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第1章 绪论 1

1.1 系统与机械系统 1

1.1.1 系统 1

1.1.2 机械系统 2

1.1.3 系统组成 2

1.2 材料变形与动力学分类 2

1.2.1 动态系统问题的类型 2

1.2.2 材料的变形和断裂 3

1.2.3 动力学分类 3

1.3 系统模型与分类 4

1.3.1 力学模型与数学模型 4

1.3.2 系统分类 4

1.4 离散系统与连续系统 4

1.5 线性系统与非线性系统 5

1.5.1 线性系统及叠加原理 5

1.5.2 非线性系统及线性化处理 6

1.6 确定性系统与随机性系统 6

1.7 无阻尼系统与有阻尼系统 7

1.7.1 黏性阻尼 7

1.7.2 非黏性阻尼 7

1.8 机械系统动力学的研究意义与研究内容 8

1.8.1 机械系统动力学的研究意义 8

1.8.2 机械系统动力学的研究任务与研究内容 9

思考题 12

第2章 单自由度机械系统的刚性动力学 13

2.1 引言 13

2.2 驱动力和工作阻力 13

2.3 单自由度机械系统的等效力学模型 14

2.3.1 等效力学模型 14

2.3.2 等效力与等效力矩 15

2.3.3 等效质量与等效转动惯量 15

2.3.4 等效构件的运动方程 16

2.3.5 等效转动惯量及其导数的计算方法 17

2.4 运动方程的求解方法 18

2.4.1 等效力矩是等效构件转角的函数时运动方程的求解 19

2.4.2 等效转动惯量是常数，等效力矩是角速度的函数时运动方程的求解 20

2.4.3 等效力矩是等效构件转角和角速度的函数时运动方程的求解 23

2.5 飞轮转动惯量的计算 25

2.5.1 机械的稳定运动与自调性 25

2.5.2 机械的周期性速度波动 26

2.5.3 飞轮转动惯量计算的迭代分析法 27

思考题 27

习题 27

第3章 两自由度机械系统的刚性动力学 29

3.1 引言 29

3.2 自由度与广义坐标 29

3.2.1 自由度 29

3.2.2 广义坐标 31

3.3 虚位移原理与广义力 33

3.3.1 虚位移原理 33

3.3.2 广义力 34

3.4 达朗贝尔原理与动力学普遍方程 36

3.4.1 达朗贝尔原理 36

3.4.2 动力学普遍方程 37

3.5 拉格朗日方程 37

3.6 两自由度机械系统动力学方程 40

3.6.1 系统动能的确定 40

3.6.2 广义力Q1、Q2的确定 42

3.6.3 两自由度机械系统的运动微分方程 42

3.7 两自由度机械手的动力学问题 46

思考题 48

习题 48

第4章 单自由度系统的振动 52

4.1 振动分类及求解步骤 52

4.1.1 振动的分类 52

4.1.2 振动问题的求解步骤 53

4.2 振动系统模型及其简化 54

4.2.1 单自由度系统的基本模型 54

4.2.2 单自由度系统模型的简化 54

4.3 单自由度系统的自由振动 55

4.3.1 单自由度线性系统的运动微分方程及其系统特性 55

4.3.2 振动系统的线性化处理 57

4.3.3 单自由度无阻尼系统的自由振动 60

4.3.4 自然频率的计算方法 70

4.3.5 有阻尼系统的自由振动 73

4.4 谐波激励下的强迫振动 78

4.4.1 谐波激励下系统振动的求解方法 78

4.4.2 谐波激励下的无阻尼强迫振动 80

4.4.3 谐波激励下的有阻尼强迫振动 83

4.5 周期性激励下的强迫振动 88

4.5.1 傅里叶级数分析法 89

4.5.2 任意周期激励下的稳态强迫振动 90

4.6 任意激励下的强迫振动 90

4.6.1 脉冲响应法与时域分析 91

4.6.2 傅里叶变换法与频域分析 96

4.6.3 拉普拉斯变换法 98

4.7 单自由度系统振动的应用 100

4.7.1 自由振动的应用 100

4.7.2 强迫振动的应用 105

思考题 115

习题 116

第5章 两自由度系统的振动 128

5.1 引言 128

5.2 两自由度系统的自由振动 129

5.2.1 两自由度振动系统的运动微分方程 129

5.2.2 无阻尼系统的自由振动与自然模态 130

5.3 坐标耦合与自然坐标 138

5.3.1 坐标耦合 138

5.3.2 自然坐标 140

5.4 两自由度系统振动的拍击现象 142

5.5 两自由度系统在谐波激励下的强迫振动 145

5.6 阻尼对强迫振动的影响 147

5.7 两自由度系统振动的应用 150

5.7.1 动力减振器 150

5.7.2 变速减振器 151

5.7.3 阻尼减振器 154

思考题 154

习题 155

第6章 多自由度系统的振动 165

6.1 引言 165

6.2 多自由度系统的振动微分方程 166

6.2.1 用牛顿运动定律或定轴转动方程建立运动方程 166

6.2.2 用拉格朗日方程建立运动微分方程 168

6.2.3 用刚度影响系数法建立运动微分方程 169

6.2.4 用柔度影响系数法建立运动微分方程 172

6.3 线性变换与坐标耦合 174

6.4 多自由度系统的自由振动 175

6.4.1 无阻尼自由振动，特征值问题 175

6.4.2 模态矢量的正交性与正规性 178

6.4.3 模态矩阵与正则矩阵 179

6.4.4 自然坐标与正则坐标，微分方程解耦 182

6.4.5 多自由度系统对初始激励的响应 183

6.4.6 系统矩阵与动力矩阵 185

6.4.7 有阻尼多自由度系统的自由振动 187

6.5 多自由度系统的强迫振动 189

6.5.1 无阻尼系统的强迫振动 189

6.5.2 有阻尼系统的强迫振动 192

6.6 多自由度系统振动的应用 195

6.6.1 汽车起重机传动系统的振动分析 196

6.6.2 气轮机—压气机喘振分析 198

6.6.3 轧钢机的冲击现象 199

6.6.4 桥式起重机起升机构振动分析 201

思考题 204

习题 204

第7章 弹性体系统的振动 210

7.1 引言 210

7.2 弦的横向振动 210

7.3 杆的纵向振动和扭转振动 214

7.3.1 杆的纵向振动 214

7.3.2 杆的扭转振动 216

7.4 梁的弯曲振动 216

7.4.1 弯曲振动的微分方程 216

7.4.2 梁的弯曲振动的响应规律 217

7.4.3 梁的边界条件 219

7.5 连续系统的强迫振动 220

7.5.1 弦的横向强迫振动 220

7.5.2 杆的纵向强迫振动 221

7.5.3 杆的扭转强迫振动 222

7.5.4 梁的横向强迫振动 223

7.6 剪切变形和转动惯量的影响 227

思考题 229

习题 229

第8章 有弹性构件机械系统动力学 232

8.1 引言 232

8.1.1 机械弹性动力学的研究内容 232

8.1.2 构件弹性变形的类型 233

8.1.3 建立机械弹性动力学模型的原则 233

8.2 挠性转子的平衡 234

8.2.1 振型平衡法 234

8.2.2 影响系数法 236

8.3 轴和轴系的振动 238

8.3.1 单圆盘挠性转子的振动 238

8.3.2 挠性转子的振动与平衡 242

8.4 凸轮机构的动力学与振动 245

8.4.1 凸轮机构的动力学模型 246

8.4.2 凸轮机构的弹性动力学分析 248

8.5 齿轮传动的噪声分析与控制 251

8.5.1 齿轮传动振动噪声的发生机理及分类 251

8.5.2 齿轮系统振动噪声的估算 252

8.5.3 齿轮传动加速度噪声计算 254

8.5.4 齿轮结构振动自鸣噪声计算 257

8.5.5 齿轮系统降噪与噪声控制 259

8.6 齿轮传动的振动与故障诊断 259

8.6.1 机械故障诊断概述 259

8.6.2 齿轮故障产生机理及其诊断方法 261

8.6.3 齿轮典型故障诊断分析 266

8.6.4 齿轮故障诊断的发展趋势 270

思考题 270

习题 271

附录 索引及外国人名译名对照表 273

参考文献 280