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第1章 绪论1

1.1 机械系统的概念1

1.1.1 系统1

1.1.2 机械系统2

1.1.3 机械系统的数学模型2

1.2 离散系统和连续系统2

1.2.1 离散系统3

1.2.2 连续系统3

1.2.3 离散系统和连续系统的辩证统一4

1.3 线性系统和非线性系统6

1.4 确定性、随机性与模糊性7

1.5 机械系统动力学的任务7

1.5.1 机械系统动力学建模与仿真8

1.5.2 机械系统动力学设计8

1.5.3 机械系统动力学控制9

1.5.4 我国机械系统设计的现状9

1.6 机械系统动力学分析及其迫切性10

第2章 单自由度系统振动12

2.1 引言12

2.2 单自由度无阻尼自由振动14

2.2.1 系统的动力学模型和运动微分方程14

2.2.2 振动特性的分析15

2.2.3 扭转系统的无阻尼自由振动16

2.2.4 单自由度无阻尼系统固有频率的计算方法17

2.3 单自由度系统有阻尼振动25

2.3.1 系统动力学模型和运动微分方程25

2.3.2 振动特性的讨论27

2.4 单自由度系统的强迫振动29

2.4.1 简谐强迫振动30

2.4.2 周期激振力引起的强迫振动38

2.4.3 任意激振力引起的强迫振动39

2.5 强迫振动理论的应用43

2.5.1 振动的隔离43

2.5.2 轴的临界转速46

2.6 单自由度系统振动的Simulink建模与仿真48

2.6.1 MATLAB/Simulink简介48

2.6.2 基于Simulink的振动建模与仿真51

2.6.3 基于M文件的振动建模与仿真55

2.7 习题56

第3章 二自由度系统的振动58

3.1 引言58

3.2 二自由度系统的自由振动59

3.2.1 系统的运动微分方程59

3.2.2 固有频率和主振型59

3.2.3 系统对初始条件的响应62

3.2.4 振动特性的讨论62

3.3 二自由度系统的强迫振动64

3.3.1 系统的运动微分方程64

3.3.2 振动特性的讨论65

3.3.3 动力减振器68

3.4 习题70

第4章 多自由度系统振动72

4.1 多自由度系统运动方程的建立72

4.1.1 拉格朗日方法72

4.1.2 影响系数法74

4.2 多自由度系统的固有频率和主振型76

4.2.1 固有频率76

4.2.2 主振型77

4.2.3 基于MATLAB的固有频率和振型计算79

4.2.4 主振型的正交性82

4.3 多自由度系统的模态分析法83

4.3.1 模态矩阵83

4.3.2 模态坐标及正则坐标85

4.3.3 用模态分析法求系统动力响应90

4.4 多自由度系统和数值方法92

4.4.1 瑞利法92

4.4.2 邓柯莱法94

4.4.3 矩阵迭代法95

4.5 习题104

第5章 弹性体的振动105

5.1 引言105

5.2 杆的纵向振动106

5.2.1 运动方程106

5.2.2 固有频率和主振型107

5.3 轴的扭转振动109

5.3.1 运动方程109

5.3.2 固有频率和主振型110

5.4 梁的横向自由振动111

5.4.1 运动方程111

5.4.2 固有频率和主振型113

5.5 梁的横向受迫振动120

5.5.1 主振型的正交性120

5.5.2 用模态分析法求解梁的动力响应122

5.6 梁的有限元建模与分析128

5.6.1 纵向振动杆单元129

5.6.2 横向振动梁单元130

5.6.3 系统的振动微分方程133

5.6.4 例题135

5.6.5 变截面梁的模态分析137

5.7 矩形薄板的振动分析145

5.7.1 薄板概念和假设145

5.7.2 问题描述146

5.7.3 操作步骤146

5.8 习题151

第6章 多刚体系统动力学建模与仿真153

6.1 多刚体系统动力学的建模原理与方法153

6.2 多刚体系统的基本概念154

6.2.1 多刚体系统154

6.2.2 刚体156

6.2.3 铰（运动约束）156

6.2.4 外力与力元156

6.3 刚体动力学的基本原理157

6.3.1 方向余弦矩阵157

6.3.2 刚体空间转动的描述158

6.3.3 刚体的角速度160

6.3.4 刚体上任意点的运动学161

6.4 递推形式的多刚体系统运动学162

6.5 凯恩方法及多刚体系统动力学方程163

6.5.1 偏速度及偏角速度163

6.5.2 广义主动力及广义惯性力164

6.6 机械系统动力学方程的数值解法165

6.6.1 龙格－库塔法165

6.6.2 变步长法166

6.6.3 算法误差和稳定性167

6.7 基于ADAMS的机械系统动力学建模与仿真168

6.7.1 ADAMS软件的模块组成及功能168

6.7.2 基于ADAMS的多体系统动力学建模及数值计算171

6.7.3 三自由度机械手动力学建模与仿真分析180

6.7.4 悬吊式起重机动力学建模与仿真分析183

第7章 机械系统动力学实验186

7.1 两自由度动力消振实验186

7.1.1 实验内容186

7.1.2 实验目的186

7.1.3 实验要求186

7.1.4 实验仪器与设备186

7.1.5 实验原理及框图187

7.1.6 实验方法及步骤187

7.2 悬臂梁固有频率与振型测量188

7.2.1 实验内容188

7.2.2 实验目的188

7.2.3 实验要求188

7.2.4 实验所需仪器设备及原理方法189

7.2.5 实验操作步骤189

7.2.6 实验报告要求190

7.3 自由梁模态实验190

7.3.1 实验内容190

7.3.2 实验目的191

7.3.3 实验要求191

7.3.4 实验所用仪器设备191

7.3.5 实验原理191

7.3.6 实验方法与步骤192

7.4 曲柄滑块机构的运动学建模与仿真192

7.4.1 曲柄滑块机构的运动学方程192

7.4.2 Simulink环境下的曲柄滑块机构运动学建模与仿真193

7.4.3 ADAMS环境下的曲柄滑块机构运动学建模与仿真196

7.5 凸轮动力学建模仿真与设计分析201

7.5.1 凸轮三维设计201

7.5.2 约束建模204

7.5.3 数值仿真与设计分析205

参考文献208