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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