人，高等教育毛入学率达到26.5%。共有 普通和成人高等学校2723所。其中，普通高校2358所（含独立学院323所）， 比上年增加53所，成人高校365所，比上年减少19所。普通高校中本科院校 1112所，比上年增加22所；高职（专科）院校1246所，比上年增加31所。 共有培养研究生单位797个，其中高校481个，科研机构316个。 全国招收研究生53.82万人，比上年增加2.72万人，增长5.33%，其中招收 博士生6.38万人，硕士生47.44万人。在学研究生153.84万人，比上年增加 13.35万人，增长9.50%，其中在学博士生25.89万人，硕士生127.95万人。 毕业研究生38.36万人，比上年增加1.23万人，增长3.31%，其中毕业博士生 4.90万人，硕士生33.46万人。 普通高等教育本专科招生661.76万人，比上年增加22.27万人，增长3.48%； 在校生2231.79万人，比上年增加87.13万人，增长4.06%；毕业生575.42万 人，比上年增加44.32万人，增长8.34%。 成人高等教育本专科招生208.43万人，比上年增加6.95万人；在校生 536.04万人，比上年减少5.31万人;毕业生197.29万人，增加2.90万人。 高等教育自学考试学历教育报考965万人次，取得毕业证书62万人；非 学历教育报考1103万人次。 普通高等学校本科、高职（专科）全日制在校生平均规模为9298人，其 中，本科学校为13100人，高职（专科）学校为5904人。 普通高等学校教职工215.66万人，比上年增加4.51万人，其中专任教师 134.31万人，比上年增加4.79万人。普通高校生师比为17.33∶1。成人高等 学校教职工7.71万人，比上年减少0.71万人，其中专任教师4.59万人，比上 年减少0.45万人。 普通高等学校校舍总建筑面积为74604万平方米,比上年增加2732万平方 米；教学科研仪器设备总值为2279亿元，比上年增加233亿元。 《中国教育报》2011年7月6日第2版
高等机构学作业
1. 机构简图X2. 计算机构自由度该机构是单环闭链空间机构，无公共约束，但是AB 杆两端都是球面副，存在一局部自由度。
自由度的计算如下所示：161331611pi t i F f f ==--=+++--=∑所以该机构的自由度为1。
3. 位移分析1)．建立0AA 绕0B B 轴的转动方程010[][][]α-=-a u A A R A A100[][][][]α=-+a u A R A A A其中cos sin 0[]sin cos 0001ααααα-⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭a u R所以()cos sin 010cos []sin cos 000sin 1001011αααααα-⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪ ⎪ ⎪=+= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭A2)．建立0BB 绕b u 轴的转动方程010[][][]β-=-b u B B R B B100[][][][]β=-+b u B R B B B100[]0cos sin 0sin cos βββββ⎛⎫⎪=- ⎪ ⎪⎝⎭b u R 所以()100022[]0cos sin 303cos 20sin cos 003sin ββββββ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪⎪ ⎪ ⎪=-+= ⎪⎪ ⎪ ⎪⎪⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭B3)．建立连杆AB 的定杆长约束方程()211113[][][][]113--=--==T T B A B A B A B A l将矩阵[A]、矩阵[B]代入式(3)2cos [2cos ,3cos sin ,3sin 1]3cos sin 113sin 1ααβαββαβ-⎛⎫⎪----= ⎪ ⎪-⎝⎭整理得3sin 3cos sin 22cos ββαα+=+cos β=从动件0BB 的转角变化为:β=arcc 4. 速度分析1)．建立A 点的速度方程0[][][][][]αα=-=- a u ua A w A A P A A ， 其中010[]100000-⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭ua P所以()010cos sin []100sin cos 400000αααααα--⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪⎪ ⎪== ⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭A2)．建立B 点的速度方程00[][][][][]ββ=-=- bb u u B w B B P B B ， 其中000[]001010⎛⎫⎪=- ⎪ ⎪⎝⎭b u P()00000[]0013cos 3sin 50103sin 3cos ββββββ⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪⎪ ⎪=-=- ⎪⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭B3)．建立速度约束方程把式(4)和式(5)带入式(6)中得cos 2[sin ,cos 3sin ,3cos ]sin 3cos 013sin αααααββββαββ-⎛⎫⎪-+-⨯-= ⎪⎪-⎝⎭故3cos cos 2sin 3sin sin 3cos ααβααβαββ-=-式中10.628s α-=，22sin (1cos )os(3(sin 1)arcc ααβα-±=+ 5. 加速度分析1)．建立A 点的加速度方程200[][][[[]][][]][]αααα=-=+- a a b u u u A w A A P P P A A ， 式中010[]100000-⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭a u P ，0α=()2cos sin 70ααα-⎛⎫⎪=- ⎪⎪⎝⎭A2)．建立B 点的加速度方程200[][][[[]][][]][]ββββ=-=+- b b b u u u B w B B P P P B B ，[][]0T AB A B --=其中000[]001010⎛⎫ ⎪=- ⎪ ⎪⎝⎭b u P ，得203cos 3sin (8)3cos 3sin ββββββββ⎛⎫ ⎪=-- ⎪ ⎪-⎝⎭B3)．建立加速度约束方程[][][][]0(9)--+--= T T AB A B A B A B其中2222cos cos 2[][]sin 3cos 3sin sin 3cos 13sin 3sin 3cos TT A B A B αααααββββαββββββ⎛⎫--⎛⎫⎪ ⎪--=-++- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭sin sin [][]cos 3sin cos 3sin 3cos 3cos TT A B A B ααααααββααββββββ-⎛⎫-⎛⎫⎪ ⎪--=++ ⎪⎪ ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭可解到()2222222cos 3cos sin 3sin cos 3sin 9sin 9cos 96cos sin 103(cos sin sin 4sin cos )ααββαααββββββββαβαβββαβββ+++--++=--+ 式中22sin (1cos )arccos 3(sin 1)ααβα-±=+3cos cos 2sin 3sin sin 3cos ααβααβαββ-=-6. 编程#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #include <conio.h> #define pi 3.14159265float displacement (float a){floatc,b;c= (2*sin(a)*(1-cos(a))+sqrt(14+8*cos(a)-13*cos(a)*cos(a)))/(3*(1+sin(a)*sin(a)));if(c>=-1&&c<=1)b=acos(c);else b=4;return b;}float velocity (float a,float b){ float v;v=(3*0.628*cos(a)*cos(b))/(3*sin(a)*sin(b)-3*cos(b));return v;}float acceleration (float a ,float b,float b1){ float z;z=( 2*0.628*0.628*+3*b1*cos(b)*cos(a)+3*0.628*sin(a)*cos(b) +3*b1*sin(b)-9*b1*cos(b)*cos(b)-9*sin(b)*sin(b)+9*b1*b1)/(3*(cos(b)-sin(b)*sin(b)-4*sin(b)*cos(b)));return z;}main(){float a,b1,b2;int i;float b=0.0;clrscr();printf("\nAA1 Dispacement(rad)BB1Dispacement(rad)Velocity(rad/s)Acceleration(rad/s\n)");for(i=1;i<=360&&b!=4;i+=2){a=pi*i/180;b=displacement(a);b1 =velocity(a,b);b2=acceleration(a,b,b1);if(b!=4)printf("%8.4f%8.4f%8.4f%8.4f\n",a,b,b1,b2);} }。
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(10)
3-US并联角台机构位置分析
机构由定平台O-A1A2A3，动平台D-a1a2a3以及 三个对称的US分支构成。 机构的所有边长都为M。(初始位形下li=M。)
3-US并联角台机构位置分析
自由度分析
US分支可以对动平台施加一 个约束力。
$1r (0 1 0; 0 0 M) r $2 (0 0 1; M 0 0) r $3 (1 0 0; 0 M 0)
3-RPS并联角台机构位置分析
自由度分析
3个RPS分支可以对动平台 施加三个约束力。
$1r (1 0 0; 0 0 M) r $2 (0 1 0; M 0 0) r $3 (0 0 1; 0 M 0)
这三个约束力在空间交错分布，相互之间线性无 关，约束了机构动平台的三个移动自由度，机构只 剩下三个“转动”自由度。
6-SPS机构上、下平台以6个分支相连，每个分 支两端是两个球铰，中间是一个移动副。为六 自由度机构。 建立如图所示坐标系。当给定机构的各个结构 尺寸后，利用几何关系，可以很容易写出上下 平台各铰链点在各自坐标系中的坐标值，再利 用下式可求出上平台铰链点在固定参考系下的 坐标值。
Pi TPi P
3-CS并联角台机构位置分析
位置解
机构动平台有3个转动自由度， 三个独立参数可以确定机构的位 姿。 在进行反解时，动平台的姿态 是已知的。可用一个姿态矩阵描 述为：
r11 r12 R r21 r22 r31 r32 r13 r23 r33
(1)
3-CS并联角台机构位置分析
这三个约束力在空间交错分布，相互之间线性无 关，约束了机构动平台的三个移动自由由度，机构 只剩下三个“转动”自由度。
3-US并联角台机构位置分析
位置解
机构动平台有3个转动自由度， 三个独立参数可以确定机构的位 姿。 在进行反解时，动平台的姿态 是已知的。可用一个姿态矩阵描 述为：
r11 r12 R r21 r22 r31 r32 r13 r23 r33
其中，T为上平台的方向余弦矩阵，P为上平台坐标系原点在固定 参考系中的坐标。二者均为已知量。 则6个驱动器杆长矢量Li可以表示为：
Li P i Bi
3-RPS并联角台机构位置分析
机构由定平台O-A1A2A3，动平台Da1a2a3以及三个对称的RPS分支构成。 机构的所有边长都为M 。(初始位 形下li=M。)
(5)
3-CS并联角台机构位置分析
位置解
由于球面副位于一个以C副为中 心线的圆柱面上，则球面副中心点 的坐标应满足如下的约束方程
a12y a12z M 2 2 2 2 a2 x a2 z M 2 2 2 a a M 3y 3x
(3)
3-US并联角台机构位置分析
位置解
假设动坐标系的原点在定坐标系中的坐标为
ox o oy oz
(4)
动坐标系与定坐标系之间的坐标变换公式为
ai o Rai
(5)
3-US并联角台机构位置分析
位置解
(1)(3)(4)代入(5)，可以得到三个球面副在定坐标系 中的坐标为：
位置解
三个球面副在动坐标系中的坐标为：
6 M 3 0 a1 0 6M 6 2M 2 a2 0 6M 6 2M 2 a3 0
(2)
假设动坐标系的原点在定坐标系中的坐标为
ox o oy oz
(3)
3-CS并联角台机构位置分析
位置解
动坐标系与定坐标系之间的坐标变换公式为
ai o Rai
(4)
(1)(2)(3)代入(4)，可以得到三个球面副在定坐标系中 的坐标为：
ox a1 o y oz 6 Mr11 3 6 Mr21 3 6 Mr31 3 ox a2 o y oz 6 Mr11 6 6 Mr21 6 6 Mr31 6 2 Mr12 2 2 Mr22 2 2 Mr32 2 ox a3 o y oz 6 Mr11 6 6 Mr21 6 6 Mr31 6 2 Mr12 2 2 Mr22 2 2 Mr32 2
自由度分析
CS分支可以对动平台施加一 个约束力。
$1r (0 1 0; 0 0 M) r $2 (0 0 1; M 0 0) r $3 (1 0 0; 0 M 0)
这三个约束力在空间交错分布，相互之间线性无 关，约束了机构动平台的三个移动自由由度，机构 只剩下三个“转动”自由度。
(6)
3-US并联角台机构位置分析
位Байду номын сангаас解
由于球面副位于一个以U副为球 心的球面上，则球面副中心点的坐 标应满足如下的约束方程
a12x a12y a12z M 2 2 2 2 2 a2 x a2 y a2 z M 2 2 2 2 a a a M 3 x 3 y 3 z
《高等机构学》
基于螺旋理论的自由度分析原理 空间机构的位置分析 运动影响系数原理
基于约束螺旋理论的并联机构型综合
空间机构的奇异分析
机构学的其他问题
空间机构位置分析
位置正解
已知输入参数求输出参数，即已知驱动器位置求解 动平台的位姿。
位置反解
已知输出参数求输入参数，即已知动平台位姿求解 驱动器的位置。 注意：串联机构位置正解易于处理，逆解相对困难;并 联机构位置正解处理困难，逆解相对容易，但一些 少自由度并联机构的逆解处理也相对困难。
(6)
3-RPS并联角台机构位置分析
位置解
由于受转动副的限制，每个RPS 分支只能在垂直于分支转动副的平 面内运动，球副的坐标应满足
a1x M a2 y M a3 z M
(7)
由(6) (7) ，可以得到动平台原点 的坐标为
ox 6 o oy M 1 r11 3 oz 1 6 2 r21 r22 6 2 6 2 1 r31 r32 6 2
位置解
三个转动副在定坐标系中的坐标为
M A1 0 0 0 A2 M 0 0 A3 0 M
(2)
三个球面副在动坐标系中的坐标为：
6 M 3 0 a1 0 6M 6 2M 2 a2 0 6M 6 2M 2 a3 0
牛顿迭代法）。数值法可以较快地的求得任何机构的实数解，但
一般不能得到全部解。 一般而言，初值选取及搜索算法对收敛性及精度影响较大。
并联机构位置分析举例
6-SPS并联机构 3-RPS并联角台机构 3-US并联角台机构 3-CS并联角台机构
3-SPR并联机构
6-SPS并联机构位置分析
3-RPS并联角台机构位置分析
位置解
机构动平台有3个转动自由度， 三个独立参数可以确定机构的位 姿。 在进行反解时，动平台的姿态 是已知的。可用一个姿态矩阵描 述为：
r11 r12 R r21 r22 r31 r32 r13 r23 r33
(1)
3-RPS并联角台机构位置分析
(3)
3-RPS并联角台机构位置分析
位置解
假设动坐标系的原点在定坐标系中的坐标为
ox o oy oz
(4)
动坐标系与定坐标系之间的坐标变换公式为
ai o Rai
(5)
3-RPS并联角台机构位置分析
位置解
(1)(3)(4)代入(5)，可以得到三个球面副在定坐标系 中的坐标为：
ox a1 o y oz 6 Mr11 3 6 Mr21 3 6 Mr31 3 ox a2 o y oz 6 Mr11 6 6 Mr21 6 6 Mr31 6 2 Mr12 2 2 Mr22 2 2 Mr32 2 ox a3 o y oz 6 Mr11 6 6 Mr21 6 6 Mr31 6 2 Mr12 2 2 Mr22 2 2 Mr32 2
空间机构位置分析
分析方法
解析法:根据机构的结构组成特征建立约束方程组，采用多种方
法从约束方程组中消去中间参数，得到单参数多项式后再求解。 方法包括矢量代数法、几何法、矩阵法和四元数法等。 优点是可以得到全部解;缺点是难度较大，只有方法上的通用 性，但个例均须结合具体情况进行分析和处理。
数值法:采用的方法用数值逼近的方法解非线性方程组（例如：
(7)
将式（6）代入式（7），可以得到动平台原点坐标 的三元二次方程组，从而可以求解出动平台原点坐 标，进而可以解出驱动副的转角
3-CS并联角台机构位置分析
机构由定平台O-A1A2A3，动平台D-a1a2a3以及 三个对称的CS分支构成。 机构的所有边长都为M。(初始位形下li=M。)
3-CS并联角台机构位置分析
ox a1 o y oz 6 Mr11 3 6 Mr21 3 6 Mr31 3 ox a2 o y oz 6 Mr11 6 6 Mr21 6 6 Mr31 6 2 Mr12 2 2 Mr22 2 2 Mr32 2 ox a3 o y oz 6 Mr11 6 6 Mr21 6 6 Mr31 6 2 Mr12 2 2 Mr22 2 2 Mr32 2