符号表 1
前言 1
第1章 计算机辅助运动学和动力学基础 1
1.1 机械系统运动学和动力学的研究范围 1
1.2 运动学分析和动力学分析的传统方法 8
1.3 计算运动学和动力学的任务 8
1.4 本书内容学习指导 10
第一篇 平面系统 13
第2章 平面矢量、矩阵和微分运算 13
2.1 几何矢量 13
2.2 矩阵代数 15
2.3 代数矢量 20
2.4 坐标变换 21
2.5 矢量和矩阵微分 24
2.6 固定在动坐标系上点的速度和加速度 27
习题 29
主要公式汇总 31
第3章 平面笛卡儿坐标运动学 33
3.1 平面运动学的基本概念 33
3.2 构件和机架间的约束(绝对约束) 39
3.3 成对构件间的约束(相对约束) 41
3.3.1 相对坐标约束 42
3.3.2 转动副和移动副 44
3.3.3 复合运动副 47
3.4.1 齿轮 49
3.4 齿轮和凸轮-从动件 49
3.4.2 凸轮-从动件 53
3.4.3 点-从动件 58
3.5 驱动约束 59
3.5.1 绝对驱动件 59
3.5.2 相对驱动件 61
3.5.3 速度方程和加速度方程的右边 66
3.6 位置、速度和加速度分析 66
3.6.1 位置分析 67
3.6.2 速度分析 69
3.6.3 加速度分析 69
3.7 奇异构形 71
3.6.4 在时间网格上的运动学分析 71
习题 76
第4章 运动学中的数值方法 81
4.1 计算的组织 81
4.2 约束方程和雅可比的计算 85
4.3 系统的装配 87
4.4 线性方程求解和矩阵因子分解 91
4.4.1 高斯方法 91
4.4.2 L-U因子分解 97
4.5 用牛顿-拉夫森法求解非线性方程 100
4.6 多余约束的识别和消除 102
习题 104
5.1 建模和分析技术 106
第5章 平面运动学的建模和分析 106
5.2 曲柄滑块机构的运动学分析 108
5.2.1 可供选择的模型 108
5.2.2 装配分析 110
5.2.3 驱动件的确定 113
5.2.4 分析 113
5.2.5 锁定构形 116
5.3 四杆机构的运动学分析 117
5.3.1 可供选择的模型 117
5.3.2 装配 119
5.3.3 驱动件的确定 120
5.3.4 分析 120
5.3.5 锁定构形 122
5.4 急回机构的运动学分析 123
5.4.1 可供选择的模型 123
5.4.2 装配 125
5.4.3 驱动件的确定 126
5.4.4 分析 126
5.5 齿轮-滑块机构的运动学分析 130
5.5.1 运动学模型 130
5.5.2 装配 132
5.5.3 驱动件的确定 132
5.5.4 分析 132
5.6 阀门挺杆机构的运动学分析 134
5.6.1 阀门挺杆机构模型 134
5.6.4 分析 137
5.6.2 装配 137
5.6.3 驱动件的确定 137
DADS习题 139
第6章 平面系统动力学 142
6.1 平面刚体的运动方程 142
6.l.1 由牛顿方程演变来的变分运动方程 142
6.1.2 带质心坐标的变分运动方程 144
6.1.3 微分运动方程 145
6.1.4 质心的性质和极转动惯量 146
6.1.5 复合体的惯性特性 149
6.2 虚功和广义力 151
6.3 受约束平面系统的运动方程 154
6.3.1 平面系统的变分运动方程 155
6.3.2 拉格朗日乘子 158
6.3.3 微分-代数混合运动方程 159
6.3.4 初始条件 161
6.4 运动学上被驱动系统的逆向动力学 162
6.5 平衡条件 163
6.6 约束反作用力 165
习题 168
第7章 动力学中的数值方法 171
7.1 计算的组织 171
7.2 微分-代数混合运动方程的求解 174
7.3 求解微分-代数方程的算法 177
7.3.1 一阶初值问题 177
7.3.3 直接积分 179
7.3.2 广义坐标分块 179
7.3.4 约束的稳定性 180
7.3.5 混合算法 180
7.4 一阶初值问题的数值积分 181
7.4.1 多项式插值法 182
7.4.2 亚当斯-巴什福思预估值法 186
7.4.3 亚当斯-莫尔顿校正值法 191
7.4.4 预估-校正值算法的计算机执行过程 194
7.5 平衡分析的数值方法 196
习题 199
8.1 建模和分析技术 200
第8章 平面动力学的建模和分析 200
8.2 曲柄滑块机构的动力学分析 201
8.2.1 动力学模型的建立 201
8.2.2 平衡分析 202
8.2.3 逆向动力学分析 202
8.2.4 动力学分析 204
8.3 急回机构的动力学分析 206
8.3.1 动力学模型的建立 206
8.3.2 平衡分析 207
8.3.3 逆向动力学分析 207
8.3.4 动力学分析 207
8.4 螺旋弹簧的动力学分析 209
8.4.1 激波 209
8.4.2 撞击和振荡 210
8.5 阀门挺杆机构的动力学分析 213
DADS习题 214
第二篇 空间系统 217
第9章 空间笛卡儿坐标运动学 217
9.1 空间矢量 217
9.2 空间刚体运动学 225
9.3 欧拉参数定向广义坐标 237
9.4 运动学约束 245
9.4.1 运动副定义坐标系 245
9.4.2 矢量和点上的约束 246
9.4.3 构件上的绝对约束 252
9.4.4 成对构件间的约束 254
9.4.5 成对构件间的复合约束 262
9.5 驱动约束 267
9.6 位置、速度和加速度分析 269
9.6.1 位置分析 269
9.6.2 速度分析 270
9.6.3 加速度分析 271
习题 273
主要公式汇总 275
第10章 空间运动学的建模和分析 277
10.1 建模和分析技术 277
10.2 空间曲柄滑块机构的运动学分析 279
10.2.1 模型 279
10.2.2 装配 281
10.2.4 分析 282
10.2.3 驱动件的确定 282
10.3 空间四杆机构的运动学分析 283
10.3.1 可供选择的模型 283
10.3.2 装配分析 287
10.3.3 驱动件的确定 288
10.3.4 分析 289
10.4 空气压缩机的运动学分析 289
10.4.1 模型 289
10.4.2 装配 291
10.4.3 驱动件的确定 292
10.4.4 分析 292
DADS习题 293
11.1 刚体运动方程 295
第11章 空间系统动力学 295
11.2 质心的性质及转动惯量和惯性积 300
11.3 受约束空间系统的运动方程 311
11.3.1 受约束运动方程的牛顿-欧拉形式 311
11.3.2 受约束运动方程的欧拉参数形式 313
11.4 内力 315
11.4.1 移动弹簧-阻尼器-致动器 315
11.4.2 扭转弹簧-阻尼器-致动器 317
11.5 逆向动力学、平衡分析和运动副中的反作用力 318
11.6 空间微分-代数运动方程求解的数值问题 319
习题 320
主要公式汇总 321
12.2.2 逆向动力学分析 323
12.2.1 模型 323
12.2.3 动力学分析 323
第12章 空间动力学的建模和分析 323
12.1 建模和分析技术 323
12.2 空间曲柄滑块机构的动力学分析 323
12.3 空间四杆机构的动力学分析 325
12.3.1 可供选择的模型 325
12.3.2 平衡分析 326
12.3.3 逆向动力学分析 326
12.3.4 动力学分析 327
12.4 空气压缩机的动力学分析 329
12.4.1 模型 329
12.4.2 逆向动力学分析 331
12.4.3 动力学分析 332
12.5.1 可供选择的模型 334
12.5 车辆的动力学 334
12.5.2 平衡分析 339
12.5.3 操纵特性曲线 340
12.5.4 动力学分析 341
12.6 调速器机构的动力学分析 345
12.6.1 可供选择的模型 346
12.6.2 稳定状态分析 347
12.6.3 外力矩 348
12.6.4 动力学分析 348
DADS习题 350
参考文献 351