普通高等院校機(jī)械類“十一五”規(guī)劃教材：機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)
定 價：32 元
- 作者：李有堂 著
- 出版時間：2010/5/1
- ISBN：9787118068153
- 出 版 社：國防工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TH113
- 頁碼：280
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
《機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)》根據(jù)高等院校機(jī)械工程專業(yè)“機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)”課程的教學(xué)要求，結(jié)合多年講授“機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)”和“機(jī)械振動理論”課程的教學(xué)與科研實(shí)踐，參考多種同類教材與專著編寫而成。全書共分8章，內(nèi)容包括：緒論；單自由度機(jī)械系統(tǒng)的剛性動力學(xué)；兩自由度機(jī)械系統(tǒng)的剛性動力學(xué)；單自由度系統(tǒng)的振動；兩自由度系統(tǒng)的振動；多自由度系統(tǒng)的振動；彈性體系統(tǒng)的振動；有彈性構(gòu)件機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)。書內(nèi)各章均有相當(dāng)數(shù)量的例題、思考題和習(xí)題，便于讀者理解和練習(xí)。書中重點(diǎn)詞匯用雙語表達(dá)，書末列出了與機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)有關(guān)的典型詞匯及外國人名譯名，便于讀者與相關(guān)的英文教材和專著對照，為雙語教學(xué)奠定基礎(chǔ)。
《機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)》可作為高等院校機(jī)械工程等相關(guān)專業(yè)本科生的“機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)”課程教材，也可供機(jī)械工程、工程力學(xué)等專業(yè)的本科生、碩士生及從事教學(xué)、研究和設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員參考與使用。
機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)是機(jī)械學(xué)的一個重要分支，其研究任務(wù)和內(nèi)容包括機(jī)械系統(tǒng)的振動、機(jī)械結(jié)構(gòu)振動強(qiáng)度和機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析。現(xiàn)代機(jī)械與設(shè)備日益向高效率、高速度、高精度、高承載能力及高度自動化方向發(fā)展，而工程結(jié)構(gòu)卻又向著輕型、精巧的方向發(fā)展，使得振動問題更加突出，因而振動學(xué)科得到了飛速的發(fā)展；同時，電子計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代測試、分析設(shè)備的迅速發(fā)展與完善，又為機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)的發(fā)展提供了良好條件。隨著機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多新理論、新方法和新成果，總結(jié)這些新理論和成果，并將其運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐中，使學(xué)生掌握現(xiàn)代動態(tài)設(shè)計(jì)的基本理論和方法，是機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展的迫切需要。另一方面，目前的教學(xué)模式向厚基礎(chǔ)寬口徑的方向發(fā)展，迫切需要既注重基礎(chǔ)理論，又重視應(yīng)用技巧的教材。
本書是作者在多年來講授本科生“機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)”課程和研究生“機(jī)械振動理論”課程的基礎(chǔ)上撰寫而成的。本書在指導(dǎo)思想、內(nèi)容選材、結(jié)構(gòu)體系和寫作方面有以下特點(diǎn)：注重結(jié)構(gòu)體系的完整性，將剛性動力學(xué)、彈性動力學(xué)和機(jī)械振動有機(jī)結(jié)合起來，內(nèi)容全面，結(jié)構(gòu)完整；注重內(nèi)容的合理銜接，突出機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)和相關(guān)課程的邏輯關(guān)系；注重理論與應(yīng)用的結(jié)合，在闡明基本理論和分析方法的基礎(chǔ)上，突出各類理論的應(yīng)用和實(shí)踐；注重學(xué)習(xí)與實(shí)踐的結(jié)合，每章后均有若干思考題，便于學(xué)習(xí)和理解；注重課堂學(xué)習(xí)和課后鞏固的結(jié)合，每章附有大量的習(xí)題，便于讀者練習(xí)；注重課程學(xué)習(xí)和外語學(xué)習(xí)的結(jié)合，部分重點(diǎn)詞匯以雙語表達(dá)，并給出英文詞匯索引。
本書系統(tǒng)闡述了機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)的基本理論與應(yīng)用問題。主要內(nèi)容有：單自由度、兩自由度機(jī)械系統(tǒng)離散模型的剛性動力學(xué)理論與應(yīng)用；機(jī)械系統(tǒng)離散系統(tǒng)的單自由度、兩自由度、多自由度系統(tǒng)的機(jī)械振動理論、分析方法及應(yīng)用；機(jī)械彈性體系統(tǒng)的動力分析理論與方法，包括弦的橫向振動，桿的縱向和扭轉(zhuǎn)振動，梁的彎曲振動，剪切變形和轉(zhuǎn)動慣量的影響，連續(xù)系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動；有彈性構(gòu)件機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)，包括撓性轉(zhuǎn)子的平衡，軸和軸系的振動，凸輪機(jī)構(gòu)的動力學(xué)與振動，齒輪傳動的噪聲分析與控制，齒輪傳動的振動與故障診斷等。
本書內(nèi)容反映了本學(xué)科的基礎(chǔ)理論和方法，突出了本學(xué)科的最新研究現(xiàn)狀和趨勢，也涉及了作者在科研方面的有關(guān)成果。本書可以作為機(jī)械工程及自動化、車輛工程等專業(yè)的本科生和研究生教材，也可供從事機(jī)械工程等學(xué)科教學(xué)、研究和設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員參考。
本書第2章、第8章由馮瑞成編寫，第3章、第7章由黨興武編寫，其余各章由李有堂編寫。全書由李有堂教授統(tǒng)稿。在編寫過程中，阮國靖、李亦敏、郝慧嬌、寇文軍、姚曉鵬、董文婧、劉辭英和孫智甲等同學(xué)整理了有關(guān)章節(jié)的習(xí)題。西安交通大學(xué)徐華教授認(rèn)真審閱了本書，并提出了寶貴意見。在此特表示衷心的感謝。
限于作者水平，書中欠缺和不妥之處在所難免，真誠希望使用本教材的師生和廣大讀者批評指正。
第1章 緒論
1.1 系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)
1.1.1 系統(tǒng)
1.1.2 機(jī)械系統(tǒng)
1.1.3 系統(tǒng)組成
1.2 材料變形與動力學(xué)分類
1.2.1 動態(tài)系統(tǒng)問題的類型
1.2.2 材料的變形和斷裂
1.2.3 動力學(xué)分類
1.3 系統(tǒng)模型與分類
1.3.1 力學(xué)模型與數(shù)學(xué)模型
1.3.2 系統(tǒng)分類
1.4 離散系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)
1.5 線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)
1.5.1 線性系統(tǒng)及疊加原理
1.5.2 非線性系統(tǒng)及線性化處理
1.6 確定性系統(tǒng)與隨機(jī)性系統(tǒng)
1.7 無阻尼系統(tǒng)與有阻尼系統(tǒng)
1.7.1 黏性阻尼
1.7.2 非性阻尼
1.8 機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)的研究意義與研究內(nèi)容
1.8.1 機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)的研究意義
1.8.2 機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)的研究任務(wù)與研究內(nèi)容
思考題
第2章 單自由度機(jī)械系統(tǒng)的剛性動力學(xué)
2.1 引言
2.2 驅(qū)動力和工作阻力
2.3 單自由度機(jī)械系統(tǒng)的等效力學(xué)模型
2.3.1 等效力學(xué)模型
2.3.2 等效力與等效力矩
2.3.3 等效質(zhì)量與等效轉(zhuǎn)動慣量
2.3.5 等效轉(zhuǎn)動慣量及其導(dǎo)數(shù)的計(jì)算方法
2.4 運(yùn)動方程的求解方法
2.4.1 等效力矩是等效構(gòu)件轉(zhuǎn)角的函數(shù)時運(yùn)動方程的求解
2.4.2 等效轉(zhuǎn)動慣量是常數(shù)，等效力矩是角速度的函數(shù)時運(yùn)動方程的求解
2.4.3 等效力矩是等效構(gòu)件轉(zhuǎn)角和角速度的函數(shù)時運(yùn)動方程的求解
2.5 飛輪轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算
2.5.1 機(jī)械的穩(wěn)定運(yùn)動與自調(diào)性
2.5.2 機(jī)械的周期性速度波動
2.5.3 飛輪轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算的迭代分析法
思考題
習(xí)題
第3章 兩自由度機(jī)械系統(tǒng)的剛性動力學(xué)
3.1 引言
3.2 自由度與廣義坐標(biāo)
3.2.1 自由度
3.2.2 廣義坐標(biāo)
3.3 虛位移原理與廣義力
3.3.1 虛位移原理
3.3.2 廣義力
3.4 達(dá)朗貝爾原理與動力學(xué)普遍方程
3.4.1 達(dá)朗貝爾原理
3.4.2 動力學(xué)普遍方程
3.5 拉格朗日方程
3.6 兩自由度機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)方程
3.6.1 系統(tǒng)動能的確定
3.6.2 廣義力Q1、Q2的確定
3.6.3 兩自由度機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動微分方程
3.7 兩自由度機(jī)械手的動力學(xué)問穎
思考題
習(xí)題
第4章 單自由度系統(tǒng)的振動
4.1 振動分類及求解步驟
4.1.1 振動的分類
4.1.2 振動問題的求解步驟
4.2 振動系統(tǒng)模型及其簡化
4.2.1 單自由度系統(tǒng)的基本模型
4.2.2 單自由度系統(tǒng)模型的簡化
4.3 單自由度系統(tǒng)的自由振動
4.3.1 單自由度線性系統(tǒng)的運(yùn)動微分方程及其系統(tǒng)特性
4.3.2 振動系統(tǒng)的線性化處理
4.3.3 單自由度無阻尼系統(tǒng)的自由振動
4.3.4 自然頻率的計(jì)算方法
4.3.5 有阻尼系統(tǒng)的自由振動
4.4 諧波激勵下的強(qiáng)迫振動
4.4.1 諧波激勵下系統(tǒng)振動的求解方法
4.4.2 諧波激勵下的無阻尼強(qiáng)迫振動
4.4.3 諧波激勵下的有阻尼強(qiáng)迫振動
4.5 周期性激勵下的強(qiáng)迫振動
4.5.1 傅里葉級數(shù)分析法
4.5.2 任意周期激勵下的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)迫振動
4.6 任意激勵下的強(qiáng)迫振動
4.6.1 脈沖響應(yīng)法與時域分析
4.6.2 傅里葉變換法與頻域分析
4.6.3 拉普拉斯變換法
4.7 單自由度系統(tǒng)振動的應(yīng)用
4.7.1 自由振動的應(yīng)用
4.7.2 強(qiáng)迫振動的應(yīng)用
思考題
習(xí)題
第5章 兩自由度系統(tǒng)的振動
5.1 引言
5.2 兩自由度系統(tǒng)的自由振動
5.2.1 兩自由度振動系統(tǒng)的運(yùn)動微分方程
5.2.2 無阻尼系統(tǒng)的自由振動與自然模態(tài)
5.3 坐標(biāo)耦合與自然坐標(biāo)
5.3.1 坐標(biāo)耦合
5.3.2 自然坐標(biāo)
5.4 兩自由度系統(tǒng)振動的拍擊現(xiàn)象
5.5 兩自由度系統(tǒng)在諧波激勵下的強(qiáng)迫振動
5.6 阻尼對強(qiáng)迫振動的影響
5.7 兩自由度系統(tǒng)振動的應(yīng)用
5.7.1 動力減振器
5.7.2 變速減振器
5.7.3 阻尼減振器
思考題
習(xí)題
第6章 多自由度系統(tǒng)的振動
6.1 引言
6.2 多自由度系統(tǒng)的振動微分方程
6.2.1 用牛頓運(yùn)動定律或定軸轉(zhuǎn)動方程建立運(yùn)動方程
6.2.2 用拉格朗日方程建立運(yùn)動微分方程
6.2.3 用剛度影響系數(shù)法建立運(yùn)動微分方程
6.2.4 用柔度影響系數(shù)法建立運(yùn)動微分方程
6.3 線性變換與坐標(biāo)耦合
6.4 多自由度系統(tǒng)的自由振動
6.4.1 無阻尼自由振動，特征值問題
6.4.2 模態(tài)矢量的正交性與正規(guī)性
6.4.3 模態(tài)矩陣與正則矩陣
6.4.4 自然坐標(biāo)與正則坐標(biāo)，微分方程解耦
6.4.5 多自由度系統(tǒng)對初始激勵的響應(yīng)
6.4.6 系統(tǒng)矩陣與動力矩陣
6.4.7 有阻尼多自由度系統(tǒng)的自由振動
6.5 多自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動
6.5.1 無阻尼系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動
6.5.2 有阻尼系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動
6.6 多自由度系統(tǒng)振動的應(yīng)用
6.6.1 汽車起重機(jī)傳動系統(tǒng)的振動分析
6.6.2 氣輪機(jī)一壓氣機(jī)喘振分析
6.6.3 軋鋼機(jī)的沖擊現(xiàn)象
6.6.4 橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)振動分析
思考題
習(xí)題
第7章 彈性體系統(tǒng)的振動
7.1 引言
7.2 弦的橫向振動
7.3 桿的縱向振動和扭轉(zhuǎn)振動
7.3.1 桿的縱向振動
7.3.2 桿的扭轉(zhuǎn)振動
7.4 梁的彎曲振動
7.4.1 彎曲振動的微分方程
7.4.2 梁的彎曲振動的響應(yīng)規(guī)律
7.4.3 梁的邊界條件
7.5 連續(xù)系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動
7.5.1 弦的橫向強(qiáng)迫振動
7.5.2 桿的縱向強(qiáng)迫振動
7.5.3 桿的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)迫振動
7.5.4 梁的橫向強(qiáng)迫振動
7.6 剪切變形和轉(zhuǎn)動慣量的影響
思考題
習(xí)題
第8章 有彈性構(gòu)件機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)
8.1 引言
8.1.1 機(jī)械彈性動力學(xué)的研究內(nèi)容
8.1.2 構(gòu)件彈性變形的類型
8.1.3 建立機(jī)械彈性動力學(xué)模型的原則
8.2 撓性轉(zhuǎn)子的平衡
8.2.1 振型平衡法
8.2.2 影響系數(shù)法
8.3 軸和軸系的振動
8.3.1 單圓盤撓，性轉(zhuǎn)子的振動
8.3.2 撓性轉(zhuǎn)予的振動與平衡
8.4 凸輪機(jī)構(gòu)的動力學(xué)與振動
8.4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的動力學(xué)模型
8.4.2 凸輪機(jī)構(gòu)的彈性動力學(xué)分析
8.5 齒輪傳動的噪聲分析與控制
8.5.1 齒輪傳動振動噪聲的發(fā)生機(jī)理及分類
8.5.2 齒輪系統(tǒng)振動噪聲的估算
8.5.3 齒輪傳動加速度噪聲計(jì)算
8.5.4 齒輪結(jié)構(gòu)振動自鳴噪聲計(jì)算
8.5.5 齒輪系統(tǒng)降噪與噪聲控制
8.6 齒輪傳動的振動與故障診斷
8.6.1 機(jī)械故障診斷概述
8.6.2 齒輪故障產(chǎn)生機(jī)理及其診斷方法
8.6.3 齒輪典型故障診斷分析
8.6.4 齒輪故障診斷的發(fā)展趨勢
思考題
習(xí)題
附錄 索引及外國人名譯名對照表
參考文獻(xiàn)
研究機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)是機(jī)械產(chǎn)品輕量化的迫切需要。輕量化是現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的一個重要特征，現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品對節(jié)能、節(jié)材的要求十分嚴(yán)格，而材質(zhì)的改善和產(chǎn)品的輕量化，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性和穩(wěn)定性提出了更高的要求，由此推動了機(jī)械彈性動力學(xué)的發(fā)展。
研究機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)是機(jī)械產(chǎn)品動態(tài)設(shè)計(jì)的必然要求。傳統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計(jì)方法對運(yùn)轉(zhuǎn)速度低、精度要求低的產(chǎn)品設(shè)計(jì)可能有效。但對于運(yùn)轉(zhuǎn)速度高、精度要求高的機(jī)械產(chǎn)品，如高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械、精密加工機(jī)床等，必須通過動平衡減少振動，使運(yùn)轉(zhuǎn)速度避開共振的臨界轉(zhuǎn)速。但是隨著轉(zhuǎn)速的提高和柔性轉(zhuǎn)子的出現(xiàn)，必須采用全方位的綜合措施才能達(dá)到要求。不僅在設(shè)計(jì)時要進(jìn)行認(rèn)真的動力分析，在設(shè)計(jì)階段就要考慮被動減振和主動控振措施，而且在運(yùn)行過程中還要進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，及時維護(hù)，排除故障，避免重大事故發(fā)生。
動態(tài)設(shè)計(jì)方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、機(jī)床等設(shè)計(jì)中。我國機(jī)械工業(yè)的綜合水平落后于世界先進(jìn)水平，其中關(guān)鍵問題之一是設(shè)計(jì)水平落后。要改變這種現(xiàn)狀，必須重視對現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的研究和推廣，而大力推進(jìn)從靜態(tài)設(shè)計(jì)向動態(tài)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變尤其關(guān)鍵。1.8.2機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)的研究任務(wù)與研究內(nèi)容
機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)是機(jī)械學(xué)的一個重要分支，其研究任務(wù)和內(nèi)容包括機(jī)械系統(tǒng)的振動、機(jī)械結(jié)構(gòu)振動強(qiáng)度和機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析�，F(xiàn)代機(jī)械與設(shè)備日益向高效率、高速度、高精度、高承載能力及高度自動化方向發(fā)展，而工程結(jié)構(gòu)卻又向著輕型、精巧的方問發(fā)展，使得振動問題更加突出，因而振動學(xué)科得到了飛速的發(fā)展；另一方面電子計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代測試、分析設(shè)備的迅速發(fā)展與完善，又為機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)的發(fā)展提供了良好條件。起重機(jī)動力學(xué)、工程機(jī)械動力學(xué)、機(jī)床動力學(xué)和各種機(jī)構(gòu)動力學(xué)的發(fā)展使機(jī)械動力學(xué)躍上了一個新臺階。
系統(tǒng)動力學(xué)問題的類型由力學(xué)模型、數(shù)學(xué)模型、激勵和阻尼共同決定。系統(tǒng)動力學(xué)問題的體系如圖1-11所示。
具體地講，機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)研究的問題大體可歸納為以下幾個方面。
（1）確定系統(tǒng)的固有頻率，預(yù)防共振的發(fā)生。
隨著機(jī)械設(shè)備性能的高速重載化和結(jié)構(gòu)、材質(zhì)的輕型化，導(dǎo)致現(xiàn)代機(jī)械的固有頻率下降，而激勵頻率上升。因此，有可能使得機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)入或接近機(jī)械的“共振區(qū)”，引發(fā)強(qiáng)烈的共振，從而破壞機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以對高速機(jī)械裝置均應(yīng)進(jìn)行共振驗(yàn)算，避免共振事故的發(fā)生。
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