本书为适应现代机械产品和结构的振动检测与分析、振动利用与振动防治需要，以及研究生“机械振动”课程的教学要求，结合作者多年的科研实践、机械振动教学实践撰写而成。 全书共13章。第一部分为基础理论篇，内容包括：绪论；振动问题的力学基础；单自由度系统的振动；两自由度系统的振动；多自由度系统的振动。第二部分为应用篇，内容包括：机械振动系统利用工程；机械振动系统防治工程；振动系统的测试、辨识与分析。第三部分为深化理论篇，内容包括：多自由度系统振动的分析方法；连续系统的振动；随机激励下的振动；非线性振动；自激振动。书中各章均有相当数量的例题、思考题和习题，便于读者理解和练习。
样章试读
目录
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第二版前言
第一版前言
第一篇 基础理论篇
第1章 绪论 3
1.1 系统与机械系统 3
1.1.1 系统 3
1.1.2 机械系统 4
1.1.3 系统组成 4
1.2 材料变形与动力学分类 5
1.2.1 动态系统问题的类型 5
1.2.2 材料的变形和断裂 5
1.2.3 动力学分类 6
1.3 系统模型与振动分类 6
1.3.1 力学模型与数学模型 6
1.3.2 振动及其分类 7
1.3.3 振动问题的求解步骤 8
1.4 系统模型分类与处理方法 9
1.4.1 系统模型分类 9
1.4.2 离散系统与连续系统 9
1.4.3 线性系统与非线性系统 10
1.4.4 确定性系统与随机性系统 11
1.4.5 无阻尼系统与有阻尼系统 12
1.4.6 定常系统与参变系统 13
1.5 机械振动的理论体系与研究内容 14
1.5.1 机械振动的研究意义 14
1.5.2 机械振动的理论体系 15
1.5.3 机械振动的研究内容 15
思考题 18
第2章 振动问题的力学基础 19
2.1 自由度与广义坐标 19
2.1.1 自由度 19
2.1.2 广义坐标 21
2.2 虚位移原理与广义力 23
2.2.1 功与能 23
2.2.2 虚位移 24
2.2.3 理想约束 25
2.2.4 虚位移原理 26
2.2.5 广义力 26
2.3 影响系数、系统机械能与互易定理 28
2.3.1 影响系数 28
2.3.2 势能及其线性化 30
2.3.3 动能的广义坐标表达式及其线性化 33
2.3.4 互易定理 34
2.4 建立振动方程的原理与常用方法 35
2.4.1 达朗贝尔原理 35
2.4.2 动力学普遍方程 37
2.4.3 拉格朗日方程 37
2.4.4 哈密顿方程 40
思考题 43
习题 43
第3章 单自由度系统的振动 46
3.1 振动系统模型及其简化 46
3.1.1 单自由度系统的基本模型 46
3.1.2 单自由度系统模型的简化 47
3.2 单自由度系统的自由振动 48
3.2.1 单自由度线性系统的运动微分方程及其系统特性 48
3.2.2 振动系统的线性化处理 50
3.2.3 单自由度无阻尼系统的自由振动 51
3.2.4 自然频率的计算方法 63
3.2.5 有阻尼系统的自由振动 66
3.3 谐波激励下的强迫振动 71
3.3.1 谐波激励下系统振动的求解方法 71
3.3.2 谐波激励下的无阻尼强迫振动 74
3.3.3 谐波激励下的有阻尼强迫振动 79
3.4 周期性激励下的强迫振动 85
3.4.1 傅里叶级数分析法 85
3.4.2 周期性激励下的稳态强迫振动 87
3.5 任意激励下的强迫振动 88
3.5.1 脉冲响应法与时域分析 88
3.5.2 傅里叶变换法与频域分析 93
3.5.3 拉普拉斯变换法 95
思考题 98
习题 98
第4章 两自由度系统的振动 110
4.1 引言 110
4.2 两自由度系统的自由振动 111
4.2.1 两自由度振动系统的运动微分方程 111
4.2.2 无阻尼系统的自由振动与自然模态 112
4.3 坐标親合与自然坐标 120
4.3.1 坐标耦合 120
4.3.2 自然坐标 123
4.4 两自由度系统振动的拍击现象 125
4.5 两自由度系统在谐波激励下的强迫振动 128
4.5.1 无阻尼系统的强迫振动 128
4.5.2 有阻尼系统的强迫振动 131
思考题 134
习题 134
第5章 多自由度系统的振动 145
5.1 引言 145
5.2 多自由度系统的振动微分方程 146
5.2.1 用牛顿运动定律或定轴转动方程建立运动方程 146
5.2.2 用拉格朗日方程建立运动微分方程 148
5.2.3 用刚度影响系数法建立运动微分方程 149
5.2.4 用柔度影响系数法建立运动微分方程 153
5.3 线性变换与坐标親合 155
5.4 多自由度系统的自由振动 156
5.4.1 无阻尼自由振动与特征值问题 156
5.4.2 模态向量的正交性与正规性 159
5.4.3 模态矩阵与正则矩阵 161
5.4.4 自然坐标与正则坐标、微分方程解耦 163
5.4.5 多自由度系统对初始激励的响应 164
5.4.6 系统矩阵与动力矩阵 167
5.4.7 有阻尼多自由度系统的自由振动 169
5.5 多自由度系统的强迫振动 171
5.5.1 无阻尼系统的强迫振动 171
5.5.2 有阻尼系统的强迫振动 172
思考题 176
习题 176
第二篇 应用篇
第6章 机械振动系统利用工程 185
6.1 机械振动系统利用工程概述 185
6.1.1 振动利用的途径 185
6.1.2 振动利用的分类 185
6.2 材料和结构参数的确定 187
6.2.1 转动惯量的确定 187
6.2.2 摩擦系数的确定 190
6.2.3 动载荷系数的确定 191
6.2.4 轴的临界转速的确定 193
6.3 振动机械的工作原理与构造 195
6.3.1 振动机械的分类与用途 195
6.3.2 惯性振动机械的工作原理与构造 197
6.3.3 弹性连杆式振动机械的工作原理与构造 210
6.3.4 电磁式振动机械的工作原理与构造 212
6.3.5 液压式振动机械的工作原理与构造 215
6.4 非共振型振动机械 217
6.4.1 平面运动单轴惯性式非共振型振动机械 217
6.4.2 空间运动单轴惯性式非共振型振动机械 221
6.4.3 双轴惯性式非共振型振动机械 224
6.5 近共振型振动机械 228
6.5.1 惯性式近共振型振动机械 228
6.5.2 连杆式近共振型振动机械 232
6.5.3 电磁式近共振型振动机械 237
思考题 240
习题 240
第7章 机械振动系统防治工程 242
7.1 机械振动系统防治工程概述 242
7.1.1 振动防治的途径 242
7.1.2 振动防治的分类 242
7.2 隔振原理及其应用 242
7.2.1 隔振原理 243
7.2.2 隔振器的设计 248
7.2.3 冲击隔离 251
7.3 减振原理及其应用 253
7.3.1 动力减振器 254
7.3.2 变速减振器 258
7.3.3 阻尼减振器 261
7.3.4 摩擦减振器 262
7.3.5 冲击减振器 264
7.4 挠性转子的振动与平衡 265
7.4.1 转子在不平衡力作用下的振动 266
7.4.2 单圆盘挠性转子的振动 269
7.4.3 多圆盘挠性转子的振动 273
7.4.4 挠性转子的平衡原理 278
7.4.5 挠性转子的平衡方法 280
7.5 发动机的振动与减振 285
7.5.1 发动机位形描述 285
7.5.2 发动机的自然频率 286
7.5.3 发动机的临界转速 289
7.5.4 发动机的共振避免 290
7.5.5 发动机的耦合度缩减 291
思考题 292
习题 292
第8章 振动系统的测试、辨识与分析 294
8.1 振动系统的测试 294
8.1.1 振动测量的力学原理 294
8.1.2 振动测试传感器与测振仪器设备 297
8.1.3 激振设备与激振方法 299
8.1.4 振动测试系统 302
8.2 振动系统的辨识 307
8.2.1 模态参数识别 307
8.2.2 物理参数识别与修改 311
8.3 振动与故障诊断 318
8.3.1 机械故障诊断概述 318
8.3.2 齿轮故障产生机理及其诊断方法 321
8.1 凸轮机构的振动分析与控制 322
8.1.1 凸轮机构的振动模型 323
8.1.2 凸轮机构的振动分析 325
8.5 机械传动系统的振动分析 329
8.5.1 汽车起重机传动系统的振动分析 329
8.5.2 汽轮机-压气机喘振分析 332
8.5.3 轧钢机的冲击现象 333
8.5.1 桥式起重机起升机构振动分析 336
思考题 339
习题 339
第三篇 深化理论篇
第9章 多自由度系统振动的分析方法 343
9.1 引言 343
9.2 估算多自由度系统自然频率与模态向量的常用方法 343
9.2.1 瑞利商 343
9.2.2 迹法 346
9.2.3 里茨法 348
9.3 子系统综合法 352
9.3.1 传递矩阵法 352
9.3.2 机械阻抗法 355
9.4 求解特征值问题的方法 366
9.4.1 实对称正定方阵的楚列斯基三角分解法 367
9.4.2 矩阵迭代法 367
9.4.3 子空间迭代法 371
9.5 求解线性系统响应的方法 373
思考题 378
习题 378
第10章 连续系统的振动 382
10.1 引言 382
10.2 连续系统的自由振动 382
10.2.1 弦的横向振动 382
10.2.2 杆的纵向振动 386
10.2.3 轴的扭转振动 388
10.2.4 弦、杆、轴振动方程的相似性 389
10.2.5 梁的弯曲振动 389
10.3 边界条件和自然模态 392
10.3.1 杆的边界条件、自然频率和振型 392
10.3.2 梁的边界条件、自然频率和振型 395
10.4 系统对于激励的响应 396
10.4.1 系统对于初始激励的响应 396
10.4.2 系统对于过程激励的响应 399
10.4.3 剪切变形和转动惯量的影响 400
10.5 连续系统的强迫振动 402
10.5.1 弦的横向强迫振动 402
10.5.2 杆的纵向强迫振动 403
10.5.3 轴的扭转强迫振动 405
10.5.4 梁的横向强迫振动 405
思考题 409
习题 410
第11章 随机激励下的振动 413
11.1 引言 413
11.2 随机过程的基本概念 413
11.2.1 随机过程 413
11.2.2 随机过程的统计参数 414
11.2.3 平稳随机过程和各态历经随机过程 417
11.2.4 几种典型的随机过程 418
11.3 随机过程的描述 420
11.3.1 随机过程的幅域描述 421
11.3.2 随机过程的时域描述 422
11.3.3 随机过程的频域描述 423
11.4 单自由度系统的随机响应 429
11.4.1 单自由度系统振动响应的基本形式 429
11.4.2 初始条件是随机时的振动响应 430
11.4.3 系统受基础运动随机激励的响应 431
11.4.4 对输人是白噪声的响应 432
11.5 多自由度系统的随机响应 433
思考题 436
习题 437
第12章 非线性振动 440
12.1 引言 440
12.2 状态空间与相图 442
12.2.1 状态空间 442
12.2.2 相图 445
12.2.3 奇点邻域中相图的特性 449
12.3 保守系统及其在大范围的运动 457
12.3.1 相图与轨线 457
12.3.2 振动周期与极端位移 458
12.4 非线性振动分析的常用方法 459
12.4.1 极限环 459
12.4.2 平均法 462
12.4.3 迭代法 467
12.4.4 摄动法 472
12.5 非线性振动的应用 478
12.5.1 利用复摆测量轴与轴套的干摩擦系数 478
12.5.2 利用弗洛特摆测量滑动轴承的动摩擦系数 479
12.5.3 利用硬式光滑非线性振动系统来增加振动机振幅的稳定性 481
12.5.4 硬式对称分段线性非线性振动系统 483
12.5.5 软式不对称分段线性非线性振动系统 486
思考题 488
习题 489
第13章 自激振动 492
13.1 引言 492
13.2 由速度反馈引起的自激振动 494
13.2.1 速度反馈与负阻尼 494
13.2.2 爬行现象及其机理 496
13.2.3 爬行的数学模型 499
13.3 由位移的延时反馈引起的自激振动 503
13.3.1 位移反馈、负刚度与静态不稳定性 503
13.3.2 位移的延时反馈 507
13.3.3 金属切削过程中的再生颤振 508
13.4 由模态親合引起的自激振动 515
13.4.1 模态耦合系统的稳定性 515
13.4.2 金属切削过程中的模态耦合自激振动 517
13.5 自激振动的识别、建模、防治及应用 520
13.5.1 自激振动的识别 520
13.5.2 自激振动的建模 521
13.5.3 自激振动的防治 521
13.5.4 自激振动的应用 522
思考题 524
习题 524
参考文献 525
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