本書主要介紹基于約束法線的機構自由度計算與應用。全書共7章，內容涵蓋機構自由度計算的背景及其意義、判斷剛體自由度的幾何定理、構件的自由度與過約束分析、機構自由度的分析與計算、基于約束法線的平面機構自由度分析計算、基于約束法線的空間并聯機構自由度分析計算、基于約束法線空間耦合機構自由度分析計算等。本書旨在通過分析虛約束的形成機理和特性，建立機構自由度、各構件自由度總數量、各構件之間實際約束自由度的總數量之間的平衡方程。通過這一方法，可以更加準確地計算機構的自由度，進而優化機構設計，提高機構的運動性能和可靠性。
羅國軍，山西工程科技職業大學，講師，長期從事機械設計、機構、機器人等相關技術的科研與教學工作，具備深厚的理論功底和豐富的實踐經驗。在基于約束法線理論研究方面，建立了機構自由度、各構件自由度總數量以及實際約束自由度的平衡方程，為機構自由度的準確計算提供了新方法。這一成果不僅具有重要的理論價值，也為工程實踐中的機構設計和優化提供了有力支持。承擔相關課題5項，發表相關學術論文10余篇。
第1章 緒論 //001
1.1 機構自由度計算研究背景及其意義 001
1.2 機構自由度的研究現狀 005
1.3 機構自由度計算中問題的剖析 014
1.4 本書的編寫思路與內容技術路線 016
1.5 本章小結 018
第2章 判斷剛體自由度的幾何定理 //019
2.1 剛體的運動方式 019
2.2 定位法線與定位法面的定義 020
2.3 判斷剛體自由度與性質的幾何定理 021
2.4 判斷剛體過約束的幾何定理 025
2.5 本章小結 028
第3章 構件的自由度與過約束分析 //029
3.1 并聯構件 029
3.2 機構中運動副與構件的排列序號 030
3.3 各類運動副的法線及其數量與分布 031
3.4 法線的分類及其傳遞規律 037
3.4.1 法線的類型及其表示方法 037
3.4.2 靜法線與動法線的判斷方法 038
3.5 并聯構件自由度與過約束的判斷 040
3.5.1 靜法線對并聯構件自由度與過約束的影響 040
3.5.2 動法線對并聯構件自由度與過約束的影響 041
3.6 本章小結 049
第4章 機構自由度的分析與計算 //050
4.1 機構的自由度 050
4.2 機構的三種類型 051
4.3 虛約束的形成機理 051
4.3.1 虛約束的定義 051
4.3.2 構件形成虛約束的條件 052
4.3.3 機構中確定虛約束的方法步驟 057
4.4 基于約束法線的機構自由度通用公式的建立 058
4.4.1 建立機構自由度通用公式的基本思路 058
4.4.2 機構自由度通用公式的建立 059
4.4.3 機構自由度分析計算的步驟 059
4.5 本章小結 060
第5章 基于約束法線的平面機構自由度分析計算 //061
5.1 基于約束法線的平面機構自由度分析計算的步驟 061
5.2 虛約束判斷與機構自由度的實例分析計算 062
5.2.1 存在虛約束的平面機構自由度實例分析 062
5.2.2 過約束構件速度不匹配或瞬時過約束平面機構計算實例 070
5.2.3 單自由度平面機構的自由度與計算分析實例 072
5.2.4 多自由度平面機構的計算實例 082
5.3 本章小結 085
第6章 基于約束法線的空間并聯機構自由度分析計算 //086
6.1 基于約束法線的空間并聯機構自由度分析計算的步驟 086
6.2 基于約束法線的空間并聯機構自由度計算實例分析 087
6.2.1 3-SS并聯機構自由度分析與計算 087
6.2.2 m-SS并聯機構自由度分析與計算 088
6.2.3 Sarrus并聯機構自由度分析與計算 090
6.2.4 3-PRS并聯機構自由度分析與計算 091
6.2.5 單環斜推并聯機構自由度分析與計算 092
6.2.6 雙滑塊4P機構自由度分析與計算 093
6.2.7 3分支S/PRS/PSS非對稱并聯機構自由度分析與計算 094
6.2.8 Davies并聯機構自由度分析與計算 096
6.2.9 空間對稱三分支并聯機構自由度分析與計算 097
6.2.10 空間非對稱四分支并聯機構自由度分析與計算 100
6.3 典型的機構自由度計算方法分析對比 105
6.3.1 基于螺旋理論的空間3-RRC并聯機構自由度分析計算 105
6.3.2 基于幾何代數的空間3-RRC并聯機構自由度分析計算 107
6.3.3 基于約束法線的空間3-RRC并聯機構自由度分析計算 109
6.3.4 空間3-RRC并聯機構自由度的模擬驗證 111
6.3.5 空間3-RRC并聯機構自由度分析計算的各方法優缺點 112
6.4 本章小結 113
第7章 基于約束法線空間耦合機構自由度分析計算 //114
7.1 基于約束法線空間耦合機構自由度分析計算的步驟 114
7.2 基于約束法線的對稱型空間耦合機構自由度計算實例分析 115
7.2.1 確定耦合構件 116
7.2.2 耦合構件的自由度與過約束分析 116
7.2.3 耦合機構自由度計算 118
7.2.4 動平臺自由度的模擬驗證 118
7.3 基于約束法線的非對稱空間耦合機構自由度計算實例分析 120
7.3.1 確定耦合構件 121
7.3.2 耦合構件的自由度與過約束分析 121
7.3.3 耦合機構自由度計算 125
7.3.4 動平臺自由度的模擬驗證 125
7.4 本章小結 128
參考文獻 //129
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