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出版者:高等教育出版社

作者:徐新艳 编

出品人:

页数:253

译者:

出版时间:2005-6

价格:21.50元

装帧:

isbn号码:9787040165098

丛书系列:

图书标签:

• 电路基础
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• 计算机硬件
• 电路分析
• 基础电子学
• 电路原理
• 电子工程
• 高等教育

机械动力学：结构、分析与设计 书籍简介 《机械动力学：结构、分析与设计》深入探讨了机械系统中物体的运动规律、受力情况及其相互作用。本书旨在为工程专业学生和实践工程师提供一套全面且实用的工具集，用以理解、预测和优化各种复杂机械装置的行为。全书内容紧密围绕动力学分析的核心理论展开，并结合大量的工程实例，展示了如何将抽象的数学模型转化为解决实际工程问题的有效方案。 第一部分：基础理论与运动学基础 本书首先从经典力学的基础出发，回顾了质点运动学和刚体运动学的基本概念。重点分析了描述物体运动状态的向量代数、微分方程在动力学中的应用，以及坐标系的选择与变换，特别是旋转坐标系和非惯性系下的运动描述。 第一章：质点动力学 本章详细介绍了牛顿第二定律在线性、平面以及空间运动中的应用。通过对典型受力情况（如恒力、变力、周期性力）的分析，引出动量、冲量、角动量和力矩的概念。能量方法，即功与能定理，作为另一种重要的分析工具被引入，用于解决涉及保守力和非保守力的复杂问题。本章特别强调了对系统自由度和约束条件的准确建模。 第二章：刚体运动学 刚体动力学是机械系统的基础。本章深入探讨了刚体运动的描述方法，包括欧拉角、四元数等高级描述工具，以及描述刚体姿态变化（瞬时旋转）的理论。对刚体绕定点旋转和定轴旋转的运动学分析进行了详尽的阐述，为后续的动力学分析奠定了坚实的几何基础。 第二部分：刚体动力学分析 本部分是本书的核心，侧重于刚体的受力分析、运动方程的建立和求解。 第三章：刚体动力学方程 本章的核心是牛顿-欧拉方程和欧拉方程的推导与应用。详细讲解了如何计算刚体的质量惯性特性，即惯性矩和惯性积，以及如何利用惯性矩阵描述刚体惯性。通过对几种典型几何形状刚体（如圆盘、长杆、空心圆柱体）的分析，展示了惯性参数的计算方法。 第四章：拉格朗日方程在机械动力学中的应用 为了应对具有复杂约束和多自由度（DOF）的系统，本章引入了基于能量原理的分析方法——拉格朗日力学。详细介绍了广义坐标的选择、动能（$T$）和势能（$V$）的计算，并推导了包含广义力和非保守力的拉格朗日方程。通过对比牛顿法与拉格朗日法在处理约束时的优势与劣势，帮助读者掌握选择最优分析工具的能力。 第五章：振动分析基础 振动是机械系统中普遍存在的现象，对系统的可靠性至关重要。本章从单自由度系统入手，分析了自由振动、受迫振动以及阻尼振动（粘滞阻尼、库仑阻尼）。重点讲解了系统的固有频率、阻尼比的概念，以及共振现象的危害与控制。随后扩展到二自由度系统的振动分析，介绍了解耦方法和主坐标的概念。 第三部分：高级主题与应用 本部分将动力学理论应用于更复杂的工程问题，并引入了现代分析技术。 第六章：机械系统的约束与多体动力学导论 本章聚焦于机械系统中的约束力分析。详细分析了理想约束（如铰链、滑动副）与非理想约束（如摩擦）的特性。在此基础上，引出了多体系统动力学的基本框架，包括系统动力学方程的构造方法，如虚拟功法和巴特勒-赫兹伯格方法，为使用专业多体仿真软件（如ADAMS, SIMULINK/SimMechanics）进行建模奠定理论基础。 第七章：冲击与碰撞动力学 在实际机械操作中，冲击和碰撞是不可避免的。本章分析了理想弹性碰撞和非弹性碰撞的动量和能量传递过程。介绍了恢复系数的概念，并结合实例分析了缓冲器设计中的冲击载荷估算方法，以及如何利用动量守恒原理进行碰撞后状态预测。 第八章：机械系统动态响应与控制基础 本章将动力学分析与控制理论相结合。首先分析了外部激励（如脉冲、阶跃输入）对系统的瞬态和稳态响应。随后，介绍了利用反馈控制改善系统动态性能的基本原理，例如通过引入比例-积分-微分（PID）控制器来抑制振动或加速瞬态过程的稳定。本章强调了动力学模型在控制器设计和系统参数调整中的关键作用。 第九章：计算方法与仿真 在无法进行解析求解的复杂系统中，数值方法至关重要。本章介绍了求解常微分方程（ODE）的常用数值积分方法，如欧拉法、龙格-库塔法（Runge-Kutta）等，并讨论了这些方法在动力学仿真中的误差控制和稳定性问题。通过伪代码和MATLAB/Python示例，展示了如何利用这些算法来模拟复杂机械装置的运动轨迹和受力变化。 附录：数学工具回顾 附录部分回顾了求解动力学问题必需的数学知识，包括张量分析基础、傅里叶级数与变换在周期性激励分析中的应用，以及矩阵求逆与特征值分解在振动分析中的必要性。 适用对象： 本书适合于大学高年级本科生、研究生，以及从事机械设计、航空航天、机器人技术、车辆工程等领域的研究人员和工程师。 本书特色： 理论与实践紧密结合： 每个章节均配有详细的工程实例分析，帮助读者理解理论的实际应用。 方法全面： 覆盖了从牛顿法到拉格朗日法、再到数值仿真的多种动力学分析工具。 结构逻辑清晰： 从基础的运动学过渡到复杂的系统建模，循序渐进，有利于知识体系的构建。

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这本书的配套资源和拓展性也做得非常出色，虽然我主要依赖纸质书阅读，但能感受到作者团队在构建知识体系上的用心。书后附带的术语表和符号对照表简直是救星，尤其是在涉及不同国家和地区标准术语混用时，能够快速进行定位和校准。更重要的是，它为后续学习指明了清晰的路径。每一个重要章节的末尾，都会有一个“进一步阅读推荐”或“延伸思考”的小栏目，这不仅仅是引用了几篇论文，而是根据知识的难度和相关性进行了细致的分类和评价，有效地帮助读者搭建起一个知识网络，知道接下来应该往哪个方向深入钻研。这种前瞻性的设计，让这本书的价值停留时间大大延长，它不仅仅是解答了当前的疑惑，更像是为我的整个学习生涯提供了一个可靠的导航图。

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这本书在深入探讨数字逻辑部分时展现出的深度和广度，着实令我感到震撼。它没有停留在简单的布尔代数和基本逻辑门的介绍上，而是迅速将读者带入了更复杂的组合逻辑和时序逻辑电路的设计与分析之中。尤其是在描述CMOS反相器的工作点和噪声容限时，作者的分析细致入微，兼顾了理想模型和实际器件的非线性特性，这一点非常关键。我特别欣赏它对亚稳态和毛刺（Glitch）处理的章节，这部分往往是初级教材容易一带而过的地方，但却是实际电路设计中头疼的问题。书中对这些“工程陷阱”的剖析深入且透彻，提供了多种实际的规避策略，让我感觉自己不是在读一本“教科书”，而是在听一位经验丰富的老工程师传授实战心法。这种理论与实践紧密结合的深度，远超我预期的标准。

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我花了整整一个周末的时间来研读这本书的某几个核心章节，感受最深的是作者在概念引入上的那种娓娓道来的叙事方式。它不像某些技术书籍那样上来就是一堆晦涩的定义和冰冷的数学模型，而是从最基础的物理现象出发，循循善诱地引导读者理解电子元件的本质行为。比如，对于晶体管开关特性的讲解，作者并没有急于抛出BJT或MOSFET的复杂模型，而是先用形象的比喻和生动的例子构建了一个直观的认知框架，这对于我这种理论基础相对薄弱的学习者来说，简直是福音。这种教学设计显然是经过精心打磨的，它充分考虑到了读者的认知曲线，确保知识的吸收是一个渐进且扎实的过程，而不是囫囵吞枣。每次当我以为自己快要跟不上时，作者总能及时抛出一个清晰的类比或者一个巧妙的总结，瞬间打通之前的认知壁垒，这种“柳暗花明”的阅读体验，在技术书籍中是极其难得的。

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这本书的排版和装帧实在让人眼前一亮，拿到手上就感觉物有所值。封面设计简洁大气，色彩搭配很考究，没有那种廉价的塑料感，反而透着一股专业和沉稳的气质。内页纸张的质量也值得称赞，触感细腻，油墨印刷清晰锐利，即便是长时间阅读也不会觉得眼睛干涩疲劳。更让我惊喜的是，全书的图文排版逻辑性极强，复杂的电路图和时序图被巧妙地融入到文字叙述中，标注清晰，线条流畅，即便是初次接触这些概念的人，也能很快抓住重点。相比于市面上那些把大量公式硬塞进来的教材，这本书在视觉呈现上做了大量的优化，真正做到了图文并茂，极大地降低了阅读的门槛。而且，这本书的索引和目录设计得非常人性化，查找特定章节或知识点异常便捷，体现了编者对读者使用体验的深刻理解。可以说，光是作为一本工具书摆在书架上，它也是一件赏心悦目的陈设品，让人每次翻阅都有好心情。

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从语言风格的角度来看，这本书的文字功力也绝对是上乘。它的行文流畅自然，偶尔点缀的幽默感和人文关怀，让原本枯燥的电子工程主题变得生动有趣起来。举个例子，在解释集成电路制造的复杂性时，作者引用了一些历史上的小典故和工程师们的“血泪史”，这不仅让知识点更容易被记住，也让读者对这门学科产生了更深的情感连接。它的用词精确而富有弹性，既有学术的严谨性，又不失科普的可读性。我尤其喜欢它在总结章节时所使用的排比和对比句式，那种气势磅礴的总结感，很容易激发读者继续探索更深层次知识的雄心。整本书读下来，就像是经历了一场精心编排的知识之旅，而不是一场艰苦的攀登，这种愉悦感是很多严肃技术读物无法比拟的。

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