机械系统动力学_李鹤,马辉,李朝峰,刘杨_9787568073530

本书是高等学校工科相关专业机械系统动力学课程教材，全书包括绪论、单自由度系统与多自由度系统的振动理论、齿轮传动系统动力学、轴承转子系统动力学和旋转叶片(梁)动力学等部分。本书既强调机械系统动力学的基本概念、基本理论与方法，又注重机械系统动力学的理论与方法在工程中的应用。本书可作为机械工程、能源与动力工程、航空航天工程、交通运输工程、土木工程等专业的教材和参考书，也可供从事机械设计等相关工作的科学工作者与工程技术人员阅读、参考。

序制造和使用工具是人类进化史上*重要的里程碑之一。机械作为工具不断发展和进化的载体，是现代人类社会发展的重要支柱。人类社会的发展，常常需要提高机械的运行速度，以提升生产效率。公元1世纪，人类开始使用风车、水车，其运行速度为每分钟几转到几十转；18世纪末，随着蒸汽机问世，机械的运行速度提高到每分钟几百转，大大提高了劳动生产率，直接带来了次工业革命。19世纪末，内燃机的转速达到每分钟几千转，极大地促进了机械制造业的发展。19世纪末至20世纪初，燃气轮机、喷气式发动机的发明，使机械的运行速度达到每分钟几万转到十几万转。因此，人类活动的领域更加开阔，航天事业得以开拓，进一步带动和促进了其他科学和工业部门的发展。随着机械运行速度的不断提高，机械系统的动力学问题日益突出。例如，被誉为现代工业皇冠的航空发动机，在设计、生产、使用和维修等各个环节都要考虑动力学问题，如果动力学性能设计不当，将会使航空发动机振动过大，不仅会影响发动机本身，而且会影响其附件及仪表的工作稳定性，甚至会使发动机结构受到巨大的振动应力，*终影响发动机工作的可靠性。据统计，发动机90%的结构强度故障都由振动所导致或与振动有关。机床是装备制造业和国防工业的基础。机床切削时的振动和变形不仅会直接影响机床的动态精度和工件的加工质量，而且会导致生产效率下降、刀具磨损加剧，甚至直接导致机床故障和缩短机床使用寿命。因此，在机床的设计、制造、使用等环节必须考虑机床的动力学问题。从以上分析可以看出，机械系统的动力学问题是影响机械产品质量的关键问题之一。本书是我课题组李鹤、马辉、李朝峰、刘杨等4位教授编写的高等院校工科相关专业研究生机械系统动力学课程教材，讲述了单自由度系统与多自由度系统的振动理论、齿轮传动系统动力学、轴承-转子系统动力学和旋转叶片（梁）动力学等内容。全书既强调机械系统动力学的基本概念、基本理论与方法，又注重机械系统动力学的理论与方法在工程中的应用。本书可以作为高等院校机械系统动力学课程的教学用书，供教师和研究生、高年级本科生在课程学习中使用，同时对广大从事机械系统动力学理论和应用研究的工程技术人员及科学工作者也有重要参考价值。研究机械系统动力学问题，往往要综合应用机械原理、弹性理论、疲劳强度、非线性振动乃至控制工程的理论与方法，在分析手段上除了理论分析之外，还涉及测试技术与数值分析等。希望本书能够帮助青年才俊们掌握机械系统动力学分析的一般方法与手段。今年是中国共产党成立100周年，全面建设社会主义现代化国家新征程已经开启，从智能汽车、精密机床，到芯片制造、天宫空间站、第五代隐形战机等，各领域都有着大量的动力学问题，希望青年才俊们坚定理想信念，树立远大志向，牢记初心使命，扛起历史责任，不断学习，不断实践，努力解决机械系统动力学问题，提升我国机械产品的品质。中国科学院院士、东北大学教授，闻邦椿。前言早在18世纪末19世纪初，机器的发明及应用就已经成为了工业革命时代开始的标志。机器的速度越来越快，动力学问题日益突出，迫使工程师们开始利用牛顿力学解释、分析机器运行中出现的问题，尤其是振动过大的问题。机械系统动力学因此形成并逐渐发展。航空航天、航海工程以及能源动力机械的发展对动力学提出了更高要求，也使得机械系统动力学得到了迅速的发展，从定性分析到定量计算，从简单模型到大规模计算机仿真模型，从确定性理论到随机理论，从模型试验到物理样机试验，机械系统动力学分析已经成为高端重大机械装备设计、分析和运行保障不可或缺的手段与工具。为了*大限度地抑制机械系统的有害振动，首要的任务是弄清振动的机理，揭示和了解振动的内在规律及其外部影响因素。因此，对振动的机理进行研究是一项十分迫切的任务。在此基础上，还要进一步采取有效措施，对振动与波进行有效的控制及利用，以便减轻或避免它对人类生活和生产所造成的有害影响，或者使有用的振动与波更好地为人类服务。本书主要讲解机械系统动力学的一般理论及其在工程中的应用，主要内容包括：系统的建模及其求解方法、系统的特性研究、典型系统的动力学分析与动力学性质。本书力图从以下几个方面彰显编写特点。(1) 突出实践性：讲解问题是从工程实际情况出发的。(2) 考虑普遍性：为使读者较全面地掌握振动系统特点及其建模和求解方法, 本书系统地对单自由度、多自由度振动系统等的各类振动问题进行了介绍，还研究了工程中振动系统的一些动态特性。(3) 重视实用性：列举了工程中振动系统及其动态特性的具体应用实例。本书由李鹤、马辉、李朝峰和刘杨负责编写，其中第1～3章由李鹤编写，第4章由马辉编写，第5章由刘杨编写，第6、7章由李朝峰编写。全书由李鹤负责统稿。特别感谢编者们的导师闻邦椿院士在百忙之中对全书进行了仔细审阅，提出了宝贵的意见和建议，并为本书作序。在编写过程中，编者还得到所在课题组同事们的支持和帮助，在此一并向他们致以衷心的感谢。本书得到了东北大学一流大学研究生拔尖创新人才培养项目的资助，特此致谢。限于编者水平, 书中欠缺和不妥之处在所难免，恳请读者不吝指正。编者2020年10月于沈阳南湖

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