机械系统的计算机辅助运动学和动力学 第1卷 基本方法2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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符号表1

前言1

第1章 计算机辅助运动学和动力学基础1

1.1 机械系统运动学和动力学的研究范围1

1.2 运动学分析和动力学分析的传统方法8

1.3 计算运动学和动力学的任务8

1.4 本书内容学习指导10

第一篇 平面系统13

第2章 平面矢量、矩阵和微分运算13

2.1 几何矢量13

2.2 矩阵代数15

2.3 代数矢量20

2.4 坐标变换21

2.5 矢量和矩阵微分24

2.6 固定在动坐标系上点的速度和加速度27

习题29

主要公式汇总31

第3章 平面笛卡儿坐标运动学33

3.1 平面运动学的基本概念33

3.2 构件和机架间的约束(绝对约束)39

3.3 成对构件间的约束(相对约束)41

3.3.1 相对坐标约束42

3.3.2 转动副和移动副44

3.3.3 复合运动副47

3.4.1 齿轮49

3.4 齿轮和凸轮-从动件49

3.4.2 凸轮-从动件53

3.4.3 点-从动件58

3.5 驱动约束59

3.5.1 绝对驱动件59

3.5.2 相对驱动件61

3.5.3 速度方程和加速度方程的右边66

3.6 位置、速度和加速度分析66

3.6.1 位置分析67

3.6.2 速度分析69

3.6.3 加速度分析69

3.7 奇异构形71

3.6.4 在时间网格上的运动学分析71

习题76

第4章 运动学中的数值方法81

4.1 计算的组织81

4.2 约束方程和雅可比的计算85

4.3 系统的装配87

4.4 线性方程求解和矩阵因子分解91

4.4.1 高斯方法91

4.4.2 L-U因子分解97

4.5 用牛顿-拉夫森法求解非线性方程100

4.6 多余约束的识别和消除102

习题104

5.1 建模和分析技术106

第5章 平面运动学的建模和分析106

5.2 曲柄滑块机构的运动学分析108

5.2.1 可供选择的模型108

5.2.2 装配分析110

5.2.3 驱动件的确定113

5.2.4 分析113

5.2.5 锁定构形116

5.3 四杆机构的运动学分析117

5.3.1 可供选择的模型117

5.3.2 装配119

5.3.3 驱动件的确定120

5.3.4 分析120

5.3.5 锁定构形122

5.4 急回机构的运动学分析123

5.4.1 可供选择的模型123

5.4.2 装配125

5.4.3 驱动件的确定126

5.4.4 分析126

5.5 齿轮-滑块机构的运动学分析130

5.5.1 运动学模型130

5.5.2 装配132

5.5.3 驱动件的确定132

5.5.4 分析132

5.6 阀门挺杆机构的运动学分析134

5.6.1 阀门挺杆机构模型134

5.6.4 分析137

5.6.2 装配137

5.6.3 驱动件的确定137

DADS习题139

第6章 平面系统动力学142

6.1 平面刚体的运动方程142

6.l.1 由牛顿方程演变来的变分运动方程142

6.1.2 带质心坐标的变分运动方程144

6.1.3 微分运动方程145

6.1.4 质心的性质和极转动惯量146

6.1.5 复合体的惯性特性149

6.2 虚功和广义力151

6.3 受约束平面系统的运动方程154

6.3.1 平面系统的变分运动方程155

6.3.2 拉格朗日乘子158

6.3.3 微分-代数混合运动方程159

6.3.4 初始条件161

6.4 运动学上被驱动系统的逆向动力学162

6.5 平衡条件163

6.6 约束反作用力165

习题168

第7章 动力学中的数值方法171

7.1 计算的组织171

7.2 微分-代数混合运动方程的求解174

7.3 求解微分-代数方程的算法177

7.3.1 一阶初值问题177

7.3.3 直接积分179

7.3.2 广义坐标分块179

7.3.4 约束的稳定性180

7.3.5 混合算法180

7.4 一阶初值问题的数值积分181

7.4.1 多项式插值法182

7.4.2 亚当斯-巴什福思预估值法186

7.4.3 亚当斯-莫尔顿校正值法191

7.4.4 预估-校正值算法的计算机执行过程194

7.5 平衡分析的数值方法196

习题199

8.1 建模和分析技术200

第8章 平面动力学的建模和分析200

8.2 曲柄滑块机构的动力学分析201

8.2.1 动力学模型的建立201

8.2.2 平衡分析202

8.2.3 逆向动力学分析202

8.2.4 动力学分析204

8.3 急回机构的动力学分析206

8.3.1 动力学模型的建立206

8.3.2 平衡分析207

8.3.3 逆向动力学分析207

8.3.4 动力学分析207

8.4 螺旋弹簧的动力学分析209

8.4.1 激波209

8.4.2 撞击和振荡210

8.5 阀门挺杆机构的动力学分析213

DADS习题214

第二篇 空间系统217

第9章 空间笛卡儿坐标运动学217

9.1 空间矢量217

9.2 空间刚体运动学225

9.3 欧拉参数定向广义坐标237

9.4 运动学约束245

9.4.1 运动副定义坐标系245

9.4.2 矢量和点上的约束246

9.4.3 构件上的绝对约束252

9.4.4 成对构件间的约束254

9.4.5 成对构件间的复合约束262

9.5 驱动约束267

9.6 位置、速度和加速度分析269

9.6.1 位置分析269

9.6.2 速度分析270

9.6.3 加速度分析271

习题273

主要公式汇总275

第10章 空间运动学的建模和分析277

10.1 建模和分析技术277

10.2 空间曲柄滑块机构的运动学分析279

10.2.1 模型279

10.2.2 装配281

10.2.4 分析282

10.2.3 驱动件的确定282

10.3 空间四杆机构的运动学分析283

10.3.1 可供选择的模型283

10.3.2 装配分析287

10.3.3 驱动件的确定288

10.3.4 分析289

10.4 空气压缩机的运动学分析289

10.4.1 模型289

10.4.2 装配291

10.4.3 驱动件的确定292

10.4.4 分析292

DADS习题293

11.1 刚体运动方程295

第11章 空间系统动力学295

11.2 质心的性质及转动惯量和惯性积300

11.3 受约束空间系统的运动方程311

11.3.1 受约束运动方程的牛顿-欧拉形式311

11.3.2 受约束运动方程的欧拉参数形式313

11.4 内力315

11.4.1 移动弹簧-阻尼器-致动器315

11.4.2 扭转弹簧-阻尼器-致动器317

11.5 逆向动力学、平衡分析和运动副中的反作用力318

11.6 空间微分-代数运动方程求解的数值问题319

习题320

主要公式汇总321

12.2.2 逆向动力学分析323

12.2.1 模型323

12.2.3 动力学分析323

第12章 空间动力学的建模和分析323

12.1 建模和分析技术323

12.2 空间曲柄滑块机构的动力学分析323

12.3 空间四杆机构的动力学分析325

12.3.1 可供选择的模型325

12.3.2 平衡分析326

12.3.3 逆向动力学分析326

12.3.4 动力学分析327

12.4 空气压缩机的动力学分析329

12.4.1 模型329

12.4.2 逆向动力学分析331

12.4.3 动力学分析332

12.5.1 可供选择的模型334

12.5 车辆的动力学334

12.5.2 平衡分析339

12.5.3 操纵特性曲线340

12.5.4 动力学分析341

12.6 调速器机构的动力学分析345

12.6.1 可供选择的模型346

12.6.2 稳定状态分析347

12.6.3 外力矩348

12.6.4 动力学分析348

DADS习题350

参考文献351