静力学篇 4
第1章 引论 4
1-1 静力学模型概述 4
1-1-1 力的两种效应 4
1-1-2 物体的抽象与理想化--刚体 4
1-1-3 受力的抽象与理想化--集中力与分布力 5
1-1-4 接触与连接方式的抽象与理想化--约束 6
1-1-5 物体受力分类 6
1-2 工程常见约束与约束力 7
1-2-1 柔性约束 7
1-2-2 刚性约束 7
1-3 受力分析初步 11
1-3-1 受力图 11
1-3-2 基本平衡原理及其应用 12
1-4 结论与讨论 15
1-4-1 关于平衡原理 15
1-4-2 关于二力构件 15
1-4-3 静力学原理的适用性 16
1-4-4 关于约束 17
1-4-5 受力分析方法与过程 17
习题 18
第2章 力系的等效与简化 24
2-1 力矩概念的扩展和延伸 24
2-1-1 力对点之矩及其矢量表示 24
2-1-2 力对轴之矩 25
2-1-3 合力之矩定理 26
2-2 等效力系定理 27
2-2-1 物理学中的结论 27
2-2-2 力系运动效应的特征量--力系的主矢与主矩 28
2-2-3 等效力系定理 29
2-3 力偶及其性质 30
2-3-1 力偶的定义 30
2-3-2 力偶的基本性质 31
2-3-3 推论 32
2-3-4 力偶系及其合成 32
2-3-5 力偶系的平衡条件 33
2-4 力系的简化 35
2-4-1 力向一点平移定理 35
2-4-2 一般力系的简化 36
2-4-3 力系简化在固定端约束力分析中的应用 37
2-5 结论与讨论 39
2-5-1 关于力矢、主矢、力矩矢、力偶矩矢以及主矩的矢量性质 39
2-5-2 关于合力之矩定理及其应用 39
2-5-3 关于力系简化的最后结果 39
2-5-4 关于实际约束与简化模型 40
2-5-5 关于力偶性质推论的适用性 41
习题 41
第3章 力系的平衡 47
3-1 力系的平衡条件 47
3-2 一般力系的平衡方程 47
3-2-1 平衡方程的一般形式 47
3-2-2 平面一般力系的平衡方程 48
3-2-3 平面力系平衡方程的其他形式 48
3-3 单个刚体的平衡问题 49
3-4 简单多刚体系统的平衡问题 52
3-5 承受空间力系的刚体平衡问题 56
3-6 超静定平衡问题 57
3-6-1 刚体自由度的概念 58
3-6-2 刚体的三种约束状态 58
3-6-3 超静定次数 59
3-7 结论与讨论 59
3-7-1 受力分析的重要性 59
3-7-2 关于简单多刚体系统平衡问题的讨论 60
3-7-3 关于特殊力系的平衡问题 61
3-7-4 几种空间约束的约束力 62
3-7-5 正确的直观判断 62
3-7-6 关于完全约束与不完全约束的讨论 63
3-7-7 关于自由度 64
3-7-8 求解超静定问题的方法简述 65
习题 65
第4章 摩擦平衡问题 72
4-1 摩擦的基本概念 72
4-1-1 摩擦与摩擦类型 72
4-1-2 滑动摩擦力 库伦定律 73
4-1-3 摩擦角与自锁现象 74
4-2 摩擦平衡问题 77
4-2-1 工程中常见的几类摩擦平衡问题 77
4-2-2 求解摩擦平衡问题的基本方法 77
4-3 应用实例 78
4-4 螺旋器械与楔块自锁条件 85
4-4-1 螺旋器械的自锁条件 85
4-4-2 楔块与尖劈的自锁条件 86
4-5 滚动阻碍概述 87
4-5-1 绝对刚性约束模型的局限性 87
4-5-2 考虑接触变形的柔性约束模型 88
4-5-3 滚动阻碍 88
4-5-4 滑动摩擦力在滚动运动中的作用 89
4-6 结论与讨论 91
4-6-1 摩擦平衡问题的特点 91
4-6-2 摩擦平衡参数取值范围的确定 91
4-6-3 自锁与不自锁 92
4-6-4 分析摩擦平衡问题要点 92
4-6-5 自我命题研究 93
习题 94
运动学篇 101
第5章 引论 101
5-1 运动学的任务 101
5-2 运动学与工程运动分析 102
5-3 运动学的模型及其运动形式 103
5-3-1 运动学的模型：点与刚体 103
5-3-2 点的运动形式 104
5-3-3 刚体的运动形式 104
5-4 变矢量对时间的导数与动参考系 108
5-5 结论与讨论 110
5-5-1 本课程中的运动学与物理学中运动学的比较 110
5-5-2 矢量导数？与标量导数(如，y=f(x),？)的重要区别 110
5-5-3 本课程所研究的刚体运动学，对变形体的运动学描述有一定意义 110
习题 111
第6章 点的一般运动与刚体的简单运动 113
6-1 描述点运动的变矢量法 113
6-1-1 点的运动方程、速度与加速度 113
6-1-2 速度端图 115
6-1-3 变矢量对时间导数的几何解释 116
6-2 描述点运动的直角坐标法 116
6-2-1 运动方程 116
6-2-2 速度 117
6-2-3 加速度 117
6-3 描述点运动的弧坐标法 120
6-3-1 运动方程 120
6-3-2 密切面与自然轴系 120
6-3-3 速度 122
6-3-4 切向加速度与法向加速度 123
6-4 刚体的简单运动--平移与定轴转动 127
6-4-1 平移 127
6-4-2 定轴转动 128
6-5 结论与讨论 131
6-5-1 建立点的运动方程与研究点的运动几何性质 131
6-5-2 描述点的一般运动的三种方法及其比较 131
6-5-3 运动学与静力学中的矢量运算比较；矢量导数与标量导数运算比较 132
6-5-4 点的运动学的两类应用问题 132
6-5-5 极坐标形式的运动学方程 132
习题 133
第7章 点的复合运动 137
7-1 绝对运动、相对运动与牵连运动 137
7-2 绝对运动方程与相对运动方程关系式 138
7-2-1 变矢量法 138
7-2-2 直角坐标法 139
7-3 速度合成定理 141
7-4 加速度合成定理 144
7-4-1 绝对加速度、相对加速度与牵连加速度 144
7-4-2 一个反例 144
7-4-3 特殊的几何法证明·科氏加速度 145
7-4-4 解析法证明的数学基础：矢量的绝对导数与相对导数 148
7-4-5 解析法证明 152
7-5 结论与讨论 156
7-5-1 与物理学研究点的复合运动的区别 156
7-5-2 牵连运动与牵连速度的概念 157
7-5-3 正确选择动点和动系，是应用点的复合运动理论的重要步骤 157
7-5-4 科氏加速度概念与正确应用加速度合成定理的投影式 158
习题 159
第8章 刚体平面运动 163
8-1 刚体平面运动方程 163
8-1-1 刚体平面运动力学模型的再简化 163
8-1-2 刚体平面运动的自由度、广义坐标和运动方程 164
8-2 平面运动分解为平移和转动 平面运动的角速度概念 166
8-3 平面图形上各点的速度分析 瞬时速度中心概念 168
8-3-1 基点法 168
8-3-2 速度投影定理法 171
8-3-3 瞬时速度中心法 172
8-4 平面图形上各点的加速度分析 175
8-5 平面运动分解为转动和转动 平面运动的角速度合成定理 180
8-5-1 一种机构的两种运动分解 181
8-5-2 平面运动的角速度合成定理 182
8-5-3 ωe=ωr的情形：转动偶 182
8-6 结论与讨论 183
8-6-1 运动分析方法的评价与选用原则 183
8-6-2 通过平面图形上点的速度与加速度分析，进一步巩固速度与加速度概念 184
8-6-3 平面图形上点的加速度分布也能看成绕速度瞬心C？旋转么？ 184
8-6-4 平面图形的角速度ω与相对角速度ωr 185
8-6-5 机械臂抓举或搬运物体的运动学 185
8-6-6 运动学正问题与反(逆)问题 186
习题 187
第9章 刚体定点转动与刚体一般运动简介 192
9-1 力学模型的再简化 自由度 192
9-2 用欧拉角描述刚体定点转动 193
9-2-1 欧拉角 193
9-2-2 运动方程 194
9-3 达朗贝尔-欧拉位移定理 转动瞬轴与瞬时角速度 194
9-3-1 达朗贝尔-欧拉位移定理 194
9-3-2 转动瞬轴，瞬时角速度与角加速度 195
9-3-3 刚体定点转动的运动性质 196
9-4 刚体绕相交轴转动的角速度合成定理 196
9-4-1 刚体绕相交轴转动的角速度合成定理 196
9-4-2 用欧拉角速度表示刚体的角速度 198
9-5 刚体一般运动 200
9-5-1 一般运动分解为平移与定点转动 200
9-5-2 自由度、广义坐标和运动方程 201
9-6 结论与讨论 201
9-6-1 刚体定点转动为绕过定点的一系列瞬时轴以瞬时角速度ω作瞬时转动 201
9-6-2 角速度的矢量性 201
9-6-3 刚体运动形式小结 202
习题 202
动力学篇 207
第10章 引论 207
10-1 动力学的研究内容 207
10-2 动力学的力学模型：一般质点系 208
10-3 动力学的理论研究方法与课程体系 209
10-3-1 动力学理论研究方法 209
10-3-2 动力学的课程体系 209
10-4 动力学两类应用问题 210
10-5 结论与讨论 211
10-5-1 质点系模型包含的类别 211
10-5-2 动力学正问题与反(逆)问题 213
第11章 质点在惯性与非惯性参考系中的动力学 215
11-1 质点在惯性参考系中的动力学 215
11-1-1 物理学阐述的牛顿第二定律回顾 215
11-1-2 质点在惯性系中的运动微分方程 216
11-1-3 质点动力学第二类问题应用举例 216
11-2 质点在非惯性参考系中的动力学 222
11-2-1 质点在非惯性系中的运动微分方程 222
11-2-2 牵连惯性力与科氏力概念及分析 224
11-2-3 应用举例 227
11-3 结论与讨论 229
11-3-1 动力学建模方法要点 229
11-3-2 运动微分方程？与？的区别 230
11-3-3 物体运动不仅决定于受力，而且决定于运动初始条件 230
11-3-4 质点在介质阻尼中自由下落问题的应用 231
11-3-5 单摆的大幅摆动与非线性动力学系统 232
习题 233
第12章 质点系动量定理 238
12-1 动量定理与质量中心运动定理 238
12-1-1 质点系整体运动的基本特征量之一：动量的主矢 238
12-1-2 物理学中相关内容的回顾与扩展 240
12-1-3 实例分析 242
12-2 动量定理应用于简单刚体系统 244
12-3 动量定理应用于开放质点系：定常质量流 250
12-3-1 质量流的形式与模型 250
12-3-2 动量定理的定常流形式 252
12-4 结论与讨论 254
12-4-1 刚体系统的动量计算与运动分析方法的应用 254
12-4-2 动约束力分析 254
12-4-3 牛顿第二定律与动量守恒 255
12-4-4 流体与固体相互作用(常称“流固耦合”)问题 255
习题 256
第13章 质点系动量矩定理 260
13-1 质点系(相对定点)动量矩定理 260
13-1-1 质点系整体运动的基本特征量之二：动量的主矩 260
13-1-2 质点系动量矩定理 261
13-2 刚体定轴转动运动微分方程 刚体对轴的转动惯量 264
13-2-1 刚体定轴转动运动微分方程 264
13-2-2 刚体对轴的转动惯量 265
13-2-3 工程实例分析 267
13-3 动量矩定理应用于简单刚体系统(1) 270
13-4 质点系相对质心(平移坐标)动量矩定理 274
13-4-1 质点系相对质心(平移坐标)动量矩 274
13-4-2 质点系相对质心(平移坐标)动量矩定理 275
13-4-3 关于质点系相对质心(平移坐标)动量矩定理的讨论 275
13-5 刚体平面运动微分方程 276
13-5-1 刚体平面运动微分方程 276
13-5-2 关于刚体平面运动微分方程的讨论 277
13-5-3 工程实例分析 277
13-6 动量矩定理应用于简单刚体系统(2) 279
13-7 陀螺运动的近似理论 282
13-7-1 莱查定理 282
13-7-2 陀螺运动的近似分析方法 284
13-7-3 三自由度陀螺的力学特性 285
13-8 结论与讨论 288
13-8-1 质点系矢量动力学的两个矢量系(外力系与动量系)及其关系 288
13-8-2 刚体定轴转动运动微分方程与质点系(相对定轴)动量矩定理 289
13-8-3 所考察系统的约束问题与质点系动量矩定理的应用 289
13-8-4 用三线摆法测量复杂形状物体的转动惯量 289
13-8-5 突然解除约束问题 290
13-8-6 重力矩在角振动中的不同作用 291
13-8-7 质点系动量矩定理的定常流形式简介 291
习题 292
第14章 质点系动能定理 298
14-1 动量与能量 298
14-2 力的功 299
14-2-1 力的功定义 299
14-2-2 弹簧力的功 300
14-2-3 作用在刚体上力偶的功 301
14-2-4 内力的功 302
14-2-5 一种理想约束力的功 304
14-3 质点系的动能与刚体的动能 305
14-3-1 质点系的动能 305
14-3-2 柯尼希定理 307
14-3-3 刚体的动能 309
14-4 质点系动能定理与机械能守恒 310
14-4-1 质点动能定理 310
14-4-2 质点系动能定理 310
14-4-3 有势力和势能 311
14-4-4 机械能守恒 312
14-5 质点系动能定理应用于简单刚体系统 312
14-6 功率、功率方程与机械效率 316
14-6-1 功率 316
14-6-2 功率方程 316
14-6-3 机械效率 317
14-7 动力学普遍定理综合应用 318
14-8 结论与讨论 322
14-8-1 用柯尼希定理正确计算刚体平面运动的动能 322
14-8-2 运动学中的速度(含角速度)分析方法与质点系(含二维刚体)动能的计算 323
14-8-3 弹簧力的功、弹簧力势能的计算 324
14-8-4 动力学普遍定理在定常质量流动力学中的应用 324
习题 325
第15章 达朗贝尔原理 330
15-1 达朗贝尔原理与惯性力 330
15-2 达朗贝尔原理的质点系形式 333
15-3 刚体惯性力系的简化 334
15-3-1 惯性力系的分布特征 334
15-3-2 惯性力系的主矢与主矩 334
15-3-3 惯性力系的主矢与主矩的物理意义 336
15-4 动静法应用(1)：刚体的动约束力分析 337
15-5 动静法应用(2)：弹性杆件的动应力分析 342
15-6 结论与讨论 346
15-6-1 达朗贝尔惯性力与质点在非惯性系动力学中的惯性力 346
15-6-2 正确施加与简化惯性力系是应用达朗贝尔原理的关键 346
15-6-3 惯性力系简化结果的适用条件 347
15-6-4 动能定理与达朗贝尔原理综合应用 347
15-6-5 转子制造或装配误差引起的轴承动约束力 348
15-6-6 用达朗贝尔原理定性分析蛤蟆夯的运动 349
习题 350
第16章 分析力学基本概念与分析静力学 355
16-1 刚体静力学与分析静力学比较 355
16-2 分析力学的基本概念 358
16-2-1 约束 358
16-2-2 广义坐标与自由度 361
16-2-3 虚位移与虚功 363
16-2-4 理想约束 364
16-3 虚位移原理 365
16-3-1 虚位移原理 365
16-3-2 虚位移原理应用概述 365
16-3-3 虚位移原理在简单刚体系统中的应用 366
16-4 势能驻值定理与最小势能原理--虚位移原理的有势力形式 371
16-4-1 势能驻值定理 371
16-4-2 最小势能原理 372
16-5 结论与讨论 375
16-5-1 确定给出系统的自由度与广义坐标 375
16-5-2 应用虚位移原理时，解析法或几何法的选用 375
16-5-3 本书叙述虚位移原理的观点 377
16-5-4 虚位移和虚功是分析力学的核心概念 377
习题 378
第17章 分析动力学基础 383
17-1 引言 383
17-1-1 分析动力学的发展与拉格朗日的目标 383
17-1-2 分析动力学的研究对象、任务与方法 384
17-2 达朗贝尔-拉格朗日原理 385
17-2-1 达朗贝尔-拉格朗日原理的推证与表述 385
17-2-2 从达朗贝尔原理推导达朗贝尔-拉格朗日原理的讨论 385
17-2-3 达朗贝尔-拉格朗日原理的应用 386
17-3 拉格朗日方程 388
17-3-1 广义主动力概念 389
17-3-2 拉格朗日关系式 390
17-3-3 拉格朗日方程的基本形式 391
17-3-4 拉格朗日方程的有势力形式 392
17-3-5 从达朗贝尔-拉格朗日原理推导拉格朗日方程的讨论 393
17-3-6 拉格朗日方程的应用 393
17-4 结论与讨论 398
17-4-1 拉格朗日方程的限制条件与表达形式 398
17-4-2 拉格朗日方程特点与正确计算系统功能量的重要性 398
17-4-3 现代动力学的发展与动力学建模方法评价标准 400
习题 401
第18章 碰撞 406
18-1 碰撞的力学特征与模型 406
18-1-1 碰撞现象的力学特征 406
18-1-2 完全刚体模型与有局部接触变形的刚体模型 407
18-2 动力学普遍定理在碰撞问题中的应用 恢复因数 409
18-2-1 质点系动量定理的积分形式 409
18-2-2 质点系动量矩定理的积分形式 409
18-2-3 刚体定轴转动与平面运动微分方程的积分形式 410
18-2-4 恢复因数 410
18-2-5 碰撞过程中的动能变化 414
18-3 两球的斜碰撞 416
18-4 刚体碰撞中的突加约束问题与撞击中心 419
18-4-1 突加约束问题 419
18-4-2 撞击中心 422
18-5 结论与讨论 423
18-5-1 识别碰撞与非碰撞现象，区分磁撞与非碰撞过程 423
18-5-2 动量与能量概念、方法在碰撞问题中的应用 424
18-5-3 突然施加约束与突然解除约束问题 424
18-5-4 关于冲击问题 424
习题 426
第19章 振动 430
19-1 振动问题运动微分方程的建立及常见振动问题的分类 430
19-2 单自由度线性系统的自由振动 434
19-2-1 单自由度系统的等效刚度和等效质量 无阻尼自由振动 434
19-2-2 单自由度系统的广义阻力系数 阻尼对自由振动的影响 440
19-3 单自由度线性系统的受迫振动 443
19-3-1 简谐激励的响应(全解) 443
19-3-2 简谐激励的响应(特解研究) 446
19-3-3 受迫振动中的能量关系 452
19-4 结论与讨论 454
19-4-1 结论 454
19-4-2 关于线性系统自由振动为简谐振动的讨论 455
19-4-3 关于单自由度自由振动等时性的讨论 456
习题 458
附录A 习题答案 463
附录B 索引 476
附录C 主要参考书目 482
主编简介 483