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第1章 绪论1

1.1动力现象1

1.2动力学研究的内容2

1.3动力学研究的目的和方法3

1.3.1动力学研究的目的3

1.3.2动力学研究的方法3

1.4动力学的发展4

第2章 单自由度系统振动6

2.1机械振动的基本知识6

2.1.1机械振动的概念6

2.1.2振动的动力学模型7

2.1.3简谐振动和周期振动9

2.1.4振动中的力学知识10

2.1.5振动系统的分类12

2.2运动方程的推导方法12

2.2.1牛顿运动方程或达朗贝尔原理12

2.2.2拉格朗日运动方程13

2.2.3哈密顿原理14

2.3单自由度系统的振动16

2.3.1单自由度系统的自由振动16

2.3.2单自由度系统的强迫振动17

2.3.3简谐激励下的响应17

2.3.4任意周期激励时的响应21

2.4几种常见施力函数的响应22

2.4.1阶跃激励的响应22

2.4.2按直线增长激励载荷下的响应23

2.4.3指数衰减载荷的响应24

2.5各种激励下响应的求法25

2.5.1参数变易法25

2.5.2用拉普拉斯变换法求响应27

2.5.3用卷积分求响应27

2.5.4传递矩阵法28

2.6脉冲激励和任意激励下的响应28

2.6.1脉冲激励下的响应28

2.6.2任意激励下的响应30

第3章 多自由度系统的振动31

3.1多自由度运动方程的建立31

3.1.1牛顿法31

3.1.2拉格朗日方程法32

3.1.3影响系数法33

3.2无阻尼自由振动的响应38

3.3坐标耦合与解耦44

3.3.1坐标耦合44

3.3.2主坐标44

3.3.3主振型的正交性45

3.3.4模态矩阵正交性证明46

3.3.5解耦48

3.4多自由度振动系统的动力响应——动力响应下的实模态分析49

3.4.1无阻尼振动系统49

3.4.2有阻尼振动系统50

3.4.3模态分析法51

3.5求固有频率的近似方法52

3.5.1瑞利法53

3.5.2邓克莱法56

3.5.3霍尔茨法60

3.5.4逐次平方法63

3.5.5矩阵迭代法66

3.5.6集中质量法68

第4章 工程机械动力学建模72

4.1建立动力学模型时应考虑的因素72

4.1.1建模时需找出主要影响因素72

4.1.2计算模型的类型决定于动力学过程的性质73

4.1.3动力学等效系统73

4.2等效质量和等效转动惯量转化75

4.2.1连续分布质量的转化——集中质量法75

4.2.2不同传动轴上质量（转动惯量）的转化76

4.2.3考虑弹簧质量时的当量质量（瑞利法）80

4.2.4转动惯量的测量82

4.3等效力和等效力矩83

4.3.1在机械中的力83

4.3.2等效力和等效力矩85

4.4等效刚度的转化87

4.4.1常见构件的刚度87

4.4.2弹簧的串并联89

4.4.3等效刚度转化90

4.5等效黏性阻尼的转化92

4.5.1等效黏性阻尼系数的确定方法92

4.5.2与速度平方成正比的阻尼92

4.5.3固体表面干摩擦阻尼93

4.5.4结构阻尼93

4.5.5黏性阻尼系数的实测法94

4.6系统识别和参数识别97

4.6.1单自由度系统参数识别98

4.6.2多自由度系统参数识别101

第5章 工程机械的过渡过程105

5.1概论105

5.1.1动力学问题105

5.1.2机械的稳定运行106

5.2工程机械的起动、制动过程概述106

5.2.1起动过程概述106

5.2.2制动过程概述107

5.2.3起动和制动计算的相似性108

5.2.4过渡过程的动力系数109

5.3弹性对动力系统起动、制动的影响109

5.3.1钢丝绳悬挂系统110

5.3.2起动过程中传动系弹性的考虑113

5.4工程机械的堵转制动114

5.5工程机械过渡过程的一般情形116

5.5.1二质量单自由度系统116

5.5.2三质量二自由度振动系统125

5.6工程机械的冲击过程130

5.6.1起动时130

5.6.2制动137

第6章 工程机械的振动过程140

6.1工程机械的自由振动140

6.2轮式工程机械的自由振动143

6.2.1轮式工程机械的模型143

6.2.2无弹性悬挂的二自由度系统的振动144

6.2.3弹性悬挂的二自由度系统的振动145

6.2.4车身的横向摆动148

6.3工程机械的强迫振动的振源150

6.3.1发动机的激励力矩150

6.3.2齿轮的振动源153

6.3.3轴承的振源154

6.3.4不平衡离心惯性力155

6.4铰接式工程机械动力学155

6.4.1铰接式机械的一般运动方程155

6.4.2铰接式机械的运动方程的讨论158

6.5工程机械强迫振动的应用158

6.5.1转子的平衡问题158

6.5.2系统的减振160

6.5.3机械隔振165

第7章 工程机械传动系动力学168

7.1传动系弯曲振动模型和传递矩阵法基础知识168

7.1.1传动系弯曲振动模型168

7.1.2传递矩阵法基础知识169

7.2弹簧质量系统的传递矩阵法170

7.2.1场传递矩阵171

7.2.2点传递矩阵171

7.2.3系统传递矩阵171

7.3轴盘扭转振动系统的传递矩阵法174

7.3.1场传递矩阵174

7.3.2点传递矩阵174

7.3.3系统传递矩阵175

7.3.4链状结构扭转系统179

7.4梁上有集中质量的弯曲振动的传递矩阵法181

7.4.1连续梁段系统181

7.4.2质量i上作用有弹簧刚度κi的弹性支座时的传递矩阵183

7.4.3各种特定边界条件下的传递矩阵法184

7.4.4弯曲系统中存在铰点时的传递矩阵法187

7.5传动系弯曲强迫振动的传递矩阵法193

7.5.1传动系弯曲振动振源193

7.5.2传动系弯曲强迫振动的传递矩阵法195

第8章 工程机械行驶系动载荷及行驶平顺性198

8.1随机过程的基本概念198

8.1.1随机信号的样本和总体198

8.1.2概率密度函数和原点矩199

8.1.3平稳随机过程的定义200

8.2随机过程的描述200

8.2.1随机信号的幅域描述200

8.2.2相关函数203

8.2.3频域信息205

8.2.4位移、速度和加速度的关系210

8.3行驶系路面谱和行驶系动力学模型212

8.3.1行驶系路面谱212

8.3.2行驶系动力学模型213

8.4无弹性悬挂时行驶系垂直振动和纵向角振动响应计算213

8.4.1路面激励谱密度矩阵的确定214

8.4.2行驶系响应矩阵的计算215

8.4.3位移和加速度的响应谱矩阵216

8.4.4位移和加速度的响应均方值217

8.5有弹性悬挂时行驶系垂直振动和纵向角振动响应计算218

8.6行驶平顺性及其评价方法219

8.6.1行驶平顺性评价方法219

8.6.2倍频程和1/3倍频程220

8.6.3人体受到的振动221

8.7汽车振动舒适性研究实例222

8.7.1理论分析223

8.7.2频率响应特性测试225

第9章 动力学实测方法228

9.1动力学实测系统228

9.1.1直接测量系统228

9.1.2激振测量系统229

9.2测振系统的安装229

9.2.1激振器的安装229

9.2.2被测机器的安装231

9.3动力学实测实例231

9.3.1机械临界转速的实测232

9.3.2根据输出测量求系统特性234

9.4实测信号的预处理237

9.4.1信号的剪切与编排238

9.4.2信号的采样过程238

9.4.3采样定理239

9.4.4信号的预检240

9.4.5窗函数240

第10章 非线性动力学242

10.1非线性动力学的分类242

10.1.1惯性力为非线性的动力系统242

10.1.2阻尼力为非线性的动力系统243

10.1.3弹性力为非线性的动力系统244

10.2非线性振动方程的数值解法245

10.2.1平均加速度法245

10.2.2线性加速度法247

10.3非线性方程的图解方法249

10.3.1奇点249

10.3.2极限环250

10.4单自由度非线性运动方程的分析求解法253

10.4.1直接积分法253

10.4.2分段积分法求分段线性的非线性运动方程254

10.5单自由度非线性方程的近似求解法255

10.5.1微振动法255

10.5.2简谐平衡法256

10.5.3等价线性化方法256

10.5.4缓慢改变幅值法259

10.5.5用等效平均矩法求等效刚度系数κe260

10.5.6小参数法260

10.5.7参数变易法262

10.6非线性系统的某些物理性质263

10.7非线性动力学的发展266

10.7.1混沌理论266

10.7.2分形267

10.7.3奇异吸引子268

参考文献270