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第1章 绪论 1

1.1动力现象 1

1.2动力学研究的内容 2

1.3动力学研究的目的和方法 3

1.3.1动力学研究的目的 3

1.3.2动力学研究的方法 3

1.4动力学的发展 4

第2章 单自由度系统振动 6

2.1机械振动的基本知识 6

2.1.1机械振动的概念 6

2.1.2振动的动力学模型 7

2.1.3简谐振动和周期振动 9

2.1.4振动中的力学知识 10

2.1.5振动系统的分类 12

2.2运动方程的推导方法 12

2.2.1牛顿运动方程或达朗贝尔原理 12

2.2.2拉格朗日运动方程 13

2.2.3哈密顿原理 14

2.3单自由度系统的振动 16

2.3.1单自由度系统的自由振动 16

2.3.2单自由度系统的强迫振动 17

2.3.3简谐激励下的响应 17

2.3.4任意周期激励时的响应 21

2.4几种常见施力函数的响应 22

2.4.1阶跃激励的响应 22

2.4.2按直线增长激励载荷下的响应 23

2.4.3指数衰减载荷的响应 24

2.5各种激励下响应的求法 25

2.5.1参数变易法 25

2.5.2用拉普拉斯变换法求响应 27

2.5.3用卷积分求响应 27

2.5.4传递矩阵法 28

2.6脉冲激励和任意激励下的响应 28

2.6.1脉冲激励下的响应 28

2.6.2任意激励下的响应 30

第3章 多自由度系统的振动 31

3.1多自由度运动方程的建立 31

3.1.1牛顿法 31

3.1.2拉格朗日方程法 32

3.1.3影响系数法 33

3.2无阻尼自由振动的响应 38

3.3坐标耦合与解耦 44

3.3.1坐标耦合 44

3.3.2主坐标 44

3.3.3主振型的正交性 45

3.3.4模态矩阵正交性证明 46

3.3.5解耦 48

3.4多自由度振动系统的动力响应——动力响应下的实模态分析 49

3.4.1无阻尼振动系统 49

3.4.2有阻尼振动系统 50

3.4.3模态分析法 51

3.5求固有频率的近似方法 52

3.5.1瑞利法 53

3.5.2邓克莱法 56

3.5.3霍尔茨法 60

3.5.4逐次平方法 63

3.5.5矩阵迭代法 66

3.5.6集中质量法 68

第4章 工程机械动力学建模 72

4.1建立动力学模型时应考虑的因素 72

4.1.1建模时需找出主要影响因素 72

4.1.2计算模型的类型决定于动力学过程的性质 73

4.1.3动力学等效系统 73

4.2等效质量和等效转动惯量转化 75

4.2.1连续分布质量的转化——集中质量法 75

4.2.2不同传动轴上质量（转动惯量）的转化 76

4.2.3考虑弹簧质量时的当量质量（瑞利法） 80

4.2.4转动惯量的测量 82

4.3等效力和等效力矩 83

4.3.1在机械中的力 83

4.3.2等效力和等效力矩 85

4.4等效刚度的转化 87

4.4.1常见构件的刚度 87

4.4.2弹簧的串并联 89

4.4.3等效刚度转化 90

4.5等效黏性阻尼的转化 92

4.5.1等效黏性阻尼系数的确定方法 92

4.5.2与速度平方成正比的阻尼 92

4.5.3固体表面干摩擦阻尼 93

4.5.4结构阻尼 93

4.5.5黏性阻尼系数的实测法 94

4.6系统识别和参数识别 97

4.6.1单自由度系统参数识别 98

4.6.2多自由度系统参数识别 101

第5章 工程机械的过渡过程 105

5.1概论 105

5.1.1动力学问题 105

5.1.2机械的稳定运行 106

5.2工程机械的起动、制动过程概述 106

5.2.1起动过程概述 106

5.2.2制动过程概述 107

5.2.3起动和制动计算的相似性 108

5.2.4过渡过程的动力系数 109

5.3弹性对动力系统起动、制动的影响 109

5.3.1钢丝绳悬挂系统 110

5.3.2起动过程中传动系弹性的考虑 113

5.4工程机械的堵转制动 114

5.5工程机械过渡过程的一般情形 116

5.5.1二质量单自由度系统 116

5.5.2三质量二自由度振动系统 125

5.6工程机械的冲击过程 130

5.6.1起动时 130

5.6.2制动 137

第6章 工程机械的振动过程 140

6.1工程机械的自由振动 140

6.2轮式工程机械的自由振动 143

6.2.1轮式工程机械的模型 143

6.2.2无弹性悬挂的二自由度系统的振动 144

6.2.3弹性悬挂的二自由度系统的振动 145

6.2.4车身的横向摆动 148

6.3工程机械的强迫振动的振源 150

6.3.1发动机的激励力矩 150

6.3.2齿轮的振动源 153

6.3.3轴承的振源 154

6.3.4不平衡离心惯性力 155

6.4铰接式工程机械动力学 155

6.4.1铰接式机械的一般运动方程 155

6.4.2铰接式机械的运动方程的讨论 158

6.5工程机械强迫振动的应用 158

6.5.1转子的平衡问题 158

6.5.2系统的减振 160

6.5.3机械隔振 165

第7章 工程机械传动系动力学 168

7.1传动系弯曲振动模型和传递矩阵法基础知识 168

7.1.1传动系弯曲振动模型 168

7.1.2传递矩阵法基础知识 169

7.2弹簧质量系统的传递矩阵法 170

7.2.1场传递矩阵 171

7.2.2点传递矩阵 171

7.2.3系统传递矩阵 171

7.3轴盘扭转振动系统的传递矩阵法 174

7.3.1场传递矩阵 174

7.3.2点传递矩阵 174

7.3.3系统传递矩阵 175

7.3.4链状结构扭转系统 179

7.4梁上有集中质量的弯曲振动的传递矩阵法 181

7.4.1连续梁段系统 181

7.4.2质量i上作用有弹簧刚度κi的弹性支座时的传递矩阵 183

7.4.3各种特定边界条件下的传递矩阵法 184

7.4.4弯曲系统中存在铰点时的传递矩阵法 187

7.5传动系弯曲强迫振动的传递矩阵法 193

7.5.1传动系弯曲振动振源 193

7.5.2传动系弯曲强迫振动的传递矩阵法 195

第8章 工程机械行驶系动载荷及行驶平顺性 198

8.1随机过程的基本概念 198

8.1.1随机信号的样本和总体 198

8.1.2概率密度函数和原点矩 199

8.1.3平稳随机过程的定义 200

8.2随机过程的描述 200

8.2.1随机信号的幅域描述 200

8.2.2相关函数 203

8.2.3频域信息 205

8.2.4位移、速度和加速度的关系 210

8.3行驶系路面谱和行驶系动力学模型 212

8.3.1行驶系路面谱 212

8.3.2行驶系动力学模型 213

8.4无弹性悬挂时行驶系垂直振动和纵向角振动响应计算 213

8.4.1路面激励谱密度矩阵的确定 214

8.4.2行驶系响应矩阵的计算 215

8.4.3位移和加速度的响应谱矩阵 216

8.4.4位移和加速度的响应均方值 217

8.5有弹性悬挂时行驶系垂直振动和纵向角振动响应计算 218

8.6行驶平顺性及其评价方法 219

8.6.1行驶平顺性评价方法 219

8.6.2倍频程和1/3倍频程 220

8.6.3人体受到的振动 221

8.7汽车振动舒适性研究实例 222

8.7.1理论分析 223

8.7.2频率响应特性测试 225

第9章 动力学实测方法 228

9.1动力学实测系统 228

9.1.1直接测量系统 228

9.1.2激振测量系统 229

9.2测振系统的安装 229

9.2.1激振器的安装 229

9.2.2被测机器的安装 231

9.3动力学实测实例 231

9.3.1机械临界转速的实测 232

9.3.2根据输出测量求系统特性 234

9.4实测信号的预处理 237

9.4.1信号的剪切与编排 238

9.4.2信号的采样过程 238

9.4.3采样定理 239

9.4.4信号的预检 240

9.4.5窗函数 240

第10章 非线性动力学 242

10.1非线性动力学的分类 242

10.1.1惯性力为非线性的动力系统 242

10.1.2阻尼力为非线性的动力系统 243

10.1.3弹性力为非线性的动力系统 244

10.2非线性振动方程的数值解法 245

10.2.1平均加速度法 245

10.2.2线性加速度法 247

10.3非线性方程的图解方法 249

10.3.1奇点 249

10.3.2极限环 250

10.4单自由度非线性运动方程的分析求解法 253

10.4.1直接积分法 253

10.4.2分段积分法求分段线性的非线性运动方程 254

10.5单自由度非线性方程的近似求解法 255

10.5.1微振动法 255

10.5.2简谐平衡法 256

10.5.3等价线性化方法 256

10.5.4缓慢改变幅值法 259

10.5.5用等效平均矩法求等效刚度系数κe 260

10.5.6小参数法 260

10.5.7参数变易法 262

10.6非线性系统的某些物理性质 263

10.7非线性动力学的发展 266

10.7.1混沌理论 266

10.7.2分形 267

10.7.3奇异吸引子 268

参考文献 270