Grippers in Motion pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Schunk, Henrik

出品人:

页数:248

译者:

出版时间:

价格:$ 123.17

装帧:HRD

isbn号码:9783540256571

丛书系列:

图书标签:

• 机器人学
• 抓取器
• 运动规划
• 控制系统
• 机械设计
• 自动化
• 工业机器人
• 灵巧手
• 仿生学
• 机器人手

机械动力学：从理论到实践的深度探索 作者： 艾伦·斯通菲尔德 (Alan Stonefield) 出版社： 普林斯顿大学工程学丛书 出版日期： 2024年春季 --- 内容简介： 《机械动力学：从理论到实践的深度探索》是一本全面深入、为高等工程教育和专业研究人员量身定制的权威著作。本书旨在系统地阐述经典和现代机械系统动力学的基础理论、分析方法以及在复杂工程应用中的实际部署。它不仅仅是一本教科书，更是一座连接基础物理原理与前沿工程挑战的桥梁。 本书结构严谨，逻辑清晰，覆盖了动力学领域的核心知识体系，同时特别强调了数值分析和实验验证在现代工程设计中的关键作用。全书共分为五个主要部分，共计二十章，确保读者能够扎实地掌握从单自由度系统到多体复杂机构的完整分析流程。 第一部分：基础理论与建模（第1章 - 第4章） 本部分奠定了整个动力学分析的数学和物理基础。我们从牛顿-欧拉定律在刚体运动中的应用入手，详细回顾了描述粒子和刚体运动所必需的矢量分析和张量基础。 第一章：经典力学基础回顾与向量代数 深入探讨了运动学（Kinematics）和动力学（Kinetics）的本质区别。重点分析了笛卡尔坐标系、柱坐标系和球坐标系下的微分方程表示，并引入了用于简化复杂约束分析的达朗贝尔原理（D'Alembert's Principle）的精确定义。 第二章：拉格朗日力学与广义坐标 这是本书方法论的核心转变点。我们详细推导了拉格朗日方程（Lagrange’s Equations of Motion），并展示了如何利用广义坐标（Generalized Coordinates）来优雅地处理各种复杂的几何约束，极大地简化了对连杆机构和机器人的建模过程。对能量守恒定律在保守系统中的应用进行了深入的案例分析。 第三章：欧拉-拉格朗日方程与约束力 重点讨论了包含非完整约束（Nonholonomic Constraints）的系统的动力学建模。引入了拉格朗日乘子法（Lagrange Multipliers）来明确计算约束力，这对于理解结构应力和机械传动中的反作用力至关重要。 第四章：振动分析导论：单自由度系统 从最基础的自由振动和受迫振动开始，建立了线性系统的基本行为模型。详细分析了阻尼（粘性、库仑和滞后阻尼）对系统响应的影响，并对共振现象的物理机制进行了透彻的解释。 第二部分：多自由度系统与线性化（第5章 - 第8章） 当系统自由度增加时，动力学方程的复杂性呈指数级增长。本部分专注于处理多自由度（MDOF）系统的解耦、模态分析和稳定性判定。 第五章：多自由度系统的运动方程 运用质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵（M, K, C）来表述系统的耦合微分方程组。重点在于如何通过坐标变换将耦合方程转化为标准形式。 第六章：特征值问题与模态分析 这是理解系统固有特性（Natural Frequencies and Mode Shapes）的关键章节。详细介绍了特征值分解在求解特征方程中的应用，并阐述了模态叠加法（Modal Superposition Method）在响应分析中的强大作用。本章包含大量关于正交性属性的理论证明。 第七章：非线性振动初步 引入了胡克定律的局限性，探讨了系统中的几何非线性和材料非线性。我们对相平面分析（Phase Plane Analysis）进行了初步介绍，用于定性理解简单非线性系统的行为，如极限环（Limit Cycles）。 第八章：系统的稳定性分析 运用李雅普诺夫稳定性理论（Lyapunov Stability Theory）来判定复杂系统的平衡点稳定性。特别关注了旋转机械中陀螺效应（Gyroscopic Effects）对稳定性的影响，并讨论了旋转稳定性判据。 第三部分：高级分析技术与数值方法（第9章 - 第13章） 现代工程仿真严重依赖数值计算。本部分提供了处理复杂非线性、非周期性或瞬态动力学问题的数学工具箱。 第九章：半解析法与摄动理论 针对难以精确求解的非线性问题，本章详细介绍了庞加莱-林德斯特德（Poincaré-Lindstedt）摄动法，用于处理小振幅非线性振动，并对周期解的稳定性进行了分析。 第十章：模态空间与降阶模型 针对大型有限元模型，阐述了如何利用模态阻参与和模态衰减率，有效地构建降维的系统模型，以加速瞬态响应的计算，这在实时控制和结构健康监测中具有实际意义。 第十一章：数值积分方法：显式与隐式方案 深入探讨了求解常微分方程（ODE）的实用算法，包括龙格-库塔法（Runge-Kutta Methods）、中心差分法和Newmark-β法。重点对比了这些方法的稳定性和精度特性，并给出了何时选择显式法或隐式法的工程指导。 第十二章：冲击与瞬态响应分析 专门处理具有非连续性或冲击载荷的系统。分析了碰撞动力学（Impact Dynamics）中的能量耗散机制，并探讨了脉冲响应函数在系统辨识中的应用。 第十三章：频率响应与频域分析 介绍了傅里叶变换及其在动力学分析中的应用。详细推导了系统的频率响应函数（FRF），并结合实验数据，展示了如何通过激振实验来识别和修正系统动力学模型。 第四部分：多体系统与复杂机构动力学（第14章 - 第17章） 本部分将视角从集中参数模型转向分布式参数模型，并开始处理涉及大量相互连接部件的系统。 第十四章：连续体动力学导论：欧拉-伯努利梁理论 引入了柔性体（Flexible Bodies）的概念。从能量法推导出柔性梁的振动方程，并讨论了如何将柔性体模式耦合到刚体动力学模型中（MSC/ADAMS环境中的基础）。 第十五章：多体系统动力学（MBS）的方程生成 重点介绍牛顿-欧拉法和约束流形法在多体系统建模中的应用。本书采用坐标分区法（Partitioned Approach）来系统化处理包含循环和移动铰链的复杂机制。 第十六章：准静态分析与动力学效应分离 讨论了如何区分系统中的慢速（准静态）运动和快速（动态）响应。这对于设计具有高精度要求的伺服系统至关重要。 第十七章：机器人动力学基础 将MBS理论应用于串联和并联机器人。推导了机器人的牛顿-欧拉迭代公式和基于拉格朗日法的整体方程，并讨论了运动学逆解对动力学求解的影响。 第五部分：应用案例与前沿展望（第18章 - 第20章） 最后一部分将理论与工程实践紧密结合，提供了多个高影响力的实际应用案例。 第十八章：旋转机械的动力学挑战 深入分析了转子动力学（Rotor Dynamics），包括轴承的特性（滚动轴承与流体动力轴承的差异）、不平衡激励、以及对临界转速（Critical Speeds）的精确预测和避免策略。 第十九章：车辆与轨道交通系统动力学 探讨了悬架系统、转向系统和轮胎与路面接触的耦合动力学。重点分析了车辆在不平路面上的随机振动响应和行驶稳定性控制。 第二十章：现代动力学的前沿研究方向 展望了随机动力学（Stochastic Dynamics）、基于能量耗散的系统控制（Dissipative Control）以及使用机器学习方法进行动力学系统辨识的最新进展。 --- 本书特色： 深度与广度兼备： 覆盖了从经典解析方法到现代数值模拟的全部核心内容。 注重实际工程： 每一章后附有详细的“工程启示”小节，连接理论与工业标准。 丰富的习题集： 全书包含超过300道难度递增的习题，许多题目取材于真实世界中的工程问题，并提供了详细的解题思路指导。 符号一致性： 严格遵循国际动力学和振动分析的标准符号约定，便于读者与现有文献进行交叉参考。 《机械动力学：从理论到实践的深度探索》是结构工程师、机械设计师、航空航天研究人员以及研究生进行严谨动力学分析的必备参考手册。它旨在培养读者对复杂动态现象的直觉洞察力，并提供必要的数学工具来解决工程中最棘手的运动和振动问题。

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