机械系统动力学与振动学基础

以动力学为核心的动态设计方法经历多年发展，目前已贯穿于高速器械的设计、制造、运行全生命流程。本书从振动系统特性分析与结构响应求解两个方面出发，对机械刚体动力学和机械振动的一般理论及其在工程中的应用进行介绍，包括机械刚体动力学，弹性体动力学中的单自由度、多自由度与连续系统振动理论，以及模态测试与分析等内容。
本书旨在使高年级本科生掌握机械刚体动力学及弹性体动力学的基本概念和理论，具备机械系统动态分析的思想，了解振动理论的工程应用。本书也可用于研究生课程的教学，还可供学术同行从事科学研究时参考。

绪论
0.1 机械动力学及其发展简史
0.1.1 机械动力学在力学体系中的位置
0.1.2 机械动力学发展简史
0.2 机械振动及研究概况
0.2.1 常见机械振动问题
0.2.2 机械振动的研究概况及其发展
0.3 课程研究意义及内容简介
第1章 机械刚体动力学
1.1 机构平衡的概念
1.1.1 机构平衡的目的
1.1.2 机构平衡的分类
1.2 刚性回转体的平衡
1.2.1 刚性回转体的静平衡
1.2.2 刚性回转体的动平衡
1.2.3 柔性轴（转子）的平衡
1.3 平面机构的平衡
1.3.1 质量代换
1.3.2 曲柄滑块机构的摆动力部分平衡
1.3.3 内燃机平衡的定性分析
1.3.4 平面连杆机构的接近平衡
1.3.5 平面连杆机构的优化综合平衡
习题
第2章 单自由度机械系统的振动
2.1 机械系统振动三要素
2.1.1 质量
2.1.2 弹性
2.1.3 阻尼
2.2 单自由度系统振动微分方程
2.2.1 直线往复运动振动系统
2.2.2 扭转振动系统
2.2.3 微幅摆动系统
2.3 单自由度系统的自由振动
2.3.1 无阻尼单自由度系统的自由振动
2.3.2 等效质量、等效刚度与固有频率
2.3.3 具有黏性阻尼系统的自由振动
2.4 简谐激励作用下的单自由度系统受迫振动
2.4.1 无阻尼单自由度系统受迫振动
2.4.2 具有黏性阻尼系统的受迫振动
2.4.3 支承运动引起的受迫振动
2.5 周期激振力作用下的单自由度系统受迫振动
2.6 任意激振力作用下的单自由度系统受迫振动
习题
第3章 两自由度机械系统的振动
3.1 两自由度系统振动微分方程
3.2 两自由度无阻尼系统的自由振动
3.2.1 固有频率和主振型
3.2.2 时域响应求解
3.2.3 模态坐标求解
3.3 两自由度无阻尼系统的受迫振动
3.4 两自由度有阻尼系统的自由振动
3.5 两自由度有阻尼系统的受迫振动
3.5.1 受迫振动方程及其通解
3.5.2 受迫振动方程稳态解
3.6 工程应用——单自由度动力吸振器
3.6.1 单自由度动力吸振器运动方程
3.6.2 动力吸振器常用优化准则
3.6.3 动力吸振器抑制弱刚性结构车削振动
3.6.4 动力吸振器抑制长悬伸铣刀振动
习题
第4章 多自由度机械系统的振动
4.1 振动微分方程的建立
4.1.1 拉格朗日方程法
4.1.2 刚度影响系数法
4.2 多自由度系统固有频率和主振型
4.2.1 固有频率
4.2.2 主振型
4.2.3 振型向量的正交性
4.3 多自由度系统的受迫振动
4.3.1 无阻尼多自由度系统对简谐激振的响应
4.3.2 有阻尼多自由度系统对简谐激振的响应
4.4 工程应用——两自由度动力吸振器
4.4.1 两自由度吸振器运动微分方程
4.4.2 两自由度吸振器抑制单模态
4.4.3 两自由度吸振器抑制两模态
习题
第5章 连续体振动
5.1 杆的纵向振动
5.1.1 振动微分方程的建立
5.1.2 固有频率和振型函数
5.1.3 纵向振动的响应求解
5.2 圆轴的扭转振动
5.2.1 振动微分方程的建立
5.2.2 轴的扭转自由振动
5.2.3 轴的扭转受迫振动
5.3 等截面直梁的横向振动
5.3.1 振动微分方程的建立
5.3.2 横向振动的固有频率
5.3.3 横向自由振动的响应
习题
第6章 模态测试与分析
6.1 信号处理技术
6.1.1 采样定理
6.1.2 快速傅里叶变换
6.1.3 频谱泄漏
6.2 模态激励技术
6.2.1 实验设备
6.2.2 频响函数估计
6.3 模态测试方法
6.4 模态参数辨识
6.4.1 单自由度系统
6.4.2 多自由度系统
6.5 工程应用
6.5.1 三轴立铣床模态测试及分析
6.5.2 四轴并联数控机床模态测试及分析
习题
参考文献