具体描述
磁力机械是磁能在机械领域的典型应用，具有良好的应用前景，但其现有的设计和分析方法存在精度和效率等方面缺陷。本书针对该问题，提出了场路结合并考虑耦合的磁力机械分析与设计方法，并将其应用于设计实践。主要内容有：1，从“场”的角度，对工程设计中普遍忽略和假设的设计要素逐一进行了分析，并给出了将实际磁路中交织在一起的材料磁化特性、铁心磁阻和漏磁通三者分开进行定量分析的方法。在涡流分析中，针对磁力机械涡流损耗的形成特点，建立了时变场和空间变化场综合作用下的磁力机械涡流问题分析方法。2，从“耦合”角度，对磁力机械中固有的耦合效应根据宏观耦合机理、耦合事实和规模进行了归类，并建立了各局部耦合问题的分析方法。3，对不能用耦合方程明确描述的复杂耦合分析，提出了将多物理场、多过程、交互式的全局耦合问题转化为各局部耦合问题和各子系统间的耦联问题而得到求解的耦合分析方法。4，建立了“场路结合、考虑耦合”的磁力机械设计方法，采用该方法设计了一个大型辊筒的磁性支承系统，取得了满意的结果。
机械设计与运动学基础：现代工程实践中的关键理论与应用 本书旨在为读者构建一个坚实、全面的机械设计与运动学基础知识体系，深入探讨现代工程实践中至关重要的理论模型、分析方法以及实际应用案例。本书内容涵盖了从基本力学原理到复杂系统动态行为的广泛领域，侧重于理论的严谨性与工程实践的有效结合。 --- 第一部分：静力学与材料基础——工程结构的基石 本部分重点阐述了描述物体静止状态的力学原理，并引入了材料科学的基础知识，为后续的强度分析与设计奠定基础。 第一章：静力平衡与结构分析 本章详细介绍了力的概念、矢量表示及其在平面与空间中的合成与分解。核心内容聚焦于刚体平衡的条件，包括力的平衡和力矩的平衡。读者将学习如何运用自由体图（Free-Body Diagram）这一核心工具，对简单结构（如桁架、梁和框架）进行精确的静力平衡计算。我们探讨了约束的类型及其对结构稳定性的影响，并引入了静不定问题的初步分析方法，为理解超静定结构打下基础。对摩擦力的深入分析，特别是滚动摩擦和静摩擦的应用场景，也得到了详尽的阐述。 第二章：材料力学基础与本构关系 本章是连接理论力学与实际工程设计的关键桥梁。首先，系统介绍了工程材料的基本力学性能，包括弹性、塑性、韧性、脆性以及蠕变与疲劳特性。重点剖析了拉伸、压缩、剪切和扭转等基本应力状态下的本构关系，包括胡克定律在各向同性材料中的应用。应力与应变的概念被严谨地定义，并推导了平面应力与平面应变状态下的莫尔圆（Mohr's Circle），这是进行二维应力状态分析的强大几何工具。此外，本章还探讨了材料在复杂载荷下的失效准则，如最大正应力理论和最大剪应力理论，指导读者进行初步的强度校核。 第三章：梁的弯曲理论与挠度分析 梁作为结构中最常见的构件，其受弯特性是设计的核心。本章从理论上推导了梁内力（剪力和弯矩）的分布规律，并建立了基于这些内力的应力分布公式。重点解析了梁的抗弯刚度（EI）及其在抵抗弯曲变形中的作用。挠度分析部分详细讲解了积分法、叠加法以及能量法（如虚功原理）来计算梁在各种载荷组合下的变形，确保结构满足刚度要求。横截面的惯性矩、面积矩等几何参数的计算方法及其对梁性能的影响被深入探讨。 --- 第二部分：运动学与动力学——机械系统的动态行为 本部分将分析机械系统中的运动规律及其产生运动的原因，是理解复杂机构性能和设计控制系统的基础。 第四章：平面运动学分析 本章专注于描述机械构件的运动而无需考虑引起运动的力。我们从点的运动描述（位移、速度、加速度）出发，逐步过渡到刚体的运动——平移、转动以及复合运动。对瞬时速度中心（ICR）的确定方法进行了详细讲解，这在分析连杆机构的速度传递时极为高效。本章的重点在于运动学分析，包括使用速度多边形法和瞬时速度中心法来求解复杂连杆机构（如曲柄滑块机构、齿轮系）的瞬时速度和角速度。几何约束条件的建立与分析是本章的核心技能训练。 第五章：机构的运动学综合与设计 本章从设计角度出发，探讨如何根据期望的运动输出反推机构的结构。运动学综合的核心是位置分析，特别是曲柄摇杆机构和复杂四连杆机构的位置解算。我们详细介绍了作图法和解析法在位置分析中的应用。此外，本章引入了机构的自由度计算（Gruebler/Kutzbach准则）以及机构的运动间隙分析。对平面机构的展开与合成方法进行了系统的梳理，旨在培养读者从零开始设计满足特定运动轨迹要求的机构的能力。 第六章：机械系统动力学基础 动力学分析关注力与运动之间的相互关系。本章首先回顾了牛顿第二定律在刚体运动中的应用，并引入了欧拉方程来描述刚体的定轴转动和绕质心转动。随后，重点讲解了能量守恒原理和动量守恒原理在机械系统分析中的应用，尤其是拉格朗日方程作为分析复杂多自由度系统动力学的通用工具。对惯性力、科里奥利力等相对运动产生的效应进行了辨析，为后续的振动分析奠定理论基础。 --- 第三部分：机械系统中的能量与振动控制 本部分深入探讨机械系统中能量的传递、耗散以及系统对外部扰动的响应，即机械振动理论。 第七章：机械能传递与平衡 本章聚焦于机械设计中对能量效率和系统平衡性的考量。详细讨论了功、能和功率在机械系统中的传递过程，包括摩擦、阻尼等非保守力的影响。对机械系统中的静平衡和旋转体动力平衡进行了深入分析，阐述了欠平衡和不平衡力对设备寿命和运行平稳性的严重影响，并介绍了校正转子动平衡的实验方法和理论依据。此外，本章还涵盖了机械系统中的平稳性设计，如飞轮的应用，以平抑周期性变化的驱动力矩。 第八章：单自由度与多自由度系统的自由振动 振动是所有机械系统固有属性，本章系统阐述了线性系统振动的基本理论。首先从单自由度系统（SDOF）出发，推导了无阻尼和有阻尼情况下的自由振动微分方程，并求解了固有频率和衰减特性。随后，将分析推广到多自由度系统（MDOF），介绍了矩阵方法，如质量矩阵和刚度矩阵的建立，以及特征值问题的求解，以确定系统的固有频率和振型。对模态分析的结果在工程故障诊断中的应用进行了说明。 第九章：机械系统的受迫振动与振动控制 当系统受到周期性激励或冲击载荷时，将发生受迫振动。本章详细分析了谐响应和瞬态响应，重点在于共振现象的危害性及其预测。系统地介绍了各种主动和被动减振技术，包括隔振器的选择与设计（基于频率比和隔振效率），以及阻尼材料的应用。对于旋转机械和往复机械中的强迫振动问题，本章提供了实际的解决方案和设计准则，强调如何通过调整系统参数（如质量、刚度、阻尼）来确保机械在工作频率范围内安全运行。 --- 总结与展望： 本书的组织逻辑遵循了从静态到动态、从简单到复杂的递进原则，确保读者不仅掌握分析工具，更能理解这些工具背后的物理意义。全书理论推导严谨，配以丰富的工程实例和图示，致力于培养读者将抽象的力学原理转化为可行、可靠的工程设计方案的能力。
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