序制造和使用工具是人類進化史上*重要的里程碑之一。機械作為工具不斷發(fā)展和進化的載體，是現(xiàn)代人類社會發(fā)展的重要支柱。人類社會的發(fā)展，常常需要提高機械的運行速度，以提升生產(chǎn)效率。公元1世紀，人類開始使用風(fēng)車、水車，其運行速度為每分鐘幾轉(zhuǎn)到幾十轉(zhuǎn)；18世紀末，隨著蒸汽機問世，機械的運行速度提高到每分鐘幾百轉(zhuǎn)，大大提高了勞動生產(chǎn)率，直接帶來了次工業(yè)革命。19世紀末，內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速達到每分鐘幾千轉(zhuǎn)，極大地促進了機械制造業(yè)的發(fā)展。19世紀末至20世紀初，燃氣輪機、噴氣式發(fā)動機的發(fā)明，使機械的運行速度達到每分鐘幾萬轉(zhuǎn)到十幾萬轉(zhuǎn)。因此，人類活動的領(lǐng)域更加開闊，航天事業(yè)得以開拓，進一步帶動和促進了其他科學(xué)和工業(yè)部門的發(fā)展。隨著機械運行速度的不斷提高，機械系統(tǒng)的動力學(xué)問題日益突出。例如，被譽為現(xiàn)代工業(yè)皇冠的航空發(fā)動機，在設(shè)計、生產(chǎn)、使用和維修等各個環(huán)節(jié)都要考慮動力學(xué)問題，如果動力學(xué)性能設(shè)計不當，將會使航空發(fā)動機振動過大，不僅會影響發(fā)動機本身，而且會影響其附件及儀表的工作穩(wěn)定性，甚至?xí)�使發(fā)動機結(jié)構(gòu)受到巨大的振動應(yīng)力，*終影響發(fā)動機工作的可靠性。據(jù)統(tǒng)計，發(fā)動機90%的結(jié)構(gòu)強度故障都由振動所導(dǎo)致或與振動有關(guān)。機床是裝備制造業(yè)和國防工業(yè)的基礎(chǔ)。機床切削時的振動和變形不僅會直接影響機床的動態(tài)精度和工件的加工質(zhì)量，而且會導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降、刀具磨損加劇，甚至直接導(dǎo)致機床故障和縮短機床使用壽命。因此，在機床的設(shè)計、制造、使用等環(huán)節(jié)必須考慮機床的動力學(xué)問題。從以上分析可以看出，機械系統(tǒng)的動力學(xué)問題是影響機械產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵問題之一。本書是我課題組李鶴、馬輝、李朝峰、劉楊等4位教授編寫的高等院校工科相關(guān)專業(yè)研究生機械系統(tǒng)動力學(xué)課程教材，講述了單自由度系統(tǒng)與多自由度系統(tǒng)的振動理論、齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)、軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)和旋轉(zhuǎn)葉片（梁）動力學(xué)等內(nèi)容。全書既強調(diào)機械系統(tǒng)動力學(xué)的基本概念、基本理論與方法，又注重機械系統(tǒng)動力學(xué)的理論與方法在工程中的應(yīng)用。本書可以作為高等院校機械系統(tǒng)動力學(xué)課程的教學(xué)用書，供教師和研究生、高年級本科生在課程學(xué)習(xí)中使用，同時對廣大從事機械系統(tǒng)動力學(xué)理論和應(yīng)用研究的工程技術(shù)人員及科學(xué)工作者也有重要參考價值。研究機械系統(tǒng)動力學(xué)問題，往往要綜合應(yīng)用機械原理、彈性理論、疲勞強度、非線性振動乃至控制工程的理論與方法，在分析手段上除了理論分析之外，還涉及測試技術(shù)與數(shù)值分析等。希望本書能夠幫助青年才俊們掌握機械系統(tǒng)動力學(xué)分析的一般方法與手段。今年是中國共產(chǎn)黨成立100周年，全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家新征程已經(jīng)開啟，從智能汽車、精密機床，到芯片制造、天宮空間站、第五代隱形戰(zhàn)機等，各領(lǐng)域都有著大量的動力學(xué)問題，希望青年才俊們堅定理想信念，樹立遠大志向，牢記初心使命，扛起歷史責(zé)任，不斷學(xué)習(xí)，不斷實踐，努力解決機械系統(tǒng)動力學(xué)問題，提升我國機械產(chǎn)品的品質(zhì)。中國科學(xué)院院士、東北大學(xué)教授，聞邦椿。前言早在18世紀末19世紀初，機器的發(fā)明及應(yīng)用就已經(jīng)成為了工業(yè)革命時代開始的標志。機器的速度越來越快，動力學(xué)問題日益突出，迫使工程師們開始利用牛頓力學(xué)解釋、分析機器運行中出現(xiàn)的問題，尤其是振動過大的問題。機械系統(tǒng)動力學(xué)因此形成并逐漸發(fā)展。航空航天、航海工程以及能源動力機械的發(fā)展對動力學(xué)提出了更高要求，也使得機械系統(tǒng)動力學(xué)得到了迅速的發(fā)展，從定性分析到定量計算，從簡單模型到大規(guī)模計算機仿真模型，從確定性理論到隨機理論，從模型試驗到物理樣機試驗，機械系統(tǒng)動力學(xué)分析已經(jīng)成為高端重大機械裝備設(shè)計、分析和運行保障不可或缺的手段與工具。為了*大限度地抑制機械系統(tǒng)的有害振動，首要的任務(wù)是弄清振動的機理，揭示和了解振動的內(nèi)在規(guī)律及其外部影響因素。因此，對振動的機理進行研究是一項十分迫切的任務(wù)。在此基礎(chǔ)上，還要進一步采取有效措施，對振動與波進行有效的控制及利用，以便減輕或避免它對人類生活和生產(chǎn)所造成的有害影響，或者使有用的振動與波更好地為人類服務(wù)。本書主要講解機械系統(tǒng)動力學(xué)的一般理論及其在工程中的應(yīng)用，主要內(nèi)容包括：系統(tǒng)的建模及其求解方法、系統(tǒng)的特性研究、典型系統(tǒng)的動力學(xué)分析與動力學(xué)性質(zhì)。本書力圖從以下幾個方面彰顯編寫特點。(1) 突出實踐性：講解問題是從工程實際情況出發(fā)的。(2) 考慮普遍性：為使讀者較全面地掌握振動系統(tǒng)特點及其建模和求解方法, 本書系統(tǒng)地對單自由度、多自由度振動系統(tǒng)等的各類振動問題進行了介紹，還研究了工程中振動系統(tǒng)的一些動態(tài)特性。(3) 重視實用性：列舉了工程中振動系統(tǒng)及其動態(tài)特性的具體應(yīng)用實例。本書由李鶴、馬輝、李朝峰和劉楊負責(zé)編寫，其中第1～3章由李鶴編寫，第4章由馬輝編寫，第5章由劉楊編寫，第6、7章由李朝峰編寫。全書由李鶴負責(zé)統(tǒng)稿。特別感謝編者們的導(dǎo)師聞邦椿院士在百忙之中對全書進行了仔細審閱，提出了寶貴的意見和建議，并為本書作序。在編寫過程中，編者還得到所在課題組同事們的支持和幫助，在此一并向他們致以衷心的感謝。本書得到了東北大學(xué)一流大學(xué)研究生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)項目的資助，特此致謝。限于編者水平, 書中欠缺和不妥之處在所難免，懇請讀者不吝指正。編者2020年10月于沈陽南湖