本书共8章，主要内容包括绪论、平面约束与自由度、线矢量与旋量、约束与自由度代数分析方法、约束与自由度几何分析方法、挠性机构运动学设计、机械连接运动学设计、调平机构运动学设计。附录部分提供了一些实物图和线性代数的基本概念以帮助读者学习该课程。
本书可作为机械、仪器类高年级本科生、研究生教材，也可作为相关领域科技人员的参考用书。
附录部分提供了一些实物图和线性代数的基本概念以帮助读者学习该课程。
动学原理主要研究物体的约束、自由度及其相互关系问题，兼具认知运动的科学意义和指导机械设计的应用价值。运动学设计可以理解为运动学原理在机械设计中的应用。它注重以理论最少的约束数目和正确的约束方式限制零件的运动，使其具有需要的自由度。符合这种原则的机械结构具有运动确定、重复精度高以及元件变形小等优点，如运动学轴系、运动学支撑以及光学调整架等。然而，传统机械类教材对运动学原理介绍较少，学生对此了解不多，设计师主要基于灵感和经验设计运动学结构，对其中的原理难与外人道。直觉思维对机械设计固然重要，但具有随机性，既难于处理复杂问题，又可能导致错误。有鉴于此，本书旨在系统介绍运动学原理的概念、方法及应用。在写作过程中，作者注重机械设计的理性思维，强调有的放矢，贴近应用，所用案例多取材于实际，同时尝试采取新的方法和思路处理一些问题：
1）采用3维数组分析平面约束和自由度，具有数学简单、便于理解的特点，同时为后续学习旋量理论提供铺垫，对传统机械原理教学具有借鉴意义。
2）对旋量概念追本溯源，从力系和运动特征量的角度引入力旋量和运动旋量，突出概念的由来和物理意义，体现知识的发展过程，避免使之成为无源之水、无根之木。
3）系统阐述串联连接和并联连接的约束和自由度分析方法，提供了丰富的运动学设计案例，特别是以调平机构为例，完整地介绍了运动学原理在机构分析和综合中的应用，展示其在机构优化和新机构创造方面的实用价值。
本书是中国科学院大学立项教材，面向的读者是机械工程、仪器科学与技术等专业的研究生、本科生以及相关领域的科技人员。希望读者通过本书系统掌握运动学原理的理论和方法，提高设计水平和创新能力。
全书成稿得益于师长、同事、朋友的帮助以及家人的支持，在此表示衷心的感谢。感谢中国科学院大学教材出版基金的资助以及中国科学院大学光电学院、中国科学院光电技术研究所的大力支持。冗繁削尽留清瘦，画到生时是熟时。虽然几经修改，书中难免存在错误和不妥之处，恳请读者批评指正。
编者
1998.9~2002.7，四川大学，机械工程学院机械工程系，工学学士。 2002.9~2005.7，四川大学，机械工程学院机械工程系，工学硕士； 2008.9~2012.7，中国科学院研究生院，工学博士； （2009.1~2009.6，香港中文大学） 2005.7～2008.7，中国航天四院17所，设计师/主管设计师； 2012.7～至今，中国科学院光电技术研究所，副研究员（2015年1月）； 2018年1月~至今，中国科学院大学光电学院岗位教师。
前言
第1章绪论1
11机械与仪器1
12机构组成的基本概念2
121构件2
122运动副2
123运动链4
124机架4
13机械设计基本原理6
131确定性6
132简洁性6
133独立性6
134对称性6
135结构环最短6
136共线原理7
1373原理8
14运动学原理的内容9
15运动学原理的应用10
151机械连接的自由度分析10
152机械连接的约束设计11
153多自由度并联机构综合12
16运动学原理的发展12
思考与练习14
参考文献14
第2章平面约束与自由度17
213维矢量17
211定义与运算17
212分量与坐标19
22力、力矩与力偶21
221力21
222力矩22
223力偶23
23直线的矢量方程23
24平面力系26
241特征量26
242表示方法27
25平面运动30
251特征量31
252表示方法32
26平面约束与自由度分析方程34
27平面机构中的约束和自由度38
271串联平面机构38
272并联平面机构39
28平面约束与自由度几何关系43
29平面机构自由度公式45
思考与练习49
参考文献50
第3章线矢量与旋量51
31线矢量51
32旋量54
33力旋量57
331力系的特征量57
332力螺旋、力与力偶矩59
34运动旋量62
341一般运动的特征量62
342运动螺旋、转动与平动63
35力系的功率67
36互易积68
37力系平衡与静定、超静定69
371力系平衡69
372静定与超静定74
思考与练习78
参考文献79
第4章约束与自由度代数分析方法80
41约束80
42自由度83
43约束的虚功率85
44运动副的约束与自由度87
45串联连接的约束分析92
451串联连接约束分析方程92
452分析案例95
46并联连接的自由度分析100
461并联连接自由度分析方程100
462分析案例103
47物体的位姿108
471物体的位姿描述108
472物体的确定位姿110
48空间机构自由度公式114
思考与练习114
参考文献115
第5章约束与自由度几何分析方法116
51约束线116
52自由度线117
53约束线与自由度线位置关系118
531力约束线与自由度线的位置
关系119
532力偶约束线与自由度线的位置
关系120
54约束与自由度互补原理121
55约束与自由度几何模型123
56非冗余约束模式127
5611条力约束线127
5622条力约束线128
5633条力约束线129
57运动学综合131
58应用案例133
581球面并联机构133
582螺旋运动机构135
思考与练习135
参考文献136
第6章挠性机构运动学设计137
61细杆138
62薄板140
63并联薄板142
64串联薄板143
65快速反射镜机构综合146
思考与练习149
参考文献149
第7章机械连接运动学设计150
71滚动轴承150
711基本概念151
712组合结构153
72轴系154
721圆柱轴系154
722圆锥轴系155
723圆柱圆锥轴系155
724平面止推轴系156
73导轨157
731基本概念157
732约束分析158
74传动连接160
741转动传动连接160
742直线传动连接163
743螺旋传动连接165
75运动学支撑169
思考与练习171
参考文献172
第8章调平机构运动学设计173
81三螺旋调平机构175
8113HSE调平机构175
8123HSC调平机构178
8133HSV调平机构179
814HSC&HSV&HSE调平机构180
82两螺旋调平机构181
821直角SC&HSV&HSE调平机构181
822两螺旋调平原理183
823标准SCHSVHSE调平机构185
83从调平到跟踪186
831目标矢量186
832光轴矢量188
833目标跟踪运动学方程190
834跟踪盲区运动学分析193
835并联跟踪架综合194
思考与练习199
参考文献199
附录200
附录A实物图200
附录B线性代数基本概念202
精品教材 更多
