机器与机构设计.英文 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:爱克哈德

出品人:

页数:621

译者:

出版时间:2003-7

价格:36.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787111100942

丛书系列:时代教育·国外高校优秀教材精选

图书标签:

• 机械
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• Mechanical Design
• Machine Design
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• Engineering Mechanics
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• Dynamics
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复杂系统中的运动学与动力学分析：基础理论与工程应用 本书聚焦于机械工程领域中复杂系统的运动学与动力学分析，深入探讨了刚体、柔性体以及多体系统的运动规律、受力分析及其在实际工程问题中的应用。 本书旨在为研究人员、高级工程技术人员以及研究生提供一套系统、严谨且深入的理论框架和实用的分析工具。 第一部分：刚体运动学与动力学基础 本部分首先建立分析复杂机械系统的数学基础。我们从欧拉角、四元数等描述刚体姿态的数学工具入手，详细阐述了刚体在三维空间中的运动描述，包括线速度、角速度、加速度的微分关系。重点关注了变换矩阵在描述不同坐标系间运动关系中的应用，特别是旋转矩阵的群论性质及其在机器人学和航空航天中的重要性。 运动学分析部分 详细剖析了运动学逆解和正解的求解方法，涵盖了链式结构（如机器人手臂）和环路结构（如曲柄滑块机构、齿轮系）的几何约束分析。引入了雅可比矩阵的概念，不仅用于速度和运动学的求解，更为后续的静力学分析和控制系统设计奠定了基础。讨论了运动学奇异性问题，并提供了识别和规避这些奇异点的实用策略。 动力学分析部分 建立在牛顿-欧拉定律和拉格朗日方程的基础上。对于单个刚体，系统推导了惯性力、约束力以及外力的平衡方程。随后，本书将分析扩展到由多个运动部件组成的系统，引入了达朗贝尔原理和拉格朗日-欧拉方程。对于复杂机构，如带间歇机构、摩擦机构，我们采用了混合动力学方法，将约束力的处理与系统自由度分离，以简化方程的建立过程。特别地，详细阐述了如何处理非完整约束和粘性约束在动力学模型中的体现。 第二部分：柔性体动力学与耦合分析 现代机械系统往往不能被视为理想刚体，材料的弹性变形对系统性能（如精度、振动特性）有显著影响。本部分致力于研究柔性体动力学。 柔性体建模 方面，本书侧重于模态分析和有限元方法（FEM） 在柔性体动力学中的应用。我们介绍了梁单元、板单元和壳单元的建立，重点讲解了欧拉-伯努利梁理论和Timoshenko梁理论的适用范围及差异。在模态分析中，系统地展示了如何提取系统的固有频率和振型，并讨论了阻尼的建模（粘性阻尼、结构阻尼）对系统响应的影响。 耦合动力学 是本部分的核心。我们探讨了多体系统动力学（MBS） 中刚柔耦合的建模技术。常用的方法包括绝对节点坐标法（ANCF） 和基于变分原理的浮动坐标法。ANCF因其能自动处理大变形和拓扑变化，在柔性连杆、气动弹性体等领域的应用进行了深入探讨。本书对比了不同耦合策略在精度和计算效率上的优劣，并提供了将柔性体动力学模型嵌入到刚体机构动力学仿真环境中的实施流程。 第三部分：高级系统建模与控制接口 本部分面向具有高度集成化和智能化需求的复杂机械系统，如高精度机床、航空器起落架、以及复杂机器人系统。 非线性振动与稳定性分析 讨论了如何处理机械系统中常见的非线性效应，包括几何非线性和材料非线性（如迟滞、蠕变）。利用庞加莱截面法和平均场法对系统的周期解和混沌现象进行初步探索，评估系统在不同工作状态下的稳定性裕度。 约束系统的数值求解 强调了将微分代数方程（DAEs）转化为可有效数值求解形式的关键步骤。详细介绍了HHT-α方法和广义极小化法等先进的积分算法，特别针对那些包含大量约束和接触摩擦的系统，分析了数值积分的稳定性和精度之间的权衡。 与控制系统的集成 着眼于动力学模型如何指导控制器设计。我们探讨了线性化模型的提取过程及其在LQR或H-infinity控制设计中的应用。对于高维非线性系统，本书介绍了反馈线性化和基于模型的预测控制（MPC） 的基本原理，展示了精确动力学模型在实现高精度运动跟踪和抗干扰能力方面的决定性作用。 第四部分：接触、摩擦与碰撞动力学 复杂机械系统的实际运行往往涉及部件间的频繁接触、摩擦以及碰撞。本部分专门用于解析这些非光滑动力学问题。 接触几何与约束 首先从数学上定义了不同类型的接触（点接触、线接触、面接触），并详细阐述了赫兹接触理论在小变形接触力计算中的应用。对于复杂曲面间的接触，引入了虚拟距离函数和投影算法来确定接触点和法向。 摩擦模型与求解 深入探讨了静摩擦、动摩擦的特性。除了经典的库仑摩擦模型，本书还引入了更符合实际的粘滑模型（如Stribeck模型）和摩擦力矩模型，用于更精确地描述启动和滑动过程中的力学行为。 碰撞动力学 基于冲量守恒原理和恢复系数（Coefficient of Restitution） 理论，分析了碰撞过程中的能量损失。特别关注了多体系统中的并行碰撞和碰撞检测算法。在数值求解上，介绍了互补问题（LCP） 的概念，这是求解具有冲击和摩擦的非光滑动力学系统的标准数学工具，并提供了基于Lemke算法的求解思路。 全书贯穿了丰富的工程案例，涵盖了高速对中设备、精密装配系统、以及航空器起落架的动力学仿真，旨在将理论分析与解决实际工程难题紧密结合。

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我是一名资深机械工程师，在行业里摸爬滚打了十多年，阅览过的设计手册和专业书籍不下百本。说实话，很多书读起来总觉得有些滞后，要么理论过于陈旧，要么脱离实际应用场景太远。然而，这本英文版《机器与机构设计》却给我带来了一种久违的“醍醐灌顶”之感。它的视角非常前沿，对新兴的柔性机构和仿生设计领域给予了相当大的篇幅，这正是我在实际工作中经常遇到的瓶颈所在。书中对拓扑优化方法在机构布局中的应用描述得尤为精彩，引用了最新的有限元分析工具的输出结果作为佐证，而非仅仅停留在理论推导上。更让我印象深刻的是，作者在讨论误差分析与补偿时，并没有采用传统的分步累加法，而是引入了蒙特卡洛模拟进行概率分析，这对于提高产品可靠性至关重要。这本书的作者显然是站在行业前沿的，他提供的不仅仅是知识，更是一种解决复杂工程问题的思维框架，读完后感觉自己的设计“档次”都提升了一个级别。

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坦白讲，我购买这本书时是抱着一种“试试看”的心态，因为市面上关于机构设计的书籍太多了，很容易买到重复信息堆砌的“注水”产品。但是，这本书真正体现了“少而精”的原则。它的内容密度极高，每一页都承载着丰富的信息量，几乎没有一句废话。我最喜欢它处理“摩擦与润滑”那一章节的方式，没有陷入传统教材中对滚动摩擦系数的简单罗列，而是深入探讨了不同工况下流体动力润滑膜的稳定性，并巧妙地将热效应纳入了考虑。这种将多个学科知识点融会贯通的能力，是衡量一本优秀工程书籍的关键标准。它要求读者具备一定的基础知识，但绝不排斥努力学习的人，它更像是一位耐心的导师，在你遇到思维瓶颈时，恰到好处地抛出一个关键性的观察角度，让你豁然开朗。

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这本《机器与机构设计》的英文原版，从拿到手的那一刻起，我就有一种强烈的预感，它绝对不是那种枯燥的教科书。它的排版设计非常考究，插图精美且富有深度，很多复杂的机械原理图都通过巧妙的透视和色彩搭配得以清晰展现，这对于一个初学者来说简直是福音。我记得我翻阅其中关于连杆机构优化设计的那一章时，作者并没有急于抛出复杂的数学模型，而是先用非常形象的比喻解释了运动轨迹的特性，让我一下子就抓住了问题的核心。而且，书中大量的案例分析都来自实际工程项目，比如某款知名汽车的悬挂系统、精密仪器的传动结构等，这种贴近实战的讲解方式，极大地激发了我学习的兴趣。我甚至可以想象到，作者在撰写每一个章节时，都是抱着一种“如何让读者真正理解而非死记硬背”的态度去打磨的。这本书的结构逻辑性极强，从最基础的运动学分析，逐步过渡到动力学、强度校核，最后到现代机构的数字化设计流程，每一步都衔接得天衣无缝，简直是一部循序渐进的武功秘籍，让人越读越想深入。

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这本书的装帧设计也值得称赞，它采用了高质量的纸张，即便是长时间在灯光下翻阅，眼睛也不会感到明显的疲劳。更重要的是，它在一些关键公式推导部分，使用了对比色高亮显示变量和边界条件，这种细微的设计处理，极大地降低了公式阅读的难度和出错率，这一点对于需要进行大量手算校验的设计师来说，简直是太贴心了。我记得有一次深夜学习，我的思路有点混乱，但当目光扫到书中那个关于最小回转半径计算的流程图时，那种清晰的视觉引导立刻帮我重新组织了逻辑。这本书的价值不仅仅在于其内容的深度和广度，更在于它在“知识传递效率”上的极致追求，它用最直观、最有效的方式，将复杂的工程科学浓缩于纸面之上，是那种真正能陪伴你度过多个设计周期的“传家宝”级别的工具书。

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这本书的英文表达方式极其精准且富有学术韵味，对于提高我的专业英语阅读能力也起到了不可替代的作用。我特别欣赏作者在阐述复杂概念时所使用的精确术语和严谨的句式结构，这使得即便是涉及高度抽象的几何关系，也能被清晰无歧义地传达出来。比如，在介绍瞬心法分析速度时，书中用了一段非常凝练的文字来概括其局限性与优势，那段话我反复阅读了好几遍，每一次都有新的体会。它不是那种流水账式的翻译腔，而是真正地道、地道的工程英语。此外，书后附带的“Further Reading”推荐列表也极其专业，完全是由该领域的权威文献构成，这表明作者对待学术的严谨态度，同时也为我们这些渴望深造的读者指明了更专业的学习路径。整体来看，这本书在语言层面上的价值，完全可以作为一本高级专业英语的阅读范本。

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