机械系统动力学原理与应用

本书首先介绍了有关机械系统动力学的一些基本概念、常用动力学方程以及相关的数学理论基础；然后按照研究对象由集中质量到刚体再到柔性体的思路，阐述了离散系统的弹性振动、多刚体系统动力学和多柔体系统动力学的基本原理和方法；最后介绍了基于通用机械系统动力学仿真软件ADAMS平台进行机械系统动力学建模分析的基本步骤及其方法，特别是结合作者的科研教学实践，给出了机械系统动力学的应用实例，以培养读者综合运用所学的数学、力学以及有关专业课程知识进行机械系统设计分析的能力，适应当前机械设计工作的需要。本书可作为高等院校机械、汽车、内燃机、宇航等相关专业研究生或高年级本科生的教学参考书，也可作为从事相关工作的工程技术人员和科研人员的参考用书。

第1章 绪论
1.1 机械系统
1.2 机械系统动力学
1.3 机械系统动力学的模型及分析方法
1.3.1 离散系统模型及分析方法
1.3.2 多体系统模型及分析方法
参考文献
第一篇 基础篇
第2章 有关机械系统动力学的一些基本概念
2.1 广义坐标与自由度
2.2 约束及其分类
2.3 虚位移原理与广义力
2.3.1 虚位移原理
2.3.2 广义力
第3章 动力学方程
3.1 质点运动学/动力学
3.1.1 质点运动学
3.1.2 达朗贝尔原理
3.1.3 动量和动量矩
3.2 动力学普遍方程
3.3 第二类拉格朗日方程
第4章 矩阵、矢量及张量
4.1 矩阵及其求导运算
4.1.1 矩阵
4.1.2 矩阵的特征值与特征向量
4.1.3 矩阵求导
4.2 矢量及其求导运算
4.2.1 矢量
4.2.2 基矢量
4.2.3 矢量的坐标矩阵
4.2.4 矢量对时间的导数
4.3 并矢与张量
4.3.1 并矢
4.3.2 张量
4.3.3 张量的运算
思考题
参考文献
第二篇 离散系统的弹性振动
第5章 单自由度系统的振动
5.1 单自由度无阻尼自由振动
5.1.1 运动微分方程
5.1.2 用拉格朗日方程建立系统运动微分方程
5.1.3 等效质量
5.1.4 等效刚度
5.2 单自由度阻尼自由振动
5.2.1 运动微分方程
5.2.2 不同阻尼情况的讨论
5.3 简谐激励下的强迫振动
5.3.1 无阻尼强迫振动
5.3.2 阻尼强迫振动
5.3.3 等效黏性阻尼
5.3.4 实例分析
5.4 周期激励下的强迫振动
5.5 非周期激励下的强迫振动
第6章 二自由度系统的振动
6.1 二自由度系统运动微分方程
6.1.1 运动微分方程
6.1.2 系统的动能、势能和能量耗散函数
6.1.3 运动微分方程的耦合问题
6.2 固有频率与主振型
6.2.1 概念的提出
6.2.2 固有频率和主振型的求解
6.3 二自由度系统的无阻尼自由振动响应
第7章 多自由度系统的振动
7.1 多自由度系统运动微分方程
7.2 固有频率与主振型
7.3 主振型的正交性
7.4 模态分析法
7.4.1 无阻尼强迫振动
7.4.2 多自由度系统中的共振
7.4.3 多自由度系统中的阻尼
7.4.4 复模态分析法
思考题
参考文献
第三篇 多体系统动力学
第8章 刚体运动学、动力学
8.1 刚体运动学
8.1.1 平面刚体运动学
8.1.2 空间运动刚体的方位描述
8.1.3 空间运动刚体的角速度与角加速度
8.1.4 空间运动刚体上任意点的位置、速度和加速度
8.2 刚体动力学
8.2.1 空间刚体动力学
8.2.2 平面刚体动力学
第9章 多刚体系统运动学
9.1 概述
9.2 平面运动多刚体系统的约束
9.2.1 约束方程
9.2.2 平面驱动方程
9.2.3 平面运动系统常见铰的约束方程
9.3 速度和加速度约束方程
9.4 空间运动多刚体系统的约束
9.4.1 基本运动关系
9.4.2 基本约束方程
9.5 多刚体系统运动学的数值分析
第10章 多刚体系统动力学
10.1 平面运动多刚体系统的动力学方程
10.1.1 广义力
10.1.2 广义质量
10.1.3 约束平面运动多刚体系统的动力学方程
10.1.4 动力学逆问题与约束反力
10.1.5 静平衡
10.2 空间运动多刚体系统的动力学方程
10.2.1 广义力
10.2.2 惯性力的虚功与广义质量
10.2.3 约束空间运动多刚体系统的动力学方程
10.2.4 动力学逆问题、约束反力和平衡分析
10.3 运用 第二类拉格朗日方程建立多刚体系统动力学方程
10.3.1 多刚体系统的第二类拉格朗日方程
10.3.2 用广义坐标表达的刚体动能
10.4 牛顿-欧拉形式的约束多刚体系统动力学方程
10.5 多刚体系统动力学方程的数值求解
10.5.1 增广法
10.5.2 缩并法
第11章 柔性多体系统动力学建模方法
11.1 柔性体的运动描述
11.1.1 浮动坐标系
11.1.2 瑞利-里茨法
11.1.3 模态分析法
11.1.4 有限元法
11.1.5 绝对节点坐标法
11.2 平面运动柔性多体系统运动学
11.2.1 柔性体上任一点的位置、速度和加速度
11.2.2 约束方程
11.3 平面运动柔性多体系统动力学方程
11.3.1 柔性体的动能及质量矩阵
11.3.2 广义弹性力及刚度矩阵
11.3.3 广义主动力
11.3.4 系统动力学方程
11.4 空间运动柔性多体系统运动学
11.4.1 柔性体上任一点的位置、速度和加速度
11.4.2 约束方程
11.5 空间运动柔性多体系统动力学方程
11.5.1 柔性体的动能与质量矩阵
11.5.2 广义弹性力
11.5.3 广义主动力
11.5.4 系统动力学方程
11.6 柔性多体系统动力学方程的有限元格式
11.6.1 柔性体上任一点的运动
11.6.2 质量矩阵
11.6.3 刚度矩阵
11.6.4 系统动力学方程
11.6.5 坐标缩减
思考题
参考文献